DE69105952T3

DE69105952T3 - Festkörper-Laserdioden-Lichtquelle

Info

Publication number: DE69105952T3
Application number: DE69105952T
Authority: DE
Inventors: Anthony Melbourn Royston RAVEN
Original assignee: Diomed Ltd
Current assignee: Diomed Ltd
Priority date: 1990-02-12
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2011-02-13
Also published as: AU646660B2; DE69105952D1; EP0515410B1; GB2256503A; JP3378904B2; EP0515410B2; DE69105952T2; ATE115783T1; FI923588A; FI923588A0; CA2074834C; GB2256503B; NO923131L; JPH05504896A; EP0515410A1; CA2074834A1; AU7230591A; BR9106032A; US5258989A; DK0515410T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Festkörper-Laserdioden-Lichtquellen zur besonderen, jedoch nicht ausschließlichen Verwendung bei Lasersonden zur Behandlung von Gewebe in Anwendungen wie der Laser-Angioplastie und Kontaktlaserchirurgie.
Medizinische Laservorrichtungen zur Behandlung bspw. von verstopften Arterien sind wohlbekannt. Laserenergie wird durch eine optische Faser geleitet, um Gewebe entweder direkt zu bestrahlen und zu zerstören oder Gewebe durch Aufwärmen einer thermisch leitfähigen Spitze, die das Gewebe berührt und zerstört, indirekt zu bestrahlen und zu zerstören. Im allgemeinen verwendeten derartige Vorrichtungen bislang Gaslaser oder Festkörperlaser, bspw. Nd:YAG, die an sich groß und schwer zu tragen sind. Da Halbleiterlaserdioden eine kostengünstige, kompakte und robuste Laserlichtquelle bereitstellen, wurden sie in der ophthalmischen Chirurgie verwendet, die relativ geringe optische Leistung erfordert (~1W). Jedoch wurden sie nicht in anderen Bereichen der Chirurgie angewendet, in denen höhere Leistungen erforderlich sind, da es schwer ist, aus Laserdioden ausreichend Laserenergie in eine optische Faser einzukoppeln, die zum Einsatz bei chirurgischen Anwendungen ausreichende Flexibilität und geringen Durchmesser besitzt.
Um eine Laserdiodenlichtquelle mit höherer Leistung aus einer optischen Faser bereitzustellen, wurde vorgeschlagen, eine Mehrzahl von Laserdioden zu verwenden.
Bei einem dieser Systeme wird das Licht von jeder Laserdiode in eine entsprechende optische Faser geführt, von denen dann eine Mehrzahl zusammengebündelt wird, um den erforderlichen Strahl zu erzeugen. Jedoch erzeugen kommerziell verfügbare Laserdioden anstelle einer Punktquelle eine Streifenlichtquelle (typischerweise 100 × 1 μm), was bedeutet, daß optische Fasern relativ großen Durchmessers (die herkömmlicherweise kreisförmig sind) erforderlich sind, um den gesamten Laserstreifen aufzunehmen, wobei diese Fasern bei Bündelung in einer Anzahl, die dazu ausreicht, eine geeignete Ausgangleistung für chirurgische Zwecke zu ergeben, eine Anordnung ergeben würden, die zur wirksamen Verwendung in Verbindung mit einer medizinischen oder chirurgischen Sonde, wie einer Angioplastievorrichtung, zu groß wäre. Mit der Absicht, die Ausgabe des Laserstreifens effektiver auffangen und in eine Faser verminderten Durchmessers einfädeln zu können, wurde vorgeschlagen, den Endabschnitt einer kreisförmigen Faser in eine allgemein längliche Gestalt zu verformen, wobei diese Vorgehensweise jedoch teuer und das Einfädeln in der praktischen Anwendung nicht energieeffizient ist.
