JP2023551170A - レーザモジュールおよびその方法 - Google Patents

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Abstract

開示されるのは、泌尿器科的処置におけるホルミウムレーザなど、医療的処置においてレーザを使用するときの臨床医の選択肢を広げるレーザシステムのためのレーザモジュールおよびその方法である。レーザモジュールは、独立して駆動可能なレーザ生成アセンブリと、レーザ光学系と、レーザ生成アセンブリを駆動するドライバとを含む。各レーザ生成アセンブリは、誘導放出による光の増幅のために、利得媒質を介して光を案内するために共振器光学系の間に配置された利得媒質を有する光共振器を含む。レーザ光学系は、レーザ生成アセンブリにより生成される２以上の入力レーザビームを結合して、２以上の入力レーザビームの結合から得られるパルスエネルギ、パルス幅またはパルス繰り返し周波数を有する結合レーザビームを生成する。また、レーザ光学系は、結合レーザビームの少なくとも一部分を出力レーザビームとしてレーザモジュールの出口を通って案内する。

Description

レーザおよび光ファイバ送達システムの進歩は、医療処置におけるレーザの使用を促進してきた。実際、ホルミウムレーザなどのレーザは、部分的または完全な腎摘出術、レーザを利用した経尿道的前立腺切除術（ＴＵＲＰ：ｔｒａｎｓ－ｕｒｅｔｈｒａｌ ｒｅｓｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｓｔａｔｅ）、表在性膀胱癌に関連した腫瘍の治療、または尿路結石の破砕を含む多様な泌尿器科的処置に有用だと分かっている。このような泌尿器科的処置用のホルミウムレーザシステムで、パルスエネルギ、パルス周波数およびパルス幅に関するものを含むいくつかの設定が臨床医に利用できる。しかし、前述のホルミウムレーザシステムで利用できる設定の数は、現在限られており、その結果、泌尿器科的処置に対する治療の選択肢を制限している。必要なものは、医療的処置においてホルミウムまたはその他のレーザを使用するときの臨床医の選択肢を広げるレーザシステムのためのレーザモジュールおよびその方法である。
本明細書に開示されるのは、上記事項を対象とするレーザモジュールおよび方法である。
本明細書に開示されるのは、いくつかの実施形態において、独立して駆動可能な複数のレーザ生成アセンブリと、レーザ光学系と、印刷回路基板アセンブリとを含むレーザモジュールである。複数のレーザ生成アセンブリの各レーザ生成アセンブリは、光共振器およびポンプを含む。光共振器は、誘導放出による光の増幅のために、利得媒質を介して光を案内するように構成された共振器光学系の間に配置された利得媒質を含む。ポンプは、エネルギを利得媒質に送り込んで、誘導放出のために利得媒質のイオン、原子または分子を励起するように構成される。レーザ光学系は、複数のレーザ生成アセンブリにより生成される２以上の入力レーザビームを独立して結合して２以上の入力レーザビームの結合から得られるパルスエネルギ、パルス幅またはパルス繰り返し周波数を有する出力レーザビームを生成するように構成される。レーザ光学系は、出力レーザビームの少なくとも一部分をレーザモジュールの出口を通って案内するようにも構成される。印刷回路基板アセンブリは、複数のレーザ生成アセンブリの各レーザ生成アセンブリを、その入力レーザビームの少なくともパルスエネルギ、パルス幅またはパルス繰り返し周波数に関して独立して駆動するように構成されるドライバを含む。
いくつかの実施形態において、出力レーザビームのパルスのパルス繰り返し周波数は、２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビームのいずれかのパルス繰り返し周波数の２倍である。
いくつかの実施形態において、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスおよび第２入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有する。第２入力レーザビームのパルスは、第１入力レーザビームのパルスに対して、パルス繰り返し間隔の半分だけ遅延させる。
いくつかの実施形態において、出力レーザビームのパルスのパルス繰り返し周波数は、２以上の入力レーザビームのうちの４つの入力レーザビームのいずれかのパルス繰り返し周波数の４倍である。
いくつかの実施形態において、４つの入力レーザビームの第１入力レーザビームのパルス、第２入力レーザビームのパルス、第３入力レーザビームのパルスおよび第４入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有する。第２入力レーザビームのパルスは、第１入力レーザビームのパルスに対して、パルス繰り返し間隔の四分の一だけ遅延させる。第３入力レーザビームのパルスは、第１入力レーザビームのパルスに対して、パルス繰り返し間隔の半分だけ遅延させる。第４入力レーザビームのパルスは、第１入力レーザビームのパルスに対して、パルス繰り返し間隔の四分の三だけ遅延させる。
いくつかの実施形態において、出力レーザビームのパルスは、２以上の入力レーザビームのパルスの組である。
いくつかの実施形態において、２以上の入力レーザビームの第１入力レーザビームのパルスおよび第２入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有する。第２入力レーザビームのパルスは、第１入力レーザビームのパルスに対して、第１入力レーザビームのパルスの少なくともパルス幅と第１入力レーザビームのパルスのパルス幅以下とを合わせた分だけ遅延させる。
いくつかの実施形態において、出力レーザビームのパルスのパルスエネルギは、出力レーザビームのパルスの半分について、２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビームのいずれかのパルスエネルギの約２倍である。
いくつかの実施形態において、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスは、２つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビームのパルスのパルス繰り返し間隔の半分のパルス繰り返し間隔を有する。第１入力レーザビームのパルスの１つおきのパルスは、第２入力レーザビームのパルスのうちの１つのパルスと時間的に一致する。
いくつかの実施形態において、２以上の入力レーザビームの各入力レーザビームは、ほぼ同じパルスエネルギおよびほぼ同じパルス幅を有する。
いくつかの実施形態において、出力レーザビームは、２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビームのパルスの連続波である。
いくつかの実施形態において、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスおよび第２入力レーザビームのパルスは、同じパルス幅および同じパルス繰り返し間隔を有する。第２入力レーザビームのパルスは、第１入力レーザビームのパルスに対して、第１および第２入力レーザビームのパルス幅の分だけ遅延させる。
いくつかの実施形態において、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスおよび第２入力レーザビームのパルスは、異なるパルス幅および同じパルス繰り返し間隔を有する。第２入力レーザビームのパルスは、第１入力レーザビームのパルスに対して、第１入力レーザビームのパルス幅の分だけ遅延させる。
いくつかの実施形態において、第１入力レーザビームのパルス幅は、第２入力レーザビームのパルス幅の半分である。
いくつかの実施形態において、出力レーザビームのパルスエネルギは変調される。第１入力レーザビームまたは第２入力レーザビームは、それぞれ第２入力レーザビームまたは第１入力レーザビームよりも大きいパルスエネルギを有する。
いくつかの実施形態において、出力レーザビームは、第１入力レーザビームの連続波および第２入力レーザビームのパルス波である。出力レーザビームのピークパワーは、第２入力レーザビームのパルス繰り返し間隔に従って変調される。
本明細書で開示されるのは、また、医療システム用のレーザモジュールの方法である。方法は、いくつかの実施形態において、入力レーザ駆動ステップと、入力レーザ結合ステップと、出力レーザ案内ステップとを含む。入力レーザ駆動ステップは、印刷回路基板アセンブリのドライバを用いて、複数のレーザ生成アセンブリの各レーザ生成アセンブリを、その入力レーザビームの少なくともパルスエネルギ、パルス幅またはパルス繰り返し周波数に関して独立して駆動することを含む。入力レーザ駆動ステップは、エネルギポンピングステップを含む。エネルギポンピングステップは、ポンプでエネルギを利得媒質に送り込んで、誘導放出による光の増幅のために利得媒質のイオン、原子または分子を励起することを含む。入力レーザ結合ステップは、レーザ光学系を用いて、複数のレーザ生成アセンブリにより生成される２以上の入力レーザビームを独立して結合して２以上の入力レーザビームの結合から得られるパルスエネルギ、パルス幅またはパルス繰り返し周波数を有する出力レーザビームを生成することを含む。出力レーザ案内ステップは、出力レーザビームの少なくとも一部分をレーザモジュールの出口を通って案内することを含む。
いくつかの実施形態において、出力レーザビームのパルス繰り返し周波数は、入力レーザ結合ステップで２つの入力レーザビームをレーザ光学系と結合した後、２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビームのいずれかのパルス繰り返し周波数の２倍である。２つの入力レーザビームの各入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有する。
