激光医疗具有无接触、精度高、损伤小、便于携带和操作灵活等优点，成为泌尿外科领域必备手术方法。激光对生物组织的作用十分复杂，不仅受激光参数（功率密度、脉冲宽度、光斑大小和波长）的影响，也与组织特性相关。一般来说，激光作用于生物组织后会出现5种与温度有关的效应：体温过高、光热凝固和坏死、干死、碳化、汽化剥离。当激光对组织加热的温度超过300℃时，组织开始热分解和汽化，汽化过程常常伴随着光热凝固，阻止手术过程中的出血。

350 W蓝光激光器

相比1470 nm半导体激光、2 μm掺铥激光器、钬激光器，350 W光纤耦合蓝光半导体激光器具有高亮度、高光束质量等优点，在泌尿外科手术中具有切割干净、出血少、邻近组织无不良凝血的优势[5-6]。传统蓝光是通过红外激光倍频或者氩离子激光获得，输出功率低的弊端难以解决，无法满足泌尿外科手术时的激光切除要求。

图1 蓝光半导体激光350 W模块整体设计图

为了改善光束质量，使得单管出射光束能用于后续的空间合束及偏振合束步骤，采用快轴准直镜（FAC）和慢轴准直镜（SAC）分别对每个蓝光单管进行准直，并使用阶梯式反射镜组来对光斑在慢轴上进行光束压缩，将4片矩形反射镜，在阵列式蓝光单元上方呈阶梯式放置，并使其与光束传播方向成45°，光束质量得到很大提高，并为后续慢轴上的进一步空间合束做准备。

本结构采用了4个100 W阵列式蓝光单元共80个5 W蓝光单管作为光源，以此获得350 W输出功率。如图2（a）~（b）所示，这4个蓝光单元相互独立，故需要采用快慢轴空间叠加的方式将其合束，以便于后续进行扩束和聚焦等步骤。需要注意的是，为了尽量压缩慢轴上死区，同时保证4个蓝光单元的光束在慢轴上不发生重叠，每一片反射镜都需要比前一组中对应位置的反射镜高。通过不断地将前一个蓝光单元的光束插入到后一个蓝光单元的光束间隙之中，光斑在慢轴上的死区也逐渐被填补，具体过程如图2（c）~（e）所示。

图2 慢轴空间合束过程。（a）空间合束结构；（b）实物结构；（c）双单元合束后光斑；（d）三单元合束后光斑；（e）四单元合束后光斑

在快轴方向上，光斑仍有较大死区需要填补，采用偏振合束技术来压缩光束的快轴间距。在光束快轴方向上对其进行压缩间距的光学结构共分为三个部分，PBS、1/2半波片和等腰直角三角形反射棱镜。由于4个阵列式蓝光单元所出射光束在快轴上分为五列，且均为P光，其中右边三列光直接入射至PBS中，而左边两列光先经过1/2半波片，偏振态由P光变为S光后，再经反射棱镜反射后入射至PBS中，与右边三列光在PBS内部的镀膜斜面上交汇且彼此垂直，进行偏振合束过程，光学结构及最终光斑如图3（a）~（c）所示。