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单片侧面 泵浦的固态 激光器及其应用

阅读：982发布：2022-12-11

专利汇可以提供单片侧面泵浦的固态激光器及其应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种单片侧面泵浦的固态激光器 (1)，包含由具有纵轴(L)的激光增益介质(2)构成的激光共振器结构(3)，并包含传导式冷却器(6)，其中激光共振器结构(3)包含在其间形成线形光路共振腔的端面(4)，端面(4)的至少一个包含特别地置于其上的至少部分反射的激光反射镜(4a、4b)，激光增益介质(2)包含用于接收泵浦源(5)的泵浦光(5a)的侧面(2a)，其中泵浦光(5a)由二极管激光器(5)产生，该传导式冷却器(6)包含与激光增益介质(2) 接触的接触面(6c)，并且，所述固态激光器(1)包含相对于纵轴(L)与侧面(2a)相对地布置的反射器 (7)，其中激光增益介质(2)是低增益材料。，下面是单片侧面泵浦的固态激光器及其应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种单片侧面泵浦的固态激光器(1)，包含由具有纵轴(L)的激光增益介质(2)构成的激光共振器结构(3)，并包含传导式冷却器(6)，其中激光共振器结构(3)包含在其间形成线形光路共振腔的端面(4)，所述端面(4)中的至少一个包含特别地沉积在其上的至少部分反射的激光反射镜(4a、4b)，激光增益介质(2)包含用于接收泵浦源(5)的泵浦光(5a)的侧面(2a)，其中泵浦光(5a)由二极管激光器(5)产生，传导式冷却器(6)包含与激光增益介质(2)接触的接触面(6c)，并且，所述固态激光器(1)包含相对于纵轴(L)与侧面(2a)相对地布置的反射器(7)，其中激光增益介质(2)是低增益材料。
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2.根据权利要求1的固态激光器(1)，其中激光增益介质(2)具有小于7.5mm 的横截面面积。
3.根据权利要求2的固态激光器(1)，其中接触面(6c)相对于激光增益介质(2)的纵轴(L)对称地布置。
4.根据权利要求3的固态激光器(1)，其中传导式冷却器(6)包含布置在激光增益介质(2)旁边并与侧面(2a)相对地布置的冷却器腔(6d)，其中泵浦光反射器(7)布置在冷却器腔(6d)中。
5.根据权利要求4的固态激光器(1)，其中二极管激光器(5)和反射器(7)相对于纵轴(L)这样布置，使得纵轴(L)与二极管激光器(5)和反射器(7)中的每一个之间具有相等的距离(D1，D2)，从而使得泵浦源(5)和纵轴(L)之间的光路的长度与纵轴(L)和反射器(7)之间的光路的长度相同或大致相同。
6.根据权利要求2到5之一的固态激光器(1)，其中两个端面(4)均包含激光反射镜(4a、4b)，其中激光反射镜之一是高反射激光反射镜(4a)，特别地，该高反射激光反射镜具有99％到100％的反射率，并且，其中另一个激光反射镜(4b)是输出耦合器。
7.根据权利要求2到6之一的固态激光器(1)，其中激光共振器结构(3)发射的波长在1700nm到3200nm的范围中。
8.根据权利要求7的固态激光器(1)，其中输出耦合器(4b)具有在92.5％和99％之间的范围中的反射率。
9.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，其中激光增益介质(2)具有没有布置在冷却器(6)内的自由端(2d)，从而自由端(2d)在纵轴(L)的方向上的长度优选地是大约
2mm，并且最优选地是大约1mm。
10.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，其中激光增益介质(2)包含掺杂稀土元素的YAG或YSGG或YLF晶体主体，该晶体主体掺杂有钕、镱、铒、铥、铬和/或钬。
11.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，其中二极管激光器(5)的波长这样选择，使得二极管激光器(5)的主波长相对于激光增益介质(2)的吸收峰值区域偏移。
12.根据权利要求11的固态激光器(1)，其中泵浦光(5a)的波长被选择在激光增益介质(2)的低吸收系数处。
13.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，其中传导式冷却器(6)包含与激光增益介质(2)接触并且保持激光增益介质(2)的接触面(6c)，传导式冷却器(6)由金属、陶瓷或晶体材料构成。
14.根据权利要求13的固态激光器(1)，所述固态激光器包含两个接触面(6)，其中所述接触面(6c)相对于激光增益介质(2)的纵轴(L)彼此相对地、对称地布置。
15.根据权利要求1到11之一的固态激光器(1)，其中传导式冷却器(6)包含相对于纵轴(L)同心地布置的外管状构件(6b)，激光增益介质(2)的外表面(2c)和外管状构件(6b)限定用于冷却流体的内部空间(6a)。
16.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，所述固态激光器包含相对于纵轴(L)在圆周方向上分隔开的至少两个泵浦源(5)，并且还包含相对于纵轴(L)与侧面(2a)相对地布置的对应的泵浦光反射器(7)。
17.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，所述固态激光器包含透镜(8a、8b)并且包含具有100μm和250μm之间的直径的光纤(9)，其中透镜(8a、8b)被布置为将固态激光器(1)的激光束(B)聚焦到光纤(9)中。
18.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，其中激光增益介质(2)是柱状或椭圆柱状。
19.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，其中至少部分反射的激光反射镜(4a、
4b)被沉积在激光增益介质(3)的端面(4)上，其中沉积在其上的层的充填密度大于0.9，优选地大于0.95，并且最优选地大于0.99。
20.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，其中泵浦源(5)具有955到985nm之间的波长。
21.根据权利要求1到19之一的固态激光器(1)，其中泵浦源(5)具有760到815nm之间的波长。
22.根据权利要求1到19之一的固态激光器(1)，其中泵浦源(5)具有1600到2050nm之间的波长。
23.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，其中泵浦光(5a)通过侧面(2a)馈入激光增益介质(2)中，其中泵浦光(5a)的大约30％到70％，优选地，泵浦光(5a)的大约30％到50％，作为出射泵浦光(5b)在相对的侧面(2b)处从激光增益介质(2)出射，并且其中出射泵浦光(5b)被反射器(7)反射，从而使得反射的泵浦光(5c)在相对的侧面(2b)处重新进入激光增益介质(2)。
24.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，其中泵浦源(5)被实现为激光二极管阵列，并平行于纵轴(L)布置。
25.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，其中低增益材料是具有等于或小于-20 2
Er:YAG的激励发射横截面即＜＝3.0＊10 cm 的激励发射横截面的激光增益介质。
26.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，其中固态激光器(1)耐得住至少100G的吸引力。
27.根据前述权利要求之一的固态激光器(1)，其中由于激光器的单片设计，激光高反射器(4a)被直接沉积在增益介质(2)上，并且，输出耦合器(4b)被直接沉积在增益介质(2)上的相对端。
28.一种用于操作单片侧面泵浦的固态激光器(1)的方法，该固态激光器(1)包含由具有纵轴(L)的激光增益介质(2)构成的激光共振器结构，其中泵浦光(5a)通过侧面(2a)馈入激光增益介质(2)中，其中泵浦光(5a)的一部分作为出射泵浦光(5b)在相对的侧面(2b)处从激光增益介质(2)出射，并且其中出射泵浦光(5b)被反射，从而使得反射的泵浦光(5c)在相对的侧面(2b)处重新进入激光增益介质(2)。
29.用于操作根据权利要求22的固态激光器(1)的方法，其中激光增益介质(2)相对于激光增益介质(2)的纵轴(L)被对称地冷却，因此相对于纵轴(L)在激光增益介质(2)中接收对称的热分布。
30.用于操作根据权利要求22和23之一的固态激光器(1)的方法，其中泵浦光(5a)的主波长相对于激光增益介质(2)的吸收峰值区域被偏移。
31.根据权利要求1到21之一的固态激光器(1)用于治疗或烧蚀生物组织的用途。
32.一种治疗装置，包含布置在壳体(44)中并发射激光束(21)的固态激光器(1)、将入射的激光束引导到光导元件(45)中的光学耦合装置(46)、将固态激光器(1)与手持装置(50)连接并且包含光导元件(45)的挠性管(49)，手持装置(50)包含用于光导元件(45)的末端的出口端(53)，该出口端(53)用于将激光束引导到目标表面，其中，固态激光器(1)根据权利要求1到31之一被实现。
33.根据权利要求32的治疗装置，其中壳体(44)包含具有高电流容量缓冲器的电源。
34.根据权利要求32或33的治疗装置，其中壳体(44)包含用于产生特别地具有正和/或负相对压力的加压气体(47)的装置。
35.根据权利要求32到34之一的治疗装置，其中壳体(44)包含用于产生加压液体的装置。
36.根据权利要求34或35的治疗装置，其中挠性管(49)包含用于将液体或气体介质输送到手持装置(50)和/或从手持装置(50)输送液体或气体介质的至少一个管道(51)。
37.根据权利要求32到36之一的治疗装置，其中壳体(44)包含可拆卸的连接器部件(57)。
38.根据权利要求32到37之一的治疗装置，其中手持装置(50)包含可拆卸的连接器部件(57)。
39.根据权利要求32到38之一的治疗装置，其中手持装置(50)包含光束形成和/或偏转单元。
40.根据权利要求32到39之一的治疗装置，其中手持装置(50)包含声换能器，特别是超声换能器。
41.根据权利要求32到40之一的治疗装置，其中手持装置(50)包含光导元件分离单元。
42.根据权利要求32到41之一的治疗装置，其中手持装置(50)包含光学成像部件(65)。
43.根据权利要求32到42之一的治疗装置，其中手持装置(50)包含射频发射机。
44.根据权利要求32到43之一的治疗装置，其中挠性管(49)包含供电线缆。
45.根据权利要求32到44之一的治疗装置，其中挠性管(50)包含至少一条数据传输线。
46.根据权利要求32到45之一的治疗装置，其中光导元件(45)被实现为单光纤光导元件。
47.根据权利要求32到46之一的治疗装置，其中光导元件(45)被实现为多光纤光导元件。
48.根据权利要求32到47之一的治疗装置，其中出口端(53)包含连接到管道(51)的出口孔(62、63)。
49.根据权利要求32到48之一的治疗装置，其中光导元件末端(45)至少部分地布置在出口孔(53)的周围。
50.根据权利要求30到47之一的治疗装置，其中出口孔(53)至少部分地布置在光导元件末端()的周围。
51.一种治疗装置，包含具有发射激光束(21)的固态激光器(1)的手持装置(20)，该激光器(1)还包含冷却单元(29)、电驱动固态激光器(1)的控制单元(32)、激光束形成和偏转单元(24)、用于将形成的激光束(26)从手持装置(20)发射到目标表面(23)的接触窗口(25)、光学路径(22)、包含电源的桌面单元、将桌面单元与手持装置(20)连接的挠性管(37)，接触窗口(25)包含透明盖(27)，光学路径(22)包含固态激光器(1)、激光束形成和偏转单元(24)和接触窗口(25)，挠性管(37)还包含电源连接件，其中，固态激光器(1)根据权利要求1到31之一被实现，冷却单元(29)包含腔(30)，挠性管(37)包含将冷却腔(30)与桌面单元的冷却液循环系统连接的至少两个冷却液输送管(31)，并且，控制单元(32)包含一个高电流容量缓冲器(33)。
52.一种治疗装置，包含具有发射激光束(1)的固态激光器(1)的手持装置(39)，该激光器(1)还包含冷却单元(29)、电驱动固态激光器(1)的控制单元(32)、激光束形成和偏转单元(24)、用于将形成的激光束(26)从手持装置(39)发射到目标表面(23)的接触窗口(25)、光学路径(22)，接触窗口(25)包含透明盖(27)，光学路径(22)包含固态激光器(1)、激光束形成和偏转单元(1)和接触窗口(25)，其中，固态激光器(1)根据权利要求1到31之一被实现，冷却单元(29)作为固态冷却装置(40)被实现，控制单元(32)包含一个高电流容量缓冲器(33)，并且，手持装置(39)包含电能存储部件(41)。
53.根据权利要求51或52的治疗装置，其中使用相互配合的光滑平面和/或密封元件相对于周围环境密封光学路径(22)。
54.根据权利要求51到53之一的治疗装置，其中手持装置(20、39)包含切换单元和至少两个高电流容量缓冲器(33)，该切换单元用于将高电流容量缓冲器(33)之一单独地连接到控制单元(32)。
55.根据权利要求51到54之一的治疗装置，其中手持装置(20、39)包含用户接口(35、
43)，该用户接口(35、43)包含显示单元和输入装置。
56.根据权利要求51到55之一的治疗装置，其中手持装置(20、39)包含图像获取单元和图像分析单元。
57.根据权利要求51到56之一的治疗装置，其中手持装置(20、39)能够从桌面单元拆卸下来。
58.根据权利要求51到57之一的治疗装置，其中透明盖(27)能够从手持装置(20、39)拆卸下来。
59.根据权利要求52到58之一的治疗装置，其中固态冷却装置(40)是相变材料。

说明书全文

单片侧面泵浦的固态 激光器及其应用

技术领域

[0001] 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

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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。

[0005] 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。

[0006] 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。

[0007] 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。

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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

[0011] 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。

[0012] 特别地，使用一种单片侧面泵浦的固态激光器解决该问题，该固态激光器包括由具有纵轴L的激光增益介质构成的激光共振器结构，并包含传导式冷却器，其中激光共振器结构包含在其间形成线形光路共振腔的端面，端面的至少一个包含沉积于其上的至少部分反射的涂层，激光增益介质包含用于接收泵浦源的泵浦光的侧面，其中泵浦光由二极管激光器产生，该传导式冷却器包含与激光增益介质接触的接触面，并且，该固态激光器包含相对于纵轴L与侧面相对地布置的反射器。

[0013] 特别地，使用一种单片侧面泵浦的固态激光器进一步解决该问题，该固态激光器包括由具有纵轴L的激光增益介质构成的激光共振器结构，并包含传导式冷却器，其中激光共振器结构包含在其间形成线形光路共振腔的端面，端面的至少一个包含特别地沉积于其上的至少部分反射的激光反射镜，激光增益介质包含用于接收泵浦源的泵浦光的侧面，其中泵浦光由二极管激光器产生，该传导式冷却器包含与激光增益介质接触的接触面，并且，该固态激光器包含相对于纵轴L与侧面相对地布置的反射器，其中特别地，激光增益介质是低增益材料。

[0014] 特别地，使用一种用于操作单片侧面泵浦的固态激光器的方法进一步解决该问题，该固态激光器包含由具有纵轴L的激光增益介质构成的激光共振器结构，其中泵浦光通过侧面馈入激光增益介质中，其中部分泵浦光作为出射泵浦光在相对的侧面处从激光增益介质出射，并且其中出射泵浦光被反射，从而使得反射的泵浦光在相对的侧面处重新进入激光增益介质。