Es ist eine Anordnung bekannt wie sie bei der Konferenz der Deutschen Gesellschaft für angewandte Optik, 16.-20. Mai 1989 in Berlin vorgestellt wurde, welche eine Laserdioden-Lichtquelle umfasst, die zwei Festkörperlaserdioden, eine flexible optische Faser und ein optisches Mittel aufweist, das zwischen den Dioden und der Faser angeordnet ist, und Mittel zum Kombinieren der durch die Dioden erzeugten Strahlen zu einen kombinierten Strahl und zum Fokussieren des kombinierten Strahls in der Faser umfasst. Das optische Mittel umfasst Abbildungsmittel und Mittel zum Formen von anamorphen Strahlen, die derart angeordnet sind, dass das optische Mittel am Faserende ein vergrößertes kombiniertes Bild der Laserstreifen der Dioden erzeugt. Die Vergrößerung jedes Laserstreifens ist in der Längsrichtung des Bildstreifens kleiner verglichen mit der Vergrößerung in der Breitenrichtung. Das optische Mittel enthält eine Sammellinse, ein anamorphes Teleskop und eine Abbildungslinse. Eine einzelne Linse ist stromabwärts der Strahlen-Kombinationsmittel vorgesehen, um auf den kombinierten Strahl einzuwirken. Getrennte Kollimationslinsen und anamorphe Teleskope sind stromaufwärts der Strahlen-Kombinationsmittel für jeden Lichtstrahl vorgesehen. Die Kombinationsmittel umfassen einen polarisierenden Strahlkombinator.
Die GB-A-2 182 168 offenbart einen Halbleiterlaser mit phasengesteuerter Anordnung, der eine anamorphe Prismenoptik umfaßt, um einen beugungsbegrenzten Fleck auf einem Aufnahmemedium zu erhalten.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Laserdioden-Lichtequelle gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Erfindungsgemäß wird die durch die oder jede biegsame Faser übertragene Lichtleistung erhöht mit dem Ergebnis, daß eine geringere Anzahl von Fasern oder geringeren Durchmessers in geeigneter Weise zusammengebündelt werden kann, um innerhalb der durch eine Angioplastie- oder andere medizinische Vorrichtung auferlegten Größenbeschränkungen eine Quelle ausreichender Helligkeit, bspw. zur chirurgischen Verwendung, bereitzustellen. Eine erfindungsgemäße Quelle kann zu anderen Anwendungszwecken, wie dem Laserschweißen von Eisen, eingesetzt werden, bei welchem durch eine optische Faser hindurchgeleitetes Laserlicht die Wärme für den Schweißvorgang bereitstellt. Bei einer derartigen Anwendung kann das in eine einzige optische Faser fokussierte Licht zweier Laserdioden ausreichende Leistung bereitstellen.
Die Erfindung ermöglicht es, die Form des Bildes dahingehend zu optimieren, daß der Faserkerndurchmesser ohne einen aufgrund von Fehlpassung der numerischen Apertur entstehenden Leistungsverlust minimiert wird. Der vergrößerte Bildstreifen befindet sich in besserer Passung an das Ende eines Faserkerns. Während sich der Absolutwert der Vergrößerungen in den Längs- und Breitenrichtungen in Abhängigkeit von der betreffenden Anwendung und den der Faser auferlegten Größenbeschränkungen ändern kann (vorausgesetzt, daß die relative Vergrößerung kleiner als Eins ist), ist es in vielen Anwendungen erwünscht, daß der Durchmesser der oder jeder Faser einer derartigen Quelle soweit wie möglich minimiert ist, ohne Leistungsverluste nach sich zu ziehen. In diesem Fall ist das optische Mittel zur Reduzierung der Bildgröße bezüglich der Quelle in der Längsrichtung der Streifen wirksam, was damit in Einklang ist, daß die numerische Apertur der Faser nicht wesentlich überstiegen wird.
Kommerziell verfügbare Laserdioden erzeugen einen Lichtstrahl aus einer Streifenquelle, wobei der Strahl in Streifenlängsrichtung eine kleinere numerische Apertur aufweist als orthogonal zum Streifen. Typische Werte wären 0,1 NA bzw. 0,33 NA, was bedeutet, daß die numerische Apertur des Strahls in Streifenlängsrichtung wesentlich kleiner ist als jene einer optischen Standardfaser, falls die numerischen Aperturen von Faser und Strahl in der anderen Richtung angenähert gleich sind.
