一種複合石英玻璃光纖器件的製作方法
2023-05-20 00:41:31 1
專利名稱：一種複合石英玻璃光纖器件的製作方法
技術領域：
本發明屬於雷射醫學領域，更具體地，涉及ー種複合石英玻璃光纖器件。
背景技術：
目前，雷射針灸治療已在臨床治療中得到了廣泛應用，用以治療的雷射以He-Ne雷射為主，其他還有如650nm半導體雷射等單一波長雷射。這些波長範圍的雷射能夠穿入人體組織深處，替代傳統針灸治療中的毫針，因此俗稱為「雷射針」。如《上海針灸雜誌》(1999年12月、第18卷第6期)中發表的「光針灸」的作用與機理，《應用雷射》(1999年12月、第19卷第6期)中發表的「雷射針灸的物理基礎」等文章都提及了雷射針的作用機理。另外，在發明名稱為「低強度半導體雷射治療儀」且專利號為「ZL200510011469. 6」的專利文獻I中公開了ー種雷射治療儀，該治療儀是便於攜帶的、適合家庭或個人應用的，利用650nm半導體雷射點光源的低強度半導體雷射照射治療儀。但是，這些雷射源在臨床治療中存在著ー個共同問題——無熱效應，無法體現灸的作用，因此，患者在治療時無明顯感觀的刺激，如熱刺激等。而灸療是針灸療法的重要組成部分，在《醫學入門》(明代)中指出「藥之不及，針之不到，必須灸之」。因此，利用紅外雷射對人體的熱效應，可以實現雷射灸的臨床治療，如810nm、980nm等半導體雷射均是較理想的雷射灸。綜上所述，要想用雷射技術模擬傳統針灸的治療方法，必須在現有的雷射針灸技術基礎上發展雷射針與雷射灸功能複合於一體的複合雷射針灸。但是雷射針治療需要儘可能小的雷射光斑，以提高光能量密度，保證雷射能穿透到達人體較深的穴位，起到類似針刺的作用。與雷射針相比，雷射灸需要有較大的雷射光斑，保證人體能大面積地接受輻照雷射能量後轉換成熱能。雖然，目前有些雷射治療儀也能傳輸像SlOnm這類近紅外雷射，如發明名稱為「多波長輸出半導體雷射治療儀」且專利申請號為「200910068777. 0」的專利文獻2中公開了輸出頭為至少兩種不同雷射波長的單路輸出頭，所述單路輸出頭通過ー組輸出光纖分別與若干路光纖耦合器和若干路半導體雷射晶片相連接。但是，由於雷射針與雷射灸的雷射光斑尺寸在臨床使用中存在差異，因此，目前這些雷射治療儀中採用ー根石英玻璃光纖傳輸兩種不同波長的雷射方法，顯然是無法滿足複合雷射針灸治療的要求。此外，在發明名稱為「複合光纖器件及製造方法」且專利號為「ZL20051002961.8」的專利文獻3中公開了ー種用石英玻璃光纖和滷化銀晶體光纖製成的複合光纖器件，實現了雷射針與雷射灸的雙重治療作用。這種複合光纖器件具有兩種結構的複合光頭。在其中一種結構的複合光頭中以石英玻璃光纖為光軸，滷化銀晶體光纖與石英玻璃光纖的光軸呈6度夾角。但是，由於滷化銀晶體光纖輸出的雷射光斑呈橢圓形，因此，導致作為雷射灸的能量分布不均勻。在另外ー種結構的複合光頭中，滷化銀晶體光纖作為光軸，而石英玻璃光纖以束的形式同心圓地分布在滷化銀晶體光纖的周圍，但是，以此構成的複合光頭會使雷射針的雷射光斑變大，造成雷射能量密度下降。因此，該複合光纖器件在實際應用中的臨床效果受到了一定的影響。
發明內容