[0015] 在文献US2007/0060917中公开的二极管侧面泵浦固态激光器相应地产生低强度的低质量激光。另一方面，已经发现激光需要一定水平的强度，以高效地烧蚀生物组织。还获知，与闪光灯泵浦固态激光器相比，二极管侧面泵浦固态激光器发射较少的脉冲能量。根据本发明的单片侧面泵浦的固态激光器使用若干技术特征来提高激光的强度。相应地提高2
激光的光束质量。首先，使用具有小于7.5mm 的横截面面积的激光增益介质，而横截面面积是在激光增益介质内部的垂直于激光传播方向的表面，并且在平面激光反射镜的情况中，该表面与平面激光反射镜平行。如果激光增益介质具有横截面为圆形或椭圆形的杆的形状，那么这意味着该杆的直径小于或等于3mm，优选地小于或等于2mm，最优选地小于或等于1mm。具有这样小的直径从而具有这样小的横截面面积的杆的优点是，需要更小的泵浦功率来实现在激光增益介质内部开启激光器振荡所需的一定的功率密度。此外，具有这样小的横截面面积的激光器杆充当激光器腔内部的孔径并针对更高的横向激光模式引起损耗，从而相应地提高激光的质量。只有通过使用具有这样小的横截面面积的杆，才可以在激光增益介质内部产生足够的功率密度，从而由半导体激光器产生泵浦光。假定激光器杆会具
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有4mm的直径，那么横截面面积会增加到大约12.5mm，其大约是3mm杆的横截面面积的两倍。与3mm杆相比，为了实现相同的功率密度，4mm杆需要大约两倍的泵浦功率。因此，将激
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光增益介质的横截面面积限制为小于7.5mm 是非常重要的一个优点。在优选的实施例中，
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在激光活性介质内的二极管激光器泵浦功率在20到500W/mm 之间。

[0016] 在优选的实施例中，内腔激光强度(在激光活性介质内)在5kW/cm2和10MW/cm22
之间，更优选地在10和100kW/cm 之间。

[0017] 提高激光器的效率的另一种有利的措施是优化从激光器耦合出的百分比。为了有效地操作激光器，当激光增益介质的激励发射横截面(相应地，激光增益介质的增益)越低时，从激光器耦合出的百分比就必定越低。这相当于在激光器腔内部的高强度，从而有利于启动激光器振荡。因此，操作具有这样的激光增益介质的激光器是有利的：该激光增益介质具有低的激励发射横截面且在激光器腔内部具有高强度。

[0018] 提高激光增益介质内的强度的另一种有利的措施是使用具有在92.5％到99％之间的范围内的反射率的输出耦合器。提高激光增益介质内的强度的另一种有利的措施是减少腔损耗。例如在文献US2007/0060917中所公开的，固态激光器有一个缺点，即，使用离散的激光器腔导致通过从激光增益介质到空气和从空气到激光反射镜的介质过渡区产生光学损耗，所述光学损耗是由于激光在这些过渡区上的反射和吸收损耗所导致的。由于使用的激光器介质是低增益激光器材料，因此这些额外的损耗妨碍了这样的已知的激光器系统有效地操作。特别地在1700nm到3200nm区域的中-红外(MIR)波长中工作的激光器腔的另一个缺点是，由于水对发射的激光的强烈的吸收，在激光增益介质和激光反射镜之间的灰尘或湿空气会强烈地降低激光器系统的效率或者几乎会使激光器腔停止发射激光。这导致额外的损耗并进一步降低激光增益介质内的强度。

[0019] 另一种改进激光器性能的有利的措施是控制激光增益介质温度。具有这样的小直径的激光器杆针对容积比率(volume ratio)展示出更好的表面，因此可以被更有效地冷却或加热，从而减少了对激光束质量的由于热效应而导致的失真。由于改进的热性能而导致的另一个优点是增加了的输出功率和增加了的光学效率。

[0020] 另一种优化激光器输出光束质量的有利的措施是对称地冷却激光活性增益介质。由于在WO2004/034523中的激光增益介质不是对称地冷却的事实，所以光束轮廓不是均匀
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的，因此光束参数乘积M 是不利的，这会导致聚焦能力差。因此，对根据本发明的激光活性增益介质的对称冷却会导致均匀的光束轮廓，以及对称的、共线的具有活性介质的纵轴的热透镜。这确保了激光器总是沿着该轴振荡，因此是确保在诸如泵浦功率、重复率和占空比(duty cycle)的参数的宽范围中稳定操作的必要特征。

[0021] 根据本发明的固态激光器的另一个优点是制造成本低并且几乎不需要维护。这大大地提高了市场接受度。该优点是通过减少需要的光学元件的数量和/或可调整的光学元件或激光器腔的数量来实现的。尤其是在基于手持或可移动激光器的医疗和非医疗装置中的可调整的光学元件或激光器腔已经成为了导致市场失败和昂贵的产品召回或者至少是高维护成本的原因。根据本发明的固态激光器是高度防冲击和振动的，甚至在快速改变例如温度、湿度的环境条件后仍保持稳定，并且确保由基于激光器的医疗装置的法律和规定所要求的高度稳定的、恒定的激光器输出功率。根据传统方法生产的激光器设计会受到坚固性以及通常是自身失调的影响。另外，由于温度、机械应力(冲击、振动)、光学器件上的灰尘等，可能会发生激光器输出功率的降低的情形。这样的装置必须修理，光学器件必须清洁，并且激光器腔必须定期地被重新校准，这会导致高维护成本。

[0022] 根据本发明的固态激光器的另一个优点是，由于高效且短的激光器腔，该设计可以被高度地小型化。这允许在过去不能包含高功率固态激光器的装置部件中实现固态激光器。一个例子是在诸如US7,118,563中公开的所谓的自备的或手持无线装置中实现具有例如高达5W的中红外固态激光器。现今只有在近红外(780-1400nm)中的二极管激光器可以用于这样的装置中。本发明的一个优点是，电池供电的自备装置现在可以设置有中红外固态激光器。另外，这样的装置还可以是重量较轻，例如，小于1kg。可以制造更小的且功率消耗更少的其它的包含激光器的新的装置。甚至可以考虑由(i)包含电源、冷却单元以及最终的控制单元的桌面部件，以及(ii)手持单元构成的装置，该手持单元包含固态激光器，最终的光束成形光学器件、光束偏转部件，还可以包含控制单元。该手持单元由于维护原因可以是可拆卸的，并且可以在小而轻的封装内被发送给装置制造者。在将装置运送给制造者之前，装置的所有者可以告知制造者，并且可以在将其手持单元经由普通邮件寄回之前出于服务的原因而被提供有临时的手持单元。确切的工序如下：a)出于服务的原因，基站可以告知用户，即将进行服务，其应当呼叫装置制造者临时更换手持装置单元或手持件。b)装置的所有者或用户向装置销售者或制造者发出口头或书面消息。c)装置销售者或制造者发送具有临时更换手持装置单元或手持件的包裹。d)由于简易的插式连接器，装置的所有者或用户只需在极短的时间内即可更换手持装置，因此他不需要装置停工时间。e)包裹服务将用于服务的手持装置单元或手持件带到进行修理或服务的服务中心或者装置制造者。f)在该服务工序完成后，手持装置单元或手持件被发送回给装置所有者或用户。g)装置所有者或用户再次更换手持装置单元或手持件，并将临时手持装置单元或手持件发送回去。
不再需要服务人员的昂贵的差旅，并且不再需要对具有容易损坏的光学器件的沉重的装置的昂贵的运送。不再需要昂贵的本地服务中心。用户不必为服务人员保留房间并且一直等待直到装置修好。除此之外，具有其它功能(脉冲能量、波长、另外的测量......)的手持装置或者治疗优化的手持装置可以附接到基站上。所有这些优点导致非常经济的产品和满意的客户。所有上述优点对于自备装置也是可用的，在自备装置中不需要桌面单元/基站。

[0023] 在另一个有利的实施例中，泵浦光被引导，从而使得在激光增益介质2中泵浦光具有大致均匀的分布。最有利地，这是通过相对于激光增益介质的纵轴与侧面相对地布置的泵浦光反射器来实现的。该布置允许泵浦光从侧面进入激光增益介质，以穿过激光增益介质，从激光增益介质出射，并由泵浦光反射器反射，从而使反射光再次进入激光增益介质。该实施例在激光增益介质内产生了均匀的光分布。这样的均匀的光分布的优点是导致2
比传统系统好得多的激光模式。该激光模式可以具有1和25之间的光束参数乘积M，其是非常好的可聚焦的激光束的关键。

[0024] 激光增益介质的小横截面面积的另一个优点是激光束可以被聚焦到更小的直径。已知的具有激光增益介质横截面面积的闪光灯泵浦激光器或二极管泵浦激光器允许激光束被聚焦到300到500μm。在根据本发明的固态激光器中使用的激光增益介质允许激光束被聚焦到100到250μm。这样就允许提高焦点中的激光束的强度。

[0025] 根据本发明的固态激光器的另一个优点是，现在，具有这样的小横截面面积的激光束可以高效地透射通过细的因此廉价的光纤。本发明的另一个优点是，激光束更高效地传输到光纤中，这是由于激光束的质量越好，其耦合到光纤的效率越高，这相当于降低了的损耗。

[0026] 根据本发明的固态激光器的另一个优点是，其不包含可调整的光学元件，例如，激光反射镜或闪光灯。因此，根据本发明的固态激光器是坚固的，以抵制由于冲击事件、振动导致的失调或者由于热效应导致的随时间的失调。另一个优点是固态激光器克服了随着时间的功率的损耗，对于闪光灯这一点很典型。

[0027] 根据本发明的固态激光器的另一个优点是维护开销低。由于对基于激光器的医疗装置的法律和规定，仅允许在小范围内对光学输出功率进行改变。因此，已知的固态激光器需要定期的昂贵的维护，或者需要复杂的控制机构，以满足这样的法律和规定。

[0028] 在优选的实施例中，本发明提供适合于产生用于医疗领域中的激光的激光器装置，该激光器装置特别适合于治疗、切割或烧蚀包括硬组织的生物组织。关于激光器装置和治疗或烧蚀生物组织的背景信息在下面的专利申请中公开，这些专利申请均以引用的方式并入本文：WO2006/111526、WO2006/111200、WO2006/111199、WO2006/111429和WO2008/049903。在优选的实施例中，根据本发明的激光器装置被用于治疗、切割或烧蚀包括硬组织的生物组织。已经发现，最有利的生物组织烧蚀是使用具有1μs和15μs之间的3 2 8 2
脉冲长度并且具有10W/mm 和10W/mm 之间的强度的激光脉冲来实现的。这样的激光脉冲允许对生物组织进行高效的烧蚀，而对相邻生物组织具有减少了的破坏，例如，减少了的热损害，例如，变性、凝固、碳化。已经发现，需要一定水平的强度以烧蚀生物组织，并且一
3 6
定水平的强度甚至比高脉冲能量更重要。已经发现，高脉冲能量的脉冲比具有10 到10W/
2 5 8 2
mm(例如，用于软组织)和10 到10W/mm(用于硬组织)之间的特定强度的脉冲效率低
3 8 2
得多，其中高脉冲能量是通过长持续时间的脉冲实现的。因此，产生具有10 到10W/mm 之间的强度的激光对于烧蚀或切割生物组织是最优选的，由此激光的脉冲长度最优选地是在
1μs和15μs之间的范围中，较不优选地是在15μs和200μs之间的范围中。例如由Q开关激光器或OPO激光器产生的短于1μs的脉冲以机械方式通过冲击波破坏组织，从而将细
3 2 8 2
胞从它们的自然键上撕裂开。为了在诸如生物组织的目标上实现10W/mm 到10W/mm 之间的激光的强度，击中目标的激光的尺寸可以使用光束成形(尤其是通过使用透镜)来成形。

[0029] 根据本发明的一个方面，公开了一种固态激光器和包含该固态激光器的设备，其适合于切割或烧蚀生物组织。固态激光器包含光学腔；置于该光学腔内的增益介质；半导体激光器，其被光学校准以对该增益介质进行光泵浦，从而产生激光，其中，产生的激光具有适合于切割和烧蚀生物组织的波长和强度。

[0030] 根据本发明的一个方面，公开了切割或烧蚀包括硬组织的生物组织的方法，该方法包括下述步骤：提供增益介质、半导体激光器和光学腔；将增益介质和半导体激光器放置在光学腔内，从而使得半导体激光器被光学校准以对该增益介质进行泵浦；激活半导体激光器以对增益介质进行光学泵浦并产生激光；以及将激光引导到诸如软的、中等硬的或硬的组织的生物组织上，以切割或烧蚀该生物组织。

[0031] 在一个实施例中，激光束的脉冲宽度、脉冲形状、重复率、脉冲强度和脉冲能量中的至少一个可以被调制，这允许调制在生物组织中产生的各个切口或孔的特性、以及每一个脉冲的生物组织的烧蚀深度。

[0032] 用于治疗或烧蚀生物组织的激光具有1700nm和3200nm之间的波长。最优选地，使用大约2950nm的波长，因为该波长是MIR(中红外)范围中在水吸收光谱中的主要的局部最大值。

[0033] 根据本发明的固态激光器优选地产生具有在0.5mm到2.5mm之间的直径的激光束，并且更优选地产生具有在0.5mm到1mm之间的直径的激光束。

[0034] 这样的固态激光器的脉冲时间宽度优选地在1μs和500μs之间，尤其是在1μs和200μs之间，并且最优选地在1μs和15μs之间。

[0035] 这样的固态激光器的激光脉冲能量在0.1mJ和100J之间，尤其是在1mJ和5J之间。

[0036] 这样的固态激光器能够聚焦到一点，该点的激光辐射的强度在1W/mm2和108W/mm23 2 7 2
之间，尤其是在10W/mm 和10W/mm 之间。

[0037] 晶体的重要设计参数是：泵浦功率和晶体直径，重要的激光器材料参数是：激励发射横截面、寿命和光子能量。

[0038] 对于激光器操作，以哪一种方式为激光活性材料供应能量并不重要。即，泵浦光从侧面进入还是或共线地进入并不重要，或者，泵浦是激光二极管还是闪光灯等并不重要。本发明的出发点是激光活性材料充满能量，更具体地是已经由激光二极管进行了泵浦。在Er:YAG的情况中，这意味着大约980nm的泵浦光已经进入了晶体并且总的供应的能量是E_pump，其被传输到激光活性离子。在这一过程中，能量被损失，并且对于激光器操作来说，只有下面的量是可用的E_stored＝E_pump＊(Wavelength_pump/Wavelength_laser)＝例如，对于Er:YAG ca.E_pump＊980/2940＝0.33＊E_pump

[0039] 激光器的重要的横截面A垂直于激光器轴-在本情况中是激光器晶体端面，其与直径d直接成比例。

[0040] 从材料的观点来看，激光跃迁的激励发射横截面、光子能量和寿命是重要的。寿命对于晶体的泵浦是重要的，这是由于必须使能量进入晶体以到达激光器阈值。当激光器操作开始时，激光活性离子的寿命由外耦合和其它腔参数确定，而不再由激光器上限的寿命来排他地确定。由于在能量已经进入了晶体内的情况下保持聚焦，因此可以忽略寿命。这种情形与激光放大器非常类似，在激光放大器中，激光器晶体被泵浦，然后放大脉冲被发送过去。

[0041] 因此只有激光跃迁的光子能量和激励发射横截面保持作为材料参数。光子能量是激光器上限和下限之差，并且激励发射横截面是在一个激光活性离子周围的区域，其中为了激励另一个激光光子的发射，光子必须通过。

[0042] 在激光放大器中，饱和通量是主要的设计参数，其定义了为了将整个晶体区域A以准备供应激光光子的活性激光离子填充，必须泵浦到晶体中的能量。换句话说，进入晶体的每一个光子很可能激励另一个光子的发射。

[0043]

[0044] 该等式将材料参数光子能量和激励发射横截面与泵浦能量和晶体直径(比例因子-越小越好)相结合。为了便于理解，x＝1，因此

[0045]

[0046] 光子能量由激光波长固定，并且激励发射横截面越小，整个表达式变得越大。为了最大化右侧，需要更多的能量泵浦到晶体中，或者通过减少晶体直径d来减少区域A，或者这两种方法同时进行。

