Введение: Самое слабое звено

В архитектуре медицинской лазерной системы наиболее нагруженным компонентом является не источник питания и не охлаждающий вентилятор. Это интерфейс, где фотон встречается со стеклом. волоконно-связанный лазер является чудом выравнивания, задача которого состоит в том, чтобы направлять ватты энергии в ядро, размер которого едва превышает толщину человеческого волоса.

Для инженеров и менеджеров по закупкам понимание режимов отказа лазерный диодный излучатель а его оптоволоконный интерфейс имеет решающее значение для снижения показателей RMA (возврат товара по гарантии). Надежная система — это не только высокая мощность, но и стабильность диодный лазерный волоконный соединение под воздействием термической нагрузки.

Анатомия излучателя

The лазерный диод излучатель является полупроводниковым чипом (часто из арсенида галлия или нитрида галлия для УФ/синего света). Он излучает свет из микроскопической грани.

• Проблема: Свет выходит в виде широкого эллиптического конуса (дивергенция).
• Решение: Чтобы создать волоконно-связанный лазер, микролинзы (коллиматоры быстрой оси) должны преобразовать этот конус в круг и сфокусировать его в волокне.

Если диодный лазерный волоконный смещение даже на 2 микрона из-за теплового расширения, точка фокусировки попадает на металлическую оболочку волоконного соединителя, а не на стеклянный сердечник. Это называется “декуплированием”.”

Вызов 405 нм

Ранее мы обсуждали клинические преимущества Лазерный диод 405 нм. Однако с инженерной точки зрения 405 нм — это кошмар.

1. Фотохимическое потемнение: Высокоэнергетические фиолетовые фотоны могут разрушать оптические клеи, используемые для удержания диодный лазерный волоконный на месте. Со временем клей туманится, поглощая тепло и сжигая фасетку излучателя.
2. Чувствительность к пыли: Поскольку 405 нм имеет более короткую длину волны, он легче рассеивается микроскопическими частицами пыли на конце волокна, чем волны длиной 980 нм или 1064 нм. Загрязненный конец волокна на синем/фиолетовом лазере вызывает немедленное катастрофическое обратное горение.

Техническое исследование: катастрофическая поломка в урологическом лазере (Оформлено в виде инженерного анализа первопричин)

Отчет об инциденте: #ENG-URO-441 Устройство: 120 Вт, легированный тулием Волоконно-связанный лазер (Накачивается диодами 792 нм). Проблема: Внезапная потеря выходной мощности во время литотрипсии (разрушение камней в почках). Система вывела ошибку “Перегрузка диода”.

Анализ разборки: Устройство было открыто в чистой комнате класса 100. Модуль насоса — ряд лазерный диодный излучатель бары — были проверены.

• Визуальный осмотр: Выходной фасет диодной планки #3 имел сильные следы обугливания.
• Проверка волокон: Входная сторона диодный лазерный волоконный (внутри модуля) был изрыт.

Последовательность основных причин:

1. Обратное отражение: Хирург направлял лазерный луч под прямым углом на сильно отражающую поверхность почечного камня.
2. Цикл обратной связи: Высокоэнергетические фотоны были отражены назад вверх по волоконно-оптическому кабелю, через соединительную оптику, и врезался в лазерный диодный излучатель грань.
3. Термический разгон: Эмиссионная грань поглотила эту отраженную энергию. Температура локально поднялась до >300 °C, что привело к плавлению полупроводниковой грани (COD – катастрофическое оптическое повреждение).
4. Обломки: Испаренный материал из излучателя покрыл диодный лазерный волоконный входной сигнал, что приводит к необратимому снижению эффективности связи.

Корректирующие меры: Производитель модернизировал систему, добавив “встроенный оптический изолятор”. Этот компонент позволяет свету проходить наружу из волоконно-связанный лазер но блокирует попадание света назад внутри, защищая чувствительный излучатель.

Выбор подходящего волоконного диодного лазера

При поиске замены волокон или разработке нового наконечника инженеры должны учитывать “коэффициент заполнения”.”

• Соотношение сердцевины и оболочки: Тонкая облицовка обеспечивает большую гибкость, но более толстая облицовка лучше справляется с нагревом, если выравнивание не идеальное.
• Соответствие NA: Если ваш лазерный диодный излучатель имеет числовую апертуру (NA) 0,22, используя диодный лазерный волоконный с NA 0,15 приведет к значительной потере света в точке входа, создав “горячий разъем”, который представляет угрозу безопасности.

Заключение

Надежность медицинских лазеров зависит от микрометров. Независимо от того, имеете ли вы дело с тонкой оптикой Лазерный диод 405 нм или грубая сила хирургического насоса, целостность системы зависит от волоконно-связанный лазер интерфейс. Для производителей обязательно проведение тщательных испытаний соединения на износостойкость. Для пользователей урок прост: никогда не обращайтесь с диодный лазерный волоконный простой провод; это прецизионный оптический компонент, который определяет срок службы вашего оборудования.