ES2242271T3

ES2242271T3 - Fuente laser de infrarrojo medio de impulsos cortos para cirugia.

Info

Publication number: ES2242271T3
Application number: ES98902709T
Authority: ES
Inventors: William B. Telfair; Hannah J. Hoffman
Original assignee: Visx Inc
Current assignee: AMO Manufacturing USA LLC
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1998-01-28
Publication date: 2005-11-01
Anticipated expiration: 2018-01-28
Also published as: IL132746A; DE69830311T2; CA2288139A1; EP0981312B1; ATE296076T1; AU5930298A; US6090102A; WO1998051245A1; EP0981312A1; IL132746A0; DE69830311D1

Abstract

Se presenta una fuente de energía láser de estado sólido para aplicaciones quirúrgicas que produce una radiación de impulsos cortos en la banda media del infrarrojo. De forma específica, el láser emite preferiblemente radiación cerca del pico de absorción del agua, con niveles de energía de hasta 20 mJ, duraciones de los impulsos menores de 50 ns y preferiblemente menores de 30 ns, con una calidad del rayo de menos de ocho veces del límite de difracción. Los impulsos cortos reducen los efectos térmicos indeseados y los cambios en los tejidos adyacentes hasta niveles potencialmente submicrónicos. La fuente del láser produce velocidades de repetición de impulsos mayores de 10 Hz cuando es bombeada por una lámpara estroboscópica, pero en una realización bombeada mediante diodo, la velocidad de repetición puede ser mayor de 30 Hz. De interés particular es un láser YAG dopado con erbio que es especialmente adecuado a las necesidades de los procedimientos de ablación corneal mediante radiacionesinfrarrojas medias para corregir errores refractivos, cuando se construye de acuerdo con los principios presentados por la invención.

Description

Fuente láser de infrarrojo medio de impulsos cortos para cirugía.

Ámbito de la invención

La presente invención se refiere a fuentes láser para procedimientos quirúrgicos, y más en particular, a un aparato láser quirúrgico que produce directamente radiación infrarroja media de impulsos cortos.

Antecedentes de la invención

En los últimos años ha habido una oleada de interés en los láseres de estado sólido dopados con erbio que emiten a cerca de 3 micras para procedimientos médicos porque la radiación a esta longitud de onda es absorbida en gran medida por el agua que está contenida en el tejido biológico. En ausencia de pigmento, el agua actuando como cromóforo determina en gran medida las propiedades de absorción de la luz del tejido respectivo. Por ejemplo, el coeficiente de absorción del agua a alrededor de 3 \mum es superior en más de cuatro órdenes de magnitud a la absorción a cerca de la longitud de onda común de 1 \mum, lo que redunda en unas pequeñas profundidades de penetración y en unas interacciones muy localizadas a estas longitudes de onda del infrarrojo medio.

Un láser de estado sólido en particular, y concretamente el láser de YAG dopado con erbio (Er:YAG), emite radiación a una longitud de onda de 2,94 \mum, virtualmente en el pico de la curva de absorción del agua. Con un coeficiente de absorción de más de 13000 cm^{-1}, este láser puede producir una región de impacto muy pequeña con una profundidad de penetración de potencialmente menos de una o dos micras. Puesto que el umbral de ablación y la extensión de la lesión térmica son inversamente proporcionales al coeficiente de absorción, la emisión del Er:YAG puede resultar particularmente eficaz en determinadas aplicaciones quirúrgicas entre las que se incluyen los procedimientos endoscópicos delicados, la cirugía microocular y el esculpido corneal, todos los cuales requieren un alto grado de precisión y control en conjunción con un mínimo daño infligido al tejido adyacente al sitio quirúrgico.

Una aplicación en particular que ha venido generando un creciente interés recientemente en los últimos años es la que concierne al procedimiento de queratectomía fotorrefractiva (PRK) para remodelar la córnea del ojo. Han llegado a ser muy utilizadas como medio eficaz para corregir deficiencias visuales las técnicas de queratectomía fotorrefractiva basadas en la remoción volumétrica de tejido usando radiación ultravioleta (UV) emitida típicamente por un láser de excímeros ArF de 193 nm. A esta corta longitud de onda, la alta energía fotónica ocasiona una rotura directa de enlaces intramoleculares, el cual es un proceso conocido como descomposición fotoquímica. La ablación de tejido basada en este mecanismo fotoquímico presenta la ventaja de producir unos mínimos daños térmicos colaterales en las células adyacentes al sitio quirúrgico. Asimismo, la profundidad de descomposición es muy pequeña, siendo típicamente de menos de 1 micra, lo cual redunda en una precisa remoción de tejido con un mínimo riesgo de daños ocasionados en las estructuras subyacentes por la radiación ultravioleta.

Si bien están establecidos por la Administración de Comestibles y Drogas (FDA) en los Estados Unidos como seguros y eficaces métodos de ablación corneal, los métodos basados en excímeros adolecen también de una serie de deficiencias entre las que se incluyen los altos costes iniciales y de mantenimiento, los grandes y complejos sistemas de aportación de los haces ópticos, los riesgos para la salud pública debido a la formación de gas ozono y flúor y los persistentes problemas en materia de fiabilidad. Además, la potencial fototoxicidad de la radiación ultravioleta de alta potencia sigue constituyendo un riesgo indeterminado en queratectomía fotorrefractiva basada en láser de excímeros. En particular, es preocupante el hecho de que la radiación ultravioleta presenta ciertos riesgos mutagénicos y cataractogénicos debido a los efectos de fluorescencia secundaria.

Se ha sugerido como alternativa al láser de excímeros para llevar a cabo cirugía refractiva corneal la ablación a longitudes de onda del infrarrojo medio usando especialmente radiación a alrededor de 3 \mum. Al ser el agua el principal constituyente de la córnea, la radiación que corresponde al pico de absorción del agua está en condiciones de ocasionar la ablación de tejido selectivamente con mínimos daños térmicos colaterales, análogamente a lo que se consigue con el láser de excímeros. El susodicho interés en contar con un sistema alternativo de este tipo se deriva del hecho de que la radiación infrarroja puede ser producida con una tecnología solamente de estado sólido que permitiría una más fácil manipulación, sería más económica y más compacta y presentaría características de mayor fiabilidad, eliminando al mismo tiempo las causas de preocupación en materia de salud pública debido a los gases tóxicos o a los efectos secundarios mutagénicos que van asociados a las longitudes de onda de la radiación ultravioleta intensa. El hecho de que había un láser de estado sólido que emitía fortuitamente radiación con la deseada longitud de onda, y concretamente el láser de Er:YAG, contribuyó a fomentar el interés en explotar un mecanismo térmico controlado para esta aplicación.

Contrariamente al mecanismo de fotoablación que va asociado al láser de excímeros, es decir, a la descomposición fotoquímica, la ablación en la gama de longitudes de onda del infrarrojo es en general atribuida a la vaporización fototérmica. Este proceso tiene inherentemente un efecto mayor que la fotodescomposición, permitiendo una remoción de hasta varias micras de tejido por impulso de una vez, redundando en consecuencia en unas operaciones quirúrgicas más rápidas, pero también con una mayor zona de daño térmico. Un sistema para ejecutar queratectomía fotorrefractiva sobre la base de un proceso de fotovaporización ha sido sugerido, por ejemplo, por T. Seiler y J. Wollensak en "Fundamental Mode Photoablation of the Cornea for Myopic Correction", Lasers and Light in Ophthalmology, 5, 4, 199-203 (1993). Ha sido descrito por Cozean et al. en la Solicitud Nº 93/14817 al amparo del PCT (PCT = Tratado de Cooperación en Materia de Patentes) otro sistema que se basa en un filtro de esculpido para controlar la cantidad de remoción de tejido usando un láser pulsante de Er:YAG de 3 \mum. Sin embargo, si bien las técnicas quirúrgicas oftálmicas basadas en tales láseres de erbio de impulsos largos o de funcionamiento libre han resultado ser de algún modo prometedoras, también adolecen de una serie de inconvenientes que son principalmente relativos al hecho de que la radiación infrarroja ocasiona daños térmicos colaterales al tejido adyacente a la región que se somete a ablación. De hecho, el tamaño de la zona dañada con tales sistemas puede ser de hasta 50 micras, lo cual conduce a la aparición de efectos secundarios potencialmente indeseables en la curación a corto y a largo plazo, tales como turbidez, regresión y pérdida de agudeza visual.

Se ha reconocido recientemente que ocasionan menos daños térmicos los láseres de infrarrojo medio que emiten impulsos más cortos, por ejemplo utilizando láseres con interruptor Q. Para un estudio de los sistemas láser de infrarrojo medio, véase, por ejemplo, Q. Ren et al. en Opt. Eng., 34, pp. 642-660, 1995. Sin embargo, incluso con impulsos tan cortos como éstos, del orden de centenas de nanosegundos, en comparación con las centenas de microsegundos en los estudios anteriores, la zona de daño colateral se extiende aún hasta las 21 \mum. Véase, por ejemplo, J. Lian & K. Wang en SPIE., 2393, pp. 160-166, 1995. Puesto que tales extensas zonas de daño térmico siguen yendo acompañadas de turbidez, regresión y otros perjudiciales efectos secundarios en la curación, esto sitúa a los láseres de infrarrojo en desventaja en comparación con los láseres de excímeros para la ablación corneal.