[0047] 总的来说，具有低发射横截面的激光器材料仅可以通过小直径激光器晶体的非常强的泵浦来操作。

[0048] 实施例具有优点，其中泵浦光通过侧面馈入激光增益介质中，其中泵浦光的30到70％(优选地，30到50％)作为出射泵浦光在相对的侧面处从激光增益介质出射，并且其中出射泵浦光由反射器反射，从而使得反射的泵浦光在相对的侧面处重新进入激光增益介质。使用与增益材料的吸收峰值处的波长不同的特定的波长具有优点，即，入射的泵浦光仅仅被激光增益介质部分吸收，因此入射的泵浦光的30到70％(优选地，30到50％)的量从激光增益介质出射并且被反射回激光增益介质，其中，该激光增益介质进一步吸收总共50到91％(优选地75到91％)。因此，实现了在激光增益介质内的均匀的光分布，这样导致在发射的激光束内的均匀的、高斯状的能量分布。反射器可以被实现为具有高反射系数，反射几乎全部的入射光，此外，为了增强激光增益材料的均匀照明，该反射器可以是部分反射的或漫射。

[0049] 泵浦源的相对于吸收最大值的波长/波长区域偏移依赖于晶体直径和晶体材料的掺杂物浓度，并且以晶体直径等于一个吸收长度的方式来选择。吸收长度被定义为在进入激光器材料的泵浦辐射的63.2％被吸收后的激光器材料的长度。这些措施导致在晶体内的优化的泵浦光分布/优化的更均匀的照明。如果泵浦光波长/波长区域在吸收最大值处被选择，那么泵浦光会在具有例如2mm(例如1mm)的晶体中被吸收，并且其余的晶体没有被照明，这会显著地降低激光束质量。简化的等式如下：

[0050] 晶体的直径：X

[0051] 吸收系数：α

[0052] 条件：X＊α＝1

[0053] 吸收定律：

[0054] 晶体内的吸收＝exp(-X＊α)＝exp(-1)＝0.632。每一种激光器材料都具有特定的吸收系数α，该吸收系数α依赖于波长，因此该等式对于在该泵浦几何结构中的所有激光器材料都有效。

[0055] 被实现为平行于纵轴布置的激光二极管阵列的泵浦源具有这样的优点：可以为激光增益介质提供沿着其长度分布的泵浦光。优选地，泵浦源的长度至少是激光增益介质的长度的30％。该实施例的目的在于提供对激光增益介质的均匀的照明，并且为了启动低增益材料发射激光提供足够的泵浦光能量。

[0056] 低增益材料的特征在于，其是具有等于或小于Er:YAG的激励发射横截面(即＜＝-20 23.0＊10 cm)的激励发射横截面的激光增益介质。该激光增益介质将根据本发明的固态激光器与高效激光器系统进行区分，其中，为了得到高光电效率系数，使用了例如具有28-20 2
＊10 cm 的激励发射横截面的Nd:YAG的高增益激光材料。使用高增益材料，可以从光学共振器耦合出更得多的光，以用于对组织的治疗。

[0057] 由于固态激光器的坚固实施例，尤其是由于被传导式冷却器包围和保持的激光增益介质的布置，激光器可以抵制住至少100G的吸引力。这允许激光器在不需要专业化的运送过程的情况下被运送。特别地，由于激光器可以被运送到维护站，因此不需要在现场执行维护。

[0058] 由于非常良好的激光束质量，也可以轻易地将多个激光器单元串联地(一个接着一个，与激光束的传播轴成直线且共线)或者经由反射镜、梯状反射镜、透镜和本领域已知的其它耦合单元来结合。多个激光器的结合允许提高最大输出功率和/或平均输出功率，而且由于单个激光器单元的因素也提高了重复率。高输出功率允许处理包含非常少量水或羟基(OH键)或者产生非常高的冲击波和大的空心泡的材料，或者甚至允许生成等离子体。理想地，激光器将被锁相，从而使得光束可以被相干地结合。

[0059] 激光器的单片设计的特征在于，激光高反射器直接被沉积于增益介质上，并且输出耦合器直接被沉积于增益介质上的相对侧。由于引入的激光器材料的低增益，将激光反射镜的布置偏移到激光器材料的端面是相当困难的，这是因为由于当从激光器材料到自由空气然后再到反射镜材料并返回的介质变化时发生的损耗而几乎不发射激光。

[0060] 本发明的一个目的通过包含根据本发明的固态激光器的治疗装置得到了解决，该固态激光器布置在壳体中，因此固态激光器发射的激光束通过在挠性管内的光导元件被引导到手持装置。该手持装置包含用于将激光束引导到目标表面的作为光导元件的末端的出口端。挠性管包含光导元件，因此允许激光源和治疗操作装置(作为手持单元)的分布式布置，其中高能量输出激光器装置将其输出功率经由光导元件传送到治疗装置。

[0061] 由于为了产生具有足够能量密度的泵浦光，固态激光器的泵浦光需要高量的电能，因此电源必须能够在非常短的时间段中提供高量的电能。这需要功率非常大的电源，或者根据本实施例，具有高电流容量缓冲器的电源。使用本实施例，可以在足够长的时间段对缓冲器进行连续充电，并且在非常短的时间段中对缓冲器放电，从而向泵浦光源提供高电流功率。

[0062] 对于例如在医疗应用中使用治疗装置，在手持装置处具有可用的加压气体是非常有用的，因此根据一个实施例，治疗装置的壳体包括用于产生加压气体的装置，特别是相对于环境压力具有正和/或负压的加压气体。在这里使用的加压气体，通过例如从治疗区域去除氧，合并了尤其是空气和可以用来改进烧蚀和/或确保烧蚀不受影响的烧蚀的处理气体的所有混合物。

[0063] 类似的实施例为壳体包含用于产生加压液体的装置。由于激光束使用热烧蚀方法来烧蚀材料，所以其对于净化和/或冷却目标区域是有用的，因此在手持装置处具有可用的液体是有利的。

[0064] 因此，挠性管将包含用于将加压液体从壳体中的装置输送到手持装置的管道，或者挠性管将包含用于将加压气体提供给手持装置的管道。可以使用具有正/相对压力的加压气体，例如用于在治疗点周围提供惰性气体帽(inert gas cap)，尤其是用于避免在目标表面上的激光束的操作区域周围的氧氛围。使用具有负相对压力的气体可以将材料从在目标表面上的激光束的操作区域吸走。由于激光器将从目标表面烧蚀材料，所以为了对激光器进行适当的操作，该材料必须从目标区域去除。根据实施例，该材料可以被吸走并且经由挠性管中的管道传输到处置单元或壳体中的可处置单元，以提供清洁的目标区域。

[0065] 其中壳体包含可拆卸连接器部件的实施例具有这样的优点，即治疗装置的每一次使用，尤其是手持装置的每一次使用，可以使用新的手持装置和挠性管来执行。对于使用有害材料的应用，手持装置和挠性管受到污染并且需要更换是可能的。这样的实施例适合于廉价的光学光导元件，例如基于硅氧化物的光导元件，其中将光导元件与手持装置在一起置于挠性管中是更廉价的，这样可以执行彻底的清洁。否则要将整个手持装置与挠性管一起进行清洁或消毒。

[0066] 在该管中布置有非常昂贵的光学光导元件，例如，由蓝宝石、氧化锗、氟化锆、陶瓷纤维、陶瓷玻璃纤维、含selen或tellur的纤维，或者通常的基于氟化物或基于陶瓷或基于晶体材料的纤维制成的光学光导元件，重要的是保持光学光导元件不变，并仅改变或清洁手持装置。根据一个实施例，手持装置包含允许手持装置在每一次使用后被处置的可拆卸连接器部件。根据另一个实施例，可拆卸连接器部件可以布置在壳体处，这样能够使手持装置与该管一同从壳体断开。另一个实施例可以是，该管在两端都包含可拆卸连接器，这样允许手持装置和挠性管单独地断开。这可以适合于执行不同的清洁任务，例如用于在高压消毒器单元中对手持装置进行消毒，挠性管可以浸没在消毒溶液中。

[0067] 根据本发明，该手持装置包含用于将激光束引导到目标表面的作为光导元件的末端的出口端。根据实施例，手持装置包含光束形成和/或偏转单元，这样允许由光学光导元件提供的激光束形成，例如提供特定的能量密度分布，或者用于将激光束偏转到目标区域内的特定点，或者用于在目标区域内提供特定的移动专利。发射到光导元件末端的激光束进入光束形成和/或偏转单元，在其中进行相应的处理，并经由出口端离开手持装置。

[0068] 为了促进治疗的可能性，手持装置还包含声换能器，特别是超声换能器。激光器主要通过在目标区域内产生高温脉冲并从而烧蚀材料来操作。在手持装置处具有可用的声换能器，该声换能器将产生的声音脉冲经由导引部件引导到例如出口端的尖端，与由激光器进行的热烧蚀一同提供用于烧蚀材料的机械能量。激光器部分可以用于关键区域，在该关键区域中，不得损坏周围的组织并且超声波部分可以用于较小的关键区域的高速清除。

[0069] 对于某些应用，在目标区域具有多个可用光束是有用的，因此根据一个实施例，手持装置包含光导元件分割单元，该光导元件分割单元将固态激光器经由光学光导元件提供的激光束馈入多个激光束中。例如，这可以通过拼接光学光导元件、衍射光学器件、微透镜光学器件、梯状反射镜、复合抛物面聚光器或反向使用的多光纤聚光器来实现。该实施例的另一个优点是，在其中激光进入目标区域的介质改变界面上，由于高量的光能，可以产生空心泡，在目标区域处具有减少了的可用功率密度。将该激光束分成多个激光束，降低了每一个激光束的功率密度，因此降低了产生这些空心泡的机会。结果，没有能量浪费在不需要的空心中，并且更多的能量被引导到目标区域。

[0070] 由于要治疗的目标区域通常都相当小，因此由操作者进行的对治疗处理的光学评估相当困难，因此根据另一个实施例，手持装置包含光学成像部件。该光学成像部件可以是例如成像传感器(比如CCD照相机)，其布置在出口端周围或者该出口端中，指向目标区域。还可以具有一个光学光导元件，其指向目标区域并将图像传送到布置在手持装置中或壳体中的图像捕获部件，其中，对于后者，挠性管还包含了另一个光导元件，该光导元件用于将获取的图像从手持装置传输到壳体。在另一个实施例中，可以在手持装置中布置两个光学成像部件，从而允许对目标区域进行立体加标题(stereographic captioning)并且为治疗装置的操作者提供目标区域的3D图像。另一个实施例可以是，手持装置，尤其是出口端，包含用于照明目标区域的照明部件。

[0071] 根据另一个实施例，手持装置包含射频发射机，其优选地发射从50kHz到5MHz范围内的射频。使用该实施例，可以进行进一步的治疗，因为可以选择射频以将目标材料穿透期望的深度。优选地，射频发射机是可调谐的，从而使得优化的应用特定的射频可以被发送到目标区域。此外，射频发射机包含天线部件，其用于将射频引导到相应地要进行烧蚀治疗的组织。激光器部件可以用于关键区域，在该关键区域中，不得损坏周围的组织并且射频部分可以用于较小的关键组织区域的高速清除。

[0072] 为了给手持装置内的各种装置供电，挠性管包含从壳体内的电源向手持装置提供电能的供电线缆。

[0073] 为了控制向目标区域发射激光束，挠性管包含至少一条数据传输线是有利的，该数据传输线例如将控制单元和手持装置与控制单元和壳体连接。实现在手持装置中的控制单元以执行用户交互，尤其是为用户提供控制能力，用于控制激光器的操作。在壳体中的控制单元接收来自手持装置中的控制单元的命令，并相应地操作激光器。数据传输线具有在不需要大量的独立控制线的情况下可以发送各种数量的命令的优点。

[0074] 光学光导元件可以作为单光纤光导元件来实现，其优点在于，激光束的全部光能都在一个单光纤中传输，这样使得激光束耦合到光纤中并从光纤接收激光束变得容易，用于将激光束引导到目标表面。

[0075] 根据另一个实施例，光学光导元件作为多光纤光导元件实现，其优点在于，每一个单光纤内的能量密度减少，从而对光纤材料的光学应力减少，因此由于多余的光能而导致的对光纤的损坏的机会减少。此外，由于从每一个光纤向目标区域发射较少的光能，所以产生空心泡的风险降低。每一个单光纤可以具有相同的功能，将激光束从固态激光器传输到手持装置，或者各个光学可以配置为执行不同的任务。例如，多光纤光学光导元件的光纤可以用于照明的目的，另一个光纤可以用于感测或分析问题，因为其将目标区域的图像传输到壳体中的分析模块。各个光纤中的每一个可以由相同的材料制成，在一个实施例中，对于各个光纤，可以使用不同的材料。其优点在于，可以使用不同的波长，其中选择光学材料以为各个波长提供最佳的光传输。因此，可以具有一个固态激光器，其可以被调谐为发射不同波长的激光束，或者，可以具有多个固态激光器，每一个固态激光器发射特定的波长，或者半导体激光器或者甚至比如发光二极管的光源可以布置在壳体中并将它们的激光束耦合到多个独立的光纤中。使用不同的波长具有这样的优点，由于波长必须被调节到要处理的材料，因此可以处理更多的材料。

[0076] 如在这里所使用的，术语“光纤”指任何类型的光学波导，其能够在一个或在多个波长将光从入射端引导到输出端，其中引导路径不必是直的。例子是纤维光学器件、中空纤维光学器件、铰接镜臂(articulated mirror arm)。特别地，光纤可以布置在挠性管中，这样允许在没有东西进入激光光束并可能被损坏的危险的情况下的长距离的光的传输，尤其是高功率的激光的传输，因为这可以用于激光束的自由空中传输。

[0077] 出口端的主要目的在于使激光束离开光学光导元件以被引导到目标表面并因此离开手持装置。根据前述的实施例，挠性管可以包含比仅仅光学光导元件多的供电线，因此，另一个实施例是，出口端包含连接到管道的出口孔。因此，布置在挠性管内的各种供电线设置有在手持装置的出口端处的直接的出口，因此与目标区域直接相邻。

[0078] 根据治疗应用，有利的是当光导元件末端至少部分地布置在出口孔的周围时。如果例如出口孔连接到提供具有负相对压力的加压气体的管道，那么发射的激光束从目标表面烧蚀材料，然后该材料被吸入到出口孔并经由管道传输到壳体中的废物仓。另一方面，如果管道供应将由激光束烧蚀的材料冲走的液体，也可以是有用的。

[0079] 其中出口孔至少部分地布置在光导元件末端周围的实施例具有这样的优点，例如，可以在激光束周围实现受控的氛围和环境，从而从目标区域去除任何游离的氧。当高能量光脉冲从出口端发射到自由空气中时，可以发生离子化效应，从而在目标区域内产生不需要的反应产物。这可以通过使用惰性气体遮盖目标区域来避免。

[0080] 本发明的一个目的通过一种治疗装置来进一步得以解决，该治疗装置包含具有根据本发明的固态激光器的手持装置、包含用于给手持装置尤其是固态激光器供电的电源的桌面单元、以及将手持装置与桌面单元连接的挠性管。由于本发明使用低增益激光材料，固态激光器在产生激光束时产生大量的多余的热，为了避免对激光器的损坏，必须将所述热从固态激光器去除。因此，固态激光器包含冷却单元，根据本发明，该冷却单元被实现为腔。冷却腔经由布置在挠性管中的两个冷却液传输管连接到桌面单元内的冷却液循环系统。该实施例允许具有高能量激光束输出的固态激光器被布置在手持装置中，并且将多余的热从手持装置去除并将其传输到桌面单元，在该桌面单元中可以布置高效的冷却系统。固态激光器还包括用于电驱动固态激光器的控制单元，根据本发明，该控制单元包含一个高电流容量缓冲器，该高电流容量缓冲器用于向泵浦源提供足够的电流以便激励激光发射。该电流缓冲器和热循环系统提供基于激光器的治疗装置，该治疗装置可以在长时间段中提供具有高操作周期的高强度激光束。接触窗口必须将激光束传送到目标表面，通常通过直接接触，或者可以布置在相对于目标表面的接触窗口附近。在执行治疗任务后，尤其是在执行对生物样品的任务时，治疗装置和尤其是接触窗口必须彻底清洁，尤其是必须执行消毒。因此接触窗口必须抵制住这样的化学处理，并且因此被实现为例如MFA、PFA或FEP的含氟聚合物。