鑑於如上所述，本發明所要解決的技術問題在於提供一種複合石英玻璃光纖器件，可傳輸兩種不同波長且輸出光斑直徑不同的雷射，並可改善臨床雷射針灸的治療效果。為了解決該技術問題，本發明提供一種複合石英玻璃光纖器件，包括輸入端相互獨立且分別安裝於兩個副金屬軟管中的具有不同數值孔徑的兩石英玻璃光纖；用於將分離的所述兩石英玻璃光纖匯總於ー主金屬軟管中的連接支架；位於所述主金屬軟管的遠離所述連接支架的一端的操作手柄，所述操作手柄的一端與所述主金屬軟管相連而所述操作手柄的另一端設有複合光纖束頭；以及設置於所述操作手柄的所述另一端處且外設於所述複合光纖束頭的雷射輸出端的定位器；其中，在所述複合光纖束頭中複合所述兩石英玻璃光纖，並以其中數值孔徑小的石英玻璃光纖輸出的雷射為光軸，數值孔徑大的石英玻璃光纖平行緊靠於所述數值孔徑小的石英玻璃光纖，兩種光纖輸出的雷射在所述定位器的輸出端處相交。根據本發明，通過在複合光纖束頭中複合數值孔徑小的石英玻璃光纖和數值孔徑大的石英玻璃光纖，並以該數值孔徑小的石英玻璃光纖輸出的雷射為光軸，數值孔徑大的石英玻璃光纖平行緊靠於所述數值孔徑小的石英玻璃光纖，藉助光纖的數值孔徑的差異(即導致不同的發散角)，可實現兩種不同波長且輸出光斑直徑不同的雷射的同光路複合輸出。由此構成的本發明的複合石英玻璃光纖器件可同步傳輸雷射針光源和雷射灸光源，其中雷射針光源由數值孔徑小的石英玻璃光纖傳輸；雷射灸光源由數值孔徑大的石英玻璃光纖傳輸，兩束雷射輸出後在定位器的輸出端同光組合，即雷射針光源的光斑被雷射灸光源的光斑所完全覆蓋。從而，本發明可有效地適用無創痛複合半導體雷射針灸治療儀中複合半導體雷射的傳導，實現雷射針與雷射灸的雙重治療作用。並且，本發明的複合石英玻璃光纖器件所產生的雷射灸的能量分布均勻，導致輻照後的熱能均勻；且產生的雷射針的雷射光斑較小，其雷射能量密度較高，可有效地穿入人體組織深處。從而，採用本發明，可以得到良好的臨床雷射針灸的治療效果。進ー步地，在本發明中，也可以，所述兩石英玻璃光纖的輸入端分別安裝有光纖連接器。根據本發明，通過在具有不同數值孔徑的兩石英玻璃光纖的輸入端分別安裝有光纖連接器，可分別輸入不同波長的雷射。在本發明中，也可以，用於數值孔徑小的石英玻璃光纖的光纖連接器為標準的FC連接器，而用於數值孔徑大的石英玻璃光纖的光纖連接器為標準的SMA連接器。根據本發明，數值孔徑小的石英玻璃光纖採用標準的FC連接器而數值孔徑大的石英玻璃光纖採用標準的SMA連接器可有利於不同波長的雷射的輸入。在本發明中，也可以，所述定位器的長度為10 20mm。根據本發明，定位器的長度為10 20mm是根據臨床治療的需要而進行調整的，通過調整定位器的長度可控制輸出的雷射光斑的尺寸的大小，有利於本發明的複合石英玻璃光纖器件在臨床治療中的應用。在本發明中，也可以，所述數值孔徑小的石英玻璃光纖是數值孔徑為0. 15 0. 25、光纖直徑為￠0. 2 ￠0. 35以用於傳輸波長為400 700nm的雷射的光纖。根據本發明，石英玻璃光纖的數值孔徑為0. 15 0. 25、光纖直徑為4>0. 2 ￠0. 35，用於傳輸波長為400 700nm的雷射，有利於由該數值孔徑小的石英玻璃光纖傳輸所需波長較小的雷射針光源。