專利名稱：用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的制作方法
用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光器應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
激光醫(yī)療作為激光應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，發(fā)展非常迅速，逐步走向成熟。半導(dǎo)體激光器因具有體積小、重量輕、壽命長、功耗低、波長覆蓋廣的特點，特別適用于醫(yī)療設(shè)備的制造。
目前商業(yè)應(yīng)用的激光脫毛系統(tǒng)有紅寶石激光器(波長694nm)，翠綠寶石激光器 (波長755nm),半導(dǎo)體激光器(波長810nm)和調(diào)Q摻釹乾招石槽石激光器(波長1064nm)。 其中半導(dǎo)體激光器脫毛已被證實是一種安全和有效的激光脫毛方式。
據(jù)估計，2010年內(nèi)全球范圍內(nèi)進行的激光脫毛手術(shù)達500萬人次。半導(dǎo)體激光在美容領(lǐng)域的另一個重要應(yīng)用是皮膚重建手術(shù)，用于除皺、嫩膚。激光被真皮膠原組織中的水分吸收，產(chǎn)生熱效應(yīng)，刺激膠原蛋白的再生和重塑，使皮膚變得光滑細(xì)嫩，恢復(fù)彈性。此外， 激光還可用于治療雀斑、外傷性色素沉著、祛除紋身、紋眉、眼線等黑、藍(lán)色素病變
眼科中最常用的的熱源是半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體激光器可用于治療各種難治性青光眼、硅油注入術(shù)后難治性高眼壓，以及視網(wǎng)膜的光凝和固定等。
隨著半導(dǎo)體激光技術(shù)的發(fā)展成熟，自身特有的優(yōu)勢不斷增大，其在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷拓展，幾乎覆蓋了其它激光器的應(yīng)用范圍。它不僅彌補了高能CO激光不易光纖傳輸、操作不便的缺點，而且彌補了燈泵浦固體激光器效率低、散熱麻煩的缺點，有望成為醫(yī)用激光的主流。
中國專利授權(quán)公告號為CN1452465公開了日本雅芒有限公司實用新型的激光脫毛裝置。該裝置采用輸出功率5mW-1500mw,波長600nm-1600nm的半導(dǎo)體激光器進行脫毛, 因為系統(tǒng)輸出功率低，光斑尺寸小，波長輸出也不可調(diào)，脫毛效率非常低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述背景技術(shù)的缺點，提供用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，本發(fā)明接觸窗可以直接與皮膚接觸。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的
用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，包括
由多個半導(dǎo)體激光器疊加形成的半導(dǎo)體激光器陣列、
位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導(dǎo)、
位于光波導(dǎo)出光口端的凸臺形的透明的接觸窗、以及
用以對接觸窗進行傳導(dǎo)冷卻的制冷塊；
所述制冷塊分為基底部和位于基底部上方的中空型頭部，該中空型頭部的前部將接觸窗的側(cè)壁整體貼合扣緊，在中空型頭部的空腔內(nèi)固定設(shè)置一個內(nèi)表面鍍有高反膜的中空套筒，中空套筒的前端頂緊接觸窗的后端面；光波導(dǎo)出光口端位于中空套筒內(nèi)，并與中空套筒之間留有空隙；
在制冷塊的基底部下方設(shè)置熱電半導(dǎo)體制冷器，熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC)下方設(shè)置有第一通水塊；半導(dǎo)體激光器陣列安裝有用于散熱的第二通水塊。
基于上述基本技術(shù)方案，本發(fā)明還做了如下優(yōu)化限定和改進。
上述中空套筒通過點接觸方式(比如螺紋連接)與中空型頭部的內(nèi)壁連接固定。
上述中空套筒的材料最好采用銅，相應(yīng)的高反膜為鍍金或鍍銀層。
上述第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道可以各自獨立，也可以相串聯(lián)。
上述光波導(dǎo)整體為棱柱、棱臺、圓柱或圓臺形。
上述光波導(dǎo)位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端，距離半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面 O. 5~5. O 暈米。
上述接觸窗的材料可以是藍(lán)寶石或者K9玻璃、石英玻璃、金剛石等，以藍(lán)寶石為最佳。
上述接觸窗和光波導(dǎo)為藍(lán)寶石或金剛石制成的一體件。
上述制冷塊的材料最好采用銅，鋁，鐵，鍍金銅，鍍金鋁，不銹鋼或者金剛石。上述第一通水塊和第二通水塊的材料可以是銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽極化鋁，塑料。