いくつかの実施形態において、入力レーザ駆動ステップは、２つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビームのパルスを、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスに対して、２つの入力レーザビームによって共有されるパルス繰り返し間隔の半分だけ遅延させることを含む。
いくつかの実施形態において、出力レーザビームのパルスのパルス繰り返し周波数は、入力レーザ結合ステップで４つの入力レーザビームをレーザ光学系と結合した後、２以上の入力レーザビームのうちの４つの入力レーザビームのいずれかのパルス繰り返し周波数の４倍である。４つの入力レーザビームの各入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有する。
いくつかの実施形態において、入力レーザ駆動ステップは、４つの入力レーザビームの第２入力レーザビームのパルスを、４つの入力レーザビームの第１入力レーザビームのパルスに対して、４つの入力レーザビームによって共有されるパルス繰り返し間隔の四分の一だけ遅延させることを含む。入力レーザ駆動ステップは、４つの入力レーザビームの第３入力レーザビームのパルスを、第１入力レーザビームのパルスに対して、４つの入力レーザビームによって共有されるパルス繰り返し間隔の半分だけ遅延させることを含む。入力レーザ駆動ステップは、４つの入力レーザビームの第４入力レーザビームのパルスを、第１入力レーザビームのパルスに対して、４つの入力レーザビームによって共有されるパルス繰り返し間隔の四分の三だけ遅延させることも含む。
いくつかの実施形態において、出力レーザビームのパルスは、入力レーザ結合ステップの後、２以上の入力レーザビームのパルスの組である。２以上の入力レーザビームの各入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有する。
いくつかの実施形態において、入力レーザ駆動ステップは、２以上の入力レーザビームの第２入力レーザビームのパルスを、２以上の入力レーザビームの第１入力レーザビームのパルスに対して、第１入力レーザビームのパルスの少なくともパルス幅と第１入力レーザビームのパルスのパルス幅以下とを合わせた分だけ遅延させることを含む。
いくつかの実施形態において、出力レーザビームのパルスのパルスエネルギは、入力レーザ結合ステップの後、出力レーザビームのパルスの半分について、２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビームのいずれかのパルスエネルギの約２倍である。
いくつかの実施形態において、入力レーザ駆動ステップは、２つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビームのパルス繰り返し間隔の半分のパルス繰り返し間隔で、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームをパルシングすることを含む。第１入力レーザビームの１つおきのパルスは、第２入力レーザビームのパルスのうちの１つのパルスと時間的に一致する。
いくつかの実施形態において、入力レーザ駆動ステップは、ほぼ同じパルスエネルギおよびほぼ同じパルス幅で、２以上の入力レーザビームの各入力レーザビームを生成することを含む。
いくつかの実施形態において、入力レーザ駆動ステップは、２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビームをパルシングして、出力ビームを連続波として生成することを含む。
いくつかの実施形態において、２つの入力レーザビームをパルシングすることは、同じパルス幅および同じパルス繰り返し間隔で、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームをパルシングするが、第２入力レーザビームのパルスを、第１入力レーザビームのパルスに対して、第１および第２入力レーザビームのパルス幅の分だけ遅延させることを含む。
いくつかの実施形態において、２つの入力レーザビームをパルシングすることは、異なるパルス幅および同じパルス繰り返し間隔で、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームをパルシングするが、第２入力レーザビームのパルスを、第１入力レーザビームのパルスに対して、第１入力レーザビームのパルス幅の分だけ遅延させることを含む。
いくつかの実施形態において、第１入力レーザビームのパルス幅は、第２入力レーザビームのパルス幅の半分である。
いくつかの実施形態において、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームをパルシングすることは、第１入力レーザビームまたは第２入力レーザビームを、それぞれ第２入力レーザビームまたは第１入力レーザビームよりも大きいパルスエネルギでパルシングすることによって、変調パルスエネルギを有する出力レーザビームを生成することを含む。
いくつかの実施形態において、入力レーザ駆動ステップは、２以上の入力レーザビームの第１入力レーザビームの連続波を生成することと、２以上の入力レーザビームの第２入力レーザビームをパルシングすることとによって、第２入力レーザビームのパルス繰り返し間隔に従って変調されたピークパワーを有する出力レーザビームを生成することとを含む。
本明細書において提供される概念のこれらおよび他の特徴は、当該概念の特定の実施形態をより詳細に説明する、添付の図面および以下の説明を考慮すると、当業者にはより明らかになるであろう。
いくつかの実施形態によるレーザモジュールを示す図である。 いくつかの実施形態によるレーザモジュールのレーザ生成アセンブリを示す図である。 いくつかの実施形態によるレーザモジュールの別のレーザ生成アセンブリを示す図である。 いくつかの実施形態によるレーザモジュールの別のレーザ生成アセンブリを示す図である。 いくつかの実施形態によるレーザモジュールの電子機器のブロック図を示す図である。 いくつかの実施形態による２つの入力レーザビームの結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する図である。 いくつかの実施形態による４つの入力レーザビームの結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する図である。 いくつかの実施形態による２つの入力レーザビームの別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する図である。 いくつかの実施形態による２つの入力レーザビームの別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する図である。 いくつかの実施形態による２つの入力レーザビームの別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する図である。 いくつかの実施形態による２つの入力レーザビームの別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する図である。 いくつかの実施形態による２つの入力レーザビームの別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する図である。
いくつかの特定の実施形態がより詳細に開示される前に、本明細書に開示される特定の実施形態は、本明細書に提供される概念の範囲を限定しないことを理解されたい。本明細書に開示される特定の実施形態は、特定の実施形態から容易に分離でき、任意選択で、本明細書に開示される他の多数の実施形態のいずれかの特徴と組み合わせるか、または置換することができる特徴を有することができることも理解されたい。
本明細書で使用される用語に関して、用語は、いくつかの特定の実施形態を説明するためのものであり、用語は、本明細書で提供される概念の範囲を限定しないことも理解されたい。序数（例えば、第１、第２、第３など）は、一般に、複数の特徴または複数のステップのグループ内の異なる特徴またはステップを区別または識別するために使用され、連続的な限定または数値制限を提供するものではない。例えば、「第１」、「第２」、および「第３」の特徴またはステップは、必ずしもその順序で現れる必要はなく、そのような特徴またはステップを含む特定の実施形態は、必ずしも３つの特徴またはステップに限定される必要はない。「左」、「右」、「上」、「下」、「前」、「後」、などのラベルは、便宜上使用されており、例えば、特定の固定位置、向き、又は方向を意味するものではない。代わりに、そのような表記は、例えば、相対的な位置、向き、又は方向を反映するために使用される。単数形の「一」、「１つ」、および「前記」は、文脈で明確に指示されていない限り、複数形の参照も含む。
本明細書で使用されるとき、パルス繰り返し間隔（ＰＲＩ：ｐｕｌｓｅ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｖａｌ）とは、レーザビームの２つの隣接するパルス間の時間間隔である。パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：ｐｕｌｓｅ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）とは、単位時間あたりのそのレーザビームのパルス割合である。パルス繰り返し間隔およびパルス繰り返し周波数は、反比例する。