優選地，該石英玻璃光纖的數值孔徑可以為0. 16 0. 24。根據本發明，可以更有效地由該數值孔徑小的石英玻璃光纖傳輸所需波長較小的雷射針光源。在本發明中，也可以，所述數值孔徑大的石英玻璃光纖是數值孔徑為0.36 0. 39、光纖直徑為￠0. 2 ￠0. 5以用於傳輸波長為800 1600nm的雷射的光纖。根據本發明，石英玻璃光纖的數值孔徑為0. 36 0. 39、光纖直徑為4>0. 2 ￠0. 5，用於傳輸波長為800 1600nm的雷射，利用該石英玻璃光纖的數值孔徑較高從而發散角較大的特性，有利於由該數值孔徑大的石英玻璃光纖傳輸雷射灸光源。在本發明中，也可以，在用於所述數值孔徑小的石英玻璃光纖的光纖連接器上連接有2X I石英玻璃光纖耦合器。根據本發明，可以使數值孔徑小的石英玻璃光纖拓展成具有兩個輸入端。由此本發明的複合石英玻璃光纖器件可以形成為具有三個輸入端，從而可傳輸三種不同波長的雷射。在本發明中，也可以，所述連接支架為Y形支架，所述兩個副金屬軟管通過螺紋連接連接至所述Y形支架的叉形端，所述主金屬軟管通過螺紋連接連接至所述Y形支架的另一端，並且所述主金屬軟管通過螺紋連接與所述操作手柄相連。根據本發明，採用Y形支架作為連接支架，有利於將分離的數值孔徑小的石英玻璃光纖和數值孔徑大的石英玻璃光纖匯總於ー主金屬軟管中，並且可以通過螺紋連接牢固地連接各金屬軟管與該Y形支架，也可以通過螺紋連接牢固地連接該主金屬軟管與操作手柄，從而有助於該複合石英玻璃光纖器件的可靠使用。根據下述具體實施方式
並參考附圖，本發明的上述及其他目的、特徵和優點將更加清晰。
圖1是示出根據本發明一實施形態的複合石英玻璃光纖器件的結構的示意圖2是圖1所示的複合石英玻璃光纖器件中的複合光纖束頭中的複合雷射的原理示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖及實施例詳細描述本發明的複合石英玻璃光纖器件。圖1是示出根據本發明一實施形態的複合石英玻璃光纖器件的結構的示意圖，而圖2是圖1所示的複合石英玻璃光纖器件中的複合光纖束頭9中的複合雷射的原理示意圖。如圖1所示，本發明的複合石英玻璃光纖器件包括輸入端相互獨立且分別安裝於兩個副金屬軟管31和32中的具有不同數值孔徑的兩石英玻璃光纖，即、數值孔徑小的石英玻璃光纖2和數值孔徑大的石英玻璃光纖7。此外，還包括用於將分離的兩石英玻璃光纖匯總於一主金屬軟管3中的連接支架5。在本實施形態中，該連接支架5可以是Y形支架。在位於主金屬軟管3的遠離連接支架5的一端設有操作手柄8，該操作手柄8的一端與主金屬軟管3相連而該操作手柄8的另一端設有複合光纖束頭9。並且，還包括設置於該操作手柄8的上述另一端處且外設於該複合光纖束頭9的雷射輸出端的定位器10。其中，在複合光纖束頭9中複合兩石英玻璃光纖，並以該數值孔徑小的石英玻璃光纖2輸出的雷射為光軸，該數值孔徑大的石英玻璃光纖7平行緊靠於該數值孔徑小的石英玻璃光纖2，兩種光纖輸出的雷射在定位器10的輸出端處相交(參照圖2)。根據本發明，可實現兩種不同波長且輸出光斑直徑不同的雷射的同光路複合輸出。由此構成的本發明的複合石英玻璃光纖器件可同步傳輸雷射針光源和雷射灸光源，其中雷射針光源由數值孔徑小的石英玻璃光纖2傳輸；雷射灸光源由數值孔徑大的石英玻璃光纖7傳輸，藉助兩種光纖的數值孔徑的差異(即導致不同的發散角)，兩束雷射輸出後在定位器10的輸出端同光組合，即雷射針光源的光斑被雷射灸光源的光斑所完全覆蓋。從而，可實現雷射針與雷射灸的雙重治療作用。
