YJ1-YAG激光眼科治疗机的光学系统设计

　　1　引　言

　　激光仪器的发展推动了激光手术的进步,从第一台红宝石激光治疗眼病以来,已有十余种激光相继应用于眼科,其中Nd:YAG激光眼科治疗机已广泛地应用于临床,对治疗青光眼虹膜打孔,切口和膜性白内障、玻璃体条索及人工晶体后发障等效果显著、简便易行,避免了手术带来的痛苦和诸多并发症[1]。另一方面国产Nd:YAG激光眼科治疗机尚存在一些问题,如:治疗激光的聚焦精度不够、能量密度不够、造成无效击射次数多,在做人工晶体后囊手术时易损伤人工晶体,急待改进与提高[2]。针对这些问题,新型的激光眼科治疗机要求提高激光器和裂隙灯显微镜的耦合效率,减少激光能量损耗,选择最佳的激光扩束比,使治疗光斑缩小,能量密度增大。同时也要提高瞄准光的对准精度和治疗光、观察光的同轴共焦精度。随着半导体激光、电子计算机等高科技在眼科激光的应用,不仅使治疗机的性能大有改善,而且也给医生们操作和应用带来极大的方便[3]。为此我们在治疗激光的系统中采用了叠层式能量衰减装置、脉冲记数和能量实时显示装置,在控制部分内置MCS-8098嵌入式16位单片机,统一对信号进行控制,使治疗机在实现智能化方面前进了一步。

　　苏州医疗器械总厂根据眼科临床的需要,设计研制了新型YJ1—YAG激光眼科治疗机。该机由激光器系统、专用裂隙灯显微镜系统、裂隙照明系统、运动及头架部件、电动升降台和电气控制系统等6大部分组成。其中光学系统设计是研制该机的重要环节,我们作了许多探索和创新,取得了圆满的成果,现详细介绍如下:

　　2　半导体激光的三光点瞄准对焦系统

　　由于Nd:YAG激光的波长1060nm为不可见光,传统采用He-Ne激光(波长为633nm)的双光点瞄准对焦系统,即He-Ne激光对焦在焦面(工作面)上为一点,离焦后就成为两点。现采用了半导体激光(波长为650nm)替代He-Ne激光,其优点是可以省去高压电源,体积大大缩小,但由于半导体激光在X、Y方向上的发散度不一致,形成的光斑不圆,可以通过在其后加非球面透镜及小孔光阑来克服。半导体激光扩束后分为三束,对准时在显微镜大物镜的焦面(工作面)上聚为一点,离焦时在焦前为三点,且中间光点在另两光点的下方;在焦后时中间光点就在另两光点的上方,便于迅速前后移动显微镜来对焦(如图1)。三光点的对焦精度也较双光点对焦高。三束光中心从大物镜至焦面中心的会聚角约为2u′=18°。瞄准对焦系统可采用两级扩束,总的扩束倍数约为30倍。为使瞄准光亮度均匀,扩束前级可设计成远心光路,半导体激光的亮度最好做成可连续调节,半导体激光器的功率选择为5～10mW(波长650nm)。需要注意的是要采取措施,避免脉冲的YAG激光对半导体激光的干扰和高压击穿,有效的办法是将半导体激光做成独立的悬浮屏蔽系统并尽量拉开与YAG激光管的距离。