雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統的製作方法

2023-07-09 18:15:01 3

專利名稱：雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於半導體雷射器應用領域，涉及一種雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統。
背景技術：
雷射醫療作為雷射應用的一個重要領域，發展非常迅速，逐步走向成熟。半導體雷射器因具有體積小、重量輕、壽命長、功耗低、波長覆蓋廣的特點，特別適用於醫療設備的製造。目前商業應用的雷射脫毛系統有:紅寶石雷射器(波長694nm)，翠綠寶石雷射器(波長755nm),半導體雷射器(波長810nm)和調Q摻釹乾招石槽石雷射器(波長1064nm)。其中半導體雷射器脫毛已被證實是一種安全和有效的雷射脫毛方式。據估計，2010年內全球範圍內進行的雷射脫毛手術達500萬人次。半導體雷射在美容領域的另一個重要應用是皮膚重建手術，用於除皺、嫩膚。雷射被真皮膠原組織中的水分吸收，產生熱效應，刺激膠原蛋白的再生和重塑，使皮膚變得光滑細嫩，恢復彈性。此外，雷射還可用於治療雀斑、外傷性色素沉著、祛除紋身、紋眉、眼線等黑、藍色素病變眼科中最常用的的熱源是半導體雷射器，半導體雷射器可用於治療各種難治性青光眼、矽油注入術後難治性高眼壓，以及視網膜的光凝和固定等。隨著半導體雷射技術的發展成熟，自身特有的優勢不斷增大，其在醫療領域的應用也在不斷拓展，幾乎覆蓋了其它雷射器的應用範圍。它不僅彌補了高能CO2雷射不易光纖傳輸、操作不便的缺點，而且彌補了燈泵浦固體雷射器效率低、散熱麻煩的缺點，有望成為醫用雷射的主流。中國專利授權公告號為CN1452465公開了日本雅芒有限公司實用新型的雷射脫毛裝置。該裝置採用輸出功率5mW-1500mw,波長600nm-1600nm的半導體雷射器進行脫毛，因為系統輸出功率低，光斑尺寸小，波長輸出也不可調，脫毛效率非常低。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服上述背景技術的缺點，提供一種雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統，本實用新型接觸窗可以直接與皮膚接觸。本實用新型的目的是通過以下技術方案解決的:雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統，包括由多個半導體雷射器疊加形成的半導體雷射器陣列、位於半導體雷射器陣列發光面前端的光波導、貼靠在光波導出光口端的透明的接觸窗、用以對接觸窗進行傳導冷卻的一對製冷塊、以及第一通水塊；半導體雷射器陣列經絕緣層安裝於第二通水塊上；[0017]所述第一通水塊分為基底部和位於基底部上方的U型頭部，光波導的中部和後部嵌於U型頭部內，在相應的光波導上方設置有固定塊以壓緊固定光波導；光波導與U型頭部的側壁之間留有空隙，在U型頭部的外側依次對稱設置有一對熱電半導體製冷器(TEC)以及一對製冷塊，所述一對製冷塊向光波導的前部延伸，並包裹接觸窗側壁和光波導前部。基於上述基本技術方案，本實用新型還進行了如下優化限定和改進。在第一通水塊的基底部表面設置有用以引導積水排出的導流槽。上述光波導整體為稜柱或稜台形。上述接觸窗的材料可以是藍寶石、K9玻璃、石英玻璃、金剛石等。上述製冷塊的前端與接觸窗整體為凸臺型。上述接觸窗和光波導為藍寶石一體件。第一通水塊與第二通水塊內的液冷通道相串聯或者相互獨立。上述製冷塊的材料可以是金屬材料，如銅，鋁，鐵，鍍金銅，鍍金鋁，不鏽鋼等，也可以是金剛石。上述第一通水塊和第二通水塊的材料可以是銅，鋁，不鏽鋼，硬質陽極化鋁，塑料。上述的半導體雷射器是將雷射器巴條晶片封裝在晶片熱沉上，晶片熱沉可以是微通道熱沉、宏通道熱沉或者金屬塊；雷射器晶片可以是單發光點晶片，也可以是多發光點晶片。本實用新型具有以下有益效果:1、通常半導體雷射器陣列中巴條快軸方向的快軸發散角為30 40度，慢軸發散角為5 10度；使用光波導傳輸雷射，限制光束髮散,光束在光波導內通過多次反射,最終出射的光斑被勻化，因此得到均勻光斑。2、採用獨特的製冷結構設計，使得與皮膚直接接觸的工作端面溫度能夠接近冰點，且結構緊湊、穩定。3、採用熱電半導體製冷器(TEC)作為冷卻源，調節製冷塊的溫度對接觸窗進行製冷，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、匹配設置具有液冷通道的通水塊，散熱效率高；另外，熱電半導體製冷器下的通水塊也可以與半導體雷射器陣列等其他部件的液冷通道整體構成一個串聯通道，半導體雷射器陣列和半導體熱電製冷器(TEC)冷卻水路為串聯結構，通過通水塊連接，結構簡單，克服了傳統並聯水路各支路水路不可控制的缺點，有效保證了半導體雷射器的冷卻，使得雷射器工作更穩定可靠。5、接觸窗採用凸臺設計，杜絕了治療時輔助物品如冷凝膠等的進入，使得雷射器工作更穩定可靠；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，使雷射的吸收量增加30% -40%。6、在通水塊上設置導流槽，使結露形成的積水可以通過導流槽導出而避免對半導體雷射器的汙染。