別途定義されていない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者が一般に理解するのと同じ意味を有する。
前述した通り、レーザおよび光ファイバ送達システムの進歩は、多様な泌尿器科的処置におけるホルミウムレーザなど、医療処置におけるレーザの使用を促進してきた。泌尿器科的処置用のホルミウムレーザシステムで、パルスエネルギ、パルス周波数およびパルス幅に関するものを含むいくつかの設定が臨床医に利用できる。しかし、このようなホルミウムレーザシステムで利用できる設定の数は、現在限られており、その結果、泌尿器科的処置に対する治療の選択肢を制限している。必要なものは、医療的処置においてホルミウムまたはその他のレーザを使用するときの臨床医の選択肢を広げるレーザシステムのためのレーザモジュールおよびその方法である。
本明細書に開示されるのは、上記事項を対象とするレーザモジュールおよび方法である。
レーザモジュール
図１は、いくつかの実施形態によるレーザモジュール１００を示す。
図示されるように、レーザモジュール１００は、総称して本明細書においてレーザ生成アセンブリ１０２と呼ばれる独立して駆動可能な複数のレーザ生成アセンブリ１０２ａ，１０２ｂ，…，１０２ｎと、レーザ光学系１０４と、印刷回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ：ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０６とを含む。レーザモジュール１００は、フォトダイオード１０８などの光検出器、またはそのために構成されるレーザ光学系１０４を備えるフォトダイオードアレイなどの光検出器アレイをさらに含むことができる。
図２～図４は、いくつかの実施形態によるレーザモジュール１００の複数のレーザ生成アセンブリ１０２を示す。
複数のレーザ生成アセンブリ１０２の各レーザ生成アセンブリ１０２ａ，１０２ｂ，…，１０２ｎは、ポンプ１１２（例えば、ポンプ１１２ａ，ポンプ１１２ｂ，…，ポンプ１１２ｎ）と対になっている光共振器１１０（例えば、光共振器１１０ａ，光共振器１１０ｂ，…，光共振器１１０ｎ）をそれぞれ含む。
光共振器１１０は、光子γの誘導放出による光の増幅のために、利得媒質１１４を介して光を案内するように構成された共振器光学系の間に配置された利得媒質１１４を含む。利得媒質１１４は、ホルミウム添加ＹＡＧ（Ｈｏ：ＹＡＧ）、ネオジム添加ＹＡＧ（Ｎｄ：ＹＡＧ）、イッテルビウム添加ＹＡＧ（Ｙｂ：ＹＡＧ）もしくはエルビウム添加ＹＡＧ（Ｅｒ：ＹＡＧ）などの希土類金属イオン添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：ｙｔｔｒｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｇａｒｎｅｔ）結晶を含む結晶、ネオジム添加ＹＡＧなどの希土類金属イオン添加ＹＡＧセラミックを含むセラミック、希土類金属イオン添加リン酸塩もしくはケイ酸塩ガラスを含むガラス、ヒ化ガリウム、ヒ化インジウムガリウムもしくは窒化ガリウムなどの半導体、染料などの１以上のレーザ活性有機分子を含む液体溶液、または二酸化炭素などの１以上のレーザ活性原子もしくは分子を含む気体を含むことができる。
共振器光学系は、光共振器１１０について線形共振器またはリング共振器を実現するために必要な、レーザミラー、ファラデーアイソレータまたは同様のものを含め、任意の数または種類の光学素子を含むことができる。レーザミラーは、線形またはリング共振器に必要なほど高い反射性または部分的に透過性の平面または曲面ミラーとして構成される、誘電体ミラー、ダイクロイックミラーまたは同様のものを含むことができる。例えば、図２の光共振器１１０は、高反射平面ミラー１１６および部分透過出力カプラ１１８を含む側面励起型線形共振器である。別の実施例では、図３の光共振器１１０は、高反射平面ミラー１１６、高反射曲面ミラー１２０、および部分透過出力カプラ１１８を含む側面励起型線形共振器である。別の実施例では、図４の光共振器１１０は、第１方向に光を透過するが反対の第２方向では光を遮断するファラデーアイソレータ１２２、２個の高反射平面ミラー１１６、および２個の部分透過曲面ミラー１２４を含むリング共振器である。２個の部分透過曲面ミラー１２４の各個は、通行、それからの異なる波長の光のために構成することができる。実際、２個の部分透過曲面ミラー１２４のうちの１個は、出力カプラとして機能することができる。
ポンプ１１２は、エネルギＥを利得媒質１１４に送り込んで、光子γの誘導放出のために利得媒質１１４のイオン、原子または分子を励起するように構成される。ポンプ１１２は、図２および図３でのように、それぞれ利得媒質１１４の側面および端から利得媒質１１４を光学的または電気的にポンピングするように構成することができる。利得媒質１１４が、例えば、結晶、セラミックまたはガラスの場合、ポンプ１１２はレーザダイオードまたは放電ランプにすることができる。別の実施例では、利得媒質１１４が半導体の場合、ポンプ１１２は電気ポンプにすることができる。
レーザ光学系１０４は、複数のレーザ生成アセンブリ１０２により生成される２以上の入力レーザビーム（例えば、図１のレーザビームａ，レーザビームｂ，…，レーザビームｎ）を独立して結合して２以上の入力レーザビームの結合から得られるパルスエネルギ、パルス繰り返し周波数またはパルス幅を有する結合レーザビームを生成するように構成される。例えば、レーザ光学系１０４は、２以上の入力レーザビームを結合して結合レーザビームを生成するために、複数のレーザ生成アセンブリ１０２の各レーザ生成アセンブリ１０２ａ，１０２ｂ，…，１０２ｎについて、コリメートレンズ１２６（例えば、コリメートレンズ１２６ａ，コリメートレンズ１２６ｂ，…，コリメートレンズ１２６ｎ）とプリズム１２８（例えば、プリズム１２８ａ，プリズム１２８ｂ，…，プリズム１２８ｎ）とを含むことができる。レーザ光学系１０４は、結合レーザビームの全体を上限として一部分を出力レーザビームとしてレーザモジュール１００の出口を通って案内するようにも構成される。本明細書で呼ばれる出力レーザビームは、任意の部分がフォトダイオード１０８などの光検出器に案内されるにも関わらず、結合レーザビームであることは理解されたい。
フォトダイオード１０８が存在する場合、レーザ光学系１０４は、結合レーザビームの一部分を反射レーザビームとしてフォトダイオード１０８に案内するように構成される、ビームスプリッタ１３０または同様のものをさらに含むことができる。フォトダイオードアレイが存在する場合、レーザ光学系１０４は、各入力レーザビームの一部分を反射入力レーザビームとしてフォトダイオードアレイに案内するように構成される、複数のビームスプリッタまたは同様のものをさらに含むことができる。
図５は、いくつかの実施形態によるレーザモジュールの電子機器のブロック図を示す。
ＰＣＢＡ１０６は、複数のレーザ生成アセンブリ１０２の各レーザ生成アセンブリ１０２ａ，１０２ｂ，．．．，１０２ｎを、その入力レーザビームの少なくともパルスエネルギ、パルス繰り返し周波数またはパルス幅に関して独立して駆動するように構成されるドライバ１３２を含む。このような駆動を実現するために、ドライバ１３２は、パワーまたはパルスパワーを制御するように構成される光パワーマネージャ１３４と、パルス幅およびパルス繰り返し周波数の両方を制御するように構成されるパルス波マネージャ１３６とに従って、各レーザ生成アセンブリ１０２ａ，１０２ｂ，…，１０２ｎまたはそのポンプ１１２に適切な駆動電流を供給する。例えば、パルスエネルギは１つのパルスのある期間にわたるパルスパワーの積であるため、光学パワーマネージャ１３４およびパルス波マネージャ１３６は、共に、パルスエネルギを制御するように構成される。加えて、ドライバ１３２は、複数のレーザ生成アセンブリ１０２の各レーザ生成アセンブリ１０２ａ，１０２ｂ，…，１０２ｎを、その入力レーザビームの連続波操作に関して独立して駆動するように構成することができる。このような駆動を実現するために、ドライバ１３２は、連続波操作を駆動するように構成される連続波マネージャ１３８に従って、各レーザ生成アセンブリ１０２ａ，１０２ｂ，…，１０２ｎまたはそのポンプ１１２に適切な駆動電流を供給することができる。
ＰＣＢＡ１０６は、電源１４３に連結されたマイクロコントローラ１４０およびパワーマネージャ１４２も含む。マイクロコントローラ１４０は、レーザモジュール１００を制御するように構成される、１以上の中央処理装置（ＣＰＵ）、実行可能命令を有するプログラムメモリ、および少なくとも少量のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。パワーマネージャ１４２は、レーザモジュール１００のパワー分配および消費を管理するように構成され、それによってレーザモジュール１００のクーラ動作温度を維持する。
フォトダイオード１０８が存在するとき、ＰＣＢＡ１０６は光電流モニタ１４４も含み、反射レーザビームに従ってフォトダイオード１０８によって生成される瞬時光電流を監視するように構成し、該瞬時光電流は反射レーザビームに比例し、該反射レーザビームは、さらに、ビームスプリッタ１３０等の出力レーザビームに比例する。マイクロコントローラ１４０の光電流比較ロジックによる反射レーザビームの瞬時光電流と反射レーザビームの予想光電流との比較で、ドライバ１３２は複数のレーザ生成アセンブリ１０２のうちの任意の１以上のレーザ生成アセンブリの駆動を協働しておよび独立して調整することが可能になる。例えば、出力レーザビームが図６に提供されるもののようなプロファイルを有すると予想されるが、反射レーザビームの瞬時光電流と反射レーザビームの予想光電流との比較で、入力レーザｂのものに対応する遅延パルスが減少したパルスエネルギを有すると示される場合、ドライバ１３２はレーザ生成アセンブリ１０２ｂの駆動を協働して調整するように構成される。
