JP2001510908A - 固体ｕｖレーザー - Google Patents

固体ｕｖレーザー

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JP2001510908A JP2000503467A JP2000503467A JP2001510908A JP 2001510908 A JP2001510908 A JP 2001510908A JP 2000503467 A JP2000503467 A JP 2000503467A JP 2000503467 A JP2000503467 A JP 2000503467A JP 2001510908 A JP2001510908 A JP 2001510908A
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サールース， ポール フィリップ バン
ウェイン シェルドン ペロッチ，
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ザ ライオンズ アイ インスティチュート オブ ウェスターン オーストラリア インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、物質を切除するための方法および装置（１０）を提供し、該方法は、（ａ）周波数倍加化合物（１６）を介してレーザービーム（１４）を配向する工程と、（ｂ）その後、ビームを複数の周波数変換化合物（２０，２４）を介して配向する工程と、（ｃ）その後、ビームをビーム分離システム（３０）を介して配向する工程と、（ｄ）ビームまたはビームの一部を物質のエリアの上に、その物質を切除するように配向する工程とを含み、周波数変換化合物はＣＬＢＯ結晶を含む。該装置は、赤外線のレーザービーム（１４）を提供するためのレーザーソース（１２）と、赤外線ビームの周波数を倍加するための第１の周波数倍加手段（２０）と、赤外線ビームを紫外線ビームに変換するためのビーム変換手段（２４）（２度倍加された周波数ビームを生成するために周波数を再度倍加するための第２の周波数倍加手段と、赤外線ビームの紫外線第５調波を生成するように、該２度周波数を倍化したビームを該赤外線ビームと混合するための第５調波周波数混合手段を含む）と、紫外線調波を分離するためのビーム分離システム（３０）と、紫外線調波を物質へ送出するためのレーザー送出システム（３２）とを含み、該装置は赤外線ビーム（１４）を第１の周波数倍加手段（２０）およびビーム変換手段（２４）を介して配向し、ならびにビーム変換手段（２４）からの光をビーム分離システム（３０）へ、その後レーザー送出システム（３２）へ配向するように配置されており、そして第５調波周波数混合手段もしくは第２周波数倍加手段（２４）はＣＬＢＯ結晶を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物質のレーザー処理または切除に関し、ならびに、例えば、眼の屈
折エラーを矯正するための手術（例えば、光学的角膜屈折矯正手術（ＰＲＫ）お
よびレーザーインサイチュ角膜曲率形成（ＬＡＳＩＬ））を含む、手術および医
療的用途に適している。他の例としては、広範囲にわたる生物学的組織（例えば
、網膜組織、骨または歯）への他の医療的処理を含む。
【０００２】
【従来の技術】
エキシマガスレーザーは、電磁的スペクトルの紫外線（ＵＶ）領域において、
１９３ｎｍの作動波長を有する。これらのレーザーは、物質を光剥離を介して処
理し、これはつまり近位の箇所に少しの熱損傷しか与えず、その物質を気化する
。それらレーザーのもつこの性質および性能により、それらは医療分野において
幅広く使用されている。しかし、エキシマレーザーに伴う数多くの固有の欠点の
ために、全固体ＵＶレーザーが代替物として求められている。それらの欠点は、
大きなサイズ、ならびに高い作動およびメンテナンス経費を含む。エキシマレー
ザーはまた、極めて毒性なガスの使用をも必要とする。
【０００３】 固体レーザーは、エキシマガスレーザーに代わり、より小さく、より効率的で
、より危険性の低い代替物を提供する。これらのレーザーは、ガラスまたは結晶
マトリックス（例えば、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、また
はイットリウムリチウムフッ化物（ＹＬＦ））に含有される希土類元素を利用す
る。レーザー媒質の励起は、元素（例えば、ネオジム、エルビウム、およびホル
ミウム）の原子を刺激し、高エネルギーのレーザー発光を生成する。多様な波長
が、レーザーの含有する希土類元素に依存して生成され得る。いくつかのより一
般的な固体レーザーとしては、１．０５３ミクロンにおけるＮｄ：ＹＬＦ、２．
１ミクロンにおけるＨｏ：ＹＡＧ、および２．９４ミクロンにおけるＥｒ：ＹＡ
Ｇがある。ネオジム：ＹＡＧレーザーは、１０６４ｎｍ（１．０６ミクロン）の
波長を生成し、これは電磁スペクトルの赤外線部分にある。
【０００４】 固体レーザーは、エキシマレーザーよりも長い波長のビームを生成し、様々な
医療的および産業的処理に上手く適用されている。しかし、より長い赤外線波長
は所定の物質（例えば、角膜組織）に適用される場合に、不用な効果をも生じ得
る。このことにより、紫外線領域において波長を発光する固体レーザーソースに
