[发明专利]一种波长可调谐的激光手术刀

说明书

本发明实施方式提供的一种波长可调谐的激光手术刀，该装置包括依次光学共轴放置的第一高反镜、至少两个激光增益模块、相位调制器、偏振片、变频镜、变频晶体和第二高反镜，以及光束整形模块、光束导引模块、手持输出端模块和控制器。通过基频光源腔内增益谱线的调控，以及变频晶体的相位匹配角度调节，实现6μm～8μm波段激光波长调节。与现有波长调节技术相比，本发明可增大波长调节范围，同时实现波长调节过程中的功率稳定，波动性控制在小于1％。

技术领域

本发明涉及医疗仪器技术领域，特别涉及一种波长可调谐的激光手术刀。

背景技术

高精度、低附带损伤激光可作为激光刀，在组织细胞分离、精准外科手术等生物、医疗领域具有重要应用价值。脑/脊椎肿瘤严重影响人类神经系统的功能及生命，其及时发现与清除极为重要，由于神经中枢血管丰富，手术过程中对重要功能区的神经中枢、血管等的附带损伤将影响患者生存质量甚至生命。6.45μm激光由于对水和蛋白质的特殊效应而受到广泛关注，基于其作用时产生的蛋白质结构变性与水吸收提供爆破力双重效应结合的激光消融机理，该波长激光用于神经中枢组织和眼部等部位切割时的附带损伤极小、可达单细胞量级；如与传统手术刀、电凝、以及紫外、可见、近红外～1μm、中远红外3μm、10.6μm等激光相比，6.45μm激光切口清晰，其切除精度可达单细胞量级、附带损伤μm量级，是脑/脊椎微创手术的理想选择。

固体激光变频技术结构紧凑、稳定性高，可实现手术室台面运行，适合临床操作，是获得6.45μm激光最有发展前景的技术手段之一。固体激光变频技术可以通过调节变频晶体的相位匹配角度实现6.45μm激光波长调节，但该波长调节技术问题为：受限于晶体口径及晶体损伤阈值波长调谐范围短。增大晶体口径，可以增加波长调节范围，不足之处在于，一方面晶体口径的增大需要通过更换晶体实现，将导致成本线性增大，另一方面，角度偏差增大将导致输出功率下降，影响激光手术刀的输出性能。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本发明提供了一种波长可调谐的激光手术刀，该装置包括：

依次光学共轴放置的第一高反镜、至少两个激光增益模块、相位调制器、偏振片、变频镜、变频晶体和第二高反镜；以及光束导引模块、光束整形模块、手持输出端模块，控制器；

激光增益模块用于在泵浦条件下产生激光；

第一高反镜和第二高反镜用于构成2μm波段激光谐振腔实现激光往返振荡，第一高反镜和第二高反镜的腔内均镀有对于2μm波段的p光和2μm波段的s光高反射率的膜层；第二高反镜的腔内同时镀有2μm～4μm反射率大于90％的高反膜和6μm～8μm的部分输出膜；变频镜两侧镀有2μm波段激光增透膜，且靠近变频晶体的一侧镀有2μm～4μm波段和6μm～8μm波段反射率大于90％的高反膜；

偏振片镀有对于2μm波段的s光高反射率和对于2μm波段的p光高透过率的膜层，用于分离p光和s光并实现激光输出；

其中，至少两个激光增益模块中的至少一个激光增益模块通过控制温度场实现旋光量调节，以用作相位调制功能，与相位调制器共同调节腔内p光和s光的相位延迟量，实现增益损耗比精密调控；

第二高反镜输出的变频激光经过光束导引模块后注入进光束整形模块，然后由手持输出端模块输出；

控制器用于调节激光输出功率和波长。

可选地，激光增益模块的增益介质为Tm:YAG晶体。

可选地，10％～20％高输出耦合率条件下，实现2.02μm强增益谱线激光输出；3％～8％低输出耦合率条件下，实现2.07μm处弱增益谱线增强及1.95μm、2.02μm强增益谱线抑制。

可选地，光束导引模块为导光臂或光纤；

手持输出端模块为穿刺针或激光笔刀。

可选地，变频晶体为ZGP中红外晶体。