並且，與現有技術中形成為橢圓形的雷射灸的雷射光斑或導致雷射針的雷射光斑變大的結構相比，本發明中由於由數值孔徑小的石英玻璃光纖2傳輸雷射針光源，而由數值孔徑大的石英玻璃光纖7傳輸雷射灸光源，因此本發明的複合石英玻璃光纖器件所產生的雷射灸的能量分布均勻，導致輻照後的熱能均勻；且產生的雷射針的雷射光斑較小，其雷射能量密度較高，可有效地穿入人體組織深處。從而，採用本發明，可以有效地改善臨床雷射針灸的治療效果。此外，如圖1所示，該數值孔徑小的石英玻璃光纖2和數值孔徑大的石英玻璃光纖7的輸入端分別安裝有光纖連接器，更具體地，用於數值孔徑小的石英玻璃光纖2的光纖連接器為標準的FC連接器1，而用於數值孔徑大的石英玻璃光纖7的光纖連接器為標準的SMA連接器6。以此，可以有利於在數值孔徑小的石英玻璃光纖2和數值孔徑大的石英玻璃光纖7的輸入端分別輸入不同波長的雷射。又，在本發明中，數值孔徑小的石英玻璃光纖2是數值孔徑為0. 15 0. 25，優選地為0. 16 0. 24、光纖直徑為￠0. 2 ￠0. 35以用於傳輸波長為400 700nm的雷射的光纖。而數值孔徑大的石英玻璃光纖7是數值孔徑為0. 36 0. 39、光纖直徑為4>0. 2 ￠0. 5以用於傳輸波長為800 1600nm的雷射的光纖。根據光學原理，入射到光纖端面的光井不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度範圍內的入射光才可以。一般將這個角度a的正弦值就稱為光纖的數值孔徑(NA =sina )。而光纖的數值孔徑的測量是通過光纖輸出的光斑的遠場分布來確定的。因此，光纖數值孔徑大小代表了光纖輸出光的發散角。由此可知，數值孔徑小的石英玻璃光纖2的數值孔徑為0. 15 0. 25，優選地為0. 16 0. 24、光纖直徑為4>0. 2 4>0. 35,用於傳輸波長為400 700nm的雷射,有利於由該數值孔徑小的石英玻璃光纖2傳輸所需波長較小的雷射針光源，而數值孔徑大的石英玻璃光纖7的數值孔徑為0. 36 0. 39、光纖直徑為4>0. 2 4>0. 5,用於傳輸波長為800 1600nm的雷射，利用數值孔徑大的石英玻璃光纖7中光纖的數值孔徑較高從而發散角較大的特性，有利於由該數值孔徑大的石英玻璃光纖7傳輸雷射灸光源。從而，本發明可更有效地適用無創痛複合半導體雷射針灸治療儀中複合半導體雷射的傳導，實現雷射針與雷射灸的雙重治療作用。又，在本發明中，定位器10的長度為10 20mm，其可根據臨床治療的需要而進行調整，可以使雷射針光源的光斑有效地被雷射灸光源的光斑所完全覆蓋，有利於本發明的複合石英玻璃光纖器件在臨床治療中的應用。此外，對於圖1所示實施形態中的作為連接支架5的Y形支架，兩個副金屬軟管31和32可通過螺紋連接連接至該Y形支架的叉形端，主金屬軟管3也可通過螺紋連接連接至Y形支架的另一端。