対する需要が存在する。
【０００５】 新しい非線形光学（ＮＬＯ）結晶の開発により、全固体ＵＶレーザーソースが
現実化された。非線形光学結晶を高強度レーザー発光の周波数変換に使用するこ
とは、当業者には周知である（例えば、米国特許第５，１４４，６３０号参照）
。赤外線レーザービームがＮＬＯ結晶を介して配向される場合、その波長は変更
され得る。この特性は、赤外線レーザー（例えば１０６４ｎｍにおけるＮｄ：Ｙ
ＡＧ）をより短い５３２ｎｍの波長へと変換することを可能にし、これはつまり
調波発生として知られるプロセスである（例えば、米国特許第５，５９２，３２
５号および米国特許第４，３４６，３１４号参照）。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第
４および第５の調波波長を、それぞれ２６６ｎｍおよび２１３ｎｍにおいて発生
することは、固体レーザーの範囲を広げ、より広範囲にわたる用途に適したもの
とする。
【０００６】 調波発生における従来技術では、しばしばホウ酸塩族の非線形光学結晶を使用
することを必要とする。ホウ酸ベータバリウム（β−ＢａＢ2Ｏ4またはＢＢＯ）
、ホウ酸リチウム（ＬＢＯ）、ＭＢｅＢｏ3Ｆ2およびＣｓＢ3Ｏ5のような結晶は
、周波数変換化合物としてすでに用いられている（Ｍｏｒｉ、Ｋｕｒｏｄａ，Ｎ
ａｋａｊｉｍａ，Ｔａｇｕｃｈｉ，ＳａｓａｋｉおよびＮａｋａｉ、１９９５年
）。他の普及した調波発生のためのＮＬＯ結晶は、リン酸チタニルカリウム（Ｋ
ＴＰまたはＫＴｉＯＰＯ4）およびリン酸二ジュウテリウムカリウム（ＫＤ*Ｐま
たはＫＤ2ＰＯ4）を含む（例えば、米国特許第５，１４４，６３０号および米国
特許第５，５９２，３２５号参照）。しかし、これらの結晶は、第４および第５
調波発生にとっては不十分なエネルギー変換を示す。
【０００７】 より最近のＮＬＯ結晶、つまりホウ酸セシウムリチウム（ＣｓＬｉＢ6Ｏ10ま たはＣＬＯＢ）の発明に伴い、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第４および第５調波を発
生するにあたって、性能の改良が認められている（Ｙａｐ，Ｉｎａｇａｋｉ，Ｋ
ａｋａｊｉｍａ，ＭｏｒｉおよびＳａｓａｋｉ、１９９６年）。Ｌａｇｏ，Ｗａ
ｌｌｅｎｓｔｅｉｎ，Ｃｈｅｎ，ＦａｎおよびＢｙｅｒ（１９８８年）は、２１
３ｎｍにおけるＮｄ：ＹＡＧレーザーの第５の調波発生のために３つのＢＢＯ結
晶を用いて、第５調波において２０ｍＪを５ｎｓパルス中に発生することができ
た。このことは、１０６４ｎｍにおける入力エネルギーの点からすると、２．４
％の総合変換効率に相当する。比較すると、Ｙａｐら（１９９６年）は、ＣＬＢ
Ｏ結晶を用いて、１０．４％の総合変換効率を達成することができた。
【０００８】 ＢＢＯ結晶に対してＣＬＯＢ結晶を用いる利点は、結晶の非線形特性の比較か
らもわかり得る。ＵＶスペクトル中に調波波長を発生する場合、ＣＬＢＯは、よ
り小さな非線形係数を有するにも関わらず、より大きな角バンド幅、スペクトル
バンド幅、および温度許容範囲を有する。またＣＬＢＯは、ＢＢＯとは異なり、
吸収および／または光屈折に伴ういかなる問題をも被らない。これらの特徴は、
レーザービームの照準をあまり決定的なものとせず、より安定させることから、
結晶を医療用途において役立つものとする。さらに、ＣＬＢＯのウォークオフ(w
alkoff)角は、ＢＢＯのものよりも３倍までより小さくなる。
【０００９】 従ってＣＬＢＯは、確実な固体レーザーの第４および第５の調波発生のための
従来技術に対して意義のある進展を提供する。この周波数変換のソースを利用す
ることは、角膜の光切除のような、今までエキシマレーザーによってのみ実施さ
れていた用途に適した、より小さく、より効率的で、より安価な固体レーザーを
生産することを可能にする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】 従って、本発明の目的は、固体レーザーの第４および第５調波波長の発生を介
して、物質を切除するための改良された方法および装置を提供することである。
【００１１】 本発明のさらなる目的は、全固体レーザーソース（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧまた
はＮｄ：ＹＬＦ）を利用し、該レーザーソースの第４および第５調波波長を発生
し、それにより該物質を切除することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明によると、以下を含む物質を切除するための方法が提供される
。該方法は、 （ａ）周波数倍加化合物を介してレーザービームを配向する工程と、 （ｂ）その後、該ビームを複数の周波数変換化合物を介して配向する工程と、 （ｃ）その後、該ビームをビーム分離システムを介して配向する工程と、 （ｄ）該ビームまたは該ビームの一部を該物質のエリアの上に、その物質を切除
するように配向する工程とを含み、 該周波数変換化合物は少なくとも１つのホウ酸セシウムリチウム（ＣｓＬｉＢ 6 Ｏ10またはＣＬＢＯ）を含む。
【００１３】 好ましくは、該方法は、該ビームまたは該ビームの一部をレーザー送出システ
ムへ、そしてレーザー送出システムにより該物質の該エリアの上に配向する工程
