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Arbeitsverfahren unter Verwendung von Laserstrahlen sowie Anordnungen
hierfür Die erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur durch führung von Operationen
am menschlichen oder tierischen Körper und zur Materialbearbeitung mittels eines
von einern optischen Molekularverstärker (laser) erzeugten Lichtstrahls, sowie auf
Anordnungen hierfür.
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Bei Molekularverstärkern beruht die Verstärkung der elektromagnetischen
bzw. lichtelektrischen leistung auf
der Ausnutzung von Absorptions-
und Emissionsvorgängen in der Materie. Da die innere Energie von Materie (Atone,
Moleküle) im allgemeinen nur in bestimmten Energieterms vorhanden ist, erfolgt die
Abgabe oder Aufnahme der inneren Energic in der Regel in diskreten Energiebeträgen,
die durch den gegenseitigen Abstand der betreffenden Energieterms, die an der Energieaufnahme
oder -abgabe beteiligt sind, bestimmt sind. Dabei ist der Abstand zweier Energieterms
Em und En durch die Beziehung Em - En = h fmn gegeben. Hierin bedeuten h die Plancksche
Konstante und fmn die durch die Differenz der Energieterms bestimmte Frequenz. Nach
dieser Beziehung wird bei hbsorption der Teilchen (z.B. Atom) im Energieterm En
die Energie h @ fmn zugeführt, das dabei in den höheren Energieterm Em übergeht.
Bei Emission sendet das Teilchen, das sich im Energieterm Em befindet, die Strahlungsenergie
h . fmn aus und kehrt damit in den niedrigeren Energieterm En zurück.
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Sind die Phasen und Richtungen der ausgesaniten Strahlungsenergien
verschieden, so wird von der sogenannten @spontanen Emission" gesprochen. Sie ist
inkohärent und für eine verstärkung nicht geeignet. Sie ist die
Ursache
des Rauschens. Der Verstärkungsmechanismus beruht vielmehr auf der sogenannten "induzierten
Emission".
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Sie wird durch folgenden Vorgang beschrieben. Trifft ein Strahlungsquant
h fmn auf ein angeregtes Teilchen in Energieterm En, so kann dieses unter Aussendung
eines Strahlungsqunts h # fmn in den niedrigeren Energieterm En übergehen. In diesem
Falle haben aber diese beiden Quanten in Gegensatz zur spontanen Emission gleiche
Phase und gleiche Richtung. Die elektromagnetische Strahlung ist kohärent und wegen
der Quantenverdopplung verstärkt.
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Wird von einen intermittierenden Betrieb abgesehen, so wird für eine
nolekulare Verstärkung ein aktives Material mit weinigstens drei Energieterms benötigt.
Im thermodynamischen Gleichgewicht ist die Anzahl der die verschiedenen Energieterms
besitzenden Teilchen durch die sogenannte Boltzmann-Verteilung bestimmt. Die Boltzmann-Verteilung
stellt eine Exponentialfunktion dar, nach der die Anzahl der die verschiedenen Energieterms
besitzenden Teilchen un so kleiner ist, je höher der betreffende inergietern ist.
Eine sich kontinuierlich vollziehende induzierte Enission setzt nun voraus, daß
die Teilchen eines bestimmten Energiet;erms ständig dazu angeregt werden, in einen
niedrigeren Energietern unter Abgabe von Strahlungsquanten h fmn überzugehen, wobei
dann die
Frequenz fmn die Frequenz der zu versturkenden Energie
ist. Diese Anregung laßt sich dadurch erreichen, daß ein hinsichtlich des thernodynamischen
Gleichgewichtes überbesetzter Energieterm Em oder ein unterbesetzter Energietern
En erzwungen wird. Beispielsweise kann von der zweiten Möglichkeit von einem drei
Energieterms auf weisenden Molekularverstärker dadurch Gebrauch gemacht werden,
daß das thernodynnische Gleichgewicht zwischen den niedrigsten Energinterm En und
dem Energietern Em+i,-der höher ist als der Energietern Em, durch Zuführung einer
sogenannten "Pumpenergie" mit einer dem Abstand zwischen dem niedrigsten und dem
höchsten Energieterm entsprechenden Frequenz im gewünschten Sinne gestört wird.