フォトダイオードアレイが存在する場合、ＰＣＢＡ１０６は光電流モニタ１４４も含むが、反射入力レーザビームに従ってフォトダイオードアレイによって生成される並行な瞬時光電流を監視するように構成される。マイクロコントローラ１４０の光電流比較ロジックによる反射レーザビームの瞬時光電流と反射入力レーザビームの予想光電流との比較で、ドライバ１３２は複数のレーザ生成アセンブリ１０２のうちの任意の１以上のレーザ生成アセンブリの駆動を協働しておよび独立して調整することが可能になる。例えば、反射入力レーザビーム（例えば、入力レーザｂの反射される部分）が、出力レーザビームを形成するものに対応するものとして、図６に提供されるもののような出力レーザビームのプロファイルに寄与すると予想されるが、反射入力レーザビームの瞬時光電流と反射入力レーザビームの予想光電流との比較で、パルスが減少したパルスエネルギを有すると示される場合、ドライバ１３２は、そのためのレーザ生成アセンブリの駆動を協働しておよび独立して調整するように構成される。
出力レーザビームのプロファイル
前述した通り、レーザ光学系１０４は、複数のレーザ生成アセンブリ１０２により生成される２以上の入力レーザビーム（例えば、図１のレーザビームａ，レーザビームｂ，…，レーザビームｎ）を独立して結合して２以上の入力レーザビームの結合から得られるパルスエネルギ、パルス繰り返し周波数またはパルス幅を有する結合レーザビームを生成するように構成される。図６～図１２は、２以上の入力レーザビームの結合から得られる出力レーザビームの様々なプロファイルを提供しており、そのプロファイルの各々は出力レーザビームを用いて医療処理を実現するための追加の選択肢を提供する。
図６は、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビーム（例えば、入力レーザａおよび入力レーザｂ）の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図示されるように、出力レーザビームのパルスのパルス繰り返し周波数は、出力レーザビームを形成するために結合された２つの入力レーザビームのいずれかのレーザビームのパルス繰り返し周波数の２倍である。実際、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）のパルスおよび第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザｂ）のパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有するが、出力レーザビームのパルス繰り返し周波数を２倍にするために、第２入力レーザビームのパルスは、第１入力レーザビームのパルスに対して、出力レーザビームのパルス繰り返し間隔の半分だけ遅延させる。出力レーザビームにおける第１入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、ｔ０＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここで、初期時点ｔ０と第２入力レーザビームの介在パルス後の時点ｔ２とについてのパルス繰り返し間隔はｔ２－ｔ０に等しい。出力レーザビームの第２入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、（ｔ０＋Ｄ）＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここで、遅延（Ｄ）が１／２ＰＲＩに等しい。数値例では、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームの両方のパルスが２２００Ｈｚのパルス繰り返し周波数に対して０．４５ｍｓごとであるが、第２入力レーザビームのパルスを第１入力レーザビームのパルスから０．２２５ｍｓ遅延させる場合、出力レーザビームのパルス繰り返し周波数は事実上４４００Ｈｚである。
それぞれ、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームのパルス幅ＰＷ１およびＰＷ２は、図６に図示される出力レーザビームのプロファイルでは等しい（例えば、０．０５ｍｓ）が、パルス幅は等しい必要はない。加えて、それぞれ、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームのパルスパワーＰ１およびＰ２は、図６に図示される出力レーザビームのプロファイルでは等しいが、パルスパワーは等しい必要はない。実際、パルス幅およびパルスパワーのあらゆる組合せが可能である。
図７は、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの４つの入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ、入力レーザｂ、入力レーザｃおよび入力レーザｄ）の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図示されるように、出力レーザビームのパルスのパルス繰り返し周波数は、出力レーザビームを形成するために結合された４つの入力レーザビームのいずれかのレーザビームのパルス繰り返し周波数の４倍である。実際、４つの入力レーザビームの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）のパルス、第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザｂ）のパルス、第３入力レーザビーム（例えば、入力レーザｃ）のパルスおよび第４入力レーザビーム（例えば、入力レーザｄ）のパルスは同じパルス繰り返し間隔を有するが、出力レーザビームのパルス繰り返し周波数を４倍にするために、第２入力レーザビームのパルスは、第１入力レーザビームのパルスに対して、パルス繰り返し間隔の四分の一だけ遅延させ、第３入力レーザビームのパルスは、第１入力レーザビームのパルスに対して、パルス繰り返し間隔の半分だけ遅延させ、第４入力レーザビームのパルスは、第１入力レーザビームのパルスに対して、出力レーザビームのパルス繰り返し間隔の四分の三だけ遅延させる。出力レーザビームにおける第１入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、ｔ０＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここで、初期時点ｔ０と第２、第３および第４入力レーザビームの介在パルス後の時点ｔ４とについてのパルス繰り返し間隔はｔ４－ｔ０に等しい。出力レーザビームにおける第２入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、（ｔ０＋Ｄ２）＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここで、遅延（Ｄ２）は１／４ＰＲＩに等しい。出力レーザビームにおける第３入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、（ｔ０＋Ｄ３）＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここで、遅延（Ｄ３）は１／２ＰＲＩに等しい。出力レーザビームの第４入力レーザビームのパルスに関し、
あるとき、（ｔ０＋Ｄ４）＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。遅延（Ｄ４）は３／４ＰＲＩに等しい。数値例では、第１、第２、第３および第４入力レーザビームの各入力レーザビームのパルスは２２００Ｈｚのパルス繰り返し周波数に対して０．４５ｍｓごとであるが、第２、第３および第４入力レーザビームのパルスを第１入力レーザビームのパルスを起点として互いに連続して０．１１２５ｍｓ遅延させる場合、出力レーザビームのパルス繰り返し周波数は事実上８８００Ｈｚである。
それぞれ、第１、第２、第３および第４入力レーザビームのパルス幅ＰＷ１、ＰＷ２、ＰＷ３およびＰＷ４は、図７に図示される出力レーザビームのプロファイルでは等しい（例えば、０．０５ｍｓ）が、パルス幅は等しい必要はない。加えて、それぞれ、第１、第２、第３および第４入力レーザビームのパルスパワーＰ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４は、図７に図示される出力レーザビームのプロファイルでは等しいが、パルスパワーは等しい必要はない。実際、パルス幅およびパルスパワーのあらゆる組合せが可能である。