を含む。
【００１４】 好ましくは、少なくとも１つのＣＬＢＯ結晶が、密閉された乾燥不活性雰囲気
中にある。
【００１５】 好ましくは、少なくとも１つのＣＬＢＯ結晶が４０℃と２００℃との間の温度
において、より好ましくは約８０℃の温度に保たれる。
【００１６】 好ましくは、該レーザービームは０．５ミクロンと２．５ミクロンとの間の、
より好ましくは約１ミクロンの、基本波長を有する。
【００１７】 該方法は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーソースまたはＮｄ：ＹＬＦレーザーソースに
より、レーザービームを提供する工程を含んでもよい。
【００１８】 好ましくは、ビーム分離システムは、分散プリズムまたはダイクロイックミラ
ーである。
【００１９】 レーザー送出システムは、大きなビーム送出システム、スキャニングシステム
またはファイバ光送出システムを含んでもよい。従って、レーザー送出システム
は、レーザービームを所望の位置に送出するための任意のシステムを含む。
【００２０】 該物質は、角膜組織を含む、人間または動物の組織であり得る。
【００２１】 該方法は、ＰＲＫまたはＬＡＳＩＫによる、角膜の屈折手術のために用いられ
得る。
【００２２】 該物質が角膜の場合、該方法は、好ましくはパルス毎に低いパルス率かつ高い
エネルギーを備えたビームを発する工程を含み、その場合パルス率は好ましくは
５Ｈｚと３０Ｈｚとの間であり、物質上に堆積するＵＶエネルギーは、好ましく
はパルス毎に３ｍＪと５０ｍＪとの間である。
【００２３】 本発明はまた、物質のレーザー切除のための装置をも提供し、 赤外線のレーザービームを供給するためのレーザーソースと、 赤外線ビームの周波数を倍加するための第１の周波数倍加手段と、 赤外線ビームを紫外線ビームへ変換するためのビーム変換手段であって、 ２度倍加した周波数ビームを生成するように、該周波数を再倍加するため
の第２の周波数倍加手段と、 赤外線ビームの紫外線第５調波を生成するように、２度周波数を倍加した
ビームを赤外線ビームと混合するための第５調波周波数混合手段とを含む、手段
と、 紫外線調波を分離するためのビーム分離システムと、 紫外線調波を該物質へ送出するためのレーザー送出システムとを含む、装置で
あって、 該装置は、赤外線ビームを第１の周波数倍加手段およびビーム変換手段を介し
て配向し、該ビーム変換手段からの光を該ビーム分離システムへ、その後該レー
ザー送出システムへ配向するように配置され、第５調波周波数混合手段、または
第２の周波数倍加手段はホウ酸セシウムリチウム（ＣｓＬｉＢ6Ｏ10またはＣＬ ＢＯ）結晶を含む。
【００２４】 好ましくは、レーザーソースは０．５から２．５ミクロンの範囲における波長
のビームを供給する。
【００２５】 好ましくは、赤外線は約１ミクロンの基本波長を有する。
【００２６】 好ましくは、装置はＣＬＢＯ結晶を、４０℃と２００℃との間における１つま
たはそれ以上の温度に保つための加熱手段を含む。
【００２７】 好ましくは、加熱手段は制御可能であり、ＣＬＢＯ結晶を約８０℃の温度に保
つ。
【００２８】 好ましくは、装置はＣＬＢＯ結晶を密閉された、乾燥不活性雰囲気中に密閉す
るための密閉可能ハウジングを含み、より好ましくは、このハウジングは基本か
つ調波的に発生するレーザービームに対して透明である。
【００２９】 第５調波周波数混合手段および第２の周波数倍加手段の両方は、該ビームの第
４および第５調波をそれぞれ発生するために、別々のＣＬＢＯ結晶をそれぞれ含
んでもよい。この実施形態において、上述の単一または別々の密閉されたハウジ
ングおよび／または単一または別々の加熱手段は、各ＣＬＢＯ結晶に提供されて
もよく、別々のＣＬＢＯ結晶は、該ビームの第４および第５調波を発生するため
に配置されている。
【００３０】 好ましくは、ビーム分離システムは、分散プリズムまたはダイクロイックミラ
ーである。
【００３１】 好ましくは、レーザー送出システムは、大きなビーム送出システム、スキャニ
ングシステムまたはファイバ光送出システムを含む。
【００３２】 該装置は、動物または人間の組織（例えば、骨、歯または角膜組織）をレーザ
ー切除するため、ならびに角膜組織の場合においてはＰＲＫまたはＬＡＳＩＫに
よる屈折手術のためのものであり得る。
【００３３】 該物質が角膜である場合、該装置は好ましくはパルス毎に低いパルス率かつ高
いエネルギーを備えたビームを発する手段を含み、好ましくは５Ｈｚと３０Ｈｚ
との間のパルス率を備え、好ましくは該物質に付与されるパルス毎に３ｍＪと５
０ｍＪとの間のＵＶエネルギーを備える。
【００３４】 好ましくは、該レーザーソースはＮｄ3+ドープレーザー媒質である。
【００３５】 該レーザーソースは、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ガラスまたはＮｄ
：ＹＶＯ４レーザーソースであってもよい。
【００３６】 ある特定の実施形態において、該装置はさらにケーシングを含み、ここで該レ
ーザーソースは光ファイバまたは光ファイバ入力を含み、あるいは備え、そして
該ＣＬＢＯ結晶はこのケーシング中に位置する。
【００３７】 この実施形態において好ましくは、該装置はレーザー切除ハンドピースまたは