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In optischen Bereich stehen Pumpenergiequellen, deren Gesamtenergie
gleiche Frequenz und gleiche Phase haben, mit ausreichender Leistung nicht zur Verfügung.
Die durch die Lichtenergie angeregten Quantenübergänge erfolgen deshalb auch nicht
gleichphasig. Hier kann die Synchronisation der Emission der Teilchen durch Selektion
von nach Phase und Frequenz bestimmten angeregten Lichtwellen und deren Ausnutzung
zur Steuerung von Quantenübergangen im Sinne einer stimulierten Emissian herbeigeführt
werden.
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Für die lurchführung dieser Selektion kommen optische Resonatoren
der einleitend angegebenen Art zur Anwendung.
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Als aktives Material können dabei neben gasförmigen und flüssigen
Stoffen auch feste Stoffe, insbesondere Kristalle, verwendet werden. Von den festen
Stoffen hat u,a. der Edelstein Rubin Bedeutung erlangt. In der Regel wird von ihn
als optischen Resonator in Gestalt eines Stabes mit verspiegelten Stirnflachen Gebrauch
gemacht. Wird ein solches Gebilde von einer Eumplichtquelle bis zur Inversion ausgeleuchtet,
so erden lediglicht die angeregten Wellen, die längs der Stabachse des Rubins laufen,
an den Endflächen reflektiert. Auf dem Rückweg lösen sie in den angeregten Atomen,
die sie- durchqueren, weitere Wellen derselben Frequenz und Phase aus, so daß sich
ein verstärkender Wellenzug ausbildet, der sich bei laufender Zufuhr von Pumpenergie
weiter verstärkt und bei richtiger Dimensionierung des Resonators zur Ausbildung
stehender Wellen führt. ine Auskopplung der auf diese Weise erzeugten kohärenten
Lichtenergie aus dem Resonator wird dadurch ermöglicht, daß einer der stirnseitigen
Spiegel teildurchlässig ausgebildet ist.
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Die Laserstrahlung läßt sich auf Grund ihrer kohärenten Eigenschaften
sehr stark bündeln und kann darüber hinaus für eine Energie bemessen werden, die
den Einsatz solcher
Strahlen im Bereich der Medizin und der Materialbearbeitung
möglich macht. So ist beispielsweise versucht worden, mit Pestkörper-Impulslasern
hoher Einzelimpulsenergie Operationen durchzuführen, und zwar Retinakoagulationen,
Krebsbestrahlungen und Warzenentfernungen. Die Erfahrung zeigt jedoch, daß diese
Methode wegen der Unkontrolliertheit der Energie der Einzelimpulse und der langen
notwendigen Impulspausen zwischen Bei aufeinanderfolgenden Impulsen wenig erfolgreich
ist. Auch wurde bereits versucht, mit kontinuierlichen Gaslasern Gewebe zu schneiden.
Die mit Gaslaser im allgemeinen erreichbare otrahlungsleistung ist jedcch relativ
gering.
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Außerdem sind solche Laser wegen der hier benötigten langen Ionisationsstrecke
des aktiven Gases schwierig zu handhaben.
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Der Erfindung lieat die Aufgabe zugrunde, für den Einsatz von Laserstrahlen
auf dem Gebiete der Medizin und der Materialbearbei tung eine Losung anzugeben,
die säntlichen an die Eigenschaften des Laserstrahls wi@ auch an die Laseranordnung
zu stellenden Forderungen gerecht wird.
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Ausgehend von einen Verfahren zur Durchführung von Operationen an
menschlichen oder tierischen Körper und
zur Materialbearbeitung
mittels eines von einem optischen Molekularverstärker (Laser) erzeugten Lichtstrahls
wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Laserstrahl eine
Laserlichtimpulafolge verwendet wird, deren Folgefrequenz größer gewählt ist als
die Auflösungsfrequenz des menschlichen Auges (quasikontinuierlicher Laserstrahl)
und deren mittlere Leistung in Vergleich zur Leistung eines Einzelimpulses niedrig
bemessen ist.
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Der quasikontinuierliche Laserstrahl hat, wie einschlägige, der Erfindung
zugrunde liegende unfangreiche Untersuchungen und Überlegungen ergeben haben, gegenüber
einem kontinuierlichen Laserstrahl oder einem aus Binzelimpulsen bestehenden Laserstrahl
für den Einsatz bei Oper. ; tionen oder für Materialbearbeitungszwecke ganz erhebliche
Vorteile.