Más recientemente se ha observado a longitudes de onda del infrarrojo un efecto de interacción directa con el tejido conocido como fotoespalación o ablación fotomecánica en virtud del cual, con impulsos de menos de 50 nanosegundos y preferiblemente de menos de 30 nseg., la radiación interactúa exclusivamente con el tejido irradiado produciendo un efecto despreciable en el tejido adyacente no irradiado. La fotoespalación es un mecanismo de ablación fotomecánica (que es claramente distinto tanto de la vaporización fototérmica como de la descomposición fotoquímica) que se da como resultado de la rápida absorción de la radiación incidente y de la subsiguiente expansión por parte del tejido corneal. Esta expansión va seguida por una onda de choque bipolar que ocasiona la remoción de tejido. Este proceso fue descrito originalmente en Jacques, S.L. "Laser-Tissue Interactions: Photochemical, Photothermal, and Photomechanical", Lasers in General Surgery, 72(3), 531-558 (1992) y fue observado recientemente en experimentos con animales llevados a cabo con sistemas de aportación de láseres de barrido de infrarrojo medio de impulsos cortos construidos según principios similares a los descritos en nuestra solicitud de patente U.S. que tiene el Nº de depósito 08/549.385, que corresponde a la EP 0 770 370 A2.

En general, la solicitud de patente U.S. que tiene el Nº de depósito 08/549.385 describe un método y un aparato para ejecutar cirugía corneal utilizando un láser de estado sólido de impulsos cortos (de menos de 50 nseg.) que emite radiación infrarroja media, preferiblemente a 2,94 \mum o a una longitud de onda situada alrededor de ésta, con la que se efectúa un barrido de una región de la córnea para permitir una uniforme irradiación de la región de tratamiento usando un láser de relativamente baja energía (de menos de 30 mJ). Aprovechando el más bajo umbral de densidad de energía (definido como la fluencia más baja a la cual se produce ablación) que va asociado al proceso de fotoespalación, el tejido sería así extirpado con mayor precisión y seguridad en comparación con los métodos y aparatos del estado de la técnica. Como ejemplo de tal estado de la técnica, umbrales de ablación que van de 200 a 600 mJ/cm^{2} fueron descritos por J. T. Lin en la Patente U.S. Nº 5.520.679 como necesarios para la aplicación en el esculpido corneal a longitudes de onda del infrarrojo medio, incluyendo la de 2,94 \mum. Se señalaba en la patente de Lin que una posible fuente láser para esta aplicación sería un láser de Er:YAG con una energía de salida de más de 50 mJ (y de hasta 500 mJ) y con duraciones de impulso que están situadas entre los 50 y los 400 nseg. En contraste con ello, hemos demostrado que son posibles umbrales de fluencia de ablación considerablemente más bajos con un mecanismo puramente de fotoespalación que es explotado con el mayor provecho cuando la duración de los impulsos es de menos de 50 nseg.

En nuestros recientes experimentos determinamos que los umbrales de ablación dependen considerablemente de la duración de los impulsos, y que con impulsos de menos de 50 nseg. son coherentemente factibles umbrales de menos de 100 mJ/cm^{2}. La importancia de este descubrimiento radica en el hecho de que es posible efectuar un procedimiento de ablación corneal usando un láser de impulsos cortos de infrarrojo medio con energías de salida muy inferiores a las descritas anteriormente. Por ejemplo, con una duración de los impulsos de menos de 50 nseg., una energía de menos de 1 mJ por impulso en un tamaño de traza de 1 mm de diámetro aportada a la córnea es suficiente para producir ablación de manera coherente. Suponiendo unas pérdidas de alrededor de un 50% en el sistema de aportación del haz, se necesita una potencia de salida del láser de menos de 2mJ por impulso.

Como se sugiere en nuestra solicitud de patente U.S. que tiene el Nº de Depósito 08/549.385, un láser con interruptor Q dopado con erbio que funcione directamente a 2,94 \mum deviene una opción práctica para una fuente láser de este tipo. Un láser de erbio fiable y compacto tiene una serie de propiedades deseables entre las que se incluyen su sencillez de diseño y su facilidad de mantenimiento y su potencialmente bajo coste. Si bien resultaba muy atractivo, había una serie de factores que hasta la fecha han venido obstaculizando la realización de un láser de Er:YAG que funcione en el deseado modo de impulsos cortos. En particular, se creía que los interruptores Q ("Q-switches") que están disponibles comercialmente y están basados en celdas de Pockels con materiales no lineales estándar tales como LiNbO_{3} (niobato de litio) pueden no ser apropiados para los láseres dopados con erbio debido a la inadmisiblemente alta absorción tanto en el material como en los recubrimientos cerca de la longitud de onda de 3 \mum, que conduce a un bajo umbral de energía para la generación de daños. Por otro lado, los métodos alternativos para la conmutación Q que se basan en espejos y prismas rotativos, como son por ejemplo los usados por Lian y Wang en SPIE, 2393, pp. 160-166, 1995, o como la reflexión interna total frustrada (FTIR) como la descrita por ejemplo por H. J. Eichler et al. en Opt. Mat. 5, pp. 259-265, 1995, tendían a redundar en unas duraciones de los impulsos que eran de más de 60 nseg.

Sin embargo, para las aplicaciones de interés, en las que se desea una precisión de ablación del orden de 1 micra, se utilizan impulsos más cortos (de menos de 50 nseg.) por cuanto que tales impulsos más cortos incrementarán el porcentaje de un proceso de ablación auténticamente fotoespalativa con respecto a la fototérmica, reduciendo así a un mínimo las contribuciones residuales a la ablación tisular debido a indeseables efectos térmicos. Se ha observado que un láser de Er:YAG con la gama de parámetros descrita por Lin no redundará en los requeridos efectos térmicos submicrométricos, y por consiguiente los impulsos más cortos que han sido descritos anteriormente son importantes para lograr resultados de ablación clínicamente exitosos en la región del infrarrojo medio similares a los de un láser de excímeros.

Debido a las limitaciones que vienen impuestas por la dinámica del nivel fundamental y por las largas duraciones del nivel de láser superior, se estima que un nivel inferior práctico para la duración de los impulsos para un láser basado en erbio con interruptor Q es de aproximadamente 20 nseg. Unos medios de conmutación electroóptica de impulsos son en principio capaces de alcanzar esta duración de los impulsos, pero no han sido aún realizados a niveles útiles de energía de salida. Por ejemplo, un láser de Er:YAG bombeado por lámpara y dotado de conmutación Q electroóptica con un modulador hecho a base de LiNbO_{3} alcanzaba tan sólo 7,5 mJ con unas duraciones de los impulsos que eran de más de 100 nseg. y a un muy bajo nivel de rendimiento. Para una discusión más detallada de tales resultados, véase, por ejemplo, E. Nava et al., SPIE vol. 2624, p. 246, 1988. La cuestión principal que impedía que se alcanzase un más alto nivel de energía y una más corta anchura de impulsos en estos experimentos radicaba en los daños que sufrían los componentes ópticos, incluyendo, aunque sin carácter limitativo, el material del interruptor Q. Mientras que el interruptor Q basado en la reflexión interna total frustrada sugerido por H.J. Eichler, como se ha expuesto anteriormente, puede alcanzar una más corta duración de los impulsos, del orden de 60 nseg., el mismo también limita la frecuencia de repetición a menos de 10 hertzios, debido a las características de carga térmica y constante de tiempo.

La presente invención revela un novedoso enfoque para la construcción de un aparato láser dopado con erbio que supera las dificultades anteriormente mencionadas y es capaz de producir radiación de impulsos considerablemente más cortos con más alta energía a 2,94 \mum o a una longitud de onda cercana a ésta. El aparato es singularmente adecuado para ejecutar queratectomía fotorrefractiva con fiabilidad y a bajo coste, incremento así en gran medida la disponibilidad del procedimiento para un mayor número de personas. Además, con determinados ajustes del aparato, el mismo puede ser usado para otros procedimientos oftálmicos en los que ha demostrado ser ventajoso un haz pulsante concentrado a una seleccionada longitud de onda del infrarrojo medio, pudiendo así dicho aparato ser utilizado para procedimientos tales como la esclerostomía, la trabeculectomía y la cirugía vítreo-retiniana. En nuestra solicitud de patente U.S. acompañante que tiene el Nº de Depósito 08/549.385 fueron descritos varios procedimientos de este tipo.

El reciente advenimiento de sistemas de aportación basados en fibra para emitir longitudes de onda del infrarrojo medio puede también aportar adicional utilidad para el láser de impulsos cortos de erbio en aplicaciones microquirúrgicas endoscópicas generales entre las que se incluye la cirugía neural, ortoscópica y del cordón espinal. Tales procedimientos médicos pueden beneficiarse en gran medida de los efectos muy localizados que son generados por variantes del presente sistema, debido a la delicada naturaleza de los tejidos en cuestión.

Frenz et al.: "Comparison of the effects of absorption coefficient and pulse duration of 2.12 \mum and 2.79 \mum radiation on laser ablation of tissue", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 32, No. 12, 1996, pp. 2025 - 2036, describe el uso de un láser de YSGG dopado con erbio y con interruptor Q con una longitud de onda de 2,79 \mum y de un láser de YAG con interruptor Q y dopado con holmio con una longitud de onda de 2,12 \mum para la ablación de tejido. La duración de los impulsos de ambos láseres es de 40 nseg., y la máxima energía por impulso es de 50 mJ.

F. Könz et al.: "Active and passive Q-switching of 2,79 \mum Er:Cr:YSGG laser", Optics Communications, Vol. 103, No. 5/6, 1993, pp. 398 - 404, describe las propiedades de corte de tejido de láseres dopados con erbio y con interruptor Q con una longitud de onda de 2,79 \mum. Son generadas ráfagas de múltiples impulsos gigantes, como p. ej. una ráfaga de 9 impulsos con unas anchuras de impulso de 89 - 130 nseg. y una energía total de 27 mJ.

Breve exposición de la invención

La invención está definida por la reivindicación independiente 1. Las reivindicaciones dependientes definen realizaciones preferidas.