プローブを構成する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態は、例として、添付の図面を参照しながら説明され
る。
【００３９】 まず図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態によるレーザー切除装置が
、概して１０により示される。レーザー切除装置１０は、Ｑスイッチネオジム：
ＹＡＧレーザー媒質１２という形のレーザーソースを含み、これは基本波長１０
６４ｎｍの６〜８ｍｍレーザービーム１４を生成する。ビーム１４は視準され、
視準された調波的に発生するビームを生み、５Ｈｚと３０Ｈｚとの間の周波数で
発する。基本波長のパルスエネルギーは、パルス毎に３０〜１０００ｍＪまで及
ぶ。
【００４０】 レーザービーム１４は、最初に周波数倍加ユニット１６を通過し、この周波数
倍加ユニット１６は、タイプＩまたはタイプＩＩ位相整合を用い、ＢＢＯのよう
な市販で入手できる非線形光学結晶からなる。周波数倍加ユニット１６は、第２
調波波長５３２ｎｍの周波数倍加ビーム１８を発生する。
【００４１】 周波数倍加ユニット１８は、第２調波発生に適したＫＤ*Ｐ、ＫＴＰまたは任 意の他の結晶を代りに用いてもよい。
【００４２】 基本波長のレーザービーム１４および第２調波波長の周波数倍加ビーム１８は
、ＣＬＢＯ結晶２０を含む第２の周波数変換化合物を通過する。他の実施形態に
おいて、結晶２０はＢＢＯ、ＫＤ*Ｐ、または他の任意のＫＤ*Ｐと同族の同形体
の結晶を含んでもよい。結晶２０は、５３２ｎｍにおける周波数倍加ビーム１８
を第４調波波長である２６６ｎｍにおけるビーム２２へ変換するのに用いられる
。この相互作用はタイプＩ位相整合を利用する。基本波長のビーム１４は、結晶
２０を通過するが、いかなる非線形プロセスにも寄与しない。基本波長、第２調
波波長、および第４調波波長のそれぞれのビーム１４、１８および２２は、その
後ＣＬＢＯ結晶２４を通過する。この段階において、基本波長および第４調波波
長のそれぞれのビーム１４および２２は、周波数を混合され、合計周波数発生（
すなわちタイプＩ位相整合相互作用）による第５調波波長である２１３ｎｍのレ
ーザービーム２６を生成する。
【００４３】 ＣＬＢＯ結晶２０および２４は、アルゴンで満たされている、密閉されたハウ
ジング（図示せず）内に位置づけられる。ハウジング内において、ＣＬＢＯ結晶
は、結晶温度を約８０℃に保つ加熱部位の上にある。ハウジングは、全てのレー
ザービームを通す透明な窓を有する。ハウジングについては、後に図２を参照し
ながらさらに説明する。
【００４４】 ＣＬＢＯ結晶２０および２４の（第４および第５調波発生における）結晶長は
、それぞれ約５ｍｍおよび３ｍｍである。結晶２０および２４の口径は、全ての
ビームをクリッピングすることなく伝達するために十分な大きさである。
【００４５】 ビーム１４、１８および２２の全てが第５調波ＣＬＢＯ結晶２４を通過した後
、基本および調波波長は、空間的にオーバーラップする。第５調波波長（２１３
ｎｍ）のビーム２６を単離するためには、それらのビームは分離されなければな
らない。従って、組合せ出力ビーム２８は、ビームを分離する、分散プリズム３
０という形のビーム分離システムを通過する。他の実施形態において、任意の他
の公知のビーム分離方法（例えば、ダイクロイックミラーを用いて第５調波波長
のみを反射させる方法）が用いられ得る。２１３ｎｍの波長ビーム２６が他の調
波（１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ、および２６６ｎｍのそれぞれのビーム１４ａ、
１８ａおよび２２ａ）から空間的に単離されると、第５調波波長のビーム２６は
、その後レーザー送出システム３２を通過する。送出システム３２は、スキャニ
ングユニット、大きなビーム送出システム（これはマスク、コンピュータ制御ア
イリス、およびビーム形成光学部品を含み得る）、および／またはファイバ光送
出システムを備える。大きなビーム送出システムは、スキャナーを含み得る。波
長２１３ｎｍのビーム２６は、その後切除される物質（例えば、眼３６の角膜３
４）へ送出される。
【００４６】 ＣＬＢＯ結晶の性能は、水和および温度により影響を受け得る。従って結晶は
、図２の３８で示す密閉されたハウジングのような、適切なハウジングに格納さ
れる。ハウジング３８は、熱的に伝導性の材料からなり、乾燥した不活性ガス（
例えばアルゴン）で満たされ、これは密閉されたガスバルブ４０を通って導入さ
れる。ハウジング３８は、前部４２および後部（図示せず）に、基本および調波
的に発生するレーザービームを通すトランスペアレントな窓を有する。ＣＬＢＯ
結晶４４は、取り除き可能な結晶ホルダー４６内に位置づけられ、熱電ヒーター
４８の上に置かれる。電流は、密閉された電気的コネクタ５０を通して供給され
る。ヒーター４８の加熱部位は、結晶４４を４０℃と２００℃との間の温度（最
も好ましくは、約８０℃の温度）に保ち、主に結晶に水分が入らないようにする
ためであるが、またレーザーがオンになったときに、結晶４４がより早く熱平衡
に達するために役立つため、ならびに屈折率または結晶クラッキングの歪みを避
けるためでもある。時には、２つのＣＬＢＯ結晶２０および２４は、単体のハウ