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Die Energiemenge, die beispielsweise notwendig ist, un bei einen Gewebe,
auf das ein Laserstrahl einwirkt, den Koagulationspunkt zu erreichen, ist, wie das
Diagramm der Fig. 1 angibt, in hohen Maße von der Dauer abhängig, während der diese
Energiemenge der betreffenden Gewebestelle zugeführt wird. Im Diagramm nach der
Fig. 1 ist längs der Abszisse die Dauer #t einer 3eweils konstanten
Energiemenge
(E = konstant) und längs der Ordinatc die Energie E aufgetragen, die in Abhängigkeit
der Dauer At des Energiezufuhrvorganges notwendig ist, un die gewünschte Koagulation
herbeizuführen. Der Kurvenverlauf lä#t erkennen, daß der Energiebcdarf um so kleiner
wird, je kürzer die Dauer LS t gewählt ist, d.h. je schmaler und daher höher der
zugeführte Energieimpuls ist, um so günstiger wird die Energiebilanz. Bei sehr kleiner
Zeitdauer geht die Kurve gegen den Grenzwert E (min).
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Dieses Ergebnis spricht klar gegen die Verwendung von kontinuierlichen
Lasern, weil hier die aufzubringende notwendige Energie ein Vielfaches der Energie
E(nin) beträgt. Demnach würde sich das Arbeiten mit sehr kurzen Einzelimpulsen empfehlen.
Diese Arbeitsweise läßt sich jedoch im Hinblick auf die Größe der Impulsenergie
eines solchen Einzelimpulses praktisch nicht genau genug kontrollieren, weil der
Energieinhalt eines solchen Einzelirapulses bei praktisch gleichbleibenden Pumpbedingungen
für das aktive Material nach der praktischen Erfahrung in größeren Grenzen schwankt.
Auch müssen in diesem Falle sehr hohe Anforderungen an die Lichtleistung der Pumplichtquelle
gestellt werden. Das bedeutet aber eine sehr kurze Lebensdauer der Lampe einerseits
und des Spiegelsystems des optischen Resonators andererseits. Weiter ist die in
einen Impuls konzentrierte
Zerstörungswirkung nicht genau genug
kontrollierbar.
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Für die Erzeugung energiereicher Laserimpulse kommen praktisch nur
Festkörperlaser, insbesondere Kristall-Laser, in Frage. In der Fig. 2 ist für einen
solchen Laser die Ausgangsleistung La über der Eingangsleistung Be aufgetragen.
Der Verlauf der Leistungskurve zeigt, daß eine stimulierte Lichtemission erst einsetzt,
wenn die Eingangsleistung beim Wert Lel den Schwellwert des Lasers überschritten
hat. Dann steigt jedoch die Ausgangsleistung La von Wert lel mit zunehmender Eingangsleistung
Be sehr rasch an. Bei einem Tastverhältnis der Singangsleistung tel zur Eingangsleistung
Le2 von 1 : 2 läßt sich beispielsweise ein diesen Eingangsleistungen entsprechendes
Verhältnis der Ausgangsleistung Lal zur Ausgangsleistung La2 von ca. 1 : 10 erreichen.
Diese Eigenschaft von Festkörperlasern spricht im Blick auf eine günstige Energiebilanz
ebenfalls für den Gebrauch kurzer Strahlimpulse hoher Leistung.
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Dic Vorteile des Tmpulsbetriebes mit Laserimpulsen sehr kurzer Dauer
und hoher Leistung lassen sich nun in au#erordentlich vorteilhafter Weise bei gleichzeitiger
einwandfreier Kontrolle bzw. Steuerung der Energie der Strahlung nach der Erfindung
dadurch erreichen, daß an
Stelle von Einzelimpulsen ein einen quasikontinuierlichen
Strahl darstellende Folge von Laserimpulsen mit einer Folgefrequenz von ca. 20 bis
100 Hz verwendet wird.
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In Diagramm der Fig. 3 ist eine solche Laserimpuisfolge, und zwar
deren-Leistung B über der Zeit t aufgetragen.