Bei einem kreisförmigen Faserkern wird der minimale Durchmesser durch die Länge des Bildes der am Faserende gebildeten Laserquellenstreifen bestimmt, da infolge der Tatsache, daß die Faser nicht den gesamten Strahl schneidet, Leistung verlorengeht, falls der Durchmesser kleiner als die Länge des Bildstreifens ist. Darüber hinaus führt ein optisches Mittel, das die Länge des Bildstreifens reduziert, zu einem entsprechenden Anstieg der Divergenz und somit der numerischen Apertur des auf das Faserende fokussierten, kombinierten Strahls, und es ist wichtig, daß die numerische Apertur des Strahls jene der Faser nicht wesentlich übersteigt, falls Leistungsverluste vermieden werden sollen.
Wie festgestellt, ist die durch das optische Mittel bereitgestellte Vergrößerung bei einer zur Minimierung des Faserdurchmessers gedachten bevorzugten Ausführungsform derart gewählt, daß die Länge des am Ende der Faser gebildeten Bildstreifens bezüglich der Quellenstreifen um einen bestimmten Faktor vermindert wird, der derart gewählt ist, daß die numerische Apertur des kombinierten, fokussierten Strahls jene der optischen Fasern nicht übersteigt, und in der zu den Streifen orthogonalen Richtung (welche die Richtung ist, in der der Faser durch die Strahldicke keine Größenbeschränkungen auferlegt sind) kann das bevorzugte optische Mittel Einheitsvergrößerung aufweisen, vorausgesetzt, daß die numerische Apertur des Strahls in jener Richtung ebenfalls jene der Faser nicht übersteigt.
Somit kann der Kerndurchmesser der Faser entsprechend vermindert werden, woraus sich in vielen Anwendungen praktische Vorteile ergeben, insbesondere in Fällen, in denen eine Mehrzahl von Fasern unter bestimmten Größenbeschränkungen in eine dicht gepackte Reihe zusammengebündelt werden muß.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das optische Mittel derart angeordnet, daß die numerische Apertur in der Längsrichtung des Bildstreifens des auf das Faserende fokussierten Strahls mit der numerischen Apertur der Faser annähernd übereinstimmt. Auf diese Weise kann eine maximale Verkleinerung des Bildes in der Längsrichtung relativ zur Breitenrichtung und somit eine maximale Optimierung der Gestalt des Bildes bezüglich des Faserkerndurchmessers erzielt werden, ohne daß sich infolge der Tatsache, daß die numerische Apertur des Strahls jene der Faser übersteigt, Leistungsverluste einstellen. Die numerischen Aperturen von Strahl und Faser stimmen vorzugsweise auch in der Breitenrichtung überein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das optische Mittel so angeordnet, daß die Länge des Bildstreifens in der Längsrichtung relativ zur Breitenrichtung vermindert und die numerische Apertur des fokussierten Strahls in der Längsrichtung um einen Faktor von etwa 3 erhöht wird. Falls das optische Mittel auf den Strahl in der zu den Laserstreifen orthogonalen Richtung nicht einwirkt, dann ist bei den bekannten, vorstehend beschriebenen Dioden zu ersehen, daß die numerischen Aperturen des in die Faser fokussierten, kombinierten Strahls in zu dem Streifen paralleler und orthogonaler Richtung im wesentlichen gleich sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform umfaßt Mittel zum Kollimieren der Strahlen von den Laserdioden (die normalerweise divergent sind), welche zwischen den Dioden und den Strahlkombiniermitteln angeordnet sind. Es ist dadurch möglich, die Strahlkombiniermittel und ggf. die Strahlformungsmittel zwischen den Dioden und der Faser anzuordnen, ohne daß aufgrund von Strahldivergenz über den optischen Weg zwischen den Dioden und der Faser Energieverluste auftreten.
Das bevorzugte optische Mittel umfaßt eine Kollimatorlinse, ein anamorphes Teleskop, bspw. ein Paar anamorpher Prismen, und eine Abbildungslinse. Eine derartige Anordnung wirkt in der Weise eines Zylinderteleskops mit einer Vergrößerung von kleiner als Eins in der Streifenlängsrichtung relativ zur Breitenrichtung, wodurch die Länge des wiederfokussierten, kombinierten Bildes der Streifen relativ zur Breite um den gewünschten Faktor von bspw. etwa 3 vermindert wird, während die numerische Apertur in dieser Richtung entsprechend erhöht wird. Das anamorphe Teleskop wirkt zunächst dahingehend, den Strahl in dieser Richtung um einen Faktor x aufzuweiten, und die Abbildungslinse erzeugt ein Bild, das relativ um einen gewünschten Faktor verkleinert ist. Falls die Fokuslängen der Kollimater- und Abbildungslinsen gleich sind, wird die Länge des wiederfokussierten Bildes relativ um den gleichen Faktor x verkleinert sein, obwohl diese Fokuslängen natürlich nicht gleich sein müssen, und so eingestellt werden könnten, daß die Vergrößerung in beiden Richtungen verändert wird.