Un objeto de esta invención es por consiguiente el de aportar un nuevo y mejorado aparato láser quirúrgico que esté bien adaptado para llevar a cabo delicadas operaciones quirúrgicas tales como la cirugía refractiva corneal y otros procedimientos microoculares y microquirúrgicos. El aparato según la invención puede ser usado en un método de cirugía fotorrefractiva por láser basado en la utilización de radiación infrarroja media de impulsos cortos producida por un láser dopado con erbio.

La duración de los impulsos es contemplada como decisiva para reducir los cambios indeseados en el tejido adyacente y en especial los efectos térmicos que pueden redundar en la aparición de daños indeseables en el tejido producidos por la radiación infrarroja en el sitio de interacción. En particular, para un procedimiento de queratectomía fotorrefractiva con impulsos lo suficientemente cortos se desencadena un mecanismo de fotoespalación en virtud del cual el tejido es extirpado primariamente por medios fotomecánicos en lugar de por medios fototérmicos, permitiendo así que la operación sea llevada a cabo a niveles de fluencia más bajos que los que han venido siendo posibles hasta la fecha. En consecuencia, los daños térmicos quedan reducidos a niveles potencialmente submicrométricos, lo cual redunda en las mismas y posiblemente incluso mejores indicaciones clínicas como la descomposición fotoquímica ablativa producida por láseres de luz ultravioleta intensa, que es el método primario que es utilizado en la actualidad en cirugía refractiva por láser. Por consiguiente, un aspecto clave de la presente invención es el de aportar una fuente láser con duraciones de los impulsos de menos de 50 nseg. (y preferiblemente de menos de 30 nseg.) a 2,94 \mum o a una longitud de onda cercana a ésta, que corresponde al máximo de absorción en el agua.

Una realización preferida de esta invención aporta un nuevo y mejorado aparato láser quirúrgico que utiliza un láser de Er:YAG de impulsos cortos y de relativamente baja energía que se construye de manera que resulta ventajosa al máximo usando una sencilla configuración óptica con un mínimo número de elementos ópticos colocados en un corto y práctico resonador. Con una configuración de este tipo se mantienen a bajo nivel las pérdidas ópticas y se minimiza el riesgo de que resulten dañados los recubrimientos de los elementos ópticos, permitiéndose así que sean producidos impulsos cortos con el máximo rendimiento y la máxima fiabilidad.

Según otra realización preferida, los parámetros de la cavidad láser son seleccionados con vistas a acomodar las barras de Er:YAG que están disponibles sin problemas y un interruptor Q electroóptico, produciendo sin embargo al mismo tiempo unos estables impulsos de salida con una duración de menos de 50 nseg. (y preferiblemente de menos de 30 nseg.) a niveles de energía que pueden incrementarse hasta 20 milijulios y con frecuencias de repetición de más de 10 Hz (y preferiblemente de más de 30 Hz). En una realización preferida del láser, la salida espacial del láser es de modo único o de multimodo, con un perfil espacial gausiano o en forma de sombrero de copa. Además, la divergencia va hasta menos de diez veces el límite de difracción pero preferiblemente es de no más de unas pocas veces el límite de difracción, en dependencia de las concesiones que se hayan asumido con respecto a aspectos específicos del sistema óptico que aporta la radiación al sitio de la operación.

Otro objeto adicional es el de aportar un nuevo aparato para llevar a cabo cirugía refractiva y cirugía oftálmica de otros tipos usando una novedosa forma constructiva de un oscilador láser de erbio bombeado por diodos que permita la generación de impulsos de menos de 30 nseg. a niveles de energía de hasta 20 mJ y con frecuencias de repetición incrementables hasta más de 50 Hz.

Se logrará una más plena comprensión de la presente invención, así como de adicionales características y ventajas de la invención, a la luz de la siguiente descripción detallada y de los dibujos que se describen a continuación.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un esquema de una configuración óptica preferida para un láser de Er:YAG con interruptor Q según la presente invención que usa una barra de extremos llanos y un material de interruptor Q cortado al ángulo de Brewster;

la Figura 2 es un esquema de la disposición de conjunto (vista desde lo alto) que ilustra una realización de un dispositivo láser de Er:YAG bombeado por lámpara de destello basado en la configuración óptica preferida de la Figura 1;

la Figura 3 es un esquema óptico de una realización alternativa del láser de Er:YAG que usa una barra láser y un medio de interruptor Q cortados al ángulo de Brewster;

la Figura 4 es un esquema óptico de una realización preferida de una configuración láser de Er:YAG con bombeo lateral mediante diodos;

la Figura 5 es un esquema de otra realización preferida de un láser de Er:YAG con bombeo terminal mediante diodos y acoplado a fibra; y

la Figura 5a es una vista en perspectiva de un acoplamiento alternativo del haz de fibras a la barra láser.

Descripción detallada

Se describe una fuente láser de infrarrojo medio con parámetros seleccionados para producir un haz con propiedades adaptadas para optimizar la extirpación de tejido sobre la base de un mecanismo de fotoespalación. Óptimamente, el haz láser comprende una serie de impulsos discretos con una longitud de onda de 2,94 \mum o con una longitud de onda cercana a ésta, teniendo cada uno de dichos impulsos una duración de menos de 50 nseg. (y preferiblemente de menos de 30 nseg.) y una energía de hasta 20 mJ y siendo dichos impulsos emitidos a frecuencias de repetición de al menos 10 Hz, pero pudiendo ser dicha frecuencia de repetición incrementada hasta más de 30 Hz. Las más altas frecuencias de repetición son deseadas en determinadas aplicaciones quirúrgicas tales como la queratectomía fotorrefractiva tanto para minimizar la duración del procedimiento como para permitir la utilización de menores tamaños de traza con mejores parámetros de solapamiento como es necesario en un modo de barrido para lograr una mejorada lisura superficial del sitio quirúrgico.

La naturaleza decisiva de la duración de los impulsos está relacionada con el umbral para un proceso de fotoespalación, cuyo umbral deviene más bajo al disminuir la duración de los impulsos, como hemos observado recientemente en nuestros experimentos. En particular, nuestros datos demostraron que con muy cortas duraciones de los impulsos de un láser de 2,94 \mum (menos de 10 nseg.) se alcanzaban de manera coherente umbrales de densidad de energía (o fluencia) que son tan bajos como el de 60 mJ/cm^{2}. Incluso con impulsos que son de una duración de aproximadamente 70 nseg., producidos por un láser de Er:YAG, los umbrales eran de menos de 100 mJ/cm^{2}. Se descubrió también en los mismos experimentos que en general cuanto mayor es la duración del impulso tanto mayor es la componente térmica de la interacción de la radiación con el tejido, lo que redunda en un correspondiente incremento de la zona dañada.

Un láser de erbio según la presente invención produce impulsos que tienen una duración de menos de 50 nseg. y tienen preferiblemente una duración de menos de 30 nseg., como se ha indicado anteriormente. En este caso, niveles de energía de 10 mJ y menos serán suficientes para producir una ablación efectiva a 2,94 \mum en tejido corneal, si bien para otros tejidos pueden ser necesarios hasta 20 mJ. La combinación de (I) una energía total más baja por impulso con una fluencia más baja sobre el tejido que constituye el blanco y (II) un más bajo porcentaje de la energía que es convertido en calor reduce espectacularmente el daño térmico que le es infligido al tejido residual junto a la superficie de la ablación. Sobre la base de nuestros datos, mantenemos que con un láser de erbio de impulsos cortos pueden alcanzarse unas zonas de daño térmico tan pequeñas como una de 0,5 \mum, pero no mayores que una de 2 \mum. La zona de daño térmico real dependerá de la duración de los impulsos del láser específico y de las soluciones de compromiso que se adopten entre la energía proporcionada por el láser, las pérdidas en el sistema de aportación del haz, los tamaños de traza, el solapamiento de las trazas y la frecuencia de repetición disponible. A título comparativo, los umbrales de ablación que se alcanzaban rutinariamente con los sistemas del estado de la técnica estaban situados dentro de la gama de valores que va desde 200 hasta 600 mJ/cm^{2}, y los sistemas que usaban esta fluencia ocasionaban al menos 14 micras y típicamente 10-20 \mum de daño. La pequeña zona de daño del láser de impulsos cortos que va asociado a la presente invención es por consiguiente un factor importante para producir una ablación muy localizada con resultados clínicos similares a los que se obtienen actualmente con radiación ultravioleta de láseres de excímeros ArF, con los que han sido demostradas zonas de daño colateral submicrométricas.

Con la radiación de 193 nm de un láser de excímeros ArF, por ejemplo, se sabe que los umbrales de ablación son de aproximadamente 60 mJ/cm^{2}, y las típicas fluencias clínicas son iguales a este valor multiplicado por un factor de 2 a 4, es decir que son fluencias que van desde las que tienen un valor bajo de 120 mJ/cm^{2} hasta las que tienen un valor alto de 250 mJ/cm^{2}. Nuestros datos recientes indican que las fluencias operativas que se requieren de un láser de Er:YAG de impulsos cortos son similares a las que son producidas con los actuales sistemas láser de excímeros y producirán resultados de ablación análogamente exitosos, a pesar de que en el infrarrojo medio el mecanismo de ablación es distinto del que se produce en el caso de la radiación ultravioleta (es decir que se trata de espalación fotomecánica en lugar de una descomposición fotoquímica).

