Многоволновой лазер

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-исследовательское учреждение Институт прикладных физических проблем имени А.Н.Севченко Белорусского государственного университета(72) Автор Лобаневский Александр Леонидович(73) Патентообладатель Научно-исследовательское учреждение Институт прикладных физических проблем имени А.Н.Севченко Белорусского государственного университета(57) 1. Многоволновой лазер, содержащий источник излучения с, как минимум, тремя выходными оптическими осями, первая из которых связана с выходным элементом, отличающийся тем, что с этим же выходным элементом также связаны остальные выходные оптические оси посредством боковых оптических осей через неподвижные и подвижные зеркала. 2. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что первая из выходных оптических осей связана с выходным элементом посредством дополнительной боковой оптической оси через два дополнительных неподвижных зеркала. 50122008.12.30 3. Лазер по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, как минимум, одно из упомянутых зеркал выполнено со спектрально-селективными свойствами, обеспечивающими преимущественное отражение лазерного луча данным зеркалом. 4. Лазер по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что подвижные зеркала выполнены с возможностью полного или частичного перекрытия лазерных лучей, проходящих через эти зеркала. 5. Лазер по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что подвижные зеркала выполнены со спектральной способностью преимущественного отражения одних излучений и преимущественного пропускания других излучений.(56) 1. Прикладная лазерная медицина / Учебное и справочное пособие. - М. Интерэксперт, 1997. - С. 57-59. 2. Патент 665 , МПК А 61 В 18/00, 2002 (прототип). 3. Институт прикладных физических проблем имени А.Н. Севченко. Медицинская техника Республики Беларусь Спец. выпуск // Техника, экономика, организация.1(56). - 2007. - С.27. Полезная модель относится к области лазерной техники и касается устройств воздействия на объекты с помощью лазерного излучения, преимущественно для медицинских целей. Известен лазер 1, содержащий источник излучения с одной выходной оптической осью, связанной с выходным элементом. Недостатком такого лазера является ограниченность его применения из-за возможности создавать лазерный луч только одной определенной длины волны. Известен более универсальный и наиболее близкий по сущности к полезной модели многоволновой лазер 2, содержащий источник излучений с тремя выходными оптическими осями, каждая из которых связана со своим выходным элементом. Недостатком прототипа 2 является неудобство его применения, так как потребителю сложно манипулировать тремя выходными устройствами. Кроме того, из-за этого лазер обладает плохой оперативностью управления. Например, для применения в медицинских целях требуется быстро менять длины волн лазерного излучения, воздействуя на определенный участок биологической ткани при проведении хирургической операции. Поэтому смена выходных элементов лазера для этой цели будет вызывать увеличение времени, при котором лазерное излучение не будет воздействовать на биологическую ткань, что крайне не желательно. В ряде случаев может требоваться совместное воздействие лазерных излучений различных длин волн (двух и более). Для этого необходимо, чтобы они доставлялись по одному световоду или распространялись по одной оптической оси. Однако устройство прототипа 2 не позволяет это сделать. Поэтому задачей полезной модели является повышение удобства, оперативности и расширение возможностей применения многоволнового лазера. Поставленная задача решается тем, что многоволновой лазер, содержащий источник излучений с, как минимум, тремя выходными оптическими осями, первая из которых связана с выходным элементом, имеет отличительные признаки с этим же выходным элементом также связаны остальные выходные оптические оси посредством боковых оптических осей через неподвижные и подвижные зеркала. Связь, как и первой из выходных оптических осей, других выходных оптических осей с одним и тем же выходным элементом направлена на повышение удобства и расширение 50122008.12.30 возможностей применения многоволнового лазера, так как нет