図８は、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビーム（例えば、入力レーザａおよび入力レーザｂ）の別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図示されるように、出力レーザビームのパルスは、出力レーザビームにパルスバーストを形成するために結合される２つの入力レーザビームのパルスの２つ組である。しかし、２つの入力レーザビームのパルスの２つ組である出力レーザビームのパルスは、２以上の入力レーザビームのパルスの組である出力レーザビームのパルスのほんの一例にすぎないことは理解されたい。実際、出力レーザビームのパルスは、代わりに、出力レーザビームを形成するために結合される３つの入力レーザビームのパルスの３つ組、出力レーザビームを形成するために結合される４つの入力レーザビームのパルスの４つ組、等々にすることができる。２つの入力レーザビームのパルスの２つ組である出力レーザビームのパルスに関し、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）のパルスおよび第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザｂ）のパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有するが、第２入力レーザビームのパルスは、出力レーザビームにパルスバーストを形成するために、第１入力レーザビームのパルスに対し、第１入力レーザビームのパルスの少なくともパルス幅と第１入力レーザビームのパルスのパルス幅以下とを合わせた分だけ遅延させる。注目すべきことに、第２入力レーザビームのパルスを、第１入力レーザビームのパルスに対して、第１入力レーザビームのパルスの少なくともパルス幅と第１入力レーザビームのパルスのパルス幅のごく一部分以下とを合わせた分だけ遅延させることは、第１および第２入力レーザビームのパルスのカップリングをより密にする。出力レーザビームにおける第１入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、ｔ０＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここで、初期時点ｔ０と第２入力レーザビームの介在パルスおよび追加の時間量の後の時点ｔ６とについてのパルス繰り返し間隔はｔ６－ｔ０に等しい。出力レーザビームにおける第２入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、（ｔ０＋Ｄ）＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここで、遅延がＰＷ１またはε＜＜ＰＷ１としてＰＷ１＋εに等しい。数値例では、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームの両方のパルスが０．０５ｍｓのパルス幅（ＰＷ）を有し、２２００Ｈｚのパルス繰り返し周波数に対し０．４５ｍｓごとに発生するが、第２入力レーザビームのパルスを第１入力レーザビームのパルスから０．０６ｍｓ遅延させる場合、２つの入力レーザビームのパルスの２つ組は、２２００Ｈｚの周波数を有する出力レーザビームで事実上パルスバーストを形成する。
それぞれ、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームのパルス幅ＰＷ１およびＰＷ２は、図８に図示される出力レーザビームのプロファイルでは等しい（例えば、０．０５ｍｓ）が、パルス幅は等しい必要はない。加えて、それぞれ、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームのパルスパワーＰ１およびＰ２は、図８に図示される出力レーザビームのプロファイルでは等しいが、パルスパワーは等しい必要はない。実際、パルス幅およびパルスパワーのあらゆる組合せが可能である。
図９は、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビーム（例えば、入力レーザａおよび入力レーザｂ）の別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図示されるように、出力レーザビームのパルスのパルスエネルギは、出力レーザビームのパルスの半分について、出力レーザビームを形成するために結合された２つの入力レーザビームのいずれかのレーザビームのパルスエネルギの約２倍である。このような変調出力レーザビーム（例えば、パワー変調出力レーザ）を形成するために、任意で第１または第２入力レーザビームのいずれかのパルスの遅延の後で、第１入力レーザビームの１つおきのパルスは、第２入力レーザビームのパルスのうちの１つのパルスと時間的に一致するように、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）のパルスは、２つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザｂ）のパルスのパルス繰り返し間隔の半分のパルス繰り返し間隔を有し、遅延はパルス繰り返し間隔の倍数である。出力レーザビームにおける第１入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、ｔ０＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここで、初期時点ｔ０と第１入力レーザビームの隣接パルスの時点ｔ１との間のパルス繰り返し間隔はｔ１－ｔ０に等しい。出力レーザビームにおける第２入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、ｔ０＋２ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここでも、第１または第２入力レーザビームのいずれかのパルスを、パルス繰り返し間隔の倍数分だけ遅延させることができる。その場合、第１入力レーザビームについてのｔ０＋ｎＰＲＩまたは第２入力レーザビームについてのｔ０＋２ｎＰＲＩのいずれにおいても最初の項（つまり、ｔ０）はｔ０＋Ｄに置き換えられる。ここで、
であるとき、遅延はｍＰＲＩに等しい。数値例では、第１入力レーザビームのパルスが２２００Ｈｚのパルス繰り返し周波数に対し０．４５ｍｓごとで、第２入力レーザビームのパルスが１１００Ｈｚのパルス繰り返し周波数に対し０．９０ｍｓごとで、第２入力レーザビームのパルスが第１入力レーザビームのパルスと時間的に一致する場合、出力レーザビームのパルスのパルスエネルギは、出力レーザビームのパルスの半分（すなわち、１１００Ｈｚのパルス繰り返し周波数を有するもの）について、２つの入力レーザビームのいずれかのレーザビームのパルスエネルギの約２倍である。
それぞれ、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームのパルス幅ＰＷ１およびＰＷ２は、図９に図示される出力レーザビームのプロファイルでは等しい（例えば、０．０５ｍｓ）が、パルス幅は等しい必要はない。加えて、それぞれ、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームのパルスパワーＰ１およびＰ２は、図９に図示される出力レーザビームのプロファイルでは等しいが、パルスパワーは等しい必要はない。実際、パルス幅およびパルスパワーのあらゆる組合せが可能である。加えて、２以上の入力レーザビームの任意の数の入力レーザビームを結合して、出力レーザビームを形成することができる。
図１０は、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビーム（例えば、入力レーザａおよび入力レーザｂ）の別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図示されるように、出力レーザビームは、出力レーザビームを形成するために結合された２つの入力レーザビームのパルスの未変調連続波である。実際、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）のパルスおよび第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザｂ）のパルスは、同じパルスエネルギ、同じパルス幅および同じパルス繰り返し間隔を有するが、第２入力レーザビームのパルスは、未変調連続波出力レーザビームを形成するために、第１入力レーザビームのパルスに対して、第１および第２入力レーザビームのパルス幅の分だけ遅延させる。出力レーザビームにおける第１入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、ｔ０＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここで、初期時点ｔ０と第２入力レーザビームの介在パルスの後の時点ｔ２とについてのパルス繰り返し間隔はｔ２－ｔ０に等しい。出力レーザビームにおける第２入力レーザビームのパルスに関し、
のであるとき、（ｔ０＋Ｄ）＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここで、遅延は第１入力レーザビームのパルスのパルス幅（ＰＷ１）に等しく、その遅延はさらに第２入力レーザビームのパルスのパルス幅（ＰＷ２）に等しい。数値例では、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームの両方のパルスが０．２２５ｍｓのパルス幅を有し、すべて発生し０．４５ｍｓごとであるが、第２入力レーザビームのパルスを第１入力レーザビームのパルスから０．２２５ｍｓ遅延させる場合、出力レーザビームのパルス繰り返し周波数は事実上連続波である。
それぞれ、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームのパルス幅ＰＷ１およびＰＷ２は、図１０に図示される出力レーザビームのプロファイルでは等しい（例えば、０．２２５ｍｓ）が、パルス幅は等しい必要はない。加えて、それぞれ、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームのパルスパワーＰ１およびＰ２は、図１０に図示される出力レーザビームのプロファイルでは等しいが、パルスパワーは等しい必要はない。実際、以下に記載されるように、図１１は、異なるパルスパワーおよびパルス幅のパルスを有する２つの入力レーザビームから形成される出力レーザビームの変調連続波を提供する。