並且，主金屬軟管3也可通過螺紋連接4與操作手柄8相連。由此，採用Y形支架作為連接支架5，有利於將分離的數值孔徑小的石英玻璃光纖2和數值孔徑大的石英玻璃光纖7匯總於一主金屬軟管3中，並且可以通過螺紋連接牢固地連接各金屬軟管與該Y形支架以及主金屬軟管3與操作手柄8，從而有助於該複合石英玻璃光纖器件的可靠使用。以下詳細說明本發明的複合石英玻璃光纖器件的不同實施例。實施例1
如圖1至圖2所示，數值孔徑小的石英玻璃光纖2的輸入端上安裝有光纖連接器1，副金屬軟管31的兩端通過螺紋連接分別與數值孔徑小的石英玻璃光纖2的光纖連接器I和Y形支架5相連。數值孔徑大的石英玻璃光纖7的輸入端上安裝有光纖連接器6，副金屬軟管32的兩端通過螺紋連接分別與數值孔徑大的石英玻璃光纖7的光纖連接器6和Y形支架5相連。數值孔徑小的石英玻璃光纖2和數值孔徑大的石英玻璃光纖7經Y形支架5匯總後安放於主金屬軟管3中，主金屬軟管3的兩端通過螺紋連接分別與Y形支架5和操作手柄8相連，數值孔徑小的石英玻璃光纖2與數值孔徑大的石英玻璃光纖7的輸出端安裝在複合光纖束頭9中，該數值孔徑大的石英玻璃光纖7平行緊靠於該數值孔徑小的石英玻璃光纖2,複合光纖束頭9與操作手柄8相連,定位器10固定在操作手柄8的前端。在本實施例1中，石英玻璃光纖2的數值孔徑為0. 15 0.25，其發散角為a I ;石英玻璃光纖7的數值孔徑為0.36 0.39，其發散角為a 2。複合光纖束頭9的複合雷射的原理示意如圖2所示，在複合光纖束頭9中的兩種數值孔徑不同的石英玻璃光纖輸出雷射後，由於光纖的輸出雷射發散的特性不同，使兩束雷射在定位器10的輸出端處相交,在同光路複合的範圍內，臨床根據治療需要定位器10的長度L在10 20mm範圍內可調整，通過調整定位器的長度可控制輸出的雷射光斑的尺寸的大小。實施例2
數值孔徑小的石英玻璃光纖2與數值孔徑大的石英玻璃光纖7構成的複合光纖束頭9中，兩根光纖平行且緊貼，在本實施例2中，數值孔徑小的石英玻璃光纖2的數值孔徑為0. 2，發散角a I = 22°，直徑為0. 2mm ;數值孔徑大的石英玻璃光纖7的數值孔徑為0. 36，發散角a 2 = 40° ,直徑為0. 4mmo根據計算、檢測及臨床試驗,在定位器10的長度L=18mm處，石英玻璃光纖7輸出的光斑將完全覆蓋石英玻璃光纖2的光斑，實現兩種雷射的複合。實施例3
雖然未圖示，但是也可以在例如實施例2的複合石英玻璃光纖器件中，在數值孔徑小的石英玻璃光纖2的光纖連接器I上連接ー個2X I石英玻璃光纖耦合器，使數值孔徑小的石英玻璃光纖2拓展成具有兩個輸入端。由此本發明的複合石英玻璃光纖器件可以形成為具有三個輸入端，從而可傳輸三種不同波長的雷射。
在不脫離本發明的基本特徵的宗g下，本發明可體現為多種形式，因此本發明中的實施形態是用於說明而非限制，由於本發明的範圍由權利要求限定而非由說明書限定，而且落在權利要求界定的範圍，或其界定的範圍的等價範圍內的所有變化都應理解為包括在本發明中。
權利要求