En consecuencia, se describe en esta invención una eficiente fuente láser de infrarrojo medio de impulsos cortos que comprende un oscilador láser de Er:YAG que está dotado de conmutación Q electroóptica preferiblemente usando una celda de Pockels estándar con un cristal no lineal disponible, pero sin la propensión a producir daño de la que adolecían los diseños del estado de la técnica. Se muestra en la Figura 1 un esquema óptico de una realización preferida del oscilador láser de Er:YAG de impulsos cortos que incluye una cabeza óptica 20 que contiene la barra láser dopada con erbio 25 bombeada por una lámpara de destello 26, una celda de Pockels 30 que contiene un cristal electroópticamente activo 35, tal como LiNbO_{3}, un espejo altamente reflectante 40 y un espejo de acoplamiento de salida 45. Los cuatro elementos ópticos que se ilustran en la Figura 1 constituyen preferiblemente toda la configuración óptica del láser. Puesto que es perfectamente sabido que la degradación de las superficies ópticas debido a la contaminación con agua y a la subsiguiente absorción del haz plantea un importante problema de fiabilidad para los láseres de 3 micras, un aspecto clave de nuestro enfoque es el de minimizar el número de componentes ópticos en la cavidad del resonador, reduciendo así el riesgo global de que resulten dañados los materiales y recubrimientos sensibles. Así, se prefiere que no estén incluidos en la cavidad otros componentes ópticos tales como polarizadores o aberturas espaciales.

Una ventaja adicional del pequeño número de elementos ópticos es la de que las pérdidas ópticas se ven reducidas al nivel más bajo posible. Ésta es una consideración importante para el funcionamiento a los relativamente bajos niveles de ganancia que son típicos del láser de Er:YAG de baja energía de impulsos cortos que mejor se adapta a las necesidades de la aplicación en ablación corneal. Otra ventaja adicional de utilizar el menor número posible de componentes es la de que pueden realizarse de manera práctica longitudes de cavidad muy cortas. Éste es también un factor clave en nuestro enfoque para construir un láser de erbio que está singularmente adaptado a las necesidades de las aplicaciones de impulsos cortos, como se expone más adelante.

Específicamente, las cortas longitudes del resonador son consideradas como decisivas para la formación de anchuras de impulsos cortos porque la ganancia y energía almacenada del Er:YAG no son muy altas en esta aplicación. Habitualmente, la duración de los impulsos deviene más corta al aumentar la ganancia, pero para nuestras finalidades, en las que son necesarias o deseadas tan sólo relativamente bajas energías de salida, el basarse en una alta ganancia para acortar los impulsos representa una mala adaptación a las requeridas características operativas del dispositivo quirúrgico. En lugar de ello, las cortas longitudes del resonador constituyen una preferida vía práctica que conduce a la realización de impulsos cortos con conmutación Q. Con un resonador corto es minimizado el tiempo de ida y vuelta de la cavidad, y por consiguiente pueden ser así generados los impulsos más cortos con el diseño más sencillo de la cavidad. En la realización preferida se determinó que unas longitudes de la cavidad de 10 a 20 cm son compatibles con duraciones de impulso que van desde un valor tan bajo como el de 20 nseg. hasta 50 nseg. en un láser de Er:YAG con interruptor Q, en dependencia de las especificidades de la densidad de energía de bombeo, del rendimiento de absorción de la luz de bombeo y de la ganancia generada.

Se señala que las consideraciones de lente térmica gobiernan los diseños específicos del resonador de erbio de la Figura 1. Esto es especialmente cierto para los láseres de erbio, de los que se sabe que poseen una fuerte lente térmica cuyo efecto se hace aún más fuerte al aumentar la frecuencia de repetición. Así, la lente térmica es el factor determinante en el establecimiento de la potencia total de la cavidad y las dimensiones para el modo TEM_{00} fundamental a una determinada frecuencia de repetición. Para cada determinada abertura de barra, el diámetro del modo TEM_{00} determina a su vez la divergencia del haz de salida del láser. En general, debido a la relativamente larga longitud de onda de 3 micras del láser, los diámetros del modo TEM_{00} tienden a ser mayores que los que van asociados a otros láseres de estado sólido (tales como p. ej. los láseres de YAG dopado con neodimio de 1 micra). Esto queda compensado por la más fuerte lente térmica que tiende a encoger el haz, lo que redunda en menores diámetros de modo y conduce al diseño hacia el funcionamiento multimodal. En una realización preferida de un resonador construido según los principios que se plasman en la Figura 1, los cálculos laséricos estándar ponen de manifiesto que para una corta longitud del resonador del orden de 10 cm y un reflector posterior 40 de 1 m de curvatura las dimensiones del modo fundamental van de aproximadamente 0,6 a 1 mm de diámetro dentro de una bastante amplia gama de valores de las distancias focales térmicas que son de menos de 1 m. Se comprobó que esto era típico de las frecuencias de repetición de aproximadamente 5-10 Hz.

A más altas frecuencias de repetición (> 10 Hz), la potencia de la lente térmica de la barra es aún más dominante para el establecimiento de la potencia total de la cavidad y por consiguiente de las dimensiones del modo TEM_{00}. Además, la situación para frecuencias de repetición más altas deviene más complicada debido a los efectos de birrefringencia térmica que se manifiestan en forma de una incrementada divergencia y de unos perfiles espaciales del haz que devienen progresivamente menos simétricos al aumentar la carga de calor en el material láser. La divergencia influencia a su vez las dimensiones de la óptica de generación de imagen que se usa para transportar el haz del láser al blanco, y por ejemplo al ojo. Hay por consiguiente entre la frecuencia de repetición y el perfil espacial del haz una solución de compromiso que constituye una particularmente importante consideración de diseño para un láser de Er:YAG usado como fuente para emitir un haz con un específico tamaño de traza y una específica distribución de energía.

Teniendo en cuenta todas estas consideraciones, determinamos que en una realización práctica en la que se selecciona un espejo de acoplamiento de salida 45 que refleja un 75% de la luz, un espejo de alta reflectividad de 1 m 45 y una barra de 3-4 mm de diámetro eran adecuados para proporcionar energías con conmutación Q de más de 15 mJ con una energía de entrada de tan sólo 30 J de la lámpara a 10 Hz con una divergencia de menos de 8 veces el límite de difracción y con aceptables características del perfil del haz. La duración de los impulsos para un resonador de este tipo podía ser variada desde una duración tan corta como la de 30 nseg. hasta más de 50 nseg., en dependencia tan sólo de la longitud de la cavidad, viniendo el límite inferior establecido por el riesgo de que se vean dañados el material del interruptor Q y/o los recubrimientos de la barra cuando las densidades de potencia intracavidad devienen excesivamente altas. También determinamos que las frecuencias de repetición para un láser de Er:YAG con esta gama de parámetros podían ser incrementadas hasta los 20 Hz mediante apropiados mejoramientos del diseño, a costa de cierto incremento de la divergencia del haz.

Como se ha señalado anteriormente, el resonador físicamente corto da lugar a pequeñas dimensiones para el modo fundamental (en comparación con la abertura limitadora de la barra). Dichas dimensiones pueden ser adicionalmente reducidas en presencia de lente térmica en el material láser. El hacer que el láser funcione como un dispositivo de modo transversal fundamental requeriría un diafragmado intracavidad para muy pequeños diámetros del haz, lo cual haría que quedase inaccesible gran parte de la energía almacenada de la barra láser y daría lugar a la obtención de malos rendimientos totales. Para lograr unos razonablemente uniformes perfiles transversales del haz sin un funcionamiento en modo fundamental, es preferible acoplar un gran número de modos transversales. El solapamiento y la mezcla de modos resultantes pueden proporcionar un haz aproximadamente plano que es perfectamente adecuado para las aplicaciones de iluminación y generación de imagen tales como las que aquí se contemplan. Este modo de funcionamiento tiene el atributo añadido de la alta estabilidad de la cavidad, así como ventajas en materia de alineación y mantenimiento.

En la realización preferida de la Figura 1, la barra de Er:YAG 25 está fabricada con extremos llanos 24, 24a, mientras que, como se ilustra, el material del interruptor Q no lineal 35 está cortado al ángulo de Brewster preferido. Esta configuración sirve para tres finalidades: los ángulos de Brewster en el cristal modulador proporcionan la superficie polarizadora necesaria para la conmutación Q; pueden eliminarse el recubrimiento antirreflectante que se aplica sobre el cristal no lineal y es propenso a sufrir daños; y es menor el voltaje de retardo requerido. Además, las caras llanas 24, 24a de la barra 25, que constituyen la abertura limitadora del haz láser generado, conducen a un perfil circular de salida del haz que es perfectamente adecuado para un sistema de aportación para barrido así como para la mayoría de las aplicaciones que se contemplan, que suponen típicamente una generación remota de imagen con el haz sobre un blanco. Una barra de extremos llanos permite también utilizar diámetros relativamente pequeños, lo cual ayuda a maximizar la ganancia por unidad de energía almacenada. Preferiblemente, la barra tiene un diámetro de menos de 4 mm, pero hay que procurar asegurar que el diámetro no sea tan pequeño como para que se corra el riesgo de que este componente decisivo resulte dañado en el modo de funcionamiento con impulsos cortos. La longitud de la barra láser es entonces determinada sobre la base de criterios de diseño estándar para optimizar la relación de forma de la lámpara a la barra, en conjunción con las consideraciones relativas a la pérdida óptica. En una realización preferida, unos diámetros de la barra de 2-4 mm y unas longitudes de la barra de entre 70 y 90 mm son dimensiones adecuadas para lograr una adaptación a la gama de parámetros de funcionamiento que aquí se considera.