Festzuhalten ist, daß jeder Strahl mit einer derartigen Anordnung versehen werden kann, obgleich bestimmte Bauteile der Strahlformungsmittel einer Anzahl von Strahlen gemeinsam sein kann. So ist in einer bevorzugten Ausführungsform stromabwärts der Strahlkombiniermittel eine einzige Abbildungslinse vorgesehen, welche daher auf einen kombinierten Strahl einwirkt, wobei stromaufwärts der Strahlkombiniermittel separate Kollimatorlinsen und anamorphe Teleskope für die Laserdiodenstrahlen vorgesehen sind.
Es gibt eine Anzahl von Weisen, in der die beiden Laserdiodenstrahlen kombiniert werden können. Sofern sich die Wellenlängen der Strahlen um einen wesentlichen Betrag unterscheiden, kann man möglicherweise einen dichroitischen Strahlenkombinierer verwenden. Da jedoch in der Praxis die meisten Laserdiodenquellen Licht emittieren (z.B. infrarotes Licht), das etwa die gleiche Wellenlänge hat, ist es bevorzugt, daß die Strahlkombination durch einen polarisierenden Strahlkombinierer bewirkt wird. Eine besonders einfache Form eines polarisierenden Kombinierers ist ein Würfel, der aus zwei rechtwinkligen Dreiecksprismen aufgebaut ist, deren jeweilige Hypothenusen sich berühren und mit einem dielektrischen Material beschichtet sind. Der Strahl von einer Quelle, die "S"-polarisiert ist, fällt auf die beschichtete Oberfläche und wird von dieser längs des gleichen Wegs reflektiert, auf dem der andere Strahl, der "P"-polarisiert ist, auf eine weitere Oberfläche des Würfels einfällt und durch die beschichtete Fläche gerade hindurchtritt, um einen kombinierten Strahl zu erzeugen. Die Außenflächen des Würfels weisen vorzugsweise eine reflexionsmindernde Beschichtung auf. Es sind auch andere Formen polarisierender Strahlkombinierer bekannt.
Der von bekannten Laserdioden erzeugte streifenförmige Lichtstrahl wird in der zur Streifenachse parallel verlaufenden Richtung polarisiert. Falls die Laserdioden so angeordnet sind, daß sie in der gleichen Richtung ausgerichtete Bilder der Streifen erzeugen, muß demgemäß die Polarisation eines der Strahlen um 90° gedreht werden, bevor er in das Strahlkombiniermittel eintritt. Erfindungsgemäß wird dies erzielt, indem eine Lambda-Halbe-Platte in den Weg eines der Strahlen eingesetzt wird. Die Lambda-Halbe-Platte kann zweckdienlicherweise vor einem reflektierenden Prisma angeordnet sein, das den jeweiligen Strahl auf das Strahlkombiniermittel reflektiert. Die Verwendung der Lambda-Halbe-Platte kann vermieden werden, indem die Dioden im Raum in einer wechselweise orthogonalen Anordnung angebracht werden. Dies kompliziert jedoch die Anbringung der Optik zum Formen und Kombinieren des Strahls dahingehend, daß sie für die beiden Strahlen orthogonal angebracht werden müssen.
Wie vorstehend beschrieben, ist eine erfindungsgemäße Lichtquelle auf eine beliebige Anzahl chirurgischer Anwendungen anwendbar, bspw. die Kontaktlaserchirurgie. Sie ist zudem besonders geeignet zur Verwendung in einer gebündelten Anordnung, um für eine verbesserte Quelle für eine in einen Körper implantierbare Sonde, wie eine Angioplastievorrichtung, zu sorgen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Lichtquelle mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Laserdiodenlichtquellen, wobei die optischen Fasern in einem dichtgepackten Bündel angeordnet sind. Dieses Bündel kann bspw. ein Paar zentraler Fasern umfassen, das von einer Anzahl von Fasern umgeben ist. Das Bündel kann zur Zufuhr zu einem Verwendungspunkt in geeigneter Weise mit einer weiteren optischen Faser gekoppelt sein. Wenn die Quelle in die weitere Faser eingeführt wird, sollten der Kerndurchmesser und die numerische Apertur jener Faser vorzugsweise gleich oder größer als jene der Reihenanordnung sein, um das Licht effektiv zu übertragen. Falls die Quelle abgebildet werden soll, sollte das Produkt des Kerndurchmessers und der numerischen Apertur der weiteren Faser analog vorzugsweise größer oder gleich jenes des Bündels sein.
Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine medizinische Vorrichtung nach Anspruch 7 vorgesehen. Vorzugsweise ist eine medizinische Vorrichtung nach Anspruch 8 vorgesehen.
Dies kann bspw. eine Angioplastievorrichtung sein, mit einer in den Körper implantierbaren Faser.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung lediglich als Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Lichtquelle ist;
2 eine Seitenansicht der in 1 dargestellten Lichtquelle ist; und
3 schematisch eine Mehrzahl erfindungsgemäßer Lichtquellen zeigt, die als dichtgepackte Anordnung ausgebildet ist.
Mit Bezug auf die 1 und 2 erzeugen zwei 1W-Festkörperlaserdioden 1, 2 Lichtstrahlen 3, 4. Jede Laserdiode dieser Ausführungsform weist einen Emissionsstreifen von 100 × 1 μm in einer numerischen Apertur von 0,1 × 0,33 auf. Die Strahlen 3 und 4 werden durch Kollimatorlinsen 5, 6 kollimiert, und durch anamorphe Teleskope in Form von anamorphen Prismenpaaren 7, 8, 9, 10 geleitet. Wie aus den Figuren zu ersehen ist, wirken die anamorphen Prismenpaare 7, 8, 9, 10, dahingehend, die Abmessungen der Strahlen 3, 4 in der zu dem Streifen parallel verlaufenden Richtung anfänglich um einen Faktor von etwa 3 zu erhöhen, diese jedoch in der zu den Streifen orthogonal verlaufenden Richtung nicht zu beeinflussen.
Nachdem die Strahlen 3, 4 durch die anamorphen Prismenpaare 7, 8, 9, 10 hindurchgetreten sind, werden sie in einem Strahlkombinierwürfel 11 kombiniert. Der Würfel 11 ist aus zwei Prismen 12, 13 gebildet, deren jeweilige Hypothenusen einander berühren. Die Grenzfläche 14 ist mit einer dielektrischen Beschichtung versehen, so daß sie "P"-polarisiertes Licht transmittiert, "S"-polarisiertes Licht jedoch reflektiert.
Da die von den Laserdioden 1, 2 emittierten Lichtstrahlen beide "P"-polarisiert sind, ist es am Würfel erforderlich, die Polarisation eines Strahls um 90° zu drehen. Hierzu wird der Strahl 3 durch eine Lambda-Halbe-Platte 16 geleitet, die an der Vorderseite eines Prismas 17 angeordnet ist, das den Strahl 3 auf die Grenzfläche 14 des strahlkombinierenden Würfels 11 reflektiert.
Die dielektrisch beschichtete Fläche 14 des Würfels 11 ist für den Strahl 4 transparent, der demgemäß unabgelenkt durch den Würfel hindurchtritt, wirkt jedoch für den Strahl 3 als Spiegel, der längs des gleichen Wegs wie der Strahl 4 reflektiert wird, um einen kombinierten Strahl 18 zu erzeugen. Dieser Strahl 18 wird dann durch eine Abbildungslinse 19 in eine biegsame optische Faser 20 fokussiert. Die Abbildungslinse 19 weist die gleiche Fokuslänge wie die Kollimatorlinsen 5, 6 auf und wirkt mit den anamorphen Prismen 7, 8, 9, 10, um ein kombiniertes Bild der ursprünglichen Lichtquellen 1, 2 zu erzeugen, das in der zu den emittierenden Streifen orthogonal verlaufenden Richtung die gleiche Abmessung aufweist wie die ursprünglichen Lichtquellen, welches jedoch in der zum emittierenden Streifen parallel verlaufenden Richtung eine um einen Faktor verkleinerte Abmessung aufweist, der gleich der von den Prismen hervorgerufenen Erhöhung der Dicke jedes Strahls in dieser Richtung ist. In dieser speziellen Ausführungsform fokussiert die Abildungslinse 19 den kombinierten Strahl auf einen Fleck von 33 × 1 μm von 0,3 × 0,33 NA an der Eingangsfläche der optischen Faser 20, die einen Durchmesser von 50 μm (55 μm mit Überzug) von 0,37 NA aufweist.