1.一種複合石英玻璃光纖器件，其特徵在於，包括輸入端相互獨立且分別安裝於兩個副金屬軟管中的具有不同數值孔徑的兩石英玻璃光纖;用於將分離的所述兩石英玻璃光纖匯總於一主金屬軟管中的連接支架；位於所述主金屬軟管的遠離所述連接支架的一端的操作手柄，所述操作手柄的一端與所述主金屬軟管相連而所述操作手柄的另一端設有複合光纖束頭；以及設置於所述操作手柄的所述另一端處且外設於所述複合光纖束頭的雷射輸出端的定位器；其中，在所述複合光纖束頭中複合所述兩石英玻璃光纖，並以其中數值孔徑小的石英玻璃光纖輸出的雷射為光軸，數值孔徑大的石英玻璃光纖平行緊靠於所述數值孔徑小的石英玻璃光纖，兩種光纖輸出的雷射在所述定位器的輸出端處相交。
2.根據權利要求1所述的複合玻璃光纖束器件，其特徵在於，所述兩石英玻璃光纖的輸入端分別安裝有光纖連接器。
3.根據權利要求2所述的複合玻璃光纖束器件，其特徵在於，用於數值孔徑小的石英玻璃光纖的光纖連接器為標準的FC連接器，而用於數值孔徑大的石英玻璃光纖的光纖連接器為標準的SMA連接器。
4.根據權利要求1所述的複合玻璃光纖束器件，其特徵在於，所述定位器的長度為 10 20mm。
5.根據權利要求1所述的複合玻璃光纖束器件，其特徵在於，所述數值孔徑小的石英玻璃光纖是數值孔徑為O. 15 O. 25、光纖直徑為Φ O. 2 Φ O. 35以用於傳輸波長為400 700nm的雷射的光纖。
6.根據權利要求5所述的複合玻璃光纖束器件，其特徵在於，所述數值孔徑小的石英玻璃光纖的數值孔徑為O. 16 O. 24。
7.根據權利要求1所述的複合玻璃光纖束器件，其特徵在於，所述數值孔徑大的石英玻璃光纖是數值孔徑為O. 36 O. 39、光纖直徑為Φ0. 2 Φ0. 5以用於傳輸波長為800 1600nm的雷射的光纖。
8.根據權利要求2或3所述的複合玻璃光纖束器件，其特徵在於，在用於所述數值孔徑小的石英玻璃光纖的光纖連接器上連接有2X I石英玻璃光纖耦合器。
9.根據權利要求1所述的複合玻璃光纖束器件，其特徵在於，所述連接支架為Y形支架，所述兩個副金屬軟管通過螺紋連接連接至所述Y形支架的叉形端，所述主金屬軟管通過螺紋連接連接至所述Y形支架的另一端，並且所述主金屬軟管通過螺紋連接與所述操作手柄相連。
全文摘要
本發明提供一種複合石英玻璃光纖器件，包括輸入端相互獨立且分別安裝於兩個副金屬軟管中的具有不同數值孔徑的兩石英玻璃光纖；用於將分離的該兩石英玻璃光纖匯總於一主金屬軟管中的連接支架；位於該主金屬軟管的遠離該連接支架的一端的操作手柄，該操作手柄的一端與該主金屬軟管相連而該操作手柄的另一端設有複合光纖束頭；以及設置於該操作手柄的該另一端處且外設於該複合光纖束頭的雷射輸出端的定位器；其中，在該複合光纖束頭中複合該兩石英玻璃光纖，並以其中數值孔徑小的石英玻璃光纖輸出的雷射為光軸，數值孔徑大的石英玻璃光纖平行緊靠於該數值孔徑小的石英玻璃光纖，兩種光纖輸出的雷射在該定位器的輸出端處相交。
文檔編號A61N5/067GK103018824SQ20121058822
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者高建平, 楊華元, 杭文根 申請人:中國科學院上海矽酸鹽研究所