La concentración de erbio es otro aspecto importante del material de ganancia de Er:YAG. Las barras estándar tienen concentraciones de dopado con erbio de aproximadamente un 50%. Tales altos niveles de dopado son considerados óptimos para los láseres de erbio de impulsos largos y de alta potencia, proporcionando una fuerte absorción de banda ancha de la luz de bombeo, contribuyendo así a incrementar el rendimiento del láser. En tales láseres de erbio de impulsos largos la generación de láser tiende a comenzar durante el impulso de bombeo de la lámpara una vez que ha sido alcanzada una ganancia suficiente para superar el umbral según determinen las pérdidas de la cavidad. Los de la mayoría de tales dispositivos sin interruptor funcionan a niveles de energía de bombeo y de salida que van desde los moderados hasta los altos. En este modo de funcionamiento, son positivas en gran medida las contribuciones que van asociadas a la concentración incrementada. Sin embargo, para las presentes aplicaciones, en las cuales se desean impulsos cortos a niveles considerablemente más bajos de energía, pueden ser más óptimos unos niveles de dopado más bajos. Una razón para ello es la de que en el modo de funcionamiento con interruptor Q que se contempla las energías de bombeo que se emplean son típicamente mucho más bajas, y puede haber una energía insuficiente para elevar todas las partes de la abertura de la barra hasta un nivel superior al umbral. En efecto, la intensidad del haz en el centro de la barra puede ser tan baja como para no alcanzar el umbral para la inversión. Por consiguiente, la fuerte absorción del bombeo que va asociada a las altas concentraciones de iones activos puede redundar en que la luz de bombeo sea absorbida en la periferia de la barra en mayor grado que en el centro, con el efecto de una distribución de la energía del haz marcadamente cargada en el borde. Un perfil del haz de este tipo puede no ser deseable.

Un segundo posible problema para los láseres de erbio con interruptor Q es el del tiempo de vida del estado superior dependiente de la concentración, con lo que el tiempo de vida es efectivamente acortado al aumentar la concentración. Procesos de extinción similares a los que pueblan el estado superior pueden también despoblarlo. En el funcionamiento con impulsos largos, la energía es extraída continuamente del nivel superior del láser, y no se requiere almacenamiento. En este caso es aceptable un cierto acortamiento del tiempo de vida. Contrariamente a ello, en el funcionamiento con interruptor Q la energía debe ser almacenada en el estado superior por espacio de una gran fracción de la duración del impulso de la lámpara antes de la conmutación Q. Por consiguiente, un tiempo de vida reducido puede imponer limitaciones de la cantidad de energía almacenada que puede salir por conmutación del sistema, lo que se traduce en unos bajos rendimientos de salida en el modo con interruptor Q.

Dadas estas consideraciones, las barras con más bajas concentraciones de iones de erbio, situadas preferiblemente dentro de la gama de concentraciones de un 25-40%, serían más óptimas para un láser que tenga los parámetros de salida que se consideran en la presente invención. Probablemente mejorará el rendimiento del almacenamiento en el estado superior del láser, y se obtendrán también como resultado de ello unos perfiles espaciales del haz que están más cargados en el centro. Con tales concentraciones, el rendimiento de absorción del bombeo no se verá probablemente excesivamente comprometido dadas las relativamente bajas energías de impulso que aquí se requieren. También señalamos aquí que las más bajas concentraciones de erbio serán especialmente ventajosas en un láser de erbio bombeado mediante diodos, como se describe adicionalmente más adelante en conjunción con la Figura 4.

La conmutación Q para producir el impulso corto es preferiblemente efectuada mediante medios electroópticos que usan un cristal activo 35, tal como niobato de litio, dentro de la celda de Pockels 30. Hay una serie de aspectos que van asociados al niobato de litio a esta longitud de onda, como son específicamente la propensión a sufrir daños tanto en el caso del material constitutivo como en el caso de los recubrimientos antirreflectantes, debido a la absorción por parte del H_{2}O y de los radicales OH^{-} en la gama de longitudes de onda de 2,9 a 3,0 \mum, y la necesidad de altos voltajes de cuarto de onda para mantener a raya la ganancia. Por ejemplo, en el informe de H. J. Eichler et al. al que se ha aludido anteriormente se señalaba que las celdas de Pockels estándar no son adecuadas para la conmutación Q de un láser de Er:YAG debido a la alta absorción y los grandes voltajes que van asociados a esta gran longitud de onda. Ciertamente, los recubrimientos destinados a ser usados a 3 \mum no están tan bien desarrollados como los destinados a ser usados a 1 \mum, y hay muy pocos proveedores de tales recubrimientos que presenten un rendimiento aceptable.

Esta cuestión es abordada en nuestro enfoque preferido a base de fabricar el cristal con caras al ángulo de Brewster, lo cual elimina la necesidad de recubrimientos. Además, los parámetros de diseño de la cavidad y de la óptica son seleccionados cuidadosamente para mantener la densidad de flujo intracavidad a un nivel lo suficientemente bajo como para evitar que resulte dañado el material constituyente. Las caras al ángulo de Brewster sirven también para polarizar el haz láser, eliminando con ello los adicionales elementos ópticos en la cavidad, tales como los polarizadores y las placas de onda. Esto es consecuencia del alto índice de niobato de litio (de aproximadamente 2,2), fortuitamente acoplado con la relativamente baja ganancia del medio láser, con lo cual hay una reflexión y un retardo de la polarización que es justo suficiente para mantener a raya la generación de láser sin una plena rotación de cuarto de onda (véase lo expuesto más adelante). Otra ventaja que va asociada a la preferida implementación del interruptor Q según Brewster es la de que un cristal cortado al ángulo de Brewster con una sección transversal rectangular permite una orientación de los electrodos tal que el campo eléctrico puede ser situado a lo largo de la dimensión transversal corta, minimizando así el voltaje requerido. La dimensión larga proporcionará entonces una abertura simétrica cuando el cristal es orientado a un ángulo de Brewster con respecto al haz. Seleccionando unas dimensiones transversales justo lo suficientemente grandes como para acomodar con seguridad el diámetro del haz, junto con el hecho de que la ganancia del Er:YAG no es alta a las densidades de energía almacenada que son aquí de interés, se determinó que no se requiere una plena rotación de cuarto de onda para aplazar la generación de láser antes de la conmutación Q. En consecuencia, se comprobó que voltajes situados dentro de la gama de valores de 1,5-2,5 kV son adecuados para el preferido espaciamiento entre electrodos de 5 mm, siendo dichos valores considerablemente inferiores a los 8 kV que se mencionan en la referencia de Eichler como necesarios para una celda de Pockels que contiene niobato de litio.

Así, el enfoque que va asociado a la presente invención resulta muy práctico para un láser de Er:YAG con modestas exigencias en materia de la energía de salida. Por ejemplo, en el caso del interruptor Q, al intentar minimizar las dimensiones transversales del cristal maximizando también al mismo tiempo la relación de forma de la longitud/anchura del cristal se comprobó que unas dimensiones del cristal de aproximadamente 5 mm x 10 mm x 25 mm de largo proporcionaban un adecuado aplazamiento a un voltaje de menos de 2 kV, pero con una clara abertura suficiente para interceptar el haz de una barra de Er:YAG de 3 mm de extremos llanos preferida para la realización de la Figura 1. Son suministrados sin problemas por fuentes comerciales cristales de niobato de litio cortados al ángulo de Brewster con estas dimensiones.

Está adicionalmente indicado en la Figura 1 un espejo posterior curvado 40 que está provisto de recubrimiento para alta reflexión a la longitud de onda del láser y un espejo de acoplamiento de salida llano. Este diseño está reconocido como uno de los varios posibles diseños de un resonador estándar para un láser de estado sólido, pero en este caso particular tiene la ventaja de que el interruptor Q está situado allí donde el área del haz es la mayor, y por consiguiente la densidad de potencia máxima intracavidad es la más baja, con lo que se mitiga el riesgo de que resulte dañado este sensible componente. La curvatura del espejo posterior es seleccionada para optimizar el tamaño de modo del resonador para una determinada energía de entrada de la lámpara y la correspondiente carga de potencia en la barra. En el ejemplo que se ha dado anteriormente, se comprobó que un radio de aproximadamente 1 m proporcionaba un razonable tamaño del modo TEM_{00} en presencia de lente térmica. En realizaciones alternativas puede seleccionarse un menor radio de curvatura cuando se determine que se prefiere un menor radio del modo TEM_{00} con vistas a obtener un más uniforme perfil espacial del haz funcionando en un régimen más altamente multimodal. Naturalmente, tal uniformización se logra a costa de una incrementada divergencia del haz de salida, y debe ser por consiguiente detenidamente estudiada considerando las limitaciones que pueden venir impuestas por cada sistema específico de aportación del haz.

Haciendo ahora referencia a la Figura 2, está ilustrado en la misma un detallado esquema de la disposición de conjunto que representa una realización de un dispositivo láser de Er:YAG 10 con interruptor Q que está basado en la configuración óptica de la Figura 1. El dispositivo está construido según los principios de la presente invención, con lo cual los mínimos elementos ópticos están dispuestos para proporcionar unas pequeñas longitudes del resonador y se incorporan características que redundan en una incrementada fiabilidad a los niveles de rendimiento requeridos.

En consecuencia, como se muestra en la Figura 2, la cavidad del resonador láser y toda la óptica asociada a la misma están contenidas en una caja hermética 15 que está diseñada para minimizar la contaminación por agua. En la realización preferida, la caja 15 es parte un chasis 11 que está cerrado herméticamente, cuenta con medios para efectuar un barrido de inundación y contiene un desecante interno para minimizar adicionalmente el contenido de agua en el ambiente que rodea las superficies ópticas del láser.