Es ist somit zu ersehen, daß die relative Länge des Bildes des emittierenden Streifens der Laserdioden 1, 2 um einen Faktor von etwa 3 verkleinert worden ist, was bedeutet, daß sich die Gestalt des Bildes besser an das Faserende anpaßt, und die optischen Faser 20 einen entsprechend verminderten Durchmesser aufweisen kann. Darüber hinaus ist die Intensität des auf die optische Faser 20 einfallenden Strahls unter Vernachlässigung von Verlusten im wesentlichen doppelt so groß wie die Intensität der von den einzelnen Laserdioden erzeugten Strahlen. Auch die numerische Apertur der Quelle ist mit jener der optischen Faser 20 nahezu in Übereinstimmung gebracht.
Diese Faktoren bedeuten, daß zur Erzeugung einer Quelle einer gegebenen Leistung relativ wenige und kleinere Fasern erforderlich sind, was bei Angioplastievorrichtungen von besonderer Bedeutung ist.
3 ist eine schematischen Draufsicht einer gebündelten Lichtquelle, die bei einer Angioplastievorrichtung verwendet werden kann.
Die Quelle umfaßt acht Lichtquellen 21 (von denen lediglich vier dargestellt sind), von denen jede der in den 1 und 2 dargestellten Lichtquelle ähnlich ist, wobei jedoch die Lambda-Halbe-Platte 16 zwischen dem Strahlformungsprisma 10 und dem reflektierenden Prisma angeordnet ist, und wobei das Prisma 8 und der Kombinierwürfel 11 durch eine zwischen ihnen vorgesehene Glasplatte 22 voneinander im Abstand angeordnet sind.
Die vier dargestellten Quellen 21 sind innerhalb des Quellengehäuses 23 gemeinsam als ein Modul 24 angebracht. Ein identisches Modul, das aus den anderen vier Quellen besteht, ist unterhalb des dargestellten Moduls 24 umgekehrt angebracht.
Die Fasern 20 von den acht Quellen sind derart zusammengebündelt, daß zwei zentrale Fasern von den anderen sechs Fasern umgeben sind. Diese kombinierte Quelle weist 200 μm Durchmesser und 0,37 NA auf, und stellt unter Berücksichtigung von Einkoppel- und Übertragungsverlusten eine 10W-Quelle bereit.
Die Quelle aus diesem Faserbündel wird dann durch in dem Anschlußstück 25 angebrachte Kugellinsen in eine einzige kreisförmige Faser 26 abgebildet, deren anderes Ende mit einem an dem Gehäuse 23 angebrachten Anschlußstück 27 für eine optische Faser gekoppelt ist, um eine Lichtquelle bereitzustellen, mit welcher eine weitere optische Faser einer Angioplastievorrichtung gekoppelt werden kann.
Die Faser 26 weist ausreichenden Durchmesser und numerische Apertur auf zur Zufuhr von Licht zu einem Verwendungsort, wie dem distalen Ende einer Angioplastievorrichtung. Die Verwendung einer derartigen einzigen kreisförmigen Faser dient auch dazu, am distalen Ende der Faser in dem von der Anordnung dicht gepackter Fasern emittierten Licht jegliche räumliche Struktur zu entfernen, die durch Variationen der emittierten Leistung von den einzelnen Fasern innerhalb des Bündels und vom diskreten Aufbau des Faserbündels hervorgerufen wird.
Wenn die Quelle mit der weiteren Faser bündig gekoppelt ist, sollte der Kerndurchmesser und die numerische Apertur der Faser größer oder gleich jener der Anordnung sein, um das Licht effektiv zu übertragen. Falls die Quelle abgebildet werden soll, sollte das Produkt des Kerndurchmessers und der numerischen Apertur der weiteren Faser ebenfalls größer oder gleich jener des Bündels sein.