ジング内に光学的な、あるいは非光学的な接触において位置づけられ得る。
【００４７】 ２つのＣＬＢＯ結晶の光軸における好ましい相対的配向が、図３に示される。
それらの軸は、波長の相互作用が混合されたビームの偏光に依存するので、各非
線形プロセスの位相整合条件を満たすように、互いに対して垂直に配置される。
この好ましい実施形態において、第２調波結晶におけるタイプＩ位相整合は、水
平に偏光された１０６４ｎｍビーム（５２において示される）、および５３２ｎ
ｍ垂直偏光ビーム（５４において示される）である。ＣＬＢＯ結晶２０および２
４は、各調波発生プロセスの位相整合角に方向づけられる。第４および第５調波
発生において、これらの角は、光軸またはｚ軸５６および５８からそれぞれ約６
２°および６７°である。ＣＬＢＯ結晶２０および２４は、タイプＩ位相整合に
おける調波変換効率を最大化するために、ｘ軸から４５°に方向づけられる。
【００４８】 これらのビームは、垂直に偏光された（６０において示される）５３２ｎｍ構
成要素、および水平に偏光された（６２および６４において示される）２６６ｎ
ｍおよび１０６４ｎｍ構成要素を備えた、第４調波ＣＬＢＯ結晶２０のタイプＩ
位相整合から出現するが、ビームの２１３ｎｍ構成要素は、垂直に偏光された（
６６において示される）第５調波ＣＬＢＯ結晶２４のタイプＩ位相整合から出現
する。
【００４９】 この段階におけるタイプＩＩ位相整合は、１０６４ｎｍビームを楕円形に偏光
させ、５３２ｎｍビームを垂直に偏光させる。楕円形に偏光された１０６４ｎｍ
ビームの一部のみが、２１３ｎｍビームの生成に寄与し、従って光学要素は、１
０６４ｎｍビームの偏光を変えるために、好ましくは第４調波結晶の前に挿入さ
れる。
【００５０】 図４は、本発明の第２の実施形態によるレーザー切除装置７０を示し、ここで
Ｎｄ：ＹＡＧレーザー７２はファイバ光ケーブル７４に接続される。レーザー７
２が誘発された場合、基本波長のビーム７６は、ファイバ光ケーブル７４を通っ
て進み、ハンドピース７８内に設けられた光学要素８０のセットを介して小さな
ハンドピースまたはプローブ７８に入射する。ハンドピース７８の見解からする
と、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー７２またはファイバ光ケーブル７４のいずれかが、レ
ーザーソースとして考えられ得ることに注目されたい。３つの周波数変換結晶８
２、８４、および８６もまた、ハンドピースまたはプローブ７８のハウジング内
に収容される。あるいは、第１の、または第１および第２の、ＮＬＯ結晶８２お
よび８４が、光路においてファイバ光ケーブル７４の前に置かれてもよい。基本
波長のビーム７６がハンドピース７８の中へ進むと、倍加ＮＬＯ結晶であるＢＢ
Ｏ結晶８２に直面する。他のＮＬＯ結晶が用いられてもよい。基本波長および第
２調波波長のそれぞれのビーム７６および８８は、別のＮＬＯ結晶であるＣＬＢ
Ｏ結晶８４を通過する。ＣＬＢＯ結晶に適した代替物は、ＢＢＯ、ＫＤ*Ｐ、ま たは任意のＫＤ*Ｐと同族の同形体を含む。第５調波波長のビーム９０は、ＣＬ ＢＯ結晶８６により発生する。組合せ出力ビーム（ＣＬＢＯ結晶８６内で組合わ
さることから、ＣＬＢＯ結晶８６は混合手段として作動する）は、ビーム分離手
段であるダイクロイックミラー９２へ送出され、ダイクロイックミラー９２は、
基本波長、第２調波波長、および第４調波波長のそれぞれのビーム７６、８８お
よび９４を反射し、第５調波波長のビーム９０を透過する。あるいは、ミラー９
２は、それらのビームの組合せが組織に付与され得るように、それらのビームの
１つまたは２つのみを反射してもよい。第５調波は分離され、そして送出システ
ム９６により装置７０の外部へ送出され、切除される組織（例えば、歯９８）上
へ配向される。代わりに、切除される組織は（例えば）骨であり得る。
【００５１】 本発明の装置の代替的構成は、本明細書中に記載される、ＮＬＯ結晶の任意の
組合せ、およびハンドピースまたはプローブの任意のレーザーソースを用いるこ
とになる。別の代替的構成は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを任意の他の近赤外線ソー
スと置き換えることになる。
【００５２】 本発明の方法および装置の多様な実施形態は、医療目的におけるエキシマフッ
化アルゴンレーザーに代わる、安定性があり、かつ実行可能な固体レーザーを提
供する。約２１３ｎｍの波長における固体レーザーを生成することは、当該分野
の現状に、より低いコスト、より少ないメインテナンスで、より使いやすく、よ
り小さな寸法で、かつ有害物質のない、潜在的代用品をもたらす。
【００５３】 本発明の思想および範囲内における改変は、当業者により容易になされ得る。
従って、レーザー切除装置の代替的な構成において、上述のＮＬＯ結晶の任意の
組合せ、およびハンドピースまたはプローブの任意のレーザーソースが用いられ
得る。別の代替的配置では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを任意の他の近赤外線ソース
と置き換えることになる。よって、本発明が、本明細書中に例として記載した特
定の実施形態に制限されないことは理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態によるレーザー切除装置と共に、検査中の眼を示す概