[0081] 本发明的目的通过治疗装置的另一个实施例来进一步得以解决，该治疗装置仅包含手持装置，其中手持装置包含能量存储部件，并且其中冷却单元被实现为固态冷却装置。对于手持装置，通常不需要提供高的操作占空比，也不需要长时间连续的操作。因此，将无源冷却单元附接到固态激光器就足够了，该冷却单元吸收多余的热并将其从激光器装置去除，将该装置保持在正常的操作参数下。由于该治疗操作的重复率小于基于桌面单元的系统的操作，因此储能器可以是诸如锂离子二次电池的可充电电池。

[0082] 光学路径由将激光束从固态激光器引导到接触窗口并相应地引导到目标表面的部件来限定。该光学路径是对于治疗装置的适当操作的关键的部分，因为在光路内的任何干扰都会直接影响发射的激光束的质量。因此相对于周围环境密封该光路是重要的，尤其是将灰尘和湿气密封在外。由于激光束的波长优选地被调谐到水离子的吸收峰值，因此在光路中的任何湿气都会使激光束对该湿气反应，并且因此会使光学路径热起来并降低发射的激光的强度功率。通过对光路使用密封仓并使用O型环作为密封装置，可以减少或消除光学路径中的间隙。制造固态激光器的部件以在各部件之间提供小于2μm的间隙。整个光学路径被牢固地密封以抵制住至少0.5巴的相对压力。

[0083] 根据另一个实施例，在手持装置内布置切换单元和至少两个高电流容量缓冲器。在操作期间，电流缓冲器在一定量的时间内充电，并且在非常短的时间段内放电，以对泵浦源供电，从而产生泵浦光。在手持装置中布置两个高电流缓冲器允许一个电流缓冲器充电，而另一个缓冲器用于产生泵浦光。切换单元执行将高电流缓冲器连接到泵浦源或充电电源的任务。该实施例允许对治疗装置的更高的操作率。

[0084] 为了使治疗装置的配置和操作容易，进一步有利的是当手持装置包含用户接口(用户接口包含显示单元和输入装置)时。因此手持装置的用户具有直接布置在手持装置上的单独的配置和操作控制可能性，并且由于所有的处理信息和控制可能性都可以在手持装置上得到，因此具有在不干扰治疗过程的情况下控制治疗的能力。

[0085] 由于治疗区域通常相当窄，因此直接观察经常是不可能的，有利的是当手持装置包含图像获取和分析单元时。这样允许收集图像、处理图像和通过例如显示部件向用户提供图像，从而用户更好地观察目标区域，相应地在激光束击中目标表面的地方。在另一个实施例中，可以收集立体图像，以向用户提供3D图像。

[0086] 可以从桌面单元拆卸的手持装置具有这样的优点，即，例如，具有在不同波长操作的固态激光器的各个手持装置可以与桌面单元连接，以便构建治疗装置。该实施例还具有这样的优点，即，相对于手持装置内的固态激光器或其它部件的更换，相应地维护，被简化得多，因为手持装置可以从桌面单元拆卸，相应地可以从挠性管拆卸，并且新的或另一个手持装置被附接到桌面单元，相应地被附接到挠性管。在计划的使用期间，可能会发生固态激光器(相应地是激光增益介质或激光二极管)被损坏或者其操作参数劣化。由于固态激光器的坚固构造，可以从桌面单元或者挠性管拆卸具有固态激光器的手持装置，并在不特别地当心固态激光器抵制住在标准运送过程中的严酷处理的情况下，将其运送到服务和维护单元。用户可以在治疗场所具有两个手持装置，当第一个装置必须送去维护时，一个使用，另一个作为更换零件。对于之前的激光器系统，维护是相当困难的任务，因为经常需要中断使用并且技术人员必须在现场执行维护任务。

[0087] 根据另一个有利的实施例，透明盖可以从手持装置拆卸，这样允许与要处理的材料直接接触的零件从装置去除并且例如丢弃或彻底清洁。当烧蚀材料时盖可能会受到烧蚀的材料的污染，在下次使用前必须彻底地清洁。当处理人体组织时，这一点尤其重要，其中必须避免材料扩散。因此，可拆卸盖降低了对整个手持装置执行彻底清洁的需要，尤其是可以使用一次性使用盖。

[0088] 当通过固态冷却单元从固态激光器耗散多余的热时，自由流动的空气的冷却是不适合的，因为其不能在可用的时间量中去除多余的热。因此，使用相态改变材料，例如石蜡、氟化物、碳酸盐、氯化物、氢氧化物、硝酸盐、盐硝酸盐、糖醇、脂肪酸、chlatrate、金属(例如，镓)、金属合金、上述材料与提高热传导性的材料(例如石墨、聚合物、金属、半导体、陶瓷、晶体材料、金刚石-铜、碳化硅、石墨碳)的混合物，由于改变材料的状态，例如从固态到液态或者从液态到气态，可以吸收大量的热能并且经过较长的时间段将存储的能量耗散到外部环境。最优选的是具有可逆相态改变的材料，因为这将允许多次使用。附图说明

[0089] 通过参考附图，本领域技术人员可以对本发明有更好的理解并且认识到其优点。尽管附图示出了某些实施例的某些细节，但是这里公开的本发明并不仅限于示出的实施例。

[0090] 图1描绘了单片侧面泵浦的固态激光器的视图；

[0091] 图1a、1b、1c描绘了激光增益介质的端面的实施例；

[0092] 图1d、1e描绘了包括q开关的激光器腔的实施例；

[0093] 图2描绘了具有直接泵浦光耦合的对称冷却固态激光器；

[0094] 图2a描绘了另一个具有直接泵浦光耦合的对称冷却固态激光器；

[0095] 图3描绘了具有间接泵浦光耦合的对称冷却固态激光器；

[0096] 图4描绘了径向对称的液态冷却激光器；

[0097] 图5描绘了包含两个泵浦光源的具有直接泵浦光耦合的对称冷却固态激光器；

[0098] 图6描绘了在散热器中激光器杆的布置的例子的横截面图；

[0099] 图7描绘了在散热器中激光器杆的布置的另一个例子的横截面图；

[0100] 图8示意性地描绘了根据图2到图7的布置的激光束的路径；

[0101] 图9示意性地描绘了根据图2到图7的布置的激光束的全部路径；

[0102] 图10描绘了发射的激光束的能量密度；

[0103] 图11a描绘了作为通过二极管激光器或半导体激光器的电流的函数的平均光学输出功率；

[0104] 图11b描绘了作为重复率的函数的平均光学输出功率；

[0105] 图12描绘了发射的激光束的能量强度，其激光器杆为液态冷却；

[0106] 图13描绘了另一个发射的激光束的能量密度；

[0107] 图14描绘了沿着图15的线B-B的散热侧泵浦固态激光器的横截面图；

[0108] 图15描绘了根据图14的激光器的沿着线A-A的横截面图；

[0109] 图16描绘了准单片侧面泵浦的固态激光器的视图；

[0110] 图17描绘了驱动泵浦半导体激光器的电流和发射的激光的时间图；

[0111] 图18描绘了驱动泵浦半导体激光器的电流和发射的激光的另一个时间图；

[0112] 图19描绘了驱动泵浦半导体激光器的电流和发射的激光以在CW模式下操作激光器的另一个时间图；

[0113] 图20描绘了作为波长的函数的Er:YAG材料的吸收系数；

[0114] 图21描绘了后面置有透镜的单片的固态激光器；

[0115] 图22描绘了后面置有光纤的单片的固态激光器；

具体实施方式

[0116] 现在将对本发明的特定实施例进行详细的评述，本发明的例子在附图中示出。只要有可能，对相同或类似的部分在附图和本描述中使用相同或类似的附图标记。应当注意，附图是简化的形式，并不是精确的尺度。就本文中的公开内容而言，仅仅出于方便和清楚的目的，针对附图使用方向性术语，例如顶、底、左、右、上、下、之上、上方、下方、之下、后方和前方。这样的方向性术语不应当解释为以任何方式限制本发明的范围。

[0117] 如在这里所使用的，术语“传导式冷却器”或“冷却器”是指包括但不限于热能传输介质(例如，液体、气体、固态材料)、热扩散器(例如，诸如铜、金、铝等或其合金的金属；诸如氧化铍、氮化铝、氧化铝、氧化锆等的陶瓷；诸如金刚石、蓝宝石、碳化硅的晶体材料)或者热能存储缓冲器元件。特别地，液体热能传输介质可以是循环的、运动的或静止的液体，其对于泵浦光至少部分透明。液体热能传输介质可以是例如水、水-乙二醇混合物、乙醇或TM TM其它热传输流体，例如Solvay Solexis Galden HT200。Galden 是Solvay Solexis公司的商标。另一种类型的传导式冷却器可以是比如液体金属和液体金属合金的热传导液体，例如镓或液体金属合金或混合物或者例如可以从德国Geratherm购得并且腐蚀性比纯镓小的称为的液体金属合金。另一种类型的传导式冷却器可以是由石墨、铟或其它金属制成的热传导箔，其甚至可以用于将晶体焊接到冷却器。

[0118] 如在这里所使用的，术语“反射器”是指包括但不限于全部地或部分地或漫射地反射或背散射光的表面。全反射表面可以是抛光的金属表面，其涂敷有例如金、银、铝、铂或者甚至电介质涂层。另一种全反射表面可以由涂敷有诸如光学激光反射镜的电介质涂层的晶体材料制成。部分反射或漫射反射器可以是粗糙表面或部分泵浦光的透明材料，其可以漫射和反射光，例如喷砂金涂敷金属表面，其更多地将光散射回去，而不是直接将光反射回去。另一种类型的反射器可以是陶瓷材料，其部分地吸收光，但以散射的方式而不是反射的方式反射大部分的光。另一种类型的反射器可以由称为的一种塑料材料制成。另一种类型的反射器可以是比如液体金属和液体金属合金的热传导液体，例如镓或者例如可以从德国Geratherm购得并且腐蚀性比纯镓小的称为的液体金属合
金。另一种类型的反射器可以是由铟或其它金属制成的反射箔，其甚至可以用于将晶体焊接到冷却器。

[0119] 如在这里所使用的，术语“反射镜”或“激光反射镜”是指包括但不限于全部或部分地反射光的表面或基板。这样的基板可以是金属或晶体材料(例如，YAG、蓝宝石、熔融石英......)的抛光片，其中至少部分反射的表面由金属涂层(例如，金、银、铝、铂)或电介质涂层实现。另一种具有部分反射表面的激光反射镜可以由涂敷有电介质涂层的晶体材料制成的基板制成。因此该基板可以扩散结合到作为原子级别的类型的激光器晶体上，通常使用不可分离的部件接合或连接技术。

[0120] 由于通常高反射的反射镜不能100％反射光，因此在激光器的该侧也总是有激光输出。反射率越小，在高反射侧的激光功率越高。激光器与部分的、高反射器的具体结合可以导致在两侧具有几乎相同的输出功率的激光器系统。

[0121] 激光反射镜还可以由直接涂敷到激光激活材料上的金属或电介质涂层来制成。该激光反射镜至少部分地反射激光激活材料的期望的发射波长。如果反射率是约99％以上，那么激光反射镜称为高反射器(HR)。如果反射率低于99％，或者，相反地说，如果多于1％的激光离开腔，那么激光反射镜称为输出耦合器(OC)。光学涂层，尤其是电介质涂层，通过PVD(物理气相沉积)或CVD(化学气相沉积)技术以多层的方式沉积。特别地，PVD广泛地用于光学涂敷层，而这些技术在EBS或EBC(电子束溅射或电子束涂敷)、磁控溅射、IBS(离子束溅射)、IAP(离子辅助电镀)、IP或RLVIP(离子电镀或反应低压离子电镀)、MBE(分子束外延)、MOCVD(金属有机化学气相沉积)、MOVPE(金属有机化学气相外延)等之间不同。涂层不应含有很好地吸收波长在1700和3200nm之间的激光的材料(例如，OH-键)。另一个损坏反射镜的原因是在这样的反射镜的层中吸收激光。因此，使用在期望的波长范围中的低吸收层材料，例如TiO2、Ta2O2、HfO2、Nb2O5、Al2O3、SiO2，是有利的。对于具体的应用，使用由金属和/或金属氧化物组合(例如Si和SiO2、氟化钍和硒化锌)构成的多个涂层或在一个涂层中使用几种不同材料的组合是有利的。例如，非常低的吸收材料组合可以用于具有最高光功率的反射镜的部分，但是有时这些材料受限于对应于反射率的层的数量。为了进一步提高反射率，可以将材料组合添加到光功率已经降低的顶部，该材料组合可以被生长到对应于反射率的大量的层数，而又具有微小的吸收率。这样的材料的组合允许产生例如具有非常高的损坏阈值和非常高的反射率的反射镜。优选地，这样的层材料每层具有小于2％的吸收率，尤其是每层小于0.5％，并且最优选地每层小于0.1％。因此，涂层不应由很好地吸收波长在1700和3200nm之间的激光的材料制成。涂敷处理之间的主要区别在于沉积能量。如果沉积的材料具有低能量，那么至少一个涂敷层可以包含微孔或小孔。孔产生更低的充填密度(层中的固体的体积与层的总体积之比)导致较小密度的层。典型的用于较小密度的层的层充填密度在0.75到小于0.9之间的范围中。较小密度的层的环境稳定性较低，并且当层暴露在湿气下时，微孔最终将被水填满。中红外中的激光波长被水强烈地吸收，因此在微孔中的水可以蒸发并损坏层，相应地损坏激光反射镜。因此，优选地应当在MIR(中红外)中的激光器系统中仅使用由具有充填密度大于0.90或者甚至大于0.99的层构成的激光反射镜。这样的高密度层可以使用IBS(离子束溅射)、IAP(离子辅助电镀)技术沉积涂敷层来实现。在最优选的实施例中，沉积材料具有导致充填密度大于1.05或1.10的高能量。也称超密度层的这样的超高密度的层可以使用IP(离子电镀)、RLVIP(反应低压离子电镀)或MBE(分子束外延)技术沉积涂敷层来实现。

[0122] 如在这里所使用的，密度层指具有大于0.9，优选地大于0.95并且更优选地大于0.99的充填密度的层。最优选的密度层具有大于1.05或1.1的充填密度。

[0123] 如在这里所使用的，半导体激光器或二极管激光器或激光二极管指，包括但不限于，激光二极管、激光二极管阵列、VCSEL(垂直腔表面发射激光器)、VECSEL(垂直外部腔表面发射激光器)、铅盐激光器、量子点激光器、离子阱激光器、离子级联激光器、半导体环激光器、混合硅激光器。如在这里所使用的，术语“低增益材料”或“低增益激光激活材料”指-20 2具有等于或小于Er:YAG的激励发射横截面(即＜＝3.0＊10 cm)的激励发射横截面的增益材料/激光活性材料/激光活性介质/激光增益介质。例子包括但不限于：