необходимости (как в прототипе 2) в применении других выходных элементов. Осуществление такой связи посредством боковых оптических осей позволит осуществить упомянутое выше преимущество компактно и по коротким линиям оптической связи,что направлено на повышение быстродействия прохождения лазерного излучения. Введение в конструкцию многоволнового лазера неподвижных и подвижных зеркал позволит оперативно менять направление лазерного излучения с различными длинами волн перед его входом в выходной элемент, что расширит возможности применения многоволнового лазера. Вариантами выполнения многоволнового лазера являются нижеследующие отличительные признаки первая из выходных оптических осей связана с выходным элементом посредством дополнительной боковой оптической оси через два дополнительных неподвижных зеркала как минимум одно из упомянутых зеркал выполнено со спектрально-селективными свойствами, обеспечивающими преимущественное отражение лазерного луча данным зеркалом подвижные зеркала выполнены с возможностью полного или частичного перекрытия лазерных лучей, проходящих через эти зеркала. Сущность полезной модели поясняется принципиальными схемами многоволнового лазерного излучателя. На фиг. 1 показана принципиальная схема многоволнового лазера, в котором первая из выходных оптических осей непосредственно связана с выходным элементом. На фиг. 2 то же, но такая связь осуществлена через дополнительные элементы. На фиг. 3-5 показаны возможности создания лазерного излучения с первой (фиг. 3), второй (фиг. 5) и третьей(фиг. 6) длинами волн. На фиг. 6 - как и на фиг. 2, но источник излучения представлен тремя излучателями. На фиг. 7-9 показаны возможные варианты управления перекрытием лазерного луча. Многоволновой лазер содержит источник излучений 1 с, как минимум, тремя выходными оптическими осями 2-4. При этом первая выходная оптическая ось 2 связана непосредственно с выходным элементом 5 (фиг. 1). Выходной элемент 5 может быть представлен в виде простой диафрагмы, выполненной в виде выходного окна корпуса многоволнового лазера (не показано), или же в виде сложного устройства, обеспечивающего ввод лазерных излучений в один световод (не показано). С выходным элементом 5 также связаны остальные выходные оптические оси 3 и 4 посредством боковых оптических осей 6, 7 через неподвижные и подвижные зеркала 8, 9 и 10, 11. Ниже представлены возможные варианты выполнения многоволнового лазера первая из выходных оптических осей 2 связана с выходным элементом 5 посредством дополнительной боковой оптической оси 12 через два дополнительных неподвижных зеркала 13, 14 как минимум одно из упомянутых зеркал 8-11, 13-14 выполнено со спектральноселективными свойствами, обеспечивающими преимущественное отражение лазерного луча, проходящего через данное зеркало подвижные зеркала 10, 11 выполнены с возможностью полного или частичного перекрытия лазерных лучей, проходящих через эти зеркала. Источник излучений 1 может состоять из одного излучателя 15 (фиг. 1-5) или из нескольких излучателей 15 (фиг. 6). При этом возможны варианты перекрытия лазерных лучей 17 (фиг. 7-9) подвижными зеркалами 10 и 11 полностью (фиг. 7) или частично(фиг. 8), а также возможно полное открытие лазерных лучей 17 (фиг. 9). На фиг. 1-6 представлены схемы многоволнового лазера с источником излучения трех длин волн. Возможно применение большего количества излучений с различными длинами волн. При этом представленные схемы каскадируются, не меняя своего принципа действия. 3 50122008.12.30 По схеме, показанной на фиг. 1, можно собрать наиболее компактное устройство многоволнового лазера, а по схеме, показанной на фиг. 2, - наиболее точное в юстировке. Принцип действия многоволнового лазера ниже представлен относительно схемы, показанной на фиг. 2-5. Многоволновой лазер работает следующим образом. Имеется источник лазерных излучений 1 с различными длинами волн излучений, передаваемых через выходные оптические оси 2-4. Источник лазерных излучений может представлять собой один излучатель 15 (фиг. 1) или набор излучателей 15 (фиг. 6). При включении источника излучений 1 лазерные лучи, обладающие различными свойствами, полезными для потребителя, могут передаваться по выходным оптическим осям 2-4 с