略図である。
【図２】 図１の装置のＣＬＢＯ結晶のためのハウジングの図である。
【図３】 図１のレーザー切除装置の光軸の相対的配向の概略図である。
【図４】 本発明の第２の実施形態によるレーザー切除装置と共に、検査中の歯を示す概
略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ペロッチ， ウェイン シェルドン アメリカ合衆国 コロラド 80301， ボ ルダー， ハビタット ドライブ ナンバ ー1103 6255 【要約の続き】 と、紫外線調波を物質へ送出するためのレーザー送出シ ステム（３２）とを含み、該装置は赤外線ビーム（１ ４）を第１の周波数倍加手段（２０）およびビーム変換 手段（２４）を介して配向し、ならびにビーム変換手段 （２４）からの光をビーム分離システム（３０）へ、そ の後レーザー送出システム（３２）へ配向するように配 置されており、そして第５調波周波数混合手段もしくは 第２周波数倍加手段（２４）はＣＬＢＯ結晶を含む。

Claims (54)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物質を切除することに適した波長のレーザービームを発生さ
    せるための装置であって、 初期に発せられた該切除に適さない波長のレーザービームのソースと、 該初期のレーザービームから、調波発生により物質を切除することに適した波
    長のレーザービームを取り出す周波数変換手段とを含み、 該初期のレーザービームは、５Ｈｚと３０Ｈｚとの間のパルス率において発せ
    られる、装置。
  2. 【請求項２】 前記周波数変換手段は非線形光学物質を含み、該物質を少な
    くとも４０℃の温度に保つための手段が提供される、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記温度が４０℃と２００℃との間である、請求項２に記載
    の装置。
  4. 【請求項４】 前記温度が約８０℃である、請求項２に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記非線形光学物質が少なくとも１つの非線形光学結晶を含
    む、請求項２、３および４のいずれかに記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記結晶がホウ酸セシウムリチウム（ＣＬＢＯ）である、請
    求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記周波数変換手段が１組の前記結晶を含み、該１組の該結
    晶は、該結晶を介する前記レーザービームの光路における光学的、または非光学
    的な接触により配置されている、請求項５または６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記装置が、前記結晶（複数）を密閉された乾燥不活性雰囲
    気中に密閉するための密閉可能なハウジングを含む、請求項５、６または７に記
    載の装置。
  9. 【請求項９】 前記周波数変換手段が光学的手段をさらに含み、前記適した
    波長のレーザービームを、前記初期のレーザービームから取り出された他の波長
    、および／または該初期のレーザービームから分離する、請求項１〜８のいずれ
    かに記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記ソースが固体レーザーである、請求項１〜９のいずれ
    かに記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記初期のレーザービームが、電磁スペクトルの赤外線波
    長領域内にあり、前記適した波長が電磁スペクトルの紫外線波長領域内にある、
    請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記物質に前記適した波長のレーザービームを、該物質を
    切除するために、送出するためのレーザー送出システムをさらに含む、請求項１
    〜１１のいずれかに記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記装置が、例えばＰＲＫまたはＬＡＳＩＫによる、角膜
    の屈折手術のためのものである、請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記適した波長のレーザービームのパルス毎のエネルギー
    が、３〜５０ｍＪの範囲にある、請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
  15. 【請求項１５】 物質を切除することに適した波長のレーザービームを発生
    させるための装置であって、 初期に発せられた該切除に適さない波長のレーザービームのソースと、 該初期のレーザービームから、調波発生により物質を切除することに適した波
    長のレーザービームを取り出す周波数変換手段とを含み、 該周波数変換手段が非線形光学物質を含み、該物質を少なくとも４０℃の温度
    に保つための手段が提供される、装置。
