[发明专利]单片侧面泵浦的固态激光器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及包含权利要求1的特征的单片侧面泵浦的固态激光器。本发明还涉及包含权利要求22的特征的用于操作单片侧面泵浦的固态激光器的方法。本发明还涉及根据权利要求32、51和52的治疗装置。

背景技术

二极管泵浦激光器的应用性已经得以发展，特别是在工业、医疗和军事应用中。二极管泵浦激光器特别有用，这是因为二极管泵浦功率高效、全固态并且使用寿命长。与类似的闪光灯泵浦固态激光器相比，这些导致更轻、更有效并且典型地无水冷却的激光器系统。

通常，端面泵浦或侧面泵浦固态激光器配置是已知的。Q开关激光器或单片激光器为诸如在美国专利No.5,394,413、5,381,431、5,495,494、5,651,023和6,373,864B1中所描述的配置的配置。除了其它的以外，这样的设计的缺点是关于最大脉冲能量的限制。另外，Q开关激光器能够只产生持续时间非常短的脉冲。

美国专利No.6,219,361B1和6,377,593B1描述了侧面泵浦设计，其中，光束路径采取了内部锯齿形路径，这样的设计延长了脉冲持续时间并增加了制造难度和成本。

在二极管侧面泵浦几何结构中，增益介质通常是杆或平板。平板几何结构通常被用于这样的传导地冷却的激光器系统中，其中，平板的一侧附接到散热器(thermal heat sink)，并且相对面用于引入泵浦光。侧面泵浦平板可以采用各种技术，诸如利用所谓的“锯齿”光路，例如在US2007/0060917图2中公开的。但是，由于严格的光学容差而导致锯齿平板难以制造，因此与直通式平板实施例相比，更难以大量生产，从而生产起来更加昂贵。

文献WO2004/034523公开了一种单片侧面泵浦的、无源Q开关的、无水冷却的固态激光器，其包括激光共振器结构，并且包括激光增益介质，该激光增益介质具有结合到无源Q开关的输出面。增益介质具有用于接收泵浦光的侧面。该泵浦光由二极管激光器阵列产生。该固态激光器的一个缺点是平均功率有限。该固态激光器的另一个缺点是在操作期间热效应提高。另外，Q开关激光器能够只产生持续时间非常短的脉冲。

文献US2007/0060917在图1b和2a中公开了MIR(中-红外)二极管侧面泵浦固态激光器，其包括其中可以发射增益开关脉冲的激光共振器结构。该固态激光器的一个优点是产生的激光的功率有限并且低。

文献US6,366,596B1公开了二极管侧面泵浦OPO激光器，除了其它的以外，其产生MIR(中-红外)辐射。尽管可以在MIR波长区域中的宽范围中对波长进行调谐，但是这样的激光器的缺点是在一个或两个数字毫微秒区域中的短脉冲持续时间具有高功率密度(强度)，或者如果激光脉冲长度在微秒区域中，则激光脉冲强度非常低。另外，这样的激光器很复杂，需要具有各种光学涂层的光学元件，因此非常昂贵。另一个缺点是，这样的激光器对于冲击和振动不坚固，并且大量的关键部件增加了系统失败的可能性。

文献US5,642,370、US5,643,252、US5,868,731、US5,908,416、US5,947,957、US6,251,102B1和US6,395,000B1公开了在中-红外波长区域工作的侧面泵浦固态激光器。通常，这样的固态激光器用于生物组织烧蚀(ablation)。这些激光器中的一些是电池供电的，并且是所谓的自备的，发出单激光脉冲，其后是在高电压供电中电容器的几秒钟的充电时间。

因此，本发明的目的在于提供用于产生高功率激光脉冲的侧面泵浦固态激光器装置。本发明的另一个目的在于提供廉价的、坚固的、可靠的激光器装置。本发明的另一个目的在于提供高性能操作激光器装置，特别是提供具有高脉冲能量和/或高功率的激光，并且特别地在宽广的工作范围中允许高脉冲重复率。本发明的另一个目的在于提供适用于医疗领域的激光器装置，该激光器装置特别地具有在1700nm到3200nm之间的中-红外(MIR)范围中的波长，和/或特别地适合于治疗、切割或烧蚀生物组织。本发明的另一个目的在于提供能够使用户执行高功率激光脉冲治疗的治疗装置，其中该治疗装置易于操作，尤其是，应当实现维护友好的实施例。此外，寻找在专业化治疗单元之外允许高功率激光脉冲治疗的治疗装置也是目的。

发明内容

使用包含权利要求1的特征的单片侧面泵浦的固态激光器解决了该问题。从属权利要求2到27公开了可选特征。进一步通过包含权利要求28的特征的用于操作单片侧面泵浦的固态激光器来解决该问题，其中，从属权利要求29到31公开了可选特征。