광섬유 커플링 레이저 다이오드 모듈이 선호되는 의료 기기 통합 이유는 주로 광학 엔지니어링 워크플로우를 획기적으로 단순화하기 때문입니다. 표준 광섬유 인터페이스 또는 피그테일로 커플링된 사전 정렬된 레이저 출력을 특징으로 하여 복잡하고 수동적인 광학 정렬의 필요성을 없앱니다. 이러한 "플러그 앤 플레이" 기능을 통해 수술용 핸드피스와 내시경 부착물에 직접 연결할 수 있어 정교한 의료 기기 개발을 간소화할 수 있습니다.
순수 레이저 다이오드를 통합하려면 거울과 렌즈를 정밀하고 안정적으로 정렬해야 하는데, 이는 상당한 엔지니어링 장애물입니다. 광섬유 커플링 모듈은 이러한 정렬을 내부화하여 즉시 시스템 통합에 사용할 수 있는 광원을 제공함으로써 이 문제를 해결합니다.
통합 간소화의 메커니즘
정렬 병목 현상 제거
기존 레이저 시스템에서는 빔을 광학 장치를 사용하여 자유 공간으로 신중하게 조준해야 합니다. 이를 위해서는 고정밀 기계식 마운트가 필요하며 시스템은 충격이나 진동으로 인한 정렬 불량에 취약해집니다.
광섬유 커플링 모듈은 레이저 다이오드가 이미 광섬유에 초점을 맞추고 정렬되어 제공됩니다. 이는 정밀도의 부담을 장치 통합자에서 부품 제조업체로 이전합니다.
표준화된 연결
이 모듈은 표준 광섬유 인터페이스와 피그테일을 사용합니다. 이러한 표준화는 복잡한 광학 문제를 간단한 기계적 연결로 변환합니다.
설계자는 광원을 모듈식 구성 요소로 취급할 수 있습니다. 이는 조립을 용이하게 하고 현장에서의 유지 보수 또는 교체를 단순화합니다.
첨단 임상 폼 팩터 지원
원격 광원 아키텍처
광원이 유연한 광섬유 내에 포함되어 있기 때문에 부피가 큰 레이저 엔진을 수술용 핸드피스에 배치할 필요가 없습니다. 환자로부터 떨어진 메인 콘솔에 보관할 수 있습니다.
이 분리는 외과의사가 잡는 기기의 무게와 열 발생을 줄입니다. 이는 단단한 자유 공간 광학 장치로는 불가능했던 인체 공학적 설계를 가능하게 합니다.
최소 침습 시술을 위한 유연성
주요 참조 자료는 이러한 모듈이 복강경 및 로봇 수술에 적합하다는 점을 강조합니다. 광섬유의 유연성은 신체 내부의 구불구불한 경로를 통해 에너지를 전달할 수 있게 합니다.
이는 단단한 광학 경로가 단순히 목표 조직에 도달할 수 없는 내시경 응용 분야에 중요합니다. 또한 작업자의 움직임 용이성이 가장 중요한 유연한 미용 응용 분야도 지원합니다.
절충점 이해
커플링 효율 및 삽입 손실
통합은 단순화되지만 광섬유 인터페이스를 도입하면 "삽입 손실"이 발생합니다. 순수 다이오드 에너지의 100%가 광섬유 코어로 들어가는 것은 아닙니다.
엔지니어는 총 전력 예산을 계산할 때 이 손실을 고려해야 합니다. 직접적인 자유 공간 빔에 비해 광섬유 끝단의 필요한 전력 밀도를 달성하기 위해 약간 더 높은 전력의 다이오드가 필요할 수 있습니다.
광섬유 관리 제약
광섬유는 유연하지만 내구성이 무한하지는 않습니다. 모든 광섬유에는 최소 굽힘 반경이 있습니다.
장치 하우징 내 또는 임상 사용 중에 광섬유가 너무 날카롭게 구부러지면 광 손실이 증가하고 광섬유가 파손될 수 있습니다. 모듈의 신뢰성을 유지하기 위해 기계 설계에는 스트레인 릴리프 및 굽힘 보호가 통합되어야 합니다.
의료 기기에 대한 올바른 선택
의료용 레이저 시스템을 설계할 때 광섬유 커플링 모듈을 사용할지 여부는 특정 제약 조건에 따라 달라집니다.
- 주요 초점이 신속한 통합이라면: 맞춤형 광학 정렬 벤치를 구축하는 데 드는 시간과 비용을 없애기 위해 광섬유 커플링 모듈을 선택하십시오.
- 주요 초점이 인체 공학 및 크기라면: 이러한 모듈을 활용하여 무거운 전력 및 냉각 구성 요소를 콘솔로 옮기고 핸드헬드 애플리케이터를 가볍게 유지하십시오.
- 주요 초점이 최소 침습 액세스라면: 광섬유 커플링에 의존하여 시선 광학 장치가 작동할 수 없는 내시경 또는 로봇 팔을 통해 에너지를 전달하십시오.
사전 정렬된 광섬유 모듈을 활용하면 기계적 신뢰성과 설계 유연성을 크게 향상시키는 대신 광 효율성을 약간 희생하게 됩니다.
요약 표:
| 기능 | 광섬유 커플링 레이저 모듈 | 전통적인 순수 레이저 다이오드 |
|---|---|---|
| 광학 정렬 | 사전 정렬, "플러그 앤 플레이" | 수동, 고정밀 정렬 필요 |
| 장치 설계 | 모듈식, 원격 광원 아키텍처 | 통합형, 부피가 큰 핸드피스 설계 |
| 임상 사용 | 유연함; 내시경 및 로봇 공학에 이상적 | 단단함; 시선 응용 분야로 제한됨 |
| 기계적 안정성 | 높음 (내부화된 정렬) | 낮음 (충격/진동에 취약) |
| 통합 속도 | 빠름; 낮은 엔지니어링 장애물 | 느림; 복잡한 광학 엔지니어링 필요 |
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참고문헌
- Jörg Neukum, Matthias Schulze. Diode Lasers Enable Diverse Therapeutic Applications. DOI: 10.1002/opph.201700034
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Belislaser 지식 베이스 .
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