  16. 【請求項１６】 前記温度が４０℃と２００℃との間である、請求項１５に
    記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記温度が約８０℃である、請求項１６に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記非線形光学物質が少なくとも１つの非線形光学結晶を
    含む、請求項１５、１６または１７に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記結晶がホウ酸セシウムリチウム（ＣＬＢＯ）である、
    請求項１８に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記周波数変換手段が１組の前記結晶を含み、該１組の該
    結晶は、該結晶を介する前記レーザービームの光路における光学的、または非光
    学的な接触により配置されている、請求項１８または１９に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記装置が、前記結晶（複数）を密閉された乾燥不活性雰
    囲気中に密閉するための密閉可能なハウジングを含む、請求項１８、１９または
    ２０に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記ソースが固体レーザーである、請求項１５〜２１のい
    ずれかに記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記初期のレーザービームが、電磁スペクトルの赤外線波
    長領域内にあり、前記適した波長が電磁スペクトルの紫外線波長領域内にある、
    請求項１５〜２２のいずれかに記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記物質に前記適した波長のレーザービームを、該物質を
    切除するために、送出するためのレーザー送出システムをさらに含む、請求項１
    ５〜２３のいずれかに記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記装置が、例えばＰＲＫまたはＬＡＳＩＫによる、角膜
    の屈折手術のためのものである、請求項１５〜２４のいずれかに記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記適した波長のレーザービームのパルス毎のエネルギー
    が、３〜５０ｍＪの範囲にある、請求項１５〜２５のいずれかに記載の装置。
  27. 【請求項２７】 物質を切除することに適した波長のレーザービームを発生
    させる方法であって、 ５Ｈｚと３０Ｈｚとの間のパルス率において発せられ、該切除することに適さ
    ない波長の初期のレーザービームを提供する工程と、 該初期のレーザービームから、調波発生により物質を切除することに適した波
    長のレーザービームを取り出す周波数変換手段を介して、該初期のレーザービー
    ムを配向する工程とを含む、方法。
  28. 【請求項２８】 前記周波数変換手段が非線形光学物質を含み、前記方法が
    該物質を少なくとも４０℃の温度に保つための工程をさらに含む、請求項２７に
    記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記温度が４０℃と２００℃との間である、請求項２８に
    記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記温度が約８０℃である、請求項２８に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記非線形光学物質が少なくとも１つの非線形光学結晶を
    含む、請求項２８、２９または３０に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記結晶がホウ酸セシウムリチウム（ＣＬＢＯ）である、
    請求項３１に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 密閉されたハウジング内において、乾燥不活性雰囲気中に
    前記結晶（複数）を提供する工程をさらに含む、請求項３１または３２に記載の
    方法。
  34. 【請求項３４】 前記ソースが固体レーザーである、請求項２７〜３３のい
    ずれかに記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記初期のレーザービームが、電磁スペクトルの赤外線波
    長領域内にあり、前記適した波長が電磁スペクトルの紫外線波長領域内にある、
    請求項２７〜３４のいずれかに記載の方法。
  36. 【請求項３６】 物質を切除する方法であって、請求項２７〜３５のいずれ
    かに記載のレーザービームを発生する工程と、該物質に前記適した波長のレーザ
    ービームをレーザー処置ビームとして送出する工程と、該レーザー処置ビームに
    より該物質を切除する工程とを含む、方法。
  37. 【請求項３７】 前記適した波長のレーザービームのパルス毎のエネルギー