Como se muestra en la Figura 2, la barra de Er:YAG 25 está contenida en una cavidad de bombeo difuso refrigerada con agua 20 que descansa en una placa base eléctricamente aislante 22. La barra es bombeada con la lámpara de destello 26 (indicada detrás de la barra en la perspectiva de esta vista desde lo alto), que preferiblemente consta de una lámpara de arco de xenón que es capaz de aportar más de 50 J de energía a frecuencias de repetición de más de 20 Hz. En la realización preferida se selecciona una cavidad difusa para lograr la mejor uniformidad de iluminación de la barra de una a otra parte de la abertura transversal. Una cavidad difusa aporta también la ventaja de presentar una baja inductancia al circuito de refrigeración, permitiendo con ello el flujo turbulento para refrigerar mayores volúmenes, lo cual es beneficioso para el funcionamiento al nivel del extremo más alto de la gama de potencias de entrada. Se prefieren las cavidades difusas que usan sulfato de bario (BaS) en calidad de reflector de alto rendimiento (casi como el de la plata) debido a la demostrada larga duración de este material. Idealmente, la cámara de bombeo no impone a las dimensiones de la cavidad una longitud excesiva más allá de la de la propia barra láser. La implementación que está descrita en la Figura 2 utiliza un reflector de BaS difuso en una cavidad refrigerada por agua en la que se combinan una eficiente transferencia de energía de la lámpara a la barra con una corta dimensión axial. En esta implementación, los extremos de la barra láser son directamente accesibles y forman la dimensión axial limitadora. Tales cavidades difusas están disponibles comercialmente, y por ejemplo la cavidad de Serie del Modelo 2400 de IR Sources cumple con todas las especificaciones requeridas.

La selección de los materiales de las juntas tóricas para estanqueizar las barras en toda la cabeza de bombeo 20 es otro elemento adicional en el que hay que actuar con especial precaución para un láser de infrarrojo medio de impulsos cortos. En particular, es fundamental evitar materiales que puedan desprender gas, fundirse junto a las superficies ópticas o formar depósitos sobre las superficies ópticas al descubierto, incluyendo las de la barra y los espejos. Por ejemplo la silicona, que tiene la ventaja de la baja absorción de la luz de bombeo, puede también presentar problemas debido a la fusión y al desprendimiento de gas. El Viton es un material alternativo que puede tener una absorción algo más alta pero no es susceptible de experimentar fusión y producir desprendimiento de gas. Comprobamos que el Viton es un aceptable material estanqueizante, si bien puede aún degradarse con el paso del tiempo, redundando en potenciales fugas. Aún otra alternativa posiblemente superior la constituye el Kalrez, que tiene unas propiedades de elasticidad mejores que las de la silicona, así como propiedades de baja absorción. Todos estos materiales y otros similares están disponibles comercialmente.

Haciendo de nuevo referencia a la Figura 2, según se ilustra en la misma el espejo de alta reflexividad (HR) 40 y el espejo de acoplamiento de salida 45 son mantenidos rígidamente en su sitio por monturas mecánicas estándar 42 y 47, respectivamente. Es digno de mención el hecho de que mientras que el trabajo inicial fue efectuado con espejos de acoplamiento de salida discretos, un enfoque preferido utilizaría un acoplamiento de salida o una superficie de alta reflexividad aplicado(a) directamente como recubrimiento a uno de los extremos de la barra. Esto elimina una óptica y una montura, reduciendo así las longitudes del resonador en al menos 1,5 pulgadas. Un resonador más corto de este tipo reduciría la duración de los impulsos en un 20% aproximadamente. Una opción alternativa supondría acercar más el espejo 45 al extremo de la barra con una montura modificada. Las opciones adicionales para acortar adicionalmente el resonador incluyen la posibilidad de modificar la disposición mecánica de conjunto del interruptor Q situándolo debajo de la cavidad de bombeo 20 usando de nuevo para ello unas monturas adecuadamente diseñadas. Esta modificación puede reducir la longitud del resonador en otras 2 pulgadas o así. Proyectamos en conjunto que puede construirse una cavidad tan corta como una de 10 cm, reduciendo la duración de los impulsos hasta 30 nseg. o menos con una energía de bombeo de la lámpara de solamente 25 a 30 J. Quedan dentro del alcance de la presente invención todas las formas constructivas alternativas de este tipo y las distintas correspondientes modificaciones mecánicas u ópticas, incluyendo las que no se mencionan aquí específicamente.

Están ilustrados adicionalmente en la Figura 2 la conducción de refrigeración 60 incluyendo los accesorios 62 y 62A, el refrigerante 65 y los accesorios 63, 64 dentro y fuera de la cavidad, respectivamente, que conducen a un intercambiador de calor (no ilustrado). Una conexión 85 del cableado de alto voltaje a la cavidad de bombeo 20 conduce a un transformador 80 de disparo de la lámpara que es parte de la fuente de alimentación que se usa para alimentar la lámpara y disparar el interruptor Q. La aportación de energía eléctrica a la lámpara 26 se efectúa a través de los conductores eléctricos principales 28 y 28A, que quedan también en conexión con el cuadro de alimentación tras haber salido a través de la pared posterior de la cabeza de bombeo 20 (no estando dicha salida ilustrada en la perspectiva de la Figura 2). El haz láser de erbio 100 está ilustrado saliendo a través de la ventana inclinada 50, pasando una pequeña parte reflejada a través de una ventana de supervisión de la energía 55 que conduce a un detector externo (no ilustrado). Son asimismo posibles otros medios para medir la energía, y los mismos están considerados como accesorios estándar en la técnica del diseño y la construcción de láseres. En la mayoría de las aplicaciones que se contemplan en esta invención, el haz 100 sería a continuación dirigido a algún tipo de óptica de transferencia del haz (no ilustrada) que forma parte de un mayor sistema de aportación del haz para aportar el haz al tejido que constituye el blanco. En una realización preferida, el sistema de aportación del haz para una aplicación en queratectomía fotorrefractiva puede incluir medios de generación de imagen y de barrido para permitir una extirpación selectiva de tejido en varios puntos de la córnea, haciendo con ello que la córnea cambie de manera previsible y controlada. Tales medios fueron descritos en nuestra Solicitud de Patente U.S. que tiene el Nº de Depósito 08/549.385, que queda incorporada a la presente por referencia, y no se considera que tales medios sean decisivos para la presente invención.

En una realización alternativa que está ilustrada en la Figura 3, una configuración óptica incluye una barra dopada con erbio 27 fabricada con las superficies 29, 29a cortadas al ángulo de Brewster, en lugar de con extremos llanos (véanse las referencias 24, 24a en la Figura 1). Las superficies 29, 29a cortadas al ángulo de Brewster pueden servir tanto para eliminar la necesidad de recubrir la barra con un recubrimiento antirreflectante como para comprimir la dimensión del haz en un eje geométrico, permitiendo así el uso de una menor dimensión transversal del interruptor Q. Como se ha indicado anteriormente, los recubrimientos antirreflectantes sobre la barra representan un potencial foco de daño debido a la absorción residual, particularmente a elevados niveles de energía y/o potencia punta. Con una barra cortada al ángulo de Brewster, el haz láser se ve también más fácilmente acomodado por un material de interruptor Q cortado al ángulo de Brewster y de menor tamaño y puede ser modulado a voltajes aún más bajos. El inconveniente es el de que son producidos un haz de configuración elíptica y perfiles modales de orden potencialmente más alto debido al truncamiento del haz por causa de la dimensión más corta de la barra. Esto es debido al hecho de que en ausencia de otras aberturas intracavidad la abertura elíptica resultante en los extremos 29, 29a de la barra deviene la abertura definidora del haz (a diferencia de la abertura de interruptor Q que puede ser dimensionada para acomodar un haz circular como se ha descrito anteriormente). Las secciones transversales elípticas del haz que son así generadas pueden ser más difíciles de usar y pueden también contener una estructura de modo marcadamente rectangular debido a la asimetría espacial. Además, la compresión del haz aumenta la carga de potencia máxima en la crítica superficie del interruptor Q, lo que añade otra consideración en materia de las soluciones de compromiso para la selección de la dimensión transversal del cristal. El hecho de si se usa o no se usa esta configuración alternativa depende de los niveles de energía y potencia requeridos. Para los más bajos niveles de energía de salida, tal como en las aplicaciones en queratectomía fotorrefractiva, donde probablemente son suficientes unos niveles de energía/impulso de menos de 10 mJ/impulso, puede no estar justificada la eliminación de los recubrimientos de la barra de Er:YAG debido a consideraciones de carácter económico o relativas al daño, por cuanto que los recubrimientos pueden estar lo suficientemente bien desarrollados como para manejar el funcionamiento a estos niveles de potencia. Sin embargo, a más altos niveles de energía (de más de 15-20 mJ), que pueden ser deseados para aplicaciones distintas de la queratectomía fotorrefractiva, la configuración según Brewster de la Figura 3 puede presentar una ventaja potencial.

Idealmente, la fuente de infrarrojo medio de impulsos cortos para aplicaciones de queratectomía fotorrefractiva podría ser también llevada a altas frecuencias de repetición (de más de 50 Hz) sin incrementar considerablemente el coste y la complejidad del dispositivo y sin comprometer su fiabilidad. Éste es un aspecto a considerar para láseres de Er:YAG puesto que los fuertes efectos de birrefringencia térmica tienden a limitar el funcionamiento del láser a frecuencias de repetición de impulsos de menos de 20 Hz en un sistema bombeado por lámpara. Sin embargo, con la ayuda de conjuntos de diodos para proporcionar la luz de bombeo en lugar de lámparas de destello de banda ancha puede ser posible ampliar la frecuencia de repetición del láser de erbio hasta más de 30 Hz. Lo que hace que está opción resulte práctica es la creciente disponibilidad a un coste razonable de conjuntos de diodos pulsantes de InGaAs de alta potencia que emiten en la región de 970 nm, que es donde los iones de erbio tienen la máxima absorción. Un sistema de Er:YAG bombeado mediante diodos ofrece la posibilidad de un rendimiento mejorado debido a una más eficiente absorción de la luz en el material del Er:YAG, así como a una más eficiente conversión de la energía eléctrica de entrada en luz de bombeo en comparación con la realización bombeada mediante lámpara de destello. En consecuencia, puede producirse la misma energía de salida del láser a un más bajo nivel de energía de entrada, lo cual constituye una clara ventaja para una fuente láser médica. Asimismo, debido al hecho de que la energía de bombeo es canalizada más directamente al nivel láser superior, aparece una menor cantidad de la energía de bombeo como calor de desecho en el material de ganancia. Esta reducida carga térmica se manifiesta en forma de un más bajo nivel de lente térmica y de pérdida por despolarización inducida térmicamente (birrefringencia). Éstos son por lo demás los factores limitadores para permitir llevar un Er:YAG con interruptor Q a más altas frecuencias de repetición (y potencias medias) como se ha expuesto anteriormente en esta descripción. Los conjuntos de diodos también presentan una densidad de energía útil mucho más alta en comparación con las lámparas de destello, y por consiguiente un láser de Er:YAG capaz de producir una salida de decenas de milijulios requeriría solamente un conjunto de diodos de 1-2 cm de largo. La barra láser bombeada puede ser correspondientemente acortada, lo cual constituye una consideración muy importante cuando se persigue producir los impulsos más cortos posible, el cual es un aspecto clave de la presente invención. Obsérvese que incluso en el caso de bombeo mediante lámpara más optimizado la longitud del resonador que puede realizarse en la práctica está condicionada por la longitud de la barra, la cual limitaba la mínima duración de impulso que podía alcanzarse en ese caso.