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Durch geeignete Wahl des Verhältnisses zwischen Inpulsdauer nd Impulspause
bei vorgegebener Spitzenleistung Li eines Impulses bleibt die auf diesc Spitzenleistung
bezogene mittlere Leistung Lm sehr niedrig. Dieses gtjnstige Verhältnis von Spitzenleistung
zu mittlerer Leistung bedeutet eine günstigc Energiebilanz einerseits für den Laser
selbst und andererseits für die vom Laserstrahl zu erbringende Arbeitsleistung.
AuScrden laßt sich nunnehr die Energiezufuhr am Arbeitsort des Laserstrahles sowohl
durch die Impulsleistung als auch durch die Anzahl der zugeführten Impulse und die
Wahl der Impulsfolgefrequenz leicht steuern. Darüber hinaus zeigt sich, daß sich
die Spitzenleistung der Laserimpulse bei quasikontinuierlichem Betrieb des Lasers
weit besser kontrollieren lä#t, als bei Einzelimpulsbetrieb. Dies gilt besonders
dann, wenn die Impulsfolgefrequenz i den angegebenen Bereich liegt, da sich dann
in Laserriaterial bereits nahezu ein thermisches Gleichgewicht aufbaut.
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Die Erzeugung eines quasikontinuierlichen Laserstrahls in Sinne der
Erfindung setzt eine Laseranordnung voraus, die sich durch einen sehr niedrigen
Schwellwert der von der Pumpenergiequelle für die Inversion des aktiven Materials
aufzubringenden elektrischen Leistung auszeichnet, weil ansonsten die Pumplichtquelle
wegen Überhitzung sehr rasch zerstört wird und damit ein quasikontinuierlicher Betrieb
in der Praxis zum Scheitern verurteilt ist. Unfangreiche Untersuchungen und vielhältige
Versuche mit einer großen Zahl von Pumpanordnungen unter Verwendung der verschiedensten
aktiven Materialien und Pumplichtquellen haben in überraschender Weise zu dem Ergebnis
geführt, daß ein ausreichend niedriger Schwellwert der genannten Art sich dann erreichen
läßt, wenn die Laseranordnung von einem rotationselliptischen Hohlspiegel Gebrauch
macht, in dessen Innern konzentrisch zur Hauptachse und exfokal im Bereich dcs einen
Hohlspiegelscheitels als Pumplichtquelle eine stark förmige Quecksilber-Höchstdruck-Impulslampe
und im Bereich des anderen Hohlspiegelscheitels als Lasermaterial ein Rubinstab
angeordnet ist. Bezogen auf einen Einzelimpuls ergeben sich bei dieser Anordnung
Energieschwellwerte von 3,5 Wsec. Dagegen liegen die Energieschwellen anderer Laseranordnungen
üblicherweise bei 100 - 200 Wsec. Dieses überraschend gute Ergebnis ist einerseits
auf die exfokale
AnordnunG von Pumplichtquelle und laserstab zurückzuführen,
durch die eine optimale Abbildung der Pumplichtquelle auf den Baserstab stattfindet.
Ein weiterer sehr wesentlicher Grund für den niedrigen Schwellwert ist aber auch
die tatsache, daß das Spektrum der Quecksilberdampf-Höchstdruck-Impulslampe in hohem
Maße an die hierdurch zur Inversion angeregten Energieterme des hubins angepaßt
ist und somit einen hohen Fumpwirkungsgrad gewährleistet. Der gering@ Schwellwert
ermöglicht, wie das Diagramm der Fig. 2, auf das hier noch einmal verwiesen werden
soll, zeigt, eine entsprechend geringere Impulsstrombelastung der Lampe bei gewünschter
Spitzenleistung des durch die Lampe ausgelösten Laserimpulses.
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Wie zahlreiche Versuche gezeigt haben, lassen sich bei ausreichender
Energie der Laserstrahlung eine Lebensdauer der Lampe in Impulsdauerbetrieb bei
Impulsfolgefrequenzen zwischen 20 und 100 Hz von 20 Studen und mehr erreichen.
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Zweckmäßig wird das Verhältnis Impulspause zu Impulsdauer bei@ quasikontinuierlichen
Laserstrahl 10 gewählt.
