[发明专利]一种口腔激光治疗仪的激光系统

说明书

本发明提供了一种口腔激光治疗仪的激光系统，包括激光电源、激光头、激光水冷系统、光纤输出系统、气水喷雾系统及整机控制系统；激光电源用于向激光头提供能量；激光头包括全反镜、输出镜、氙灯、激光棒、聚光腔、光匝构成；激光水冷系统用于冷却激光器的激光棒和氙灯；导光输出系统用于激光输出，由扩束整形镜、耦合聚焦镜和光纤组成；气水喷雾系统用于向激光作用的牙体组织喷射气水混合物，起到降低辐照区组织温度和参与激光治疗的作用；中央控制系统用于控制所述激光电源、所述激光水冷系统、所述气水喷雾系统的参数及各分系统之间协调工作。本发明具有输出激光能量稳定，光斑均匀性好、操作灵活性高等优势。

技术领域

本发明涉及一种激光波长为2.94μm的口腔激光治疗仪的激光系统，特别是牙科治疗仪的激光头和导光输出系统。

背景技术

目前龋病治疗主要包括去龋、备洞和充填三个流程，同时备洞也是进行牙体牙髓治疗的必要步骤。在此治疗过程中，涡轮手机是一种非常重要的手术器具，是牙科中不可或缺的重要工具之一。但是它不仅切削效率和精度低，同时也存在一些严重的缺陷，如操作过程中涡轮手机切削牙齿时引起的噪声、震动和疼痛，以及涡轮手机磨削时产生的压力和热量等。正是这些缺陷让患者对治疗望而却步，或者只有当病痛严重到不能忍受时，才愿意去接受治疗。因此牙科疾病的治疗引起了人们的广泛关注，对改善牙科疾病的治疗需求越来越迫切。

基于传统手术器具存在的上述不足和局限性，人们迫切希望有一种更好的工具能够补充甚至取代传统涡轮手机在牙科治疗中的作用，激光以其高效无接触等特有的性能首先进入人们的视野，尤其是波长为2.94μm激光，该波长激光位于红外线区，能切割牙釉质、牙本质、龋坏组织和软组织。Er:YAG激光晶体产生的2.94μm激光接近水吸收红外线峰值，可以被水强烈吸收，产生光电解效应使水温急剧上升，蒸汽压从组织分子中放出产生微小的爆炸，结果升温的靶组织被爆裂性的去除。2.94μm激光在口腔领域的实用性和安全性已得到多方面的认证，并已获得美国食品及药品管理局(FDA)批准，欧美相关产品正陆续进入中国市场。

目前市场上2.94μm波段的激光牙科治疗仪，为了保证有较高的激光脉冲能量输出，都限制了激光的重复频率。这是由于Er:YAG激光晶体产生的2.94μm激光发射跃迁出现在Er3+离子的4I11/2态和4I13/2态之间，泵浦阈值高、激光转化效率低。因此为了获得较高能量的输出需要大能量进行泵浦，这就造成激光晶体内热透镜效应的产生，而提高重复频率会进一步加剧热透镜效应的问题。严重的热透镜效应，易造成输出激光的脉冲能量下降和激光器稳定性下降，严重的甚至会造成激光器内部光学元器件的损伤。

本发明技术通过对激光器谐振腔的重新设计，引入非稳腔的设计思路解决了现有市场同类产品存在的激光重复较高时，造成的输出激光脉冲能量较低、稳定性差的问题，同时本发明专利采用扩束整形镜和耦合聚焦镜结合使用的方式，将2.94μm激光高效的耦合进光纤。改变了该波段激光只能用于导光臂传输激光的不足之处，实现治疗操作过程中输出手具可实现360°无死角的操作，提高了操作灵活性的特点。

发明内容

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：一种口腔激光治疗仪的激光系统，包括激光电源、激光系统、激光水冷系统、气水喷雾系统及整机控制系统；激光电源用于向激光器提供能量；激光水冷系统用于冷却激光头内的激光棒和氙灯；导光输出系统用于激光输出传导；气水喷雾系统用于向激光作用的牙体组织喷射气水混合物，具有降低组织温度和参与激光治疗的作用；整机控制系统用于控制所述激光电源、所述激光水冷系统、气水喷雾系统的参数及各分系统之间协调工作，激光系统包括激光头和导光输出系统。