[0124] -Er:YAG(掺铒YAG激光晶体主体)...2.6～3.0＊10-20cm2

[0125] -Er:YSGG(掺铒YSGG激光晶体主体)...6.5＊10-21cm2

[0126] -Er:YLF(掺铒YLF激光晶体主体)...12.5＊10-21cm2

[0127] -Cr，Er:YSGG(掺铬-铒YSGG)...5.2＊10-21cm2

[0128] -Ho:YAG(掺钬YAG激光晶体主体)...1.2＊10-20cm2

[0129] -Ho:YLF(掺钬YLF激光晶体主体)...1.47＊10-20cm2

[0130] -CTH:YAG或者Cr:Tm:Ho:YAG(掺铬-铥-钬YAG激光晶体主体)...7＊10-21cm2[0131] -Ho:Tm:Er:YLF(掺钬-铥-铒YLF激光晶体主体)...1.8＊10-21cm2

[0132] -Tm:YAG(掺铥YAG激光晶体主体)...1.5～2.5＊10-21cm2

[0133] -Tm:YAP(掺铥YAP激光晶体主体)...5.0～6.0＊10-21cm2

[0134] -Ho:Tm:YAG(掺钬-铥YAG激光晶体主体)...9＊10-21cm2

[0135] -Tm:Ho:YLF(掺铥-钬YLF激光晶体主体)...5＊10-21cm2

[0136] 相关的激光晶体主体材料是例如

[0137] -YAG(钇铝石榴石)

[0138] -YSAG(钇钪铝石榴石)

[0139] -YSGG(钇钪镓石榴石)

[0140] -YGG(钇镓石榴石)

[0141] -GdVO(钒酸钆)

[0142] -GGG(钆镓石榴石)

[0143] -GSAG(钆钪铝石榴石)

[0144] -GSGG(钆钪镓石榴石)

[0145] -LLGG(镧镥镓石榴石)

[0146] -YAP(钇铝钙钛矿)

[0147] -YLF(钇锂氟化物)

[0148] -BYF(钡钇氟化物)

[0149] -陶瓷晶体主体，例如YAG、Lu2O3、Sc2O3和Y2O3

[0150] 图1示出了与本发明的实施例一起使用的单片侧面泵浦的固态激光器1。基本的激光器架构被特意地简化。激光器1包括激光增益介质2，优选地是Er:YAG。激光共振器3由单块结构的端面4形成，该单块结构具有直接沉积于增益介质2上的高反射器(HR)激光反射镜4a和直接沉积于增益介质2的相对端上的输出耦合器(OC)激光反射镜4b。输出耦合器4b的反射率最优选地在92.5％和99％之间的范围中，这意味着大约1％到7.5％的激光通过输出耦合器4b离开了增益介质2。增益介质2由泵浦源5在泵浦面2a上侧面泵浦。泵浦源5包含至少一个半导体激光器，优选地是发射激光束5a的二极管激光器阵列。
2
激光共振器3具有小于或等于3mm的直径，因此具有大约小于7.5mm 的横截面面积。

[0151] 在图1中公开的侧面泵浦固态激光器1是平平共振器，也称为平面平面共振器，其含义是端面正交于光轴L(相对于与光轴L成90°的角度，偏差等于或小于0.05°)，该共振器包含高反射率激光反射镜4a和输出耦合的部分透射的激光反射镜4b，该输出耦合激光反射镜4b具有1％到7.5％之间的透射率。对于某些应用，可以在激光器杆和激光反射镜之间引入腔内元件11，诸如用于Q开关的电光或声光单元，或者用于波长调谐的标准具。可饱和吸收体或可漂白吸收体或SESAM也可以适用于Q开关。可饱和吸收体可以充当透射或反射元件。可饱和吸收体可以由这里提到的主体材料中的一种制成，并且可以掺杂有例如稀土元素。可饱和吸收体还可以直接扩散结合到激光活性增益材料上。激光器1可以在例如下面的操作模式之一中发射能量：CW、通过泵浦二极管激光器的准CW操作获得的增益切换，或者意味着泵浦调制的脉冲方式。图1公开了具有平端面4的增益介质2，所述平端面4由平反射率激光反射镜4a和输出耦合激光反射镜4b覆盖。在另一个有利的实施例中，至少一个端面4可以具有凸起、凹陷、非球面凸起或非球面凹陷的形状，或者甚至是相对于光轴L(激光输出轴)具有在89.7°-90.3°之间的角度(即所谓的楔形)的平坦表面，以补偿非常轻微的不对称或热透镜化问题，从而直接沉积于端面4上的反射率激光反射镜4a和输出耦合激光反射镜4b采用各自端面4的形状。在激光共振器3的两端的这样的激光反射镜4a、4b允许光束成形或允许调整热透镜。由于非常短的激光器腔，使用凸起或凹陷的端面在激光增益材料制造中需要高精度。这样的弯曲端面的一个重要性质是需要相对于光轴L的等于或小于3弧分的角度的中心性。激光增益介质2最优选地由低增益激光活性材料构成。

[0152] 在图1中公开的固态激光器1还可以包含置于腔外部的q开关。其可以置于输出耦合器上并充当额外的反射表面以提高腔内激光功率，直到由于漂白(例如，可饱和吸收体或SESAM)而使q开关切换，或者经由控制部件积极地激活/去激活q开关并且反射率从输出耦合光的全反射转回进入输出耦合光全透射的激光。

[0153] 在图1中公开的固态激光器1还包含冷却，其未详细示出。冷却布置的例子例如在图2到图7中公开。

[0154] 在图1中公开的实施例具有这样的优点，即，圆形激光增益介质的小直径小于或2
等于3mm，对应的横截面面积大约小于7.5mm，其允许激光增益介质2内的泵浦源5的泵浦光5a具有或多或少的均匀的高强度，从而使得在激光增益介质2内产生激光的均匀的高强度。另外，在92.5％和99％之间的范围中的输出耦合器4a的相对较高的反射率允许有效地产生高强度的输出激光束B。另外，为两个端面4提供反射涂层4a、4b降低了激光在端面
4处的损失，这也对高强度的激光束B有贡献。所有措施组合允许建立能够发射高质量激光
2 8 2
束的二极管侧面泵浦固态激光器，其可以聚焦到大约1W/mm 和10W/mm 之间的范围内的强度。因此，根据本发明的固态激光器1示出了高效率，从而使得泵浦源5的适中的泵浦功率足够产生具有期望的功率和质量的激光束B。在图1中，激光增益介质2的横截面是圆形。
激光增益介质2的横截面可以具有其它形状，诸如矩形、三角形、多边形或正方形。

[0155] 图1a详细地示出了激光增益介质2，并示出了在右侧由结合在端面4上的抛光金属块或表面4c覆盖的端面4，以及由此形成高反射(HR)激光反射镜4a。左侧端面4由诸如金属层或半导体层的基板4d涂敷，从而形成输出耦合器(OC)激光反射镜4b。

[0156] 图1b详细地示出了具有激光反射镜4a和4b的激光增益介质2的另一个实施例，激光反射镜4a和4b包含由诸如金属层或半导体层的基板4d涂敷的晶体结构4e。晶体结构4e被结合在端面4上。晶体结构4e可以充当应力减少元件以提高发射激光的稳定性并降低热透镜化效应，其在广泛的工作范围中对高激光稳定性有贡献。晶体结构4e还可以对比直接沉积于晶体上的光学涂层更稳定的光学涂层有贡献，因此经常由于热过载而受到损坏。

[0157] 图1c详细地示出了具有激光反射镜4a和4b的激光增益介质2的另一个实施例，激光反射镜4a和4b由涂敷在端面4上的诸如金属层或半导体层的基板4d构成。这样的激光反射镜4a和4b附接到激光增益介质2的端面4，从而形成对应于激光反射镜4a的高反射激光反射镜4b，以至少部分地反射激光B。

[0158] 图1d示出包括q开关或可饱和吸收体11的实施例。图1e示出包括q开关或可饱和吸收体11的另一个实施例。在根据图1d和图1e的实施例中，q开关11还可以布置在激光活性介质2和输出耦合器(OC)之间。将图1到图1e公开的实施例组合当然也是可能的。

[0159] 图2示出包含与传导式冷却器6热传导地连接的激光器晶体或增益介质2的单片侧面泵浦的固态激光器1的有利的实施例。传导式冷却器6也保持增益介质2。泵浦源5布置在增益介质2的侧面。反射器7布置在泵浦源5的相对侧。除了反射器7以外，传导式冷却器面6c也可以包含反射特性，例如通过适当的涂层包含反射特性，从而使得冷却器面6c也可以用作反射器。泵浦源5的泵浦光5a在侧面2a处进入增益介质2并在相对的侧面2b处离开增益介质2。依赖于在增益介质2中的激光束5a的吸收，出射光束5b(意味着没有在增益介质2中被吸收的激光束5的一部分)从增益介质2出射，从而没有被吸收的/剩下的泵浦光5b击中反射器7并至少部分地反射，从而导致反射激光束5c，该反射激光束5c进入增益介质2。依赖于增益介质2和作为二极管激光器的泵浦源5的光学特性，激光束5f可以在平行的方向或者在另一个方向横过增益介质2。图2公开了将激光束5a输入耦合到激光器晶体2中的直接泵浦光。由二极管激光器5发射的泵浦光通过狭缝6e被引导到晶体2。狭缝6e还可以被填充泵浦光透明材料，诸如YAG(钇铝石榴石)或蓝宝石，因此有利于更均匀的对称的热传输，另外，其最终使固态激光器稳定。另外，该透明材料可以设计为用于泵浦光的波导，以进一步改进在激光晶体内部的泵浦光分布。该实施例公开了对称地冷却的固态激光增益介质2，其中激光器晶体2对称地布置并保持在冷却器6中。在最优选的实施例中，包含激光共振器合成结构3的单片侧面泵浦的固态激光器1由具有纵轴L的激光增益介质2构成，其中激光器包含传导式冷却器6，该传导式冷却器6包含接触激光增益介质2的接触面6c，从而接触面6c相对于激光增益介质2的纵轴L最优选地、对称地布置。最优选地，该实施例允许冷却激光增益介质2，从而使得相对于纵轴L具有对称的冷却。传导式冷却器6的一个目的在于将热从激光增益介质2传输到未示出的散热器。
散热器可以是例如传导式冷却器6的外表面。传导式冷却器6还可以与另外的冷却器(诸如热电冷却器和/或强迫空气冷却散热器，或者热电冷却器和/或未在图2中示出的水冷却系统)连接。传导式冷却器6由适合于传输热的材料构成，最优选地，传导式冷却器6由诸如铜的金属或陶瓷或晶体材料或在这里提到的适用于反射器的另一种材料制成。如在图
2中所公开的，传导式冷却器6包含布置在激光增益介质2的旁边并布置在侧面2a的相对侧的冷却器腔6d。泵浦光5a通过侧面2a进入激光增益介质2。反射器7布置在冷却器腔
6d中，这也意味着反射器7可以是冷却器腔6d的至少一个侧壁的反射表面，从而该侧壁还可以被涂敷有反射涂层。通过在增益介质2和传导式冷却器6之间采用热复合物，诸如热散热器糊料，或者诸如镓的液体金属，或者含有一种或多种固态金属粒子的液体金属的混合物，可以采取进一步的措施以改进从增益介质2到传导式冷却器6的热传输。

[0160] 对于在宽范围的泵浦光5a功率上操作的单片的激光共振器结构3，对称的热传输是必要的。具有由接触面6c代替的空间6d的激光晶体2在高泵浦光5a功率下变得不稳定，并且激光共振器结构3停止产生激光辐射。在图2中示出的实施例中的对称的热传输导致对称的热透镜，这样不会使激光共振器结构3不稳定，并且允许在宽范围的泵浦光5a功率上产生激光辐射。也可以通过有角度的端面4补偿对应于热透镜的非对称的热传输，但是这限制了激光共振器结构对仅仅一个特定泵浦光5a功率的有效操作。

[0161] 图2a示出包含与传导式冷却器6热传导地连接的激光器晶体或增益介质2的单片侧面泵浦的固态激光器1的另一个有利的实施例。激光器1包含相对于纵轴L与侧面2a相对地布置的反射器7，并且反射器7恰好布置在激光增益介质2旁边或者反射器7恰好布置在激光增益介质2上。

[0162] 图3示出包含与传导式冷却器6热传导地连接的激光器晶体或增益介质2的单片侧面泵浦的固态激光器1的另一个实施例。泵浦源5布置在增益介质2的侧面。与根据图2的实施例相比较，根据图3的实施例公开了将激光束5a输入耦合到激光器晶体2的间接泵浦光，其中，如图3所公开的，在进入增益介质2之前，激光束5a的至少一部分在冷却器
6的内表面6i被反射。内表面6i是冷却器6的从二极管激光器5引导到激光增益介质2的间隙的表面。用于泵浦光5的更长的路径的优点是更好地混合/漫射泵浦光5并且对增益介质(晶体2)更均匀的泵浦。该路径还有利于使用具有不同的发射角的不同的二极管激光器5，这意味着可以使用具有高或低亮度的二极管激光器。在图3中公开的示例性实施例相对于平面C对称。例如，如在图3中公开的，冷却器6的内部间隙6m的宽度可以改变，或者，例如，如图2中公开的，冷却器6的内部间隙6m的宽度可以具有相同的宽度。

[0163] 冷却器6的热管理和温度控制最有利地由空气冷却提供，也可能使用热电冷却，但是水冷却也可以是合适的。

[0164] 图4示出包含与冷却器6热传导地连接的激光器晶体或增益介质2的单片侧面泵浦的固态激光器1的另一个实施例。增益介质2在纵轴方向L上由在外部晶体表面2c和冷却器6的管状部件6b之间流动的流体(特别是水或者包含水的冷却流体)包围，管状部件6b相对于纵轴L同心地布置。在公开的例子中，三个泵浦源5相对于增益介质2的纵轴L以120°隔开，并且沿着增益介质的一侧布置。每一个均布置在相应的泵浦源5的相对侧的三个对应的反射器7被布置为，使得泵浦源5的泵浦光5a进入增益介质2，并且作为泵浦光5a的一部分的出射的、没有被吸收的/剩下的泵浦光5b相对于侧面2a离开增益介质2，从增益介质2出射，从而出射的泵浦光5b击中反射器7并至少部分地由反射器7反射，形成反射的出射泵浦光5c，出射泵浦光5c的至少一部分再次进入增益介质2。图4公开了将泵浦光5a输入耦合到激光活性介质2中的直接泵浦光。该实施例公开了对称地冷却的增益介质2，因为激光器晶体2对称地布置并保持在冷却器6中，冷却器6包含相对于激光活性介质2同心地布置的管状部件6b，管状部件6b和激光器晶体2的表面2c界定流体冷却介质可以流过的体积。冷却器6还可以诶构建作为包围增益介质2的固态的中空管状构件，并且优选地直接与增益介质2接触。这样的固态冷却器6可以例如由诸如铜的金属构建。公开的实施例相对于纵轴L对称，从而元件反射器7和泵浦源5以对应的120°的角度布置，但是任何其它的对称的角度分布的布置都可能是有用的。

[0165] 图5示出了与图2示出的实施例类似的设计的激光器1，但是其包含相对于纵轴L以90°间隔开的两个二极管激光器5。激光器1包含传导式冷却器6，该传导式冷却器6包含接触激光增益介质2的接触面6c，从而接触面6c相对于激光增益介质2的纵轴L对称地布置。接触面6c还可以用作反射器，以及冷却器腔6d的壁7、7a，尤其是侧壁7a。