En consecuencia, se muestra en la Figura 4 que una realización alternativa del láser de erbio con interruptor Q comprende como elemento clave una corta barra de Er:YAG 125 que es bombeada transversalmente por un conjunto de diodos 126, siendo la longitud de onda de ello modulada a un máximo en la absorción del material de ganancia, que es de alrededor de 970 nm en el caso del Er:YAG. La bomba de conjuntos de diodos comprenderá preferiblemente varios conjuntos de diodos de InGaAs que constan cada uno de una serie de barras, análogamente a lo que está disponible comercialmente con los avanzados diodos de GaAlAs que son usados para bombear láseres de neodimio. La configuración de acoplamiento transversal puede constar de cualquiera de varias disposiciones conocidas que están siendo ya aplicadas exitosamente al bombeo lateral mediante diodos de los láseres de Nd:YAG más estándar, y todos los métodos específicos y las técnicas específicas de este tipo quedan dentro del alcance de la presente invención. En una realización preferida, una barra dopada con erbio y de tan sólo 1 cm de longitud y 2-3 mm de diámetro será suficiente para producir una energía de salida de más de 5 mJ en un modo con conmutación Q con unos rendimientos en rampa de más de un 0,1%, en dependencia de los detalles del diseño del resonador. Puede ser factible en este caso un resonador muy corto de menos de 5 cm de longitud, suponiendo que se disponga de un interruptor Q miniaturizado, lo que conduce a la obtención de unas duraciones de los impulsos de bastante menos de 30 nseg. Creemos que sobre la base de los recientes avances del estado de la técnica en la tecnología de los conjuntos de diodos de InGaAs puede fabricarse a corto plazo un láser dopado con erbio, bombeado mediante diodos y que presente las mencionadas propiedades en materia de la energía de salida.

Debe entenderse que en la Figura 4 los espejos 140 y 145 representan ópticas genéricas, y que el uno o el otro puede ser sustituido por recubrimientos aplicados directamente a los extremos de la barra, en dependencia de las especificidades de la configuración del resonador. Una configuración semimonolítica de este tipo puede ser deseable en aras de alcanzar la más baja pérdida y las menores longitudes del resonador. Asimismo en la Figura 4 el interruptor Q 135 está ilustrado a un ángulo de Brewster; si bien un interruptor Q recto de extremos llanos puede constituir una alternativa aceptable en este láser bombeado mediante diodos y de más alto rendimiento debido a la más baja potencia intracavidad circulante que puede ser tolerada por los recubrimientos antirreflectante del cristal sin sufrir daño. Naturalmente, entonces tendrá que insertarse en la cavidad un elemento polarizador, pero las pérdidas que van asociadas a un elemento de este tipo pueden ser aceptables en este caso.

Si bien se espera que la actuación con bombeo mediante diodos sea en general superior a la de un caso en el que el bombeo se efectúe mediante lámpara, una sola barra de Er:YAG sigue estando limitada a una máxima frecuencia de repetición de impulsos de 30-40 Hz debido al largo tiempo de vida del estado láser inferior. Más allá de esta frecuencia de repetición, se produce formación de población en el estado inferior seguida por una terminación de la acción láser.

Un método para superar esta limitación inherente es el de dividir la etapa de ganancia en dos secciones que son bombeadas cada una individualmente por barras de diodos de InGaAs. Puesto que la distorsión térmica es una de las características que limitan las elevadas frecuencias de repetición a obtener, pueden ponerse entre las dos secciones de medios de ganancia un rotador de polarización y una lente compensadora para lograr la corrección de esta distorsión. Usando dos secciones idénticamente bombeadas activadas cada una a la frecuencia máxima de 30-40 Hz con un retraso de 1/2 del intervalo temporal entre impulsos, puede duplicarse efectivamente la frecuencia de repetición global. Esto es posible porque las secciones de material de ganancia no bombeado son en esencia transparentes a la luz láser, y por consiguiente la ganancia láser y la energía almacenada están disponibles al doble de la frecuencia de cada sección individualmente, es decir a aproximadamente 60-80 Hz. Con un cuidadoso diseño, la longitud total de las dos secciones, incluyendo la óptica correctora entre las mismas, puede ser de menos de un tercio de la longitud de una típica barra bombeada mediante lámpara. Prestando atención al montaje y minimizando el espaciamiento intracomponentes puede alcanzarse una longitud total del resonador tan reducida como la de 5 cm. Ésta es aproximadamente la mitad de la longitud de una configuración bombeada mediante lámpara y plenamente optimizada, incluyendo las características preferidas de una barra semimonolítica con una cara que comprende el espejo de acoplamiento de salida y una mejor compactación mecánica de los componentes de la cavidad láser y del interruptor Q. Puesto que la anchura de impulsos es casi linealmente dependiente de la longitud de la cavidad, estimamos que de un láser de Er:YAG bombeado mediante diodos y de alta frecuencia de repetición de este tipo deberían poder obtenerse anchuras de impulsos del orden de 20 nseg.

Aún otra configuración alternativa de un láser de erbio bombeado mediante diodos es la que supone un bombeo longitudinal de la barra láser. Esta disposición tiene en comparación con el bombeo transversal la ventaja de que pueden mantenerse unos pequeños diámetros de la barra, que conducen a una mejor densidad de almacenamiento de energía y por consiguiente ganancia. Una configuración de este tipo es asimismo extremadamente sencilla y tiene la ventaja adicional de aportar una combinación que resulta superior al funcionamiento en modo transversal único debido a las favorables características de solapamiento volumétrico de modos y del bombeo. La cuestión principal en cuanto al bombeo terminal es la disponibilidad de láseres diódicos con la necesaria potencia concentrada en un área lo suficientemente pequeña como para permitir un efectivo acoplamiento a la barra. Un haz de fibras muy compactado puede proporcionar unos medios efectivos para incrementar la potencia de bombeo combinando la radiación aportada por varios láseres individuales bombeados mediante diodos.

Un sistema basado en este enfoque fue usado con éxito para incrementar la potencia de salida de un láser de Nd:YAG con bombeo terminal mediante diodos - véase J. Berger et al., Opt. Lett., 13, p. 306 (1988). Para indicar los elementos clave y las ventajas de un método de este tipo cuando el mismo es aplicado al caso de un láser dopado con erbio, se muestra en la Figura 5 un esquema de un láser bombeado mediante diodos y acoplado a un haz de fibras, estando dicho láser modificado con respecto a la susodicha referencia. Como se indica en la figura, la luz de siete conjuntos de diodos 186 es en cada caso acoplada a fibras 188 que se reúnen apretadamente formando un conjunto 180. La luz 150 que sale del conjunto 180 es colimada y transferida en forma de imagen a una barra 165 usando lentes de acoplamiento 173. El extremo 170 de la barra 165 está preferiblemente recubierto para reflejar el 100% de la luz a la longitud de onda de generación de láser, transmitiendo al mismo tiempo la mayor parte de la longitud de onda del bombeo mediante diodos. Están también ilustrados un interruptor Q 195 (que puede estar cortado al ángulo de Brewster o bien puede ser de extremos llanos con recubrimiento antirreflectante) y un espejo parcialmente transmisor 175 que sirve de acoplador de salida para el haz de infrarrojo medio de impulsos cortos 250. Está adicionalmente indicado en la Figura 5 el alto grado de solapamiento entre el modo de bombeo 205 y el modo láser 210. Este solapamiento redunda en unas grandes longitudes de interacción que conducen a la obtención de un láser de rendimiento máximo. Además, la disposición longitudinal está especialmente bien adaptada para funcionar en el modo TEM_{00} fundamental debido a la carga en el centro de la absorción del bombeo. Por consiguiente, en el caso del láser de erbio de baja ganancia el bombeo terminal mediante diodos puede constituir los únicos medios eficaces para generar un haz de 3 micras en un modo transversal único.

La Figura 5a muestra un método alternativo de acoplamiento a tope de la luz de los diodos 186 (con la correspondiente electrónica de control 187) a la barra 165. A efectos ilustrativos está también ilustrado en la Figura 5a un manguito de cobre 190 que actúa en calidad de sumidero de calor para evacuar el calor de desecho de la barra. Así, para la aplicación de relativamente baja potencia de la que se trata en la presente invención puede no ser necesaria una refrigeración por agua excepto a las frecuencias de repetición más altas, lo cual redunda en la obtención de un conjunto muy sencillo y compacto.