    が、３〜５０ｍＪの範囲にある、請求項２７〜３６のいずれかに記載の方法。
  38. 【請求項３８】 物質を切除することに適した波長のレーザービームを発生
    させる方法であって、 初期に発せられた該切除することに適さない波長のレーザービームを供給する
    工程と、 該初期のレーザービームから、調波発生により物質を切除することに適した波
    長のレーザービームを取り出す周波数変換手段を介して、該初期のレーザービー
    ムを配向する工程とを含む工程において、 該周波数変換手段が非線形光学物質を含み、該方法が該物質を少なくとも４０
    ℃の温度に保つ工程をさらに含む、方法。
  39. 【請求項３９】 前記温度が４０℃と２００℃との間である、請求項３８に
    記載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記温度が約８０℃である、請求項３８に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 前記非線形光学物質が少なくとも１つの非線形光学結晶を
    含む、請求項３８、３９または４０に記載の方法。
  42. 【請求項４２】 前記結晶がホウ酸セシウムリチウム（ＣＬＢＯ）である、
    請求項４１に記載の方法。
  43. 【請求項４３】 密閉されたハウジング内において、乾燥不活性雰囲気中に
    前記結晶（複数）を提供する工程をさらに含む、請求項４１または４２に記載の
    方法。
  44. 【請求項４４】 前記ソースが固体レーザーである、請求項３８〜４３のい
    ずれかに記載の方法。
  45. 【請求項４５】 前記初期のレーザービームが、電磁スペクトルの赤外線波
    長領域内にあり、前記適した波長が電磁スペクトルの紫外線波長領域内にある、
    請求項３８〜４４のいずれかに記載の方法。
  46. 【請求項４６】 物質を切除する方法であって、請求項３８〜４５のいずれ
    かに記載のレーザービームを発生する工程と、該物質に前記適した波長のレーザ
    ービームをレーザー処置ビームとして送出する工程と、該レーザー処置ビームに
    より該物質を切除する工程とを含む、方法。
  47. 【請求項４７】 前記適した波長のレーザービームのパルス毎のエネルギー
    が３〜５０ｍＪの範囲にある、請求項３８〜４６のいずれかに記載の方法。
  48. 【請求項４８】 物質を切除するための方法であって、 レーザービームを周波数倍化化合物を介して配向する工程と、 その後、該ビームを複数の周波数変換化合物を介して配向する工程と、 その後、該ビームをビーム分離システムを介して配向する工程と、 該ビームまたは該ビームの一部を該物質を切除するために、該物質のエリアの
    上へ配向する工程とを含み、 該周波数変換化合物が、少なくとも１つのホウ酸セシウムリチウム（ＣｓＬｉ
    Ｂ6Ｏ10またはＣＬＢＯ）結晶を含む、方法。
  49. 【請求項４９】 前記少なくとも１つのＣＬＢＯ結晶が、４０℃と２００℃
    との間の温度に保たれる、請求項４８に記載の方法。
  50. 【請求項５０】 前記方法が、５Ｈｚと３０Ｈｚとの間の範囲内のパルス率
    、および３〜５０ｍＪの範囲内のパルスエネルギーを備えて前記ビームを発する
    工程を含む、請求項４８または４９に記載の方法。
  51. 【請求項５１】 物質のレーザー切除のための装置であって、 赤外光のレーザービームを供給するためのレーザーソースと、 該赤外線ビームの周波数を倍化するための第１の周波数倍化手段と、 該赤外線ビームを紫外線ビームに変換するためのビーム変換手段であって、 ２度倍化した周波数ビームを生成するように、該周波数を再度倍化するた
    めの第２の周波数変換倍化手段と、 該赤外線ビームの紫外線第５調波を生成するように、該２度周波数を倍化
    したビームを該赤外線ビームと混合するための第５調波周波数混合手段とを含む
    、手段と、 該紫外線調波を分離するためのビーム分離システムと、 該紫外線調波を該物質へ送出するためのレーザー送出システムとを含み、 該装置は、該赤外線ビームを該第１の周波数倍加手段および該ビーム変換手段
    を介して配向し、かつ該ビーム変換手段からの光を該ビーム分離システムへ、そ
    の後該レーザー送出システムへ配向するように配置され、該第５調波周波数混合
    手段、または該第２の周波数倍加手段がホウ酸セシウムリチウム（ＣｓＬｉＢ6 Ｏ10またはＣＬＢＯ）結晶を含む、装置。
  52. 【請求項５２】 前記装置が、前記ＣＬＢＯ結晶を４０℃と２００℃との間
    の温度の１つまたはそれ以上に保つための加熱手段を含む、請求項５１に記載の
    装置。
  53. 【請求項５３】 前記装置が、前記ビームを５〜３０Ｈｚの範囲内のパルス
    率、および３〜５０ｍＪの範囲内のパルス毎のエネルギーを備えて発するための
    ビーム発生手段を含む、請求項５１または５２に記載の装置。
  54. 【請求項５４】 前記装置が、レーザー切除ハンドピースまたはプローブを
    構成する、請求項５１、５２または５３に記載の装置。
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