[0166] 图6示出了与图2示出的实施例类似的设计的另一个激光器1。激光器1包含传导式冷却器6，该传导式冷却器6包含接触激光增益介质2的接触面6c，从而接触面6c相对于激光增益介质2的纵轴L对称地布置。传导式冷却器6包含一个上部6h和两个下部6g，从而激光增益介质2夹在上部6h和两个下部6g之间。传导式冷却器6包含狭缝6e，其允许二极管激光器5的光进入激光增益介质2。与狭缝6e相对的传导式冷却器6包含冷却器腔6d，从而使得接触面6c相对于增益介质2的纵轴L对称地布置。冷却器腔6d包含反射器7，以反射从激光增益介质2出射的光。冷却器腔6d的侧壁7a也可以用作反射器。

[0167] 图7示出了与图2示出的实施例类似的设计的另一个激光器1。激光器1包含热传导式冷却器6，例如金属冷却器6，并且导热物质6k将激光增益介质2与冷却器6热连接，从而使得当二极管激光器5的光发射入激光增益介质2并加热了激光增益介质2时，在激光增益介质2和冷却器6之间产生热流6f。具有导热物质6k的增益介质2的接触面6c相对于增益介质2的纵轴L对称地布置。

[0168] 图10示意性地示出对应于由在图7中公开的激光器1的激光增益介质2发射的激光束B的在x方向和y方向上的信号强度的能量分布。对称的热流6f导致椭圆的能量密度。根据本发明的实施例的一个优点是，最优选地，在激光增益介质2中有对称的温度分布，类似于图10中公开的能量分布。更优选地，温度分布在由二极管激光器5输入到激光增益介质2中的功率的宽范围中保持对称或者大致对称。该效应是通过相对于纵轴L对称地冷却激光增益介质2来实现的。该布置允许在激光器的操作期间减少热像差。根据本发明的对称的冷却几何结构避免了未补偿的热梯度，其通常导致透镜化、由应力引起的双折射和其它光学像差。由于对称的冷却几何结构，根据本发明的激光器1不会出现该效应。最有利地，高功率、准CW二极管阵列5被用于侧面泵浦激光增益介质2，用于产生在毫焦耳到焦耳的脉冲能量区域中的高峰值功率脉冲。激光增益介质2典型地是杆或平板。根据本发明的激光器1可以在操作期间几乎没有热像差的宽能量范围中操作。因此不需要补偿热像差的部件，从而导致了可以提供高功率激光的廉价的、可靠的激光器装置。

[0169] 另一种提供高性能操作激光器装置1(特别是实现高强度、高脉冲能量和高脉冲重复率)的措施通过在图7到图9中示出的下面的示例性实施例进行公开。图7示出了包含布置在冷却器6中的激光器杆2的激光器装置1的横截面图。具有导热物质6k的增益介质2的接触面6c相对于激光增益介质2的纵轴L对称地布置。激光器1是单片固态激光器1，该单片固态激光器1包含如图1中公开的激光共振器结构3，其在激光器杆2的一个端面上具有激光高反射器4a，并且在激光器杆2的另一个端面上具有输出耦合器4b。激光器杆2材料包括例如Er:YAG。激光器杆2可以例如具有1mm或1.4mm或2mm的直径。二极管激光器阵列5具有在760nm到815nm或955nm到985nm范围中的波长。图20示出了作为波长的函数的Er:YAG材料的吸收系数。已知的是选择二极管激光器阵列5的波长，从而使其对应于激光活性材料2的最大吸收率。本发明的另一个方面是，已经发现这样的波长选择具有二极管激光器阵列5的泵浦光被激光器杆2高度地吸收的缺点。这导致泵浦光已经在激光器杆2中的侧面2a的区域中被吸收的效果，从而仅有减少的量的泵浦光可以进入激光器杆2的中心，在这里大部分的电子应当被激活。为了克服这种效果，已经发现选择二极管激光器5的主波长，从而使得在激光器杆2中发生减少的吸收。基于图20，这可以通过选择二极管激光器5的主波长来实现，从而使得主波长相对于激光增益介质2的峰值吸收率偏移，二极管激光器5的主波长甚至可以被选择在激光增益介质2的低的或者甚至最小的吸收系数处。依赖于使用的低增益激光活性材料，从选择的泵浦光波长到泵浦光吸收率峰值的偏差可以改变。例如，二极管激光器5的波长可以相对于激光增益介质2的峰值吸收率线偏移高达15nm，优选地偏移高达10nm，其例如使用的Er:YAG是大约964nm，是高吸收率区域的平均值中心。另外，如在图7到图9中公开的，二极管激光器5的泵浦光被有利地引导，以优选地使用二极管激光器5的光实现对激光增益介质2的均匀的照明。

[0170] 泵浦光5的路径在图7和图8中示意性地示出，其中二极管激光器5发射泵浦光5a，其进入激光增益介质2，并且其部分地横过激光增益介质2并作为出射泵浦光5b离开激光增益介质2。泵浦半导体激光器的波长是例如在760nm和985nm之间的范围中。出射泵浦光5b在冷却器腔6d的反射器7处被反射并且作为再次进入激光增益介质2中的反射泵浦光5c被散射回去，其最大地、部分地横过激光增益介质2，并且甚至可以作为反射的出射泵浦光5d离开激光增益介质2。

[0171] 例如，二极管激光器5的总发射能量的100％可以进入激光增益介质2，总发射能量的64％可以在激光增益介质2中被吸收，并且总发射能量的36％作为出射泵浦光5b离开激光增益介质2。在反射器7处被反射并且作为总发射能量的大约36％的出射泵浦光5b以反射泵浦光5c的形式进入激光增益介质2，并且总发射能量的大约10％作为反射的出射泵浦光5d离开激光增益介质2。

[0172] 如图8所公开的，二极管激光器5和反射器7最优选地以这样的方式相对于纵轴L布置，使得纵轴L与二极管激光器5和反射器7中的每一个都具有相等的距离D1、D2。换句话说，在优选的实施例中，泵浦源5和纵轴L之间的光路的长度与纵轴L和反射器7之间的光路的长度相等或大致相等。图9更清晰地公开了二极管激光器5的光的路径，从而反射的泵浦光5c的路径出于图示的目的被示出在反射器7的右侧进入激光增益介质2并作为出射泵浦光5d离开激光增益介质2。由二极管激光器5发射的泵浦光5a进入激光增益介质2，并且泵浦光5a的部分作为出射泵浦光5b从激光增益介质2出射。出射泵浦光5b在反射器7处反射，从而使得反射的泵浦光5c再次进入激光增益介质2，并且反射的泵浦光5c的一部分作为反射的出射泵浦光5d从激光增益介质2出射。在图8和图9中公开的泵浦光的光束路径的一个优点是激光增益介质2优选地均匀地或大致均匀地被照射。激光增益介质2的这种类型的照明的一个优点是，其允许实现高功率密度并且优选地还允许实现与高斯强度分布非常类似的良好的光束轮廓。

[0173] 在最优选的实施例中，泵浦源5(即二极管激光器5)的波长相对于激光增益介质2的性质来选择，使得泵浦光5a的30％到70％(更优选地，约50％到65％)被激光增益介质2吸收，其余的作为出射泵浦光5b从激光增益介质2出射。这样的波长确保增益介质2被均匀地照射。最优选地，泵浦源5的波长在955nm到985nm之间的范围中选择，其中泵浦源5的波长依赖于使用的掺杂材料，从而使得在需要的波长发射的二极管激光器5可以被制造。如果增益介质2包含钬或铥，最优选地，泵浦源5的波长在760nm到815nm之间的范围中选择。

[0174] 最有利地，如图7所公开的，接触区6c并因此从激光增益介质2到冷却器6的热流6f相对于纵轴L对称，从而使得如图7到图9所公开的光路5a、5b、5c、5d导致激光增益介质2沿着纵轴L在中心最热的效果。该实施例具有这样的优点，其能够提供高脉冲能量和高功率，并且由于对激光增益介质2的加热而导致的温度效应最小。该实施例具有另外的优点，其允许高重复率，这是由于对激光增益介质2的加热而导致的温度效应小，并且由于该效应而导致对激光增益介质2的有效的冷却。

[0175] 图11a示出激光器功率，其是作为通过二极管激光器5的用于不同的脉冲重复频率和不同的脉冲长度的电流的函数的平均光学输出功率。两个相同结构的固态激光器1被示出为使用100μs的脉冲长度在500Hz下操作。两个相同结构的固态激光器1被示出为使用200μs的脉冲长度在250Hz下操作。两个相同结构的固态激光器1被示出为使用200μs的脉冲长度在500Hz下操作。图11a还示出了两个相同结构的固态激光器仅具有很小的变化，这意味着具有相同结构的根据本发明的固态激光器的变化很小。

[0176] 如图11b所公开的，根据本发明的固态激光器1产生相对高的激光器功率，其是在宽的重复率中的平均光学输出功率。如图11b所公开的，固态激光器1可以在从大约100Hz到1000Hz以上处操作。

[0177] 上述的本发明的措施的效果可以在图12和图13中公开的激光模式图中看到，其中示出了在具有方向x和y的平面中的激光束B的能量密度。图12示出了发射的激光束B的能量密度，激光器杆2被水冷却。图13示出了发射的激光束B的能量密度，激光器杆2由根据图2的布置冷却。有效的冷却的效果优选地是，低重复率和低热负荷以及高重复率和更高热负荷不使激光束B的质量畸变。激光增益介质2最优选地是柱状或椭圆柱状。该椭圆柱状具有能够平衡由于诸如在例如图2、图2a、图3或图5到图7中公开的冷却器6的传导式冷却器6所导致的激光束的畸变，从而使得具有大约在图12中公开的能量密度的激光束B可以被实现。

[0178] 根据图7到图9的实施例通过举例的方式已经使用包含Er:YAG激光器杆的激光器晶体2进行了描述。在图1到图16中公开的所有实施例可以包含其它适合材料的激光器杆，以实现与如图7到图9所描述的相同或类似的效果。最优选地，激光增益介质2是诸如Er:YAG、Er:YSGG、Ho:YAG或Ho:Tm:YAG的低增益材料。

[0179] 图14示出侧面泵浦固态激光器1的横截面图。激光器1包含在冷却器6的下部6g和上部6h之间固定的激光增益介质2。激光器1还包含基板61。二极管激光器5的阵列沿着用于对其泵浦的激光增益介质2布置。半导体激光器5的阵列固定在诸如印刷电路板的板6n上。如图14所公开的，激光增益介质2最优选地具有自由端2d，其未布置在冷却器6内，由此在纵轴L方向上的自由端2d的长度优选地是大约1mm。自由端2d充当应力减少元件以提高发射激光的稳定性并降低热透镜效应，这又导致在宽的工作范围中的高激光器稳定性。最优选地，在图2、图2a、图3、图5、图6和图7中公开的所有实施例包含如图14中公开的这样的自由端2d，该自由端优选地具有大约1mm的长度。图15示出根据图14的示出激光增益介质2的实施例的另一个横截面图A-A，其具有杆的形状，并且其固定在冷却器6的下部6g和上部6h之间。泵浦源5(二极管激光器阵列)布置在激光增益介质2旁边。

[0180] 图16示出包含激光增益介质2、泵浦源5、输出耦合器4b和分隔开的激光高反射器4a的激光共振器结构3。如果布置在主介质2的端面之一上的在图1a中公开的总反射激光反射镜4a由于高腔内功率而变得太热时，可能需要这样的实施例，从而使得不使用布置在端面之一上的反射激光反射镜4a，而是使用分隔开的反射激光反射镜4a。

[0181] 图17示出了泵浦光5(下面的曲线)和发射的激光束B(上面的曲线)与时间的关系。泵浦光5将激光增益介质2泵浦到发射激光束B的激光增益介质2。在公开的例子中，一旦激光增益介质2发射激光束B，泵浦光5就停止，这导致1到5μs脉冲长度之间的非常短的激光脉冲。可以通过延长泵浦光5从而使得激光增益介质2在更长的时间段期间被泵浦来实现更长的脉冲，这导致激光器B的更长的脉冲。图18示出了在更长的时间段中泵浦光5(下面的曲线)和发射的激光束B(上面的曲线)与时间的关系。例如，泵浦光5可以如图18所公开的有规律地发射，从而使得激光脉冲B有规律地发射。图19示出了对应于驱动泵浦二极管5的泵浦光5(下面的曲线)和在CW模式(连续波模式)下操作激光器而发射的激光的电流的另一个时间图。

[0182] 图21示出单片固态激光器1的侧视图，其中激光束B由透镜8a、8b扩展并聚焦，以便将激光束B聚焦到目标10上。图22示出单片固态激光器1的侧视图，其中激光束B由透镜8a、8b扩展并聚焦，以便将激光束B聚焦到光纤9中。在优选的实施例中，光纤9的直径在100μm到250μm的范围内，最优选地小于或等于200μm，并且在优选的实施例中，进入到光纤9中的激光束B具有小于或等于100μm的直径。另外的透镜可以被布置在光纤92
的出射端处或者出射端之后。具有小于7.5mm 的横截面面积的根据本发明的激光增益介质
2的优点在于，出射激光束B可以被聚焦到小于或等于100μm的直径。已知的激光增益介质2具有3.5mm或甚至更大的直径，这导致这样的激光增益介质2的激光束B只能聚焦到大约400μm的直径的问题，从而不允许产生高强度的激光束。另外，需要直径在300μm到
500μm的范围中的光纤9。因此，根据本发明的固态激光器1的优点在于，可以发射高强度的激光束B，并且由于激光束的小直径，可以使用直径为例如小于或等于200μm的小光纤。
因此相对高强度的激光束B可以通过光纤9。

[0183] 在优选的实施例中，特别地，根据本发明的激光器1的波长在1700nm和3200nm之间。最优选地，使用大约2950nm的波长，这是由于该波长是MIR(中红外)范围中的水吸收光谱中的主要的局部最大值。在紫外线范围中有另一个水吸收峰值，但是该波长不是留作治疗或烧蚀生命组织的。最优选地，增益介质2可以包含用于产生在2.73和2.95μm之间范围中的激光的掺铒晶体激光器杆。激光可以在TEM00模式下产生并强烈地聚焦，以克服热效应。可以使用时间脉冲宽度控制以得到均匀的时间脉冲模式。二极管或半导体激光泵浦5可以包含二极管阵列，并且该二极管阵列可以被光学校准以侧面泵浦增益介质。在二极管侧面泵浦的掺铒晶体激光增益介质2可以发射在2.73和2.95μm之间的波长。该泵浦可以通过例如配置为在955到985nm之间发射的柱或阵列的InGaAs二极管激光器来实现，并且在可以从40W的峰值功率处开始的功率级别下，可以在CW(连续波)或QCW(准连续波)操作模式下传送。使用优化的输出耦合，光到光效率至少可以是10％，并且可以实现高达35％的量级。本发明的一个实施例是，这些效率量级比之前可能已经达到的那些更高，其原因在于本发明的寻求最小热效应和腔内损耗的设计，以及优化泵浦光的光束路径以能够实现高能量脉冲或激光器的CW操作。

[0184] 在另一个优选实施例中，特别地，根据本发明的激光器1的波长在1675nm和2100nm之间，由此增益介质2包含用于产生在1.67和2.1μm之间范围中的激光的掺钬和/或掺铥的晶体激光器杆。激光可以在TEM00模式下产生，以克服热效应。可以使用时间脉冲宽度控制以得到均匀的时间脉冲模式。在二极管侧面泵浦的掺钬和/或掺铥的晶体激光增益介质2可以发射在1.67和2.1μm之间的波长。该泵浦可以通过例如配置为在760到815nm之间发射的柱或阵列的AlGaAs二极管激光器或者例如在1600到2050nm之间发射的GaSb二极管激光器来实现，并且在可以从20W的峰值功率处开始的功率级别下，可以在CW(连续波)或QCW(准连续波)操作模式下传送。使用优化的输出耦合，光到光效率至少可以是10％，并且可以实现高达85％的量级。