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Besonders günstige Ergebnisse lassen sich bei Anwendung des quasikontinuierlichen
Laserstrahls zum Zerstören,
Trennen oder Verbinden lebender Gewebte
dann erzielen, wenn das zu zerstörende Gewebe die Laserstrahlung stark absorbierend
eingefärbt und zu erhaltendes, dem Laserstrahl ausgesetztes Gewebe die Laserstrahlung
wenig absorbierend entfärbt wird.
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Zu erhaltendes, der Laserstrahlung ausges@tztes Gewebe wird sinnvoll
von einer das Laserlicht reflektierenden, spiegelnden oder diffus reflektierenden
Schicht, beispielsweise weißer Fuder, abgedeckt.
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Die quasikontinuierliche Laserstrahlung kann auch in vorteilhafter
Weise zum Zerstören von Haarwurzeln (Epilation) herangezogen werden.
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Zu diesem Zweck ist ea angebracht, die zu zerstörenden Haarwurzeln
das Laserlicht stark absorbierend einzufärben.
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Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensweise wird der Haarschaft
als Lichtleiter verwendet und hierzu gegebenenfalls in Sinne einer möglichst geringen
Absorption des Laserlichts entfärbt.
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Das in seiner Wurzel zu zerstörende Haar wird mit seinem Schaft in
diesem Falle sinnvoll in einen der Sammlung
Des Laserlichtes dienenden
Kondensor eingeführt. Die optische Anpassung kann in einfacher Weise durch eine
Immersionsflüssigkeit herbeigeführt werden.
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Der Grad der Zerstörung der Haarwurzoln kann in vorteilhafter Weise
durch Einstellen der wirksamen Lichtimpulse und/ode" der Impulsenergie geregelt
werden.
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Bei Verwendung des quasikontinuierlichen Lichtstrahls zum Abtragen
cder Trennen dünner Schichten aus metallischen, dielektrischen oder anderen Materialier
kann die Arbeitsgeschwindigkeit des Laserstrahls dadurch in vorteilhafter eis erheblich
vergrößert erden, daß diese an Wirkungsort zu einem Strichfokus ausgebildet wird.
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Das Ab tragen oder Trennen der dünnen Schichten wird an besten so
vorgenommen, daß das Werkstück relativ zun Laserstrahl bewegt und die Impulsleistung
und/oder die Impulsfolgefrequenz des Laserstrahls in Abhängigkeit der Geschwindigkeit
dieser Bewegung gesteuert wird.
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Bei einer bevorzugten Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens,
bei dem der träger auf den die abzutragende oder zu trennende Schicht aufgebracht
ist, aus einen lichtdurchlässigen Material und die Schicht selbst aus einem Stoff
besteht, der zumindest merkbar weniger lichtdurchlässig ist als das Trägermaterial,
wird auf der den
Laserstrahl abgewandten Seite des Werkstücks ein
Fotoempfänger angeordnet, dessen Ausgang mit dem Eingang eines die Antriebsvorrichtung
für das Werkstück und/oder den Laser hinsichtlich seiner Leistung regelnden Steuergerätes
verbunden ist. Hierbei ist der Steuerkreis dann so bemessen, daß der Laserstrahl
am Wirkungsort in Abhängigkeit der Relativbewegung zwischen Werkstrick und Laserstrahl
das Schichtmaterial vollständig abträgt. Der Strichfokus des Laserstrahls am Wirkungsort
des zu bearbeitenden Materials kann auf einfache Weise durch eine im Strahlengang
zwischen dem Laser und dem Werkstück vorgesehenen Anordnung aus der Kombination
einer sphärischen und einer zylindrischen Optik erzeugt werden. Dabei ist es sinnvoll,
die zylindrische Optik in ihrer Achse drehbar auszuführen. Auf diese Weise kann
dann der Strichfokus leicht in jede beliebige gewünschte Lage ausgerichtet werden.
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Für manche Anvtendungszwecke des quasikontinuierlichen Laserstrahis
nach der Erfindung ist es wünschenswert, eine minimale Fokussierbreite an Wirkungsort
zu erzielen.
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Dies laßt sieh in besonders geeigneter Weise dadurch erreichen, daß
der zu einem optischen Resonator ergänzte gepumpte Laserstab für einen effektiv
wirksamen verallgemeinerten konfokalen, mehrere Transversalmoden emittierenden
Resonator
bemessen ist, dessen Dransversalmcden höherer Ordnung durch eine im Strnhlengang
des Laserlichts angeordnete, vorzugsweise einstellbare Apertur-. blende ausgeblendet
sind.