излучением, соответственно, первой, второй и третьей длин волн. Для того чтобы использовать излучение первой длины волны, предварительно выводят из первой выходной оптической оси 2 подвижные зеркала 10, 11 (фиг. 3). Поэтому через выходной элемент 5 будет создано излучение только с первой длиной волны. Для использования излучения второй длины волны предварительно подвижное зеркало 10 вводят в зону первой выходной оптической оси 2, при этом подвижное зеркало 11 остается выведенным из этой зоны (фиг. 4). Поэтому через выходной элемент 5 будет создано излучение только со второй длиной волны. Для использования излучения третьей длины волны предварительно вводят подвижное зеркало 11 в зону первой выходной оптической оси 2, а подвижное зеркало 10 выводят из нее (фиг. 5). Поэтому через выходной элемент 5 будет создано излучение только с третьей длиной волны. Любое из неподвижных зеркал 8, 9, 13, 14 (фиг. 1 и 2) выполнено с возможностью точной юстировки прохождения лазерного луча строго по оптической оси 2 для компенсации позиционных погрешностей сборки источника излучений 1 относительно выходного элемента 5. Для эффективного и надежного использования лазерных излучений с различными длинами волн, выходящих из источника излучений 1, необходимо обеспечить их фильтрацию по спектральному составу. Поэтому любое из неподвижных и подвижных зеркал(фиг. 1, 2) 8, 9, 13, 14 и 10, 11 может быть выполнено со спектрально-селективными свойствами для преимущественного отражения излучения выбранной длины волны и пропускания излучений других длин волн. При этом получается достаточная степень спектральной селекции за счет умножения коэффициентов спектральности соседних зеркал, включенных попарно. Например, неподвижного зеркала 9 и подвижного зеркала 11(фиг. 1, 2, 5) или неподвижных зеркал 14 и 13 (фиг. 3), или неподвижного зеркала 8 и подвижного зеркала 10 (фиг. 4). Таким образом, используя зеркальные системы полезной модели (фиг. 1, 2), можно осуществить сведение двух и более лазерных излучений с различными длинами волн по одной выходной оптической оси 2 в выходной элемент 5 с требуемой точностью и независимо от точности установки источника излучений 1 обеспечить надежную подачу выбранного лазерного излучения с определенной длиной волны с фильтрацией других лазерных излучений. Во всех вышеописанных случаях подачи одного лазерного излучения в выходной элемент 5 применяется полное введение (фиг. 7) и выведение (фиг. 9) подвижных зеркал 10,11 в или из апертуры 16 лазерного луча 17, проходящего по выходной оптической оси 2. Возможна также одновременная подача в выходной элемент 5 двух и более лазерных излучений с различными длинами волн. В этом случае может применяться частичное выведение (фиг. 8) подвижных зеркал 10,11 из апертуры 16 лазерного луча 17, проходящего по выходной оптической оси 2. Например, для того чтобы обеспечить одновременное сведение лазерных излучений с первой и второй длинами волн по схеме, показанной на фиг. 4, подвижное зеркало 11 выводится 4 50122008.12.30 полностью (фиг. 9), а подвижное зеркало 10 - частично (фиг. 8). При этом часть излучения с первой длиной волны, отразившись от неподвижного зеркала 14, пройдет через дополнительную боковую оптическую ось 12 и, отразившись от неподвижного зеркала 13, поступит в выходную оптическую ось 2 с полной апертурой лазерного луча 17 (фиг. 7). Далее, поступая через полуоткрытое подвижное зеркало 10 (фиг. 8), оно сведется с лазерным излучением второй длины волны, поступающей через боковую оптическую ось 6 от выходной оптической оси 3 в виде лазерного луча 17 неполной апертуры. Другие варианты смешивания лазерных лучей 17 могут работать аналогичным образом. При этом возможно применение подвижных зеркал 10 и 11 в полупрозрачном селективном исполнении, при котором они могут отражать один из лазерных лучей 17 по своим боковым оптическим осям 7, 6, пропуская другой лазерный луч 17 по выходной оптической оси 2. Промышленная применимость полезной модели подтверждена фактом применения многоволнового лазерного излучателя (с тремя длинами волн в диапазонах 1,061,1 мкм 1,321,34 мкм и 1,41,44 мкм) в конструкции лазерного хирургического аппарата нового поколения 3. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6