Als Beispiel könnte die Bündelquelle dieser Ausführungsform mit einer Vergrößerung von 2 in eine Faser mit einem 330 μm Kern und 0,19 NA agebildet werden, die zur Verwendung in Angioplastievorrichtungen geeignet ist.
Für einen Fachmann versteht es sich, daß die speziellen numerischen Werte, die in den vorstehenden Ausführungsformen verwendet wurden, lediglich als Beispiel verwendet wurden.

Claims

Laserdiodenlichtquelle, umfassend wenigstens zwei Festkörperlaserdioden (1, 2), eine biegsame optische Faser (20) und ein optisches Mittel, das zwischen den Dioden (1, 2) und der Faser (20) angeordnet ist, umfassend Mittel zum Kombinieren der von den Dioden (1, 2) erzeugten Strahlen (3, 4) in einen kombinierten Strahl (18) und zum Fokussieren des kombinierten Strahls in die Faser, wobei das optische Mittel ein Abbildungsmittel (19) und anamorphe Strahlformungsmittel (7-10) umfaßt, die derart angeordnet sind, daß das optische Mittel am Faserende ein vergrößertes kombiniertes Bild der Laserstreifen der Dioden (1, 2) erzeugt, wobei die Vergrößerung bezogen auf jeden Laserstreifen in der Längsrichtung des Bildstreifens relativ zur Vergrößerung in der Breitenrichtung kleiner ist und derart gewählt ist, daß die Bildstreifengröße in ihrer Längsrichtung den Kerndurchmesser der Faser (20) nicht wesentlich übersteigt, wobei die anamorphen Strahlformungsmittel (7-10) zum Einstellen der relativen numerischen Aperturen des kombinierten Strahls (18) längs den Längs- und Breitenrichtungen angeordnet sind, so daß die numerischen Aperturen in den beiden Richtungen des in das Ende der Faser (20) fokussierten Strahls (18) die numerische Apertur der Faser (20) nicht übersteigen; wobei das optische Mittel eine Kollimatorlinse (5; 6), ein anamorphes Prisma-Teleskop (7, 8; 9, 10) und eine Abbildungslinse (19) umfaßt; eine einzige Abbildungslinse (19) stromabwärts des Strahlkombiniermittels (11) vorgesehen ist, um auf den kombinierten Strahl einzuwirken, und für jeden Lichtstrahl (3, 4) stromaufwärts des Stromkombiniermittels (11) gesonderte Kollimatorlinsen (5, 6) und anamorphe Prisma-Teleskope (7, 8; 9, 10) vorgesehen sind; das Kombiniermittel einen polarisierenden Strahlkombinierer (11) umfaßt; und die Laserdioden (1, 2) derart orientiert sind, daß sie Strahlen emittieren, die in der gleichen Richtung polarisiert sind, und das Kombiniermittel (11) ferner eine Lambda-Halbe-Platte (16) umfaßt, durch welche einer der Strahlen (3) vor der Kombination der beiden Strahlen (3, 4) in dem polarisierenden Strahlkombinierer (11) hindurchtritt.
Laserdiodenlichtquelle nach Anspruch 1, bei welcher die numerische Apertur des fokussierten Strahls (18) in der Längsrichtung der Quellenstreifen mit jener der Faser (20) übereinstimmt.
Laserdiodenlichtquelle nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Größe des Bildes in der Längsrichtung relativ zur Breitenrichtung um einen Faktor von etwa 3 verkleinert ist.
Laserdiodenlichtquelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher der Bildstreifen in der Längsrichtung relativ zu den Quellenstreifen verkleinert ist.
Laserdiodenlichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die numerische Apertur der Faser (20) angenähert 0,37 beträgt.
Lichtquelle umfassend eine Mehrzahl von Laserdiodenlichtquellen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optischen Fasern (20) in einem dicht gepackten Bündel von Fasern (20) angeordnet sind.
Medizinische Vorrichtung, umfassend: eine Lichtquelle nach Anspruch 6; und eine einzelne Faser (26), welche mit dem dicht gepackten Bündel von Fasern (20) gekoppelt ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 7 ferner umfassend eine weitere Faser, wobei ein distales Ende der weiteren Faser mit Mitteln zum Erwärmen von Körpergewebe versehen ist, und ein proximales Ende der weiteren Faser mit der einzelnen Faser (26) optisch gekoppelt ist.