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An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll
die Erfindung in folgenden noch näher erltiutert werden. In der Zeichnung bedeuten:
Fig. 1 bis 9 bereits erläuterte Diagramme; Fig. 4 eine optische Anordnung zur Erzeugung
eines Strichfokus des Laserstrahls am Wirkungsort nach der Erfindung; Fig. 5 eine
Vorrichtung zur Bearbeitung dünner Schichten nach der Erfindung; Fig. 6 eine Anordnung
zur Epilation nach der Erfindung; Fig. 7 eine Laseranordnung zur Erzeugung eines
quasikontinuierlichen Laserstrahls nach der Erfindung.
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Die Fig. 4 zeigt eine einfache optische Anordnung, mit deren Hilfe
es möglich ist, den Laserstrahl am Wirkungsort zu einem Strichfokus auszubilden.
Sie besteht aus
einer sphärischen Linse 1, der in Richtung des
Laserstrahls 2 die Zylinderlinse 3 nachgeordnet ist, Die sphürische Linse 1 ist
von der Oberfläche, der das Werkstück darstellenden Platte 4 im Abstand ihrer Brennlinie
angeordnet. Durch die Zylinderlinse 3 wird der Fokus auf der Oberfläche der Platte
4 senkrecht zur Achse 3'der Zylinderlinse 3 zu einen Strich auseinander gezogen.
Auf Grund der Rotationssymmetrie der sphtirischen Linse 1 kann nun die Lage des
Strichfokus auf der Oberfläche der Platte 4 in Abhängigkeit der Drehung der Zylinderlinse
3 in ihrer Achse entsprechend den angezeigten Pfeilen beliebig ausgerichtet werden.
Je nachdem wie die auf die Oberfläche der Platte 4 aufgebrachte Schicht vom Laserstrahl
bearbeitet erden soll, sei es daß sie geschnitten, sei es daß sie abgebrannt werden
sollen, können die Laseranordnung einschließlich der optischen Anordnung relativ
zum Werkstück bei entsprechender Ausrichtung des Strickfokus bewegt erden. Wie bereits
im vorstehenden ausgeführt worden ist, ist es sinnvoll, das Werkstück2 also im vorliegenden
Fall die Platte 4, relativ zun Laserstrahl zu bewegen.
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Das Ausführungsbeispiel für die Ntaterialbearbeitung mit einem Laserstrahl
2 nach der Fig, 5 zeigt eine zweckmä#ige Anordnung für eine von der üte der von
Laserstrahl geleisteten
Arbeit abhängige Steuereinrichtung. Die
Platte 4 wird dabei entsprechend deu dargestellten Pfeilen relativ zum 1 laserstrahl
bewegt. Sie besteht aus einem Glasträger, auf den eine hiergegen wesentlich weniger
lichtdurchlässige Schicht aufgebracht ist, die der Bearbeitung durch den Laserstrahl
1 ausgesetzt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist als Optik zwischen dem Laser
und der Platte 1 lediglich eine im Abstand der Brennweite von der Platte 4 angeordnete
sphärische Linse 1 angegeben. Selbstverständlich kann diese Optik entsprechend den
Ausführungsbeispiel nach der Fig. t durch eine nachgeordnete Zylinderlinse zu einer
einen Strichfokus auf der 2latte 4 erzeugenden optischen Anordnung ergänzt sein.
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Unterhaalb der Platte 4 ist eine weitere Sammellinse 1' angrecrdnet,
die die Laserstrahlen, die nach bdampfen bzw. Abbrennen der weniger lichtdurchlässigen
Schicht durch den Glas träger hindurchdringen, sammelt und den Foto@mpfänger F zuführt.
Der Fotoempfänger F gibt in Abhngiglreit der intensität der empfangenen Laserstrahlung
ein elektrisches Steuersignal an das Steuergerät St ab, das seinerseits die die
Platte A relativ zum Laserstrahl bewegende Antriebsvorrichtun'2 A steuert. Der auf
diese Weise verwirklichte Regelkreis kann in einfacher Weise nun so bemessen werden,
daß der Laserstrahl die Schicht vollständig abträgt, d.h. daß die Antriebsvorrichtung
A
bei verminderter Intensität der vom Fotoempfänger F aufgenommenen Laserstrahlung
in Sinne einer Abnahme der Antriobsbewegung geregelt wird. An Stelle der Antriebavorriehtung
kann das Steuergerät auch den Laser selbst hinsichtlich der Impulsleistung und/oder
der Impulsfolgefrequenz im gewünschten Sinne regeln.