上述光波導(dǎo)通過固定塊夾持固定在制冷塊的基底部或第一通水塊上。
上述的半導(dǎo)體激光器可以是將激光器芯片封裝在芯片熱沉上，芯片熱沉可以是微通道熱沉、宏通道熱沉或者金屬塊；激光器芯片可以是單發(fā)光點芯片，也可以是多發(fā)光點芯片。
本發(fā)明具有以下有益效果
I、通常半導(dǎo)體激光器陣列中巴條快軸方向的快軸發(fā)散角為30 40度，慢軸發(fā)散角為5 10度；使用光波導(dǎo)傳輸激光，限制光束發(fā)散,光束在光波導(dǎo)內(nèi)通過多次反射,最終出射的光斑被勻化，因此得到均勻光斑。
2、采用獨特的制冷結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得與皮膚直接接觸的工作端面溫度能夠接近冰點，且結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定。
3、采用熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC)作為冷卻源，調(diào)節(jié)制冷塊的溫度對接觸窗進行制冷，冷卻溫度可低至5°C左右(冰點)，有效減小了治療時的痛楚。
4、匹配設(shè)置具有液冷通道的通水塊，散熱效率高；另外，熱電半導(dǎo)體制冷器下的通水塊也可以與半導(dǎo)體激光器陣列等其他部件的液冷通道整體構(gòu)成一個串聯(lián)通道，半導(dǎo)體激光器陣列和半導(dǎo)體熱電制冷器(TEC)冷卻水路為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過通水塊連接，結(jié)構(gòu)簡單，克服了傳統(tǒng)并聯(lián)水路各支路水路不可控制的缺點，有效保證了半導(dǎo)體激光器的冷卻，使得激光器工作更穩(wěn)定可靠。
5、接觸窗采用凸臺設(shè)計，杜絕了治療時輔助物品如冷凝膠等的進入，使得激光器工作更穩(wěn)定可靠；同時接觸窗更換簡便，使用時能夠與皮膚貼合，接觸部溫度接近冰點，既有效地保護了正常皮膚不受熱損傷，減輕疼痛，又可增加治療能量，提高療效；同時接觸窗下壓皮膚，使毛囊倒伏，使激光的吸收量增加30% -40%。
6、在制冷塊中空頭部設(shè)置中空套筒，光波導(dǎo)出光端包裹在中空套筒內(nèi)，并與中空套筒之間留有空氣隙；可以使光波導(dǎo)可能產(chǎn)生的漏光只在中空套筒內(nèi)反射，避免漏出的激光打在制冷塊上影響制冷塊對皮膚接觸部(接觸窗口)的制冷效果，同時中空套筒也起到對接觸窗的頂緊作用。


圖I為本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明制冷塊的中空型頭部與接觸窗連接圖。
附圖標(biāo)號說明1半導(dǎo)體激光器陣列；2光波導(dǎo)；3接觸窗；4制冷塊；5半導(dǎo)體熱電制冷器；6通水塊；7激光器芯片；8芯片熱沉；9進水口 ；10出水口 ；11中空套筒；12第一固定塊；13第二固定塊。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述
參見圖1，本發(fā)明的用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，包括由多個半導(dǎo)體激光器疊加形成的半導(dǎo)體激光器陣列I、位于半導(dǎo)體激光器陣列I發(fā)光面前端的光波導(dǎo)2、位于光波導(dǎo)出光口端的凸臺形的透明的接觸窗3、以及用以對接觸窗3進行傳導(dǎo)冷卻的制冷塊4。
光波導(dǎo)位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端，距離半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面 O. 5~5. O 暈米。
根據(jù)實際應(yīng)用需要，光波導(dǎo)2的材料可以是金屬，則光波導(dǎo)為空心，且光波導(dǎo)內(nèi)四個面均鍍有反射膜；光波導(dǎo)的材料也可以是透明材料，如玻璃、樹脂、藍(lán)寶石、金剛石等，則光波導(dǎo)既可以為實心，也可以為空心。如需要進一步提高能量密度，光波導(dǎo)2可以采用具有光束匯聚作用的棱臺形或圓臺形。
制冷塊4分為基底部和位于基底部上方的中空型頭部，該中空型頭部的前部將接觸窗3的側(cè)壁整體貼合扣緊，在中空型頭部的空腔內(nèi)固定設(shè)置一個內(nèi)表面鍍有高反膜的中空套筒U，中空套筒11的前端頂緊接觸窗3的后端面；光波導(dǎo)2出光口端位于中空套筒11 內(nèi)，并與中空套筒之間留有空隙；
在制冷塊4的基底部下方設(shè)置熱電半導(dǎo)體制冷器5，熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC)下方設(shè)置有第一通水塊；半導(dǎo)體激光器陣列安裝有用于散熱的第二通水塊，這兩個通水塊內(nèi)的液冷通道可以各自獨立，最好相串聯(lián)。兩個通水塊也可以直接做成一體的通水塊6。這樣， 冷卻介質(zhì)由進水口 9流入，最后再由出水口 10流出。
中空套筒11可以與中空型頭部的內(nèi)壁以螺紋連接的方式固定。中空套筒的材料優(yōu)選銅，相應(yīng)的高反膜為鍍金或鍍銀層。