[0185] 适合的光学增益材料2可以包括下列晶体：在跃迁上以1.73μm发射的Er:LiYF4(Er:YLF)；在跃迁上以2.80μm发射
的Er:LiYF4；在跃迁上以2.79μm发射的Er:Y3Sc2GasO12(Er:YSGG)；
在跃迁上以 2.8μm 发射的 Er:Gd3Sc2GasO12(Er:GSGG)；在
跃迁上以2.82μm发射的Er:Gd3GasO12(Er:GGG)；在
跃迁上以2.69μm发射的Er，Tm:Y3Al5O12(TE:YAG)；在跃迁上以2.81μm
3+5 5
发射的Er:KYF4；在Ho I6I7跃迁上以2.84μm发射的Ho，Yb:KYF4；在
跃迁上以2.94μm发射的Er:Y3Al5O12(Er:YAG)；在跃迁上以
2.71μm发射的Er:Y3AlO3(Er:YALO)；在跃迁上以2.8μm发射的
Er:KGd(WO4s(Er:KGW)；在跃迁上发射的Er:Al3O3；在
跃迁上以2.7μm发射的Er:Lu3O3；在跃迁上以2.75-2.85μm发射的
Er:CaF2；在跃迁上以2.7μm发射的Cr，Tm，Er:Y3Al5O12(CTE:YAG)；在
跃迁上以2.8μm发射的Er:BaLu2F8；在跃迁上以
2.7μm发射的Er:BaY2F8(Er:BYF)；以及以2-3μm发射的Cr:ZnSe。

[0186] 以2080nm、2097nm和2130nm发射的CTH:YAG或Cr:Tm:Ho:YAG

[0187] 以2097nm发射的Ho:YAG

[0188] 以1850到2075nm发射的Ho:YLF

[0189] 以2091到2097nm发射的Ho:Tm:YAG

[0190] 以2013nm发射的Tm:YAG

[0191] 以2017nm发射的Tm:Cr:YAG

[0192] 以1675到2050nm发射的Tm:YLF

[0193] 以1965到2020nm发射的Tm:YAP

[0194] 以2020nm发射的Tm:Lu:YAG

[0195] 侧面二极管泵浦铒激光器和Tm、Ho、Yb:KYF4激光器的另一个实施例是，当以脉冲操作时，该脉冲模式在时间和强度上是高度重复的。例如，该性能可以有助于精确的、可预见的切割，并且可以提高切割效率。在牙科和医疗应用中，该特征与组织的较少的热或热变性一致，从而可以为了更快的痊愈而作准备。

[0196] 本发明不限于掺Er、掺Ho杂或掺Tm的低增益激光活性材料，而且还可以使用高增益激光活性材料，诸如Nd:YVO4、Nd:YAG、Er:玻璃和很多其它的材料。在使用高增益激光活性材料的情况中，本发明的优点在于非常良好的坚固性，该坚固性可以抵制由冲击事件和振动导致的失调以及由于热效应导致的随时间产生的失调。

[0197] 由于其与生物组织和水的有效的交互作用，在例如组织外科手术、组织切割、组织烧蚀、牙科手术、整形外科手术、骨切割和软组织表面处理的领域中，根据本发明的激光器例如作为外科仪器是有用的。

[0198] 图23公开了根据本发明的治疗装置，其中手持装置20附接到桌面单元。手持装置20包含根据本发明的固态激光器1，该激光器发射沿着光学路径22引导到目标表面23的激光束21。光学路径22包含固态激光器1、作为例如被实现为分散透镜的激光输出耦合器、光束形成和偏转单元24，该光束形成和偏转单元24可以分成两个部分，即光束形成和光束偏转部分。光学路径22在接触窗口25处结束，在接触窗口25处形成的激光束26从手持装置20出射并穿透目标表面23。接触窗口优选地使用高度透明的窗口密封，以使具有特定波长的激光束在没有能量消耗或光束强度分布的情况下穿过该窗口。此外，接触窗口25在目标表面23上限定了特定的区域，在该区域中，形成的激光束26可以穿透目标表面
23，并且因此在目标表面限定了治疗区。由于该治疗装置20可以在医疗应用中使用，因此可以与活组织接触，需要在每一次治疗间对接触窗口进行清洁和/或消毒。因此接触窗口
25的盖27必须抵制住侵蚀性的清洁介质，此外，盖27可以从手持装置20拆卸并且可以分开清洁或丢弃，以附接用于每一次治疗的新盖27。该27可以是咬接状装置(snap-on like device)，允许用户在不接触其的情况下附接和拆卸盖27，从而提供较高程度的消毒。

[0199] 为了在对应于目标表面23上的目标区域内的出口孔25内形成和聚焦激光束，光束形成和偏转单元24对由固态激光器21发射的相干激光束21执行加宽。因此，在光学路径22内布置可选择性地移动的反射镜28，以允许激光束的偏转。在WO2009/150210中公开了在偏转单元上的光束形成的优选实施例的例子。

[0200] 在固态激光器1的操作期间，产生多余的热，为了保持激光器操作，必须将多余的热从固态激光器1去除。因此在固态激光器1上布置冷却单元29，该冷却单元29包含腔30，冷却液在该腔30中循环。冷却单元29经由冷却液输送管31连接到桌面单元中的冷却液循环系统。因此可以从固态激光器1去除大量的热能，以使激光器保持在安全的操作参数下，即使在高占空比下长时间的操作也是如此。

[0201] 为了控制固态激光器1以及光束形成和偏转单元24，在手持装置20内布置控制单元32，该控制单元32还包含至少一个高电流容量缓冲器33，例如，该高电流容量缓冲器33被实现为钽或铌电容器。对应于高电流容量缓冲器33的控制单元32经由供电线34与桌面单元中的电源连接，该电源提供用于对电流缓冲器33进行充电的电能。

[0202] 控制单元32可以与操作控制切换单元35连接，该操作控制切换单元35能够使手持装置20的用户控制固态激光器的基本操作，例如控制激光束的发射。

[0203] 现有技术的基于激光器的治疗系统的一个主要缺点是，对激光器的维护是非常困难的任务。通常服务技术人员必须到现场，因为之前的激光系统一旦被配置和操作就不能实现到维护站点的运送了，这是由于这样的运送会严重地损坏激光系统。由于根据本发明的固态激光器的坚固的实施例，激光器不需要特别小心的处理，因此在对激光器不造成损害的情况下，可以容易地实现更换，尤其是运送到维护站点。因此治疗装置的有利的实施例是，手持装置20包含可拆卸连接器36，使用该可拆卸连接器36，手持装置20可以经由挠性管37与桌面单元连接。连接器36可以是螺丝型或卡口型连接器部件，还具有特别地布置和校准的连接器部件38，该连接器部件38用于连接手持装置20内的管状线31和供电线34，其对应于挠性管37内的管和线。该实施例的另一个优点在于，具有在特定波长发射的固态激光器1的各个手持装置可以连接到桌面单元。因此在不需要多个治疗装置可用的情况下，仅仅通过简单的重用，就可以使用特别选择的波长进行治疗，相应地将提供操作功率和操作介质供应的桌面单元与单独设计的手持装置的各种选择连接。

[0204] 图24公开了治疗装置的另一个实施例，尤其公开了单机手持装置(stand alone hand-held device)39。基本的功能元件与之前的图23描述的相同，尤其是，固态激光器1根据本发明实现。由于装置39是单机装置，固态激光器1的冷却不能通过液态冷却系统实现，而是必须在手持装置39内全部完成。因此冷却单元29被实现为固态冷却单元，其可以例如包括自然空气冷却装置。由于使用移动手持装置39可以实现的治疗的数量有限，例如由于能量供应的原因，激光器单元1的重复率以及因此由固态激光器产生的热量，自由空气冷却就足以将固态激光器保持在正常的操作参数内了。根据一个实施例，冷却单元29可以包含材料40，该材料40的可逆相态在激光器的操作温度范围内改变。正如已经知道的，材料的相态改变需要比在一个相态内的加热需要多得多的热能。例如石蜡通常在大约42°的温度时发生相态改变，这非常适合于接收固态激光器1的多余的热。在操作暂停期间，加热的石蜡将存储的热发射到周围环境，从而执行从液体到固体的相态改变，并因此为下一次使用自身做准备。

[0205] 用于操作激光器和控制单元32的能量由电能存储部件41提供，该电能存储部件41例如被实现为锂离子或锂聚合物二次电池。在执行了多次治疗操作后，手持装置39经由连接端口42连接到供电系统，从而为了下一次操作循环对电能存储部件41进行再充电。

[0206] 为了配置要进行的治疗所需的单机手持装置39，手持装置还包含用户接口43，优选地，该用户接口43具有显示器和输入装置。该用户接口43连接到控制单元并允许对激光器操作参数的单独的配置，而不需要手持装置39与外部控制单元连接。

[0207] 图25公开了治疗装置，其包含布置在壳体44中的根据本发明的固态激光器1。该固态激光器1发射激光束21，该激光束21由光学耦合装置46引导到光导元件45。该光学耦合装置46可以基于非成像或成像光学器件、光纤聚光器或锥形光纤的效应。光导元件45可以是例如单光纤或多光纤元件，其中光学耦合装置46的目的在于将直径为光纤直径的大约60％的激光光束21引导到光导元件45中，其中将直径为大约150到550μm的激光光束21引入到单光纤元件，或者在多光纤光导元件45的情况中，将其引入到多条的75到200μm的光纤中。

[0208] 壳体44还可以包含用于产生加压气体的装置和/或用于产生加压液体的装置。相对于周围环境，加压气体可以具有正压力或负压力，其中具有正压力的气体可以用于吹走在目标区域处烧蚀的材料，具有相对负压力的加压气体可以用来从目标区域吸走烧蚀的材料(包括存在于目标区域处的液体)。在图25中公开了用于产生负加压气体的装置47，其合并通向废物仓48的导管，从而允许从目标区域被吸走烧蚀的材料并将其收集到用于进行安全去除的废物箱48中，其中激光穿透目标表面。

[0209] 至少光导元件45经由挠性管49连接到手持装置50。挠性管可以是光纤增强挠性管，其中至少布置有光导元件45。出于简化的原因，其中布置有多条线的挠性管在图25中被绘制为单线路。挠性管的目的在于保护布置在其中的线，以便使与壳体44分开布置的手持装置50自由移动。在另一个实施例中，挠性管可以由光学光导元件自身构成，其中光导元件包含保护柔性盖，这样提供了具有非常低的直径和较高的柔性度的挠性管。手持装置50是例如固态手持装置，类似于牙医的钻孔装置。在手持装置50内部，光导元件45以及如在图25的例子中的用于提供加压液体和/或加压气体的管道51被布置在手持装置50的工作端52处。出口端53被布置在工作端52处，该出口端连接到光导元件45，并且另一个出口端连接到管道51，在描绘的实施例中，连接到管道的出口端布置在连接到光导元件45的出口端的周围，这样在工作区域周围吸走烧蚀的材料的地方提供工作尖端(working tip)，在该工作区域中激光束穿透目标表面。

[0210] 出于消毒的原因，工作帽54可以置于延伸出口端的工作尖端5的顶部上，并禁止工作尖端的接触，尤其是禁止光导元件45的末端与目标表面或与烧蚀的材料接触。这对于临床应用尤其重要，其中必须避免从一个患者向另一个患者转移生物材料。防护帽54可以是单次使用的一次性装置或者是可以重复使用但可以彻底清洁的装置，从而减少保持手持装置50消毒的清洁工作。

[0211] 手持装置50还可以包含操作开关55，该操作开关55经由挠性管连接到壳体44内的控制单元56。该操作开关55可以是例如简单的ON/OFF开关，控制固态激光器1的操作并控制用于产生加压气体和/或加压液体的装置。其它可能的控制开关提供更复杂的可能性，取决于用户怎样控制用于执行治疗的各种装置的操作。

[0212] 根据本发明实施例，手持装置50可以从固态激光器1拆卸。因此手持装置50和/或壳体44可以包含连接器部件57，该连接器部件57允许将手持装置50从挠性管49断开，或者将挠性管49从壳体44断开。另一种实施例也是可能的，其中只有连接器部件57附接到挠性管，从而从壳体移除单件手持装置和挠性管。由于治疗装置的一个操作区域是临床应用，必须进行对与生物材料接触的每一个部件的彻底清洁和消毒。在光导元件45是高度复杂和非常昂贵的材料(例如蓝宝石)的情况中，使用防护帽54是非常适合的，因为其减轻了清洁手持装置50和挠性管49内部的管道的要求。此外，手持装置50可以是单次使用的装置，因此其可以从挠性管断开、被丢弃并被用于下次使用的新的手持装置替换。另一方面，光导元件45可以是SiO2，其是用作光导元件的非常廉价的材料，将手持装置50与挠性管49一起丢弃并每一次治疗都使用新部件将是适合的方案。将手持装置50从挠性管49断开，并将挠性管从壳体44单独断开，提供了执行单独的消毒工序的可能性，手持装置可以例如在高压消毒器单元中消毒，挠性管可以浸没在消毒溶液中。

[0213] 连接器装置57提供用于将管道和光导元件对准的单独的连接部分，从而建立液体和/或气体的紧密连接。此外，当激光束从挠性管49切换到手持装置50时，没有连接损耗。这同样适用于将挠性管与壳体44连接的连接部件。

[0214] 图26a公开了对工作尖端的简化的描绘，其中管道将加压液体供应给尖端，加压液体与烧蚀的材料一起被提供具有负相对压力的管道吸走。在描绘的实施例中，光导元件45被实现为多光纤光导元件，其包含多条单光导纤维61。管道58将加压液体输送到工作尖端末端59，另一个管道60提供具有负相对压力的加压气体并且其在工作尖端末端59上也具有出口孔。光导元件45的单光纤61在提供加压气体的管道周围布置。用于提供加压液体58的管道包围光纤61，因此加压液体在提供加压气体的管道的外周边与提供加压液体的管道的外周边之间传输，从而包围单光导纤维61。当激光器可操作时，每一个单光纤
61均向目标表面发射激光束。由管道58提供的液体也被引导到目标区域，以洗去烧蚀的材料。为了从目标区域去除烧蚀的材料，提供的液体与烧蚀的材料一起被吸入提供负相对压力的管道60，因此保持目标区域清洁并避免由于激光束的散射或多余的热的插入而导致的潜在的组织损害。

[0215] 图26b以前视图的方式示出了工作尖端末端59的另一个实施例。单光纤光导元件45被布置在工作尖端末端59的中间，由用于加压液体的出口端62和具有负相对压力的用于加压气体的出口端63包围。由于液体被用来冲洗目标区域，然后该液体与烧蚀的材料一起通过负压气体的方式被管道63吸走，因此其具有与图26a中描述的一个实施例类似的功能。

[0216] 图26c以前视图的方式公开了工作尖端末端59的另一个实施例，其中在管道周围布置光导元件的若干个光纤末端61，一个用于提供加压液体62，一个用于提供具有负压力的加压气体62。此外，还可以在尖端末端上布置照明部件64，该发光元件可以被实现为发光二极管，或者，优选地，该照明部件64被实现为分开的光导元件，或者可以是提供激光束的光导元件的一根光纤。此外，另一个光导元件或者提供激光束的光导元件的光纤也可以用作图像收集部件65，该图像收集部件65将图像引导到壳体中的图像分析和材料部件并因此为操作者提供对目标区域的清晰的视图，这一点仅仅基于人眼对目标区域的监视是不可能的。

[0217] 工作尖端末端59还可以包括声换能器，对应于声换能器的工作尖端，或者射频发射机的电极，两者均提供在目标区域烧蚀材料的进一步应用可能性。

[0218] 图26d公开了工作尖端末端59的侧视图，其中光导元件45突出工作尖端末端的顶表面，并且其中光导元件还具有成形的末端，诸如倾斜(skew)66。斜面可以被电介质层或者层布置覆盖，或者基于全内反射操作，从而使得由光导元件45传输的激光束以与光导元件的平行轴不同的角度离开该元件，例如，垂直于该平行轴离开该元件。该实施例能够与工作方向不同地烧蚀材料，尤其是可以在工作尖端的工作方向旁边的区域上烧蚀材料。

[0219] 为了完整性，实施例的进一步的优选形式如下：

[0220] I.)