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Die Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung ein einfaches Ausführungsbeispiel
für eine Epilation. Der Haarschaft 5 des zu entfernenden Haares ist an seinem freien
Ende in die untere Öffnung eines trichterförmigen Gefäßes 6 eingeführt, das an seinem
oberen Rand von einer einen Kondensor darstellenden Sammellinse 7 begrenzt ist.
Die Sammollinse 7 vereinigt die Laserstrahlung 2 auf den in das Gefä# 6 eingeführten.
Haarschaft. Die optische Anpassung wird dabei durch eine Immersionsflüssigkeit Q
herbeigeführt, die über einen seitlich an Gefä# ó angebrachten Zulauf 9 in das Gefäß
6 eingebracht wird. Der Haarschaft 5 ist für das Laserlicht schwach absorbicrend
entfärbt und die innerhalb der Haut 10 vorhandene Haarwurzel 11 für das Laserlicht
stark absorbierend eingefarbt. Die Laserstrahlung 2 gelangt, wie die Fig. 6 erkennen
lä#t, längs des Haarschaftes 5 durch mehrfache Totalreflexion zur Haarwurzel 11,
in der die Energie in Sinne der Zerstörung der Wurzel in Wärme umgesetzt wird.
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Die untere Öffnung des trichterförmigen Gefäßes 6 stellt praktisch
eine Kapillare dar. Ein Abfließen der Immersionsflüssigkeit ist daher auf Grund
der Oberflächenspannung der Immersionsflüssigkeit nicht zu befürchten.
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Die Fig. 7 zeigt noch abschließend in schematischer Darstellung den
Aufbau der Laseranordnung, die die Fähigkeit der Erzeugung eines quasikontinuierlichen
Strahles hat. Sic besteht aus zwei den rotationselliptischen Hohlspiegel bildenden
Halbschalen 12a und -12b, die innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 13 mit Kühlwasserkanalen
14 untergebracht sind. Das Gehause 13 geht auf beiden Stirnseiten konzentrisch zur
Hauptachse des rotationselliptischen Hohlspiegels in Flansche 15a und 15b über,
von denen der Plansch 15b der zentrischen Halterung der Quecksilber-Höchstdruck-Impulslampe
16 und der Flansch 15a der zentrischen Halterung deseincn Rubinstab 17 darstellenden
aktiven Materials dient. Die beiden Flansche 15a und 15b sind ferner in das Kühlsystem
für die Lampe und den Laserstab dadurch einbezogen, daß die Quecksilber-Höchstdurek-Impulslampe
16 und der Rubinstab 17 von einem Quarzglasrohr 18 umschlossen sind, dessen stirnseitige
Öffnung auf seiten der Quecksilber-Hochstdruck-Impulslampe 16 über den Anschlußstutzen
19b und den Flansch 15b das Kühlmittel zugeführt und auf seiten des Flansches 15a
über
dessen Anschlußstutzen 19a wieder abgeführt wird.
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Die exfokale Anordnung der Quecksilber-lIöchstdruck-Impulslampe 16
einers@its und des Rubinstabes 17 andererseits ist in der Fig. 7 durch die in Fonni.
von Kreuzen eingetragenen Brennpunkte des rotationselliptischen Spiegelsystems erkennbar
gemacht. Der Rubinstab 17 ist durch vollständige Verspiegelung der lampenseitigen
Stirnseite sowie durch einen außerhalb der dargestellten Anordnung in der Hauptachse
des Rotationsellipsoids angeordneten teilweise durchlässigen Spiegel zu einer die
erforderliche Selektion der Laserstrahlung ermöglichenden Fabry-Perot-Interferometeranordnung
ergänzt. Der Austritt des lichtstrahls durch die Öffnung-20, der den Flansch 15a
auf dieser Seite abschließenden Überwurfmutter 21 ist durch einen stark ausgezogenen
kurzen Pfeil angedeutet.
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17 Patentansprüche 7 Figuren