図１１は、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビーム（例えば、入力レーザａおよび入力レーザｂ）の別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図示されるように、出力レーザビームは、出力レーザビームを形成するために結合された２つの入力レーザビームのパルスの変調連続波（例えば、パワー変調連続波）である。実際、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）のパルスおよび第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザｂ）のパルスは、異なるパルスエネルギ、異なるパルス幅および同じパルス繰り返し間隔を有するが、第２入力レーザビームのパルスは、出力レーザビームの変調連続波を形成するために、第１入力レーザビームのパルスに対して、第２入力レーザビームのパルス幅の半分である第１入力レーザビームのパルス幅の分だけ遅延させる。加えて、第１入力レーザビームのパルスは、第２入力レーザビームのパルスのパルスエネルギの２倍を有する。出力レーザビームにおける第１入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、ｔ０＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここで、初期時点ｔ０と第２入力レーザビームの介在パルスの後の時点ｔ３との間のパルス繰り返し間隔はｔ３－ｔ０に等しい。出力レーザビームの第２入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、（ｔ０＋Ｄ）＋ｎＰＲＩでパルスが発生し、パルスパワー（Ｐ２）は第１入力レーザビームのパルスのパルスパワー（Ｐ１）の半分に等しい。ここで、遅延は第１入力レーザビームのパルスのパルス幅に等しく、その遅延はさらに第２入力レーザビームのパルスのパルス幅の半分である。数値例では、第１入力レーザビームのパルスが、０．２２５ｍｓのパルス幅を有する第２入力レーザビームのパルスのパルスエネルギの２倍のパルスエネルギを有し、４４００Ｈｚのパルス繰り返し周波数に対して０．６７５ｍｓごとに発生するが、第２入力レーザビームのパルスが０．４５ｍｓのパルス幅を有し、第１入力レーザビームのパルスから０．２２５ｍｓ遅延させる場合、出力レーザビームは、事実上、２倍のパルスエネルギ４４００Ｈｚのパルス繰り返し周波数のパルスを有する変調連続波である。
図１０に図示される出力レーザビームのプロファイルでは、第１入力レーザビームのパルス幅ＰＷ１は第２入力レーザビームのパルス幅の半分であるが、パルス幅は、第２入力レーザビームのパルス幅ＰＷ２と同じまたは反対などの何らかの他の関係では、第１入力レーザビームのパルス幅の半分にすることができる。加えて、図１０に図示される出力レーザビームのプロファイルでは、第１入力レーザビームのパルスパワーＰ１が第２入力レーザビームのパルスパワーの２倍であるが、パルスパワーは、第２入力レーザビームのパルスパワーＰ２と反対などの何らかの他の関係では、第１入力レーザビームのパルスパワーの２倍にすることができる。
図１２は、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビーム（例えば、入力レーザａおよび入力レーザｂ）の別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図示されるように、出力レーザビームは、出力レーザビームを形成するために結合された２つの入力レーザビームの変調連続波（例えば、パワー変調連続波）である。実際に、出力レーザビームの変調連続波を形成するために、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）の連続波を、２つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザｂ）のパルスと結合する。第２入力レーザビームのパルスは、出力レーザビームでパルスエネルギが変調するパルス繰り返し周波数を有する。出力レーザビームにおける第２入力レーザビームのパルスに関し、
であるとき、ｔ０＋ｎＰＲＩでパルスが発生する。ここで、初期時点ｔ０と第２入力レーザビームの隣接パルスの時点ｔ１との間のパルス繰り返し間隔はｔ１－ｔ０に等しい。数値例では、第２入力レーザビームのパルスが２２００Ｈｚのパルス繰り返し周波数に対して０．４５ｍｓごとである場合、出力レーザのパルスエネルギも２２００Ｈｚの周波数で変調する。
第１入力レーザビームのパワーＰ１は第２入力レーザビームのパルスパワーＰ２の半分であるが、パワーＰ１およびパルスパワーＰ２は、何か他の関係にすることができる。実際、パルス幅およびパルスパワーのあらゆる組合せが可能である。
方法
レーザモジュール１００の方法は、レーザモジュール１００を医療システムで使用する方法を含む。例えば、レーザモジュールを使用する方法は、入力レーザ駆動ステップと、入力レーザ結合ステップと、出力レーザ案内ステップとを含む。
入力レーザ駆動ステップは、ＰＣＢＡ１０６のドライバ１３２を用いて、複数のレーザ生成アセンブリ１０２の各レーザ生成アセンブリ１０２ａ，１０２ｂ，…，１０２ｎを、その入力レーザビームの少なくともパルスエネルギ、パルス繰り返し周波数またはパルス幅に関して独立して駆動することを含む。
入力レーザ駆動ステップは、エネルギポンピングステップを含む。エネルギポンピングステップは、ポンプ１１２でエネルギを利得媒質１１４に送り込んで、誘導放出による光の増幅のために利得媒質１１４のイオン、原子または分子を励起することを含む。
入力レーザ結合ステップは、レーザ光学系１０４を用いて、複数のレーザ生成アセンブリ１０２により生成される２以上の入力レーザビームを独立して結合して、２以上の入力レーザビームの結合から得られるパルスエネルギ、パルス繰り返し周波数またはパルス幅を有する出力レーザビームを生成することを含む。
出力レーザ案内ステップは、出力レーザビームの少なくとも一部分をレーザモジュール１００の出口を通って案内することを含む。
入力レーザ駆動ステップおよび入力レーザ結合ステップの各ステップの追加の詳細は図６～図１２に関して以下記載しており、これは２以上の入力レーザビームの結合から得られる出力レーザビームの様々なプロファイルを提供する。
繰り返すが、図６は、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビーム（例えば、レーザビームａおよびレーザビームｂ）の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図６を考慮して、入力レーザ駆動ステップは、２つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザｂ）のパルスを、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）のパルスに対して、２つの入力レーザビームによって共有されるパルス繰り返し間隔の半分だけ遅延させることを含むことができる。入力レーザ結合ステップで２つの入力レーザビームをレーザ光学系１０４を用いて結合した後、出力レーザビームのパルスのパルス繰り返し周波数は、２つの入力レーザビームのいずれかのパルス繰り返し周波数の２倍である。
繰り返すが、図７は、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの４つの入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ、入力レーザｂ、入力レーザｃおよび入力レーザｄ）の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図７を考慮して、入力レーザ駆動ステップは、４つの入力レーザビームの第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザｂ）のパルスを、４つの入力レーザビームの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）のパルスに対して、４つの入力レーザビームによって共有されるパルス繰り返し間隔の四分の一だけ遅延させることを含む。入力レーザ駆動ステップは、４つの入力レーザビームの第３入力レーザビーム（例えば、入力レーザｃ）のパルスを、第１入力レーザビームのパルスに対して、４つの入力レーザビームによって共有されるパルス繰り返し間隔の半分だけ遅延させることも含む。入力レーザ駆動ステップは、４つの入力レーザビームの第４入力レーザビーム（例えば、入力レーザｄ）のパルスを、第１入力レーザビームのパルスに対して、４つの入力レーザビームによって共有されるパルス繰り返し間隔の四分の三だけ遅延させることも含む。入力レーザ結合ステップで４つの入力レーザビームをレーザ光学系１０４を用いて結合した後、出力レーザビームのパルスのパルス繰り返し周波数は、４つの入力レーザビームのいずれかのパルス繰り返し周波数の４倍である。
繰り返すが、図８は、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビーム（例えば、入力レーザａおよび入力レーザｂ）の別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図８を考慮して、入力レーザ駆動ステップは、２つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザｂ）のパルスを、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）のパルスに対して、第１入力レーザビームのパルスの少なくともパルス幅と第１入力レーザビームのパルスのパルス幅以下とを合わせた分だけ遅延させることを含み、２つの入力レーザビームの各入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有する。入力レーザ結合ステップで２つの入力レーザビームをレーザ光学系１０４を用いて結合した後、出力レーザビームのパルスは、２つの入力レーザビームのパルスの組（例えば、２つ組）である。