En comparación con la realización preferida de un láser de erbio bombeado transversalmente, un sistema bombeado longitudinalmente puede presentar una ligera desventaja en cuanto a lograr la longitud de impulso más corta posible. Esto es debido al hecho de que la longitud de la barra tiene que ser seleccionada para maximizar la absorción del bombeo; y en consecuencia pueden ser necesarias unas longitudes de barra de al menos 2 cm para absorber plenamente la luz de bombeo, suponiendo unas barras con una concentración del 50%. Por otro lado, las más altas ganancias que pueden ser realizadas con una geometría con bombeo terminal pueden compensar las algo mayores longitudes del resonador, conduciendo de nuevo a la obtención de duraciones de los impulsos situadas dentro de la gama de valores de 20-30 nseg.

Realizaciones tales como las indicadas en las Figuras 5 y 5a representan tan sólo algunas de las posibles técnicas para lograr el bombeo terminal de láseres de erbio. Realizaciones alternativas incluyen la utilización de microlentes de generación de imagen especialmente diseñadas y de otras técnicas similares que han sido recientemente utilizadas en exitosas implementaciones de láseres dopados con neodimio con bombeo terminal mediante diodos.

Entre otras ventajas de los láseres con bombeo terminal mediante diodos con múltiples conjuntos de diodos se cuentan las mejoradas características de fiabilidad debidas a la airosa degradación de los diodos. Otra ventaja es la consistente en la posibilidad de combinar en paralelo la salida de uno o varios láseres para incrementar las frecuencias de repetición globales hasta más de 60 Hz. La naturaleza muy compacta del láser con bombeo terminal mediante diodos hace que sea factible este enfoque. Otra ventaja adicional es la consistente en el desacoplamiento entre la fuente de bombeo y el láser, lo cual constituye una decisiva ventaja en el abigarrado entorno del quirófano.

Debe entenderse que las realizaciones y variantes que han sido aquí ilustradas y descritas son meramente ilustrativas de los principios de esta invención, y que los expertos en la materia pueden implementar varias modificaciones sin por ello salir fuera del alcance y del espíritu de la invención.

En particular, el específico material del interruptor Q puede ser alterado seleccionando un medio birrefringente alternativo tal como Arseniato de Titanil-Rubidio (RTA), Arseniato de Titanil-Cesio (CTA) o Fosfato de Titanil-Potasio (KTP). Se han descrito altos umbrales de daño para estos materiales, y los mismos están siendo actualmente investigados para su posible uso como interruptores Q. Un inconveniente de usar estos materiales es el de que, a diferencia del niobato de litio, los mismos son biaxiales y requerirán celdas de control de temperatura especialmente diseñadas. Asimismo, el retardo de fase de cada material es distinto, y cada uno tendría que ser calibrado por separado para la correcta gama de voltajes de funcionamiento.

Adicionalmente, la específica longitud de onda del haz de salida puede ser alterada seleccionando un huésped alternativo para el ion de erbio, tal como Óxido de Aluminio e Itrio YAlO_{3} (YALO), Fluoruro de Litio e Itrio (YLF) o granate de galio e itrio-escandio (YSGG). La correspondiente longitud de onda para el ion de erbio va de 2,79 \mum a 3,02 \mum. La posibilidad de utilizar uno de varios cristales dopados con erbio alternativos es una posible característica útil en el contexto quirúrgico puesto que las propiedades de absorción pueden diferir entre distintos tipos de tejidos y por ejemplo incluso dentro del mismo tejido, en función de la temperatura. Por consiguiente, una variación de la longitud de onda podría permitir una adaptación a la absorción óptima deseada para un determinado procedimiento, ampliando así el campo de aplicación y la utilidad de la fuente láser de erbio. La limitación de la gama de longitudes de onda que puede ser así obtenida viene determinada por la disponibilidad de una específica barra láser con la necesaria calidad y el necesario tamaño.

Aún otro medio láser alternativo para aplicaciones a 3 micras se basa en el ion de holmio (Ho^{3+}), al que en determinados materiales huéspedes tales como el YALO puede hacérsele que genere láser a varias longitudes de onda situadas entre 2,8 y 2,92 \mum. Véase, por ejemplo, S.R. Bowman et al. en IEEF J. Quantum Electron, 26, p. 403 (1990). Hay que señalar que las transiciones de los iones de holmio son fundamentalmente distintas de las del erbio por cuanto que el relevante nivel láser inferior es un estado excitado. Hay que poner cuidado especial en evitar la autoextinción debido a la larga vida de este estado, pero bajo el correcto tipo de condiciones de bombeo, preferiblemente resonante con una particular línea de absorción, puede crearse y mantenerse la inversión de la población. Las transiciones de interés son compatibles con el funcionamiento con impulsos cortos, y una de varias opciones de diseño del resonador basadas en los principios que han sido expuestos anteriormente será probablemente apropiada para esta clase alternativa de láseres dopados con holmio. Por consiguiente, quedan dentro del alcance de la presente invención todas estas combinaciones de materiales y dopantes conocidos que pueden producir directamente longitudes de onda que van de 2,79 a 3,02 micras en un modo de impulsos cortos.

Claims

1. Sistema láser de infrarrojo medio para llevar a cabo un procedimiento quirúrgico con láser en un tejido, comprendiendo dicho sistema:

una cavidad de resonador láser;

una barra láser (25; 27; 125; 165) dentro de dicha cavidad, siendo dicha barra láser (25; 27; 125; 165) bombeada por una fuente de bombeo (26; 126; 180; 186) para producir un haz láser (100; 250) que tiene una longitud de onda que está situada dentro de la gama de longitudes de onda del infrarrojo medio y corresponde aproximadamente a un pico de absorción de dicho tejido;

un interruptor Q (35; 135; 195) para controlar la oscilación de dicho haz láser (100; 250) dentro de la cavidad del resonador para producir impulsos de dicho haz láser (100; 250), siendo la longitud de dicha cavidad del resonador lo suficientemente corta, y concretamente como máximo de 20 cm, como para proporcionar unas duraciones de los impulsos de menos de 50 nseg.; y

medios para dirigir dicho haz láser (100; 250) a dicho tejido para extirpar partes de dicho tejido primariamente mediante un proceso de ablación fotomecánica.

2. El sistema láser de la reivindicación 1, en el que dicha barra láser (25; 27; 125; 165) está dopada con erbio.

3. El sistema láser de la reivindicación 1 o 2, en el que el huésped del ion activo de dicha barra láser (25; 27; 125; 165) consta de YALO, YLF, YSGG o YAG.

4. El sistema láser de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los extremos de dicha barra láser (27) están cortados al ángulo de Brewster.

5. El sistema láser de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los extremos de dicho material del interruptor Q (35; 135; 195) están cortados al ángulo de Brewster.

6. El sistema láser de la reivindicación 2, en el que la concentración de erbio de dicha barra (25; 27; 125; 165) está situada a un nivel de dopado de aproximadamente un 25-40%.

7. El sistema láser de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que está aplicada como recubrimiento sobre un extremo de dicha barra láser (25; 27; 125; 165) una superficie de acoplamiento de salida o una superficie altamente reflectante.

8. El sistema láser de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha fuente de bombeo es una lámpara de destello (26).

9. El sistema láser de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha fuente de bombeo es un conjunto de diodos (126; 186).

10. El sistema láser de la reivindicación 9, en el que dicho conjunto de diodos (126) bombea dicha barra láser (125) en una configuración de bombeo lateral.

11. El sistema láser de la reivindicación 9, en el que dicho conjunto de diodos (186) bombea dicha barra láser (165) en una configuración de bombeo
terminal.

12. El sistema láser de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que dichos impulsos son producidos a una frecuencia de repetición de al menos aproximadamente 10 Hz.

13. El sistema láser de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, con el que se alcanza una frecuencia de repetición global de al menos 20 Hz.

14. El sistema láser de la reivindicación 11, en el que dicha barra láser (165) consta de una pluralidad de secciones N, bombeadas cada una individualmente con bombeo terminal, con lo cual se alcanza una frecuencia de repetición global de al menos 20 Hz * N en un haz láser (250) combinado por un sistema de aportación del haz.

15. El sistema láser de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que dicho interruptor Q (35; 135; 195) consta de niobato de litio.

16. El sistema láser de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que dicho procedimiento quirúrgico es un procedimiento de ablación corneal.

17. El sistema láser de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en el que dicho procedimiento quirúrgico es un procedimiento endoscópico o un procedimiento microquirúrgico.

18. El sistema láser de la reivindicación 16, en el que dicho procedimiento de ablación corneal está basado en un mecanismo de fotoespalación.

19. El sistema láser de la reivindicación 16, en el que la fluencia que incide en el ojo es de entre 50 mJ/cm^{2} y 200 mJ/cm^{2}.

20. El sistema láser de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que dicha barra láser (25; 27; 125; 165) es bombeada por dicha fuente de bombeo (26; 126; 180; 186) para producir un haz láser (100; 250) que tiene una longitud de onda que está situada dentro de la gama de longitudes de onda del infrarrojo medio que se encuentra aproximadamente entre 2,79 y 3,02 \mum.

21. Sistema láser según la reivindicación 20, en el que dicha barra láser (25; 27; 125; 165) es bombeada por dicha fuente de bombeo (26; 126; 180; 186) para producir un haz láser (100; 250) que tiene una longitud de onda que está situada dentro de la gama de longitudes de onda del infrarrojo medio que se encuentra aproximadamente entre 2,9 y 3,0 \mum.

22. Sistema láser según la reivindicación 20, en el que dicha barra láser (25; 27; 125; 165) es bombeada por dicha fuente de bombeo (26; 126; 180; 186) para producir un haz láser (100; 250) que tiene una longitud de onda que está situada dentro de la gama de longitudes de onda del infrarrojo medio que se encuentra aproximadamente al nivel de 2,94 \mum.

23. Sistema láser según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, en el que el voltaje de aplazamiento para producir dicho haz láser es de menos de 2,5 kV.

24. Sistema láser según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, en el que dicho haz láser alcanza una zona de daño térmico en dicho tejido de menos de 2 \mum.