[0036]圖1為本實用新型實施例結構立體示意圖；圖2為本實用新型實施例俯視圖。附圖標號說明:1半導體雷射器陣列；2光波導；3接觸窗；4製冷塊；5半導體熱電製冷器(TEC) ；6第一通水塊；7晶片熱沉；8第二通水塊；9進水口 ； 10出水口； 11固定塊；12雷射器晶片。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:參見圖1和圖2，根據本實用新型的技術方案，製備了本實用新型的雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統，主要用於雷射脫毛。該系統包括半導體雷射器陣列1，光波導2，接觸窗3，製冷塊4，通水塊6。光波導2置於半導體雷射器陣列I雷射出射端，用於將雷射光束進行全反射後輸出。接觸窗3置於光波導2出光口端。半導體雷射器陣列I選用8個808nm，輸出功率為120W的巴條晶片12安裝在宏通道熱沉7上。光波導2和接觸窗3設置為一體的，選用的材料為藍寶石。雷射大部分能量都被限制在光波導中2傳輸,而不會溢出。在光波導2兩側均安裝第一通水塊6，在兩個第一通水塊6外側均安裝熱電半導體製冷器(TEC)5，光波導2兩側的兩個第一通水塊6可以設置為一體的。光波導通過上方的固定塊11壓緊固定。製冷塊4安裝在熱電半導體製冷器(TEC) 5的外側，兩個製冷塊4的前端包裹接觸窗3，對接觸窗3進行製冷。製冷塊4為高導熱率材料，比如不鏽鋼等。所述的半導體雷射器陣列下方設置第二通水塊8。半導體雷射器陣列I製冷水路即下方第二通水塊8和熱電半導體製冷器(TEC)5的冷卻水路即第一通水塊為串聯結構。第二通水塊8和第一通水塊6分開設置，選用為金屬材料是銅，並在其中部設置若干液體通道。另外，在第一通水塊的基底部表面還設置用以引導積水排出的導流槽。半導體雷射器陣列I下方的第二通水塊8和兩個半導體熱電製冷器5的兩個第一通水塊6的水流結構為串聯，在第二通水塊8中，水流從進水口 9中進入，通過半導體雷射器陣列I後，從半導體雷射器陣列I在到達兩個第一通水塊6，然後從出水口 10中流出。本實施例在接觸窗3端，雷射輸出功率可達到787.2W，接觸窗溫度可以達到5攝氏度以下，出光光斑均勻。以上實施例僅作為本實用新型基本方案下的一個優選實施方案，不應視為對本申請權利要求範圍的限制。本領域技術人員應當認識到，基於本實用新型的基本方案，採用常規的配置，也足以取得明顯優於現有技術的效果。
權利要求1.雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統，其特徵在於:包括 由多個半導體雷射器疊加形成的半導體雷射器陣列、 位於半導體雷射器陣列發光面前端的光波導、 貼靠在光波導出光口端的透明的接觸窗、 用以對接觸窗進行傳導冷卻的一對製冷塊、以及 第一通水塊； 所述半導體雷射器陣列經絕緣層安裝於第二通水塊上； 所述第一通水塊分為基底部和位於基底部上方的U型頭部，光波導的中部和後部嵌於U型頭部內，在相應的光波導上方設置有固定塊以壓緊固定光波導； 光波導與U型頭部的側壁之間留有空隙，在U型頭部的外側依次對稱設置有一對熱電半導體製冷器以及一對製冷塊，所述一對製冷塊向光波導的前部延伸，並包裹接觸窗側壁和光波導前部。
2.根據權利要求1所述的雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統，其特徵在於:在第一通水塊的基底部表面設置有用以引導積水排出的導流槽。
3.根據權利要求1所述的雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統，其特徵在於:所述光波導整體為稜柱或稜台形。
4.根據權利要求1所述的雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統，其特徵在於:所述製冷塊的前端與接觸窗整體為凸臺型。
5.根據權利要求1所述的雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統，其特徵在於:接觸窗和光波導為藍寶石一體件。
6.根據權利要求1所述的雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統，其特徵在於:第一通水塊與第二通水塊內的液冷通道相串聯或者相互獨立。
7.根據權利要求1所述的雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統，其特徵在於:所述的半導體雷射器是將雷射器巴條晶片封裝在晶片熱沉上，晶片熱沉為微通道熱沉、宏通道熱沉或者金屬塊；雷射器晶片為單發光點晶片或者多發光點晶片。
專利摘要本實用新型提供一種雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統，其接觸窗可以直接與皮膚接觸。該雙側製冷型醫療美容用半導體雷射器系統，包括半導體雷射器陣列、位於半導體雷射器陣列發光面前端的光波導、貼靠在光波導出光口端的透明的接觸窗、一對製冷塊、以及第一通水塊；所述第一通水塊分為基底部和位於基底部上方的U型頭部，光波導的中部和後部嵌於U型頭部內，在相應的光波導上方設置有固定塊以壓緊固定光波導；光波導與U型頭部的側壁之間留有空隙，所述一對製冷塊向光波導的前部延伸，並包裹接觸窗側壁和光波導前部。本實用新型採用獨特的製冷結構設計，使得與皮膚直接接觸的工作端面溫度能夠接近冰點，且結構緊湊、穩定。
文檔編號H01S5/40GK202960764SQ20122062536
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者劉興勝, 戴曄, 孫堯, 吳迪, 宗恆軍, 同理順 申請人:西安炬光科技有限公司