繰り返すが、図９は、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビーム（例えば、入力レーザａおよび入力レーザｂ）の別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図９を考慮して、入力レーザ駆動ステップは、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）を、２つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザｂ）のパルス繰り返し間隔の半分のパルス繰り返し間隔でパルシングすることを含む。任意で、入力レーザ駆動ステップは、ほぼ同じパルスエネルギおよびほぼ同じパルス幅を有する、２つの入力レーザビームの各入力レーザビームを生成することも含む。それにも関わらず、入力レーザ結合ステップの後、出力レーザビームのパルスのパルスエネルギが、出力レーザビームのパルスの半分について、２つの入力レーザビームのパルスエネルギの約２倍になるように、第１入力レーザビームの１つおきのパルスは、第２入力レーザビームのパルスのうちの１つのパルスと時間的に一致する。
繰り返すが、図１０および図１１は、入力レーザ駆動ステップは、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビーム（例えば、入力レーザａおよび入力レーザｂ）の２つの他の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図１０および図１１を考慮して、入力レーザ駆動ステップは、２つの入力レーザビームをパルシングして、出力ビームを連続波として生成する。２つのレーザビームのパルシングは、同じパルス幅（図１０を参照）または異なるパルス幅（図１１を参照）および同じパルス繰り返し間隔で、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）および第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）をパルシングすることを含む。図１０を考慮すると、２つの入力レーザビームのパルシングは、第２入力レーザビームのパルスを、第１入力レーザビームのパルスに対して、第１および第２入力レーザビームのパルス幅の分だけ遅延させることも含む。しかし、図１１を考慮すると、２つの入力レーザビームのパルシングは、第２入力レーザビームのパルスを、第１入力レーザビームのパルスに対して、第２入力レーザビームのパルス幅の半分である第１入力レーザビームのパルス幅の分だけ遅延させることを含む。さらに図１１を考慮すると、第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームのパルシングは、第１入力レーザビームを、第２入力レーザビームよりも大きいパルスエネルギでパルシングすることによって、変調パルスエネルギを有する出力レーザビームを生成することも含む。
繰り返すが、図１２は、いくつかの実施形態による２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビーム（例えば、入力レーザａおよび入力レーザｂ）の別の結合から得られる出力レーザビームのプロファイルを提供する。
図１２を考慮すると、入力レーザ駆動ステップは、２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）の連続波を生成することと、２つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビーム（例えば、入力レーザａ）をパルシングすることとによって、第２入力レーザビームのパルス繰り返し間隔に従って変調されたピークパワーを有する出力レーザビームを生成することとを含む。
いくつかの特定の実施形態が本明細書で開示されており、それら特定の実施形態が、ある程度詳細に開示されているが、それら特定の実施形態が、本明細書で提供される概念の範囲を限定することは意図されていない。更なる適合及び／又は修正が、当業者には明らかとなる可能性があり、より広範な態様においては、これらの適合及び／又は修正も同様に包含される。したがって、本明細書で提供される概念の範囲から逸脱することなく、本明細書で開示される特定の実施形態からの展開を実施することができる。

Claims (32)

  1. 医療システム用のレーザモジュールであって、
    独立して駆動可能な複数のレーザ生成アセンブリであって、各レーザ生成アセンブリは、
    利得媒質を含む光共振器であって、前記利得媒質は、誘導放出による光の増幅のために、前記利得媒質を介して光を案内するように構成された共振器光学系の間に配置される、光共振器と、
    前記誘導放出のために前記利得媒質のイオン、原子または分子を励起すべく、エネルギを前記利得媒質に送り込むように構成されるポンプと
    を含むレーザ生成アセンブリと、
    レーザ光学系であって、該レーザ光学系は、前記複数のレーザ生成アセンブリにより生成される２以上の入力レーザビームを独立して結合して出力レーザビームを生成するように構成されるとともに、前記出力レーザビームの少なくとも一部分を前記レーザモジュールの出口を通って案内するように構成され、前記出力レーザビームは、前記２以上の入力レーザビームの結合から得られるパルスエネルギ、パルス幅またはパルス繰り返し周波数を有する、レーザ光学系と、
    印刷回路基板アセンブリであって、前記入力レーザビームの少なくともパルスエネルギ、パルス幅またはパルス繰り返し周波数に関して、前記複数のレーザ生成アセンブリの各レーザ生成アセンブリを独立して駆動するように構成されるドライバを含む、印刷回路基板アセンブリと
    を備えるレーザモジュール。
  2. 前記出力レーザビームのパルスの前記パルス繰り返し周波数は、前記２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビームのいずれかの周波数の２倍である、請求項１に記載のレーザモジュール。
  3. 前記２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスおよび第２入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有し、前記第２入力レーザビームの前記パルスは、前記第１入力レーザビームの前記パルスに対して、前記出力レーザビームの前記パルス繰り返し間隔の半分だけ遅延している、請求項２に記載のレーザモジュール。
  4. 前記出力レーザビームのパルスの前記パルス繰り返し周波数は、前記２以上の入力レーザビームのうちの４つの入力レーザビームのパルス繰り返し周波数の４倍である、請求項１に記載のレーザモジュール。
  5. ４つの入力レーザビームのうち第１入力レーザビームのパルス、第２入力レーザビームのパルス、第３入力レーザビームのパルス、および第４入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有し、前記第２入力レーザビームのパルスは、前記第１入力レーザビームのパルスに対して、前記パルス繰り返し間隔の四分の一だけ遅延し、前記第３入力レーザビームのパルスは、前記第１入力レーザビームのパルスに対して、前記パルス繰り返し間隔の半分だけ遅延し、前記第４入力レーザビームのパルスは、前記第１入力レーザビームのパルスに対して、前記パルス繰り返し間隔の四分の三だけ遅延している、請求項４に記載のレーザモジュール。
  6. 前記出力レーザビームのパルスは、前記２以上の入力レーザビームのパルスの組である、請求項１に記載のレーザモジュール。
  7. 前記２以上の入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスおよび第２入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有し、前記第２入力レーザビームの前記パルスは、前記第１入力レーザビームの前記パルスに対して、前記第１入力レーザビームの前記パルスの少なくともパルス幅と前記第１入力レーザビームの前記パルスの前記パルス幅以下とを合わせた分だけ遅延している、請求項６に記載のレーザモジュール。
  8. 前記出力レーザビームのパルスのパルスエネルギは、前記出力レーザビームの前記パルスの半分について、前記２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビームのいずれかのパルスエネルギの約２倍である、請求項１に記載のレーザモジュール。
  9. 前記２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスは、前記２つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビームのパルスの半分のパルス繰り返し間隔を有し、前記第１入力レーザビームの前記パルスのうちの１つおきのパルスは、前記第２入力レーザビームの前記パルスのうちの１つのパルスと時間的に一致する、請求項８に記載のレーザモジュール。
  10. 前記２以上の入力レーザビームのうちの各入力レーザビームは、ほぼ同じパルスエネルギおよびほぼ同じパルス幅を有する、請求項２乃至９のいずれか一項に記載のレーザモジュール。
  11. 前記出力レーザビームは、前記２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビームのパルスの連続波である、請求項１に記載のレーザモジュール。