[0221] -一种医疗激光器装置，

[0222] -包含在该应用中描述的激光器，

[0223] -包含耦合单元，该耦合单元允许将激光最佳地耦合到至少一个光导元件(例如，纤维光学器件、中空纤维光学器件、铰接镜臂)中，

[0224] -耦合到至少一个光导元件中，该光导元件被设计为可更换并且还可以消毒或者作为一次性部件

[0225] -治疗体内的致病性团块(胆结石、动脉钙化、肾结石、膀胱结石等)，其中，为了通过团块中水分的爆炸性蒸发或者通过由水分或直接在团块前面或周围的含有水分的组织的爆炸性蒸发导致的冲击波，使用高脉冲能量或高能量脉冲摧毁它们，光导元件接近体内的这些团块。

[0226] -使用这样的激光器的优点在于，为了使治疗单独地适用于患者，可以在宽范围内调整脉冲能量、脉冲持续时间和强度(每单位时间的脉冲能量)以及重复率。这里描述的激光器的另一个优点在于，降低由于可购得的闪光灯泵浦激光器系统导致的热破坏或较差地引导的超声波能量。

[0227] II.)

[0228] -一种医疗激光器装置，

[0229] -包含在该应用中描述的激光器，

[0230] -包含耦合单元，该耦合单元允许将激光最佳地耦合到至少一个光导元件(例如，纤维光学器件、中空纤维光学器件、铰接镜臂)中，

[0231] -耦合到至少一个光导元件中，该光导元件被设计为可更换并且还可以消毒或者作为一次性部件

[0232] -这些光导元件(至少一个)被连接到手持装置，其可以是可更换的并且还可能是可消毒的或者被设计为一次性部件

[0233] -手持装置还可能包含耦合单元，其将激光最佳地耦合到至少一个光导元件中，然后引导到要治疗的点上或者引导到光导元件中，该光导元件可以是可更换的并且还可能是可消毒的或者被设计为一次性部件

[0234] -除了这些光导元件中的至少一个以外，还可能有用于从该装置抽走和/或吸入流体和/或气体的附属管道和/或电气引线(例如，切换接触信号、指示信号...)，和/或用于传输来自要治疗的点的数据或者引导光到要治疗的点的光学线(照明、激光、目标激光器......)。

[0235] -用于(动物或人类)眼睛疾病的治疗，例如，青光眼和白内障(从属治疗是通过白内障超声乳化术(分解晶状体)后续插入人造晶状体的白内障外科手术)、通常导致青光眼的增高的内眼压(从属治疗是小梁切开术或虹膜烧蚀术)，用于“玻璃体飞蚊症”或混浊玻璃体(从属治疗是玻璃体切割术)的玻璃体的治疗。最后但并非最不重要，晶状体校正可以使用该激光实现。

[0236] -使用这样的激光器的优点在于，为了使治疗单独地适用于要治疗的位置，可以在宽范围内调整脉冲能量、脉冲持续时间和强度(每单位时间的脉冲能量)以及重复率。例如，在白内障超声乳化术期间，使用激光对晶状体的分解要比可购得的超声波破碎器或闪光泵浦固态激光器平缓得多，这是因为使用的热能更少并且可以更好地管制。只要其不在健康组织附近或者不在要分解的晶状体的内部，在晶状体区域中的晶状体组织被分解，就可以使用高脉冲能量和高重复率来进行工作。只要接近晶状体的边缘或健康组织附近的区域，为了更精确地工作，激光能量和重复率就会降低。更低的重复率防止了热能在组织中累积进而导致其被破坏。使用超声波，晶状体是被冲击波分解，在在激光器中冲击波是由空心泡造成的。如果仅采用一个光纤或少许光纤来去除组织，那么空心泡要比使用若干光纤时更大和/或更长。其风险在于进入健康组织的冲击波的耗散太大。那么将不再保证完全、平缓的晶状体的移除。因此，在用于去除材料的抽吸通道或者冲洗液通道周围布置若干光纤是有利的，这样，在某些情形下，光的已修改的出射方向通过光纤末端导致某些切割。所有上述的可能性在去除玻璃体(玻璃体烧蚀术)时也是非常有利的。在某些情况中，激光横向出现(例如，与光传导元件内的光成90°)是有意义的，以避免例如在玻璃体烧蚀术期间对视网膜的直接损害。此外，在小梁切开术中，可以在眼睛中产生精确的、限定的小开口，并且从内部产生用于控制腔液流出的适合的通道。最后，由于这里描述的激光器的非常良好的调整的可能性，可以实现前所未有的中红外激光器的精确的晶状体校正，这也带来了与受激准分子激光器或毫微微二次激光器相比显著降低的获取和维护成本。理想地，医疗激光器装置能够接收若干个手持件单元或者具有手持件的光纤单元，以覆盖眼睛或与眼睛相关的外科手术和校正治疗(含破裂等)的广泛的或者甚至全部的范围。

[0237] III.)

[0238] -一种医疗激光器装置，

[0239] -包含在该应用中描述的激光器，

[0240] -包含耦合单元，该耦合单元允许将激光最佳地耦合到至少一个光导元件(例如，纤维光学器件、中空纤维光学器件、铰接镜臂)中，

[0241] -耦合到至少一个光导元件中，该光导元件被设计为可更换并且还可以消毒或者作为一次性部件

[0242] -这些光导元件(至少一个)被连接到手持装置，其可以是可更换的并且还可能是可消毒的或者被设计为一次性部件

[0243] -手持装置还可能包含耦合单元，其将激光最佳地耦合到至少一个光导元件中，然后引导到要治疗的点上或者引导到光导元件中，该光导元件可以是可更换的并且还可能是可消毒的或者被设计为一次性部件

[0244] -除了这些光导元件中的至少一个以外，还可能有用于从该装置抽走和/或吸入流体和/或气体的附属管道和/或电气引线(例如，切换接触信号、指示信号...)，和/或用于传输来自要治疗的点的数据或者引导光到要治疗的点的光学线(照明、激光、目标激光器......)。

[0245] -用于治疗(动物或人)脑或其它器官的疾病，以精确和限定的方式去除组织部分。一个例子是对导致例如癫痫病的大脑中枢的治疗，由此可以对认为患病的区域进行精确的去除。另一个可能性是去除在血管中或血管上的沉积物(例如，动脉硬化)。一个例子是在大约50岁的人口非常大的人群中的增加的颈动脉钙化。沉积物通常在血管的套膜内被发现，而不是在传输血液的血管外部。这里，激光器也必须在脉冲能量和重复率两个方面进行非常细微的调整。在颅骨和血管外科手术中，短脉冲持续时间是必须的，以确保对周围组织几乎不造成热破坏，但是不能太短以至于不产生任何冲击波，这又会将机械能散发到周围组织，从而将其摧毁。最佳脉冲大约在1到50μs之间(也参见1981年由Joseph T.Walsh公开的Pulsed Laser Ablation of Tissue：Analysis of the removal process and tissue healing，该文献被并入本申请)并且还依赖于设置的脉冲能量以及引导到要治疗的位置的光传导元件的数量。

[0246] IV.)

[0247] -一种医疗激光器装置，

[0248] -包含在该应用中描述的激光器，

[0249] -包含耦合单元，该耦合单元允许将激光最佳地耦合到至少一个光导元件(例如，纤维光学器件、中空纤维光学器件、铰接镜臂)中，

[0250] -耦合到至少一个光导元件中，该光导元件被设计为可更换并且还可以消毒或者作为一次性部件

[0251] -这些光导元件(至少一个)被连接到手持装置，其可以是可更换的并且还可能是可消毒的或者被设计为一次性部件

[0252] -手持装置还可能包含耦合单元，其将激光最佳地耦合到至少一个光导元件中，然后引导到要治疗的点上或者引导到光导元件中，该光导元件可以是可更换的并且还可能是可消毒的或者被设计为一次性部件

[0253] -除了这些光导元件中的至少一个以外，还可能有用于从该装置抽走和/或吸入流体和/或气体的附属管道和/或电气引线(例如，切换接触信号、指示信号...)，和/或用于传输来自要治疗的点的数据或者引导光到要治疗的点的光学线(照明、激光、目标激光器......)。

[0254] -用于治疗(动物或人)骨头的疾病。使用该激光器的治疗预定用于熔融听小骨的外科手术(彼此分开或者从组织增生、stapetoplastics分开)，以及对手骨进行的手术和颅颌面外科手术，其中必须避免使用对面部神经造成损害的缺乏准确性的方法。这里描述的激光器的另一个主要优点在于，与闪光泵浦激光器或机械工作仪器相比，导致在骨组织中产生相当少量的热损害。因此康复处理被优化并且快了很多倍。骨细胞可以更容易地长到一起而凝血和/或碳化几乎不发生，因此骨细胞可以再次直接连接并且关节由相当少量的增生包围。除了对骨头的治疗以外，对软骨和椎间盘组织的治疗还构成了骨科的一部分。为了减轻并且甚至消除疼痛，关节的增生中也可以以精确的限定的方式平滑化。另一个应用领域是在骨折事件中为了暂时地或永久地粘结连接元件(诸如用于螺丝和其它植入的钻孔)而准备骨头。在已经粘结或者不正确地/较差地接合的骨折的情况中，可以精确地准备断裂点，从而使骨折可以最佳地长到一起。另一个应用领域是精确地去除骨头中的癌细胞，诸如，巨细胞瘤或其他良性或恶性瘤。

[0255] 在皮肤病学中，激光器参数可以以这样的方式改变，即，一方面，使用非常短的脉冲会导致用非常低的或可忽略的对周围组织的热输入的烧蚀，另一方面，在更深的皮肤层中，以长脉冲和高重复率的方式通过产生的热叠加，它们产生胶原蛋白收缩的热活化或对原纤维生长的刺激，从而能量也对细孔或烧蚀区域周围的组织散发热。

[0256] 对于上述形式的实施例，激光器自身或者光导元件可以安装在定位装置上，其自动地沿着X、Y和/或Z方向上的一个轴在预编程的路径上自动地移动，或者在空间中手动地移动。此外，目标可以手动地或者以预编程的方式在激光器下在最多全部的三个维度轴上移动。光束偏转器还可以直接装配在激光器或者光导元件后，该光束偏转器以手动的或预编程的方式将激光束在至少一个轴上偏转。通过操作帮助(诸如，在线X光监视或其它处理，诸如OCT(光学相干断层扫描))，有助于精确的操作，通过操作帮助，治疗医生可以在线看到并且准确地看到当时他/她烧蚀材料的地方。可以识别出组织的差别(骨头和神经组织、血管中的钙化，例如，动脉硬化等)，并且可以监视和考虑要烧蚀或已烧蚀的材料的空间范围。

[0257] 激光器参数是经由驱动器或者“半导体激光器”、激光二极管驱动器控制的，所述驱动器控制各种操作模式，诸如连续波、准连续波(脉冲的)、增益切换。可以控制脉冲重复率、脉冲能量(经由“半导体激光器”的电流)、脉冲形式(锯齿、正弦、矩形、梯形......)以及上升与下降时间。通常为了防止激光器晶体中不需要的热负荷，选择具有短的上升与下降时间的矩形脉冲。激光二极管驱动器与激光器之间的供电线越长，上升时间越慢，有时由于通过集肤效应导致的导线电感和/或电阻导致的下降时间也越慢，并且导致更多的能量未被使用或者对激光晶体无效地泵浦。如果激光二极管驱动器靠近激光器安装是特别有利的。可以由用户设置几乎直接对应于产生的激光脉冲的最重要的参数，诸如激光二极管驱动器的电流、重复率脉冲持续时间。光导元件可以是铰接镜臂、中空光纤、光传导器和基于蓝宝石、锗氧化物，硅氧化物或者基于氟化物或当前正在开发的陶瓷纤维(诸如，当前正在开发的透明的基于铝，锆，镁等的陶瓷)的其它的单或多玻璃纤维。

[0258] 用于耦合光导元件的方法，最重要地，用于耦合多个光导元件的方法，对于本领域技术人员而言是已知的的。然而，其成本效益是基本的。出于空间的原因，将多个光传导元件耦合到基站中是合理的。由于在中红外范围内的光传导元件是非常昂贵的，试图在手持装置中只用一根引导到该手持装置的光纤进行耦合，在该手持装置中，该光纤被分成若干个光传导元件并带至手持装置的尖端。

[0259] 附图标记列表

[0260] 1 固态激光器

[0261] 2 激光器收益介质

[0262] 3 共振器结构

[0263] 4 端面

[0264] 5 泵浦源

[0265] 6 传导性冷却器

[0266] 7 反射器

[0267] 8

[0268] 9

[0269] 10

[0270] 11

[0271] 12

[0272] 13

[0273] 14

[0274] 15

[0275] 16

[0276] 17

[0277] 18

[0278] 19

[0279] 20 手持装置

[0280] 21 激光束

[0281] 22 光学路径

[0282] 23 目标表面

[0283] 24 光束形成、偏转单元

[0284] 25 接触窗口

[0285] 26 激光束

[0286] 27 盖

[0287] 28 反射镜

[0288] 29 冷却单元

[0289] 30 腔

[0290] 31 管

[0291] 32 控制单元

[0292] 33 电流缓冲器

[0293] 34 供电线路

[0294] 35 控制开关单元

[0295] 36 连接器

[0296] 37 挠性管

[0297] 38 连接器部件

[0298] 39 独立手持装置

[0299] 40 相态改变材料

[0300] 41 电能存储部件

[0301] 42 连接端口

[0302] 43 用户接口

[0303] 44 壳体

[0304] 45 光导元件

[0305] 46 光学耦合装置

[0306] 47 用于产生加压气体的装置

[0307] 48 废物仓

[0308] 49 挠性管

[0309] 50 手持单元、手持装置

[0310] 51 管道

[0311] 52 工作末端、工作尖端

[0312] 53 出口端

[0313] 54 工作帽、防护帽

[0314] 55 操作开关

[0315] 56 控制单元

[0316] 57 连接器部件

[0317] 58 管道

[0318] 59 工作尖端末端

[0319] 60 管道

[0320] 61 纤维

[0321] 62 用于加压液体的出口端

[0322] 63 用于加压气体的出口端

[0323] 64 照明部件

[0324] 65 图像收集部件

[0325] 66 斜面

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光学相干层析成像装置	2020-05-11	808
软场层析成像系统及软场层析成像方法	2020-05-13	772
光学相干层析成像装置	2020-05-11	766
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光声断层层析成像系统	2020-05-11	726
超声波层析成像系统	2020-05-12	864
层析成像方法和装置	2020-05-11	290
中子相衬层析成像装置	2020-05-12	963
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单片侧面泵浦的固态激光器及其应用

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