光波導(dǎo)通過第一固定塊12和第二固定塊13共同夾持固定在制冷塊的基底部或第一通水塊上。固定塊一般采用槽型。
接觸窗的材料可以是藍(lán)寶石或者K9玻璃、石英玻璃、金剛石等，以藍(lán)寶石為最佳。 接觸窗和光波導(dǎo)的優(yōu)選匹配為藍(lán)寶石或金剛石制成的一體件。
制冷塊的材料最好采用銅，鋁，鐵，鍍金銅，鍍金鋁，不銹鋼或者金剛石。第一通水塊和第二通水塊的材料可以是銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽極化鋁，塑料。
每個半導(dǎo)體激光器可以是將激光器芯片7封裝在芯片熱沉8上，芯片熱沉可以是微通道熱沉、宏通道熱沉或者金屬塊；激光器芯片可以是單發(fā)光點芯片，也可以是多發(fā)光點
權(quán)利要求
1.用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于包括 由多個半導(dǎo)體激光器疊加形成的半導(dǎo)體激光器陣列、 位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導(dǎo)、 位于光波導(dǎo)出光口端的凸臺形的透明的接觸窗、以及 用以對接觸窗進行傳導(dǎo)冷卻的制冷塊； 所述制冷塊分為基底部和位于基底部上方的中空型頭部，該中空型頭部的前部將接觸窗的側(cè)壁整體貼合扣緊，在中空型頭部的空腔內(nèi)固定設(shè)置一個內(nèi)表面鍍有高反膜的中空套筒，中空套筒的前端頂緊接觸窗的后端面；光波導(dǎo)出光口端位于中空套筒內(nèi)，并與中空套筒之間留有空隙； 在制冷塊的基底部下方設(shè)置熱電半導(dǎo)體制冷器，熱電半導(dǎo)體制冷器下方設(shè)置有第一通水塊；半導(dǎo)體激光器陣列安裝有用于散熱的第二通水塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述中空套筒通過點接觸方式與中空型頭部的內(nèi)壁連接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述中空套筒的材料為銅，相應(yīng)的高反膜為鍍金或鍍銀層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道各自獨立或相串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述光波導(dǎo)整體為棱柱、棱臺、圓柱或圓臺形。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述光波導(dǎo)位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端，距離半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面0. 5-5. 0毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述接觸窗的材料為藍(lán)寶石、K9玻璃、石英玻璃或者金剛石。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述接觸窗和光波導(dǎo)為藍(lán)寶石或金剛石制成的一體件。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述制冷塊的材料為銅，鋁，鐵，鍍金銅，鍍金鋁，不銹鋼或者金剛石；所述第一通水塊和第二通水塊的材料為銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽極化鋁或塑料。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述光波導(dǎo)是通過固定塊夾持固定在制冷塊的基底部或第一通水塊上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其接觸窗可以直接與皮膚接觸。該用于激光醫(yī)療美容的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器陣列、位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導(dǎo)、位于光波導(dǎo)出光口端的凸臺形的透明的接觸窗、以及制冷塊；所述制冷塊分為基底部和位于基底部上方的中空型頭部，該中空型頭部的前部將接觸窗的側(cè)壁整體貼合扣緊，在中空型頭部的空腔內(nèi)固定設(shè)置一個內(nèi)表面鍍有高反膜的中空套筒，中空套筒的前端頂緊接觸窗的后端面；光波導(dǎo)出光口端位于中空套筒內(nèi)，并與中空套筒之間留有空隙。本發(fā)明采用獨特的制冷結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得與皮膚直接接觸的工作端面溫度能夠接近冰點，且結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定。
文檔編號A61B18/20GK102973316SQ201210479918
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者劉興勝, 孫堯, 戴曄, 吳迪, 宗恒軍, 同理順 申請人:西安炬光科技有限公司