  12. 前記２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスおよび第２入力レーザビームのパルスは、同じパルス幅および同じパルス繰り返し間隔を有し、前記第２入力レーザビームの前記パルスは、前記第１入力レーザビームの前記パルスに対して、前記第１および前記第２入力レーザビームの前記パルス幅の分だけ遅延している、請求項１１に記載のレーザモジュール。
  13. 前記２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスおよび第２入力レーザビームのパルスは、異なるパルス幅および同じパルス繰り返し間隔を有し、前記第２入力レーザビームの前記パルスは、前記第１入力レーザビームの前記パルスに対して、前記第１入力レーザビームのパルス幅の分だけ遅延している、請求項１１に記載のレーザモジュール。
  14. 前記第１入力レーザビームの前記パルス幅は、前記第２入力レーザビームのパルス幅の半分である、請求項１３に記載のレーザモジュール。
  15. 前記出力レーザビームのパルスエネルギは変調され、かつ前記第１入力レーザビームまたは前記第２入力レーザビームは、それぞれ前記第２入力レーザビームまたは前記第１入力レーザビームよりも大きいパルスエネルギを有する、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載のレーザモジュール。
  16. 前記出力レーザビームは、第１入力レーザビームの連続波および第２入力レーザビームのパルス波であり、前記出力レーザビームのピークパワーは、前記第２入力レーザビームのパルス繰り返し間隔に従って変調される、請求項１に記載のレーザモジュール。
  17. 医療システム用のレーザモジュールの方法であって、
    印刷回路基板アセンブリのドライバを用いて、複数のレーザ生成アセンブリの各レーザ生成アセンブリを、該レーザ生成アセンブリの入力レーザビームの少なくともパルスエネルギ、パルス幅またはパルス繰り返し周波数に関して独立して駆動することであって、該駆動することが、誘導放出による光の増幅のために利得媒質のイオン、原子、または分子を励起するために、ポンプを用いて前記利得媒質にエネルギをポンピングすることを含むことと、
    レーザ光学系を用いて、前記複数のレーザ生成アセンブリにより生成される２以上の入力レーザビームを独立して結合して前記２以上の入力レーザビームの結合から得られるパルスエネルギ、パルス幅またはパルス繰り返し周波数を有する出力レーザビームを生成することと、
    前記出力レーザビームの少なくとも一部分を前記レーザモジュールの出口を通って案内することと
    を含む方法。
  18. 前記２つの入力レーザビームを前記レーザ光学系と結合した後、前記出力レーザビームの前記パルス繰り返し周波数は、前記２以上の入力レーザビームのうちの前記２つの入力レーザビームのいずれかのパルス繰り返し周波数の２倍であり、前記２以上の入力レーザビームの各入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し周波数を有する、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記複数のレーザ生成アセンブリの各レーザ生成アセンブリを駆動することは、前記２つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビームのパルスを、前記２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスに対して、前記２つの入力レーザビームによって共有される前記パルス繰り返し間隔の半分だけ遅延させることを含む、請求項１８に記載の方法。
  20. ４つの入力レーザビームを前記レーザ光学系と結合した後、前記出力レーザビームのパルスの前記パルス繰り返し周波数は、前記２以上の入力レーザビームのうちの４つの入力レーザビームのいずれかのパルス繰り返し周波数の４倍であり、前記４つの入力レーザビームの各入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し周波数を有する、請求項１７に記載の方法。
  21. 前記複数のレーザ生成アセンブリの各レーザ生成アセンブリを駆動することは、前記４つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビームのパルスを、前記４つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスに対して、前記４つの入力レーザビームによって共有される前記パルス繰り返し間隔の四分の一だけ遅延させることと、前記４つの入力レーザビームのうちの第３入力レーザビームのパルスを、前記第１入力レーザビームのパルスに対して、前記４つの入力レーザビームによって共有される前記パルス繰り返し間隔の半分だけ遅延させることと、前記４つの入力レーザビームのうちの第４入力レーザビームのパルスを、前記第１入力レーザビームのパルスに対して、前記４つの入力レーザビームによって共有される前記パルス繰り返し間隔の四分の三だけ遅延させることとを含む、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記２以上の入力レーザビームが前記レーザ光学系と結合した後、前記出力レーザビームのパルスは、前記２以上の入力レーザビームのパルスの組であり、前記２以上の入力レーザビームの各入力レーザビームのパルスは、同じパルス繰り返し間隔を有する、請求項１７に記載の方法。
  23. 前記複数のレーザ生成アセンブリの各レーザ生成アセンブリを駆動することは、前記２以上の入力レーザビームのうちの第２入力レーザビームのパルスを、前記２以上の入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームのパルスに対して、少なくとも前記第１入力レーザビームの前記パルスのパルス幅と前記第１入力レーザビームの前記パルスの前記パルス幅以下とを合わせた分だけ遅延させることを含む、請求項２２に記載の方法。
  24. 前記２以上の入力レーザビームが前記レーザ光学系と結合した後、前記出力レーザビームのパルスのパルスエネルギは、前記出力レーザビームの前記パルスの半分について、前記２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビームのいずれかのパルスエネルギの約２倍である、請求項１７に記載の方法。
  25. 前記複数のレーザ生成アセンブリの各レーザ生成アセンブリを駆動することは、前記２つの入力レーザビームのうちの第２入力レーザビームのパルス繰り返し間隔の半分のパルス繰り返し間隔で、前記２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームをパルシングすることを含み、前記第１入力レーザビームの１つおきのパルスは、前記第２入力レーザビームの１つのパルスと時間的に一致している、請求項２４に記載の方法。
  26. 前記複数のレーザ生成アセンブリの各レーザ生成アセンブリを駆動することは、ほぼ同じパルスエネルギおよびほぼ同じパルス幅で、前記２以上の入力レーザビームの各入力レーザビームを生成することを含む、請求項１８乃至２５のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記複数のレーザ生成アセンブリの各レーザ生成アセンブリを駆動することは、前記出力ビームを連続波として生成すべく、前記２以上の入力レーザビームのうちの２つの入力レーザビームをパルシングすることを含む、請求項１７に記載の方法。
  28. 前記２つの入力レーザビームをパルシングすることは、同じパルス幅および同じパルス繰り返し間隔で、前記２つの入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームをパルシングするが、前記第２入力レーザビームのパルスを、前記第１入力レーザビームのパルスに対して、前記第１および第２入力レーザビームのパルス幅の分だけ遅延させることを含む、請求項２７に記載の方法。
  29. 前記２つの入力レーザビームをパルシングすることは、異なるパルス幅および異なるパルス繰り返し間隔で、前記２つの入力レーザビームの第１入力レーザビームおよび第２入力レーザビームをパルシングするが、前記第２入力レーザビームのパルスを、前記第１入力レーザビームのパルスに対して、前記第１入力レーザビームのパルス幅の分だけ遅延させることを含む、請求項２７に記載の方法。
  30. 前記第１入力レーザビームの前記パルス幅は、前記第２入力レーザビームのパルス幅の半分である、請求項２９に記載の方法。
  31. 前記第１入力レーザビームおよび前記第２入力レーザビームをパルシングすることは、前記第１入力レーザビームまたは前記第２入力レーザビームを、それぞれ前記第２入力レーザビームまたは前記第１入力レーザビームよりも大きいパルスエネルギでパルシングすることによって、変調パルスエネルギを有する前記出力レーザビームを生成することを含む、請求項２８乃至３０のいずれか一項に記載の方法。
  32. 前記複数のレーザ生成アセンブリの各レーザ生成アセンブリを駆動することは、前記２以上の入力レーザビームのうちの第１入力レーザビームの連続波を生成すること、および前記２以上の入力レーザビームのうちの第２入力レーザビームをパルシングすることによって、第２入力レーザビームのパルス繰り返し間隔に従って変調されたピークパワーを有する出力レーザビームを生成することを含む、請求項１７に記載の方法。
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