JP4113035B2

JP4113035B2 - 医療用レーザ装置

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Publication number: JP4113035B2
Application number: JP2003120944A
Authority: JP
Inventors: ブシャンシャルマラリット; 健一林
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: DE602004006914T2; US7003001B2; EP1471613B1; EP1471613A2; DE602004006914D1; JP2004321507A; US20040213301A1; EP1471613A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼科医院等で使用される医療用レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、眼科治療用のレーザとしては、アルゴン、クリプトン、ダイレーザ（色素レーザ）、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波が使用されている。クリプトンからは約520nm，530nmの緑色、約568nmの黄色、及び約647nmの赤色のレーザ光が得られる（例えば、特許文献１参照）。ダイレーザからは約575〜530nmの黄色から赤色のレーザ光が得られる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波では、約532nmの緑色、約561nmの黄色、及び約659nmの赤色のレーザ光が得られる（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
また、光通信システムの分野では、ラマンファイバレーザの研究がなされている。ラマンファイバレーザでは、非線形媒体の光ファイバに高出力の励起光を入射することにより、誘導ラマン散乱効果によって入射光とは異なる波長のレーザ光が取り出される（例えば、特許文献３、４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３６５３９号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−１５１７７４号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開昭６３−１９５６２８号公報
【０００７】
【特許文献４】
特開平１１−５４８５３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
医療分野においては治療に応じた波長のレーザ光が選択的に使用される。例えば、眼の光凝固治療における波長としては、少ないパワーで凝固効率の良い黄色からオレンジ色の波長が好ましい波長として使用されている。眼底に出血がある場合や、眼底に至る透光体に混濁がある場合には、赤色の波長が効果的に使用されている。
【０００９】
しかし、従来使用されていたクリプトンやダイレーザのレーザ装置は、レーザチューブが短寿命であること、大きな消費電力を必要とすること、装置が大型化することなどの問題が大きかった。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ等の固体レーザ装置は、こうした問題が軽減されるが、光凝固に好ましいオレンジ光の波長は得られなかった。また、赤色光の波長においても、659nmより短波長側の方が好ましい。
一方、ラマンファイバは光通信システムの分野での応用がなされているが、医療分野において可視のレーザ光を得るために応用されたものは無い。
【００１０】
本発明は、従来装置の問題に鑑み、装置の小型化、消費電力の低減化及び長寿命化を図り、治療に適した波長のレーザ光が得られる医療用レーザ装置を提供することを技術課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【００１２】
（１）１０４０〜１０８０ｎｍの範囲にある波長λ１の赤外レーザ光を発する励起用のレーザ光源と、波長λ１のレーザ光を入力して誘導ラマン散乱により異なる波長λ２の１次ストークス光を発生させるラマンファイバであって、波長λ２の光を共振する一対のブラッググレーティングが形成されたλ２用ラマンファイバと、該λ２ラマンファイバから出力される波長λ２のレーザ光をその第２高調波である波長λ２′のレーザ光に変換するλ２′用非線形結晶と、該λ２′用非線形結晶により波長変換された波長λ２′のレーザ光を患者の組織に導光する導光光学系とを備え、前記波長λ２′が５８０〜６００ｎｍのオレンジ色光であることを特徴とする。
（２）（１）のラマンファイバに用いられる光ファイバは、シリカ（ＳｉＯ₂）をベースに酸化チタン（ＴｉＯ₂）がドープされたファイバであることを特徴とする。
（３）（１）の医療用レーザ装置において、前記レーザ光源からの波長λ１のレーザ光をその第２高調波である波長λ１′に変換するλ１′用非線形結晶と、前記レーザ光源からレーザ光を前記λ１′用非線形結晶及びλ２用ラマンファイバに入力する光路を選択的に切換える入力切換手段と、前記各非線形結晶から出力される波長λ１′及びλ２′のレーザ光を選択的に前記デリバリ光学系に出力する出力切換手段と、を備えることを特徴とする。
（４）（１）の医療用レーザ装置において、前記波長λ１のレーザ光を入力して誘導ラマン散乱により異なる波長λ２の１次ストークス光を発生させた後にさらに異なる波長λ３の２次ストークス光を発生させるラマンファイバであって、波長λ２及びλ３の光をそれぞれ共振する対となる２組のブラッググレーティングが形成されたλ３用ラマンファイバと、該λ３用ラマンファイバから出力される波長λ３のレーザ光をその第２高調波である波長λ３′のレーザ光に変換するλ３′用非線形結晶と、前記レーザ光源からの波長λ１のレーザ光をその第２高調波である波長λ１′に変換するλ１′用非線形結晶と、前記レーザ光源からレーザ光を前記λ１′用非線形結晶，λ２用ラマンファイバ及びλ３用ラマンファイバに入力する光路を切換える入力切換手段と、前記各非線形結晶から出力される波長λ１′，λ２′及びλ３′のレーザ光を選択的に前記導光光学系に出力する出力切換手段とを備え、前記波長λ３′が６１０〜６３０ｎｍの赤色光であることを特徴とする。
（５）（４）の医療用レーザ装置において、前記λ３用ラマンファイバは前記λ２用ラマンファイバの少なくとも一部を共用したことを特徴とする。
（６）（３）〜（５）の何れかの医療用レーザ装置において、前記入力切換手段及び出力切換手段はファイバスイッチであり、前記レーザ光源以降から前記導光光学系に至る光路の各光学素子をファイバ光学系にて接続したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る眼科医療用のレーザ装置の構成を示す図である。
【００１４】
図１において、１はレーザ光を出射するレーザ発振器である。レーザ発振器１には赤外レーザ光を発するレーザ光源１０が配置されている。レーザ光源１０は、例えばレーザダイオードポンプのＮｄ：ＹＡＧレーザからなり、波長λ１＝1064nmの赤外光を発する。１１はレーザ光源１０から発せられた波長λ１のレーザ光の入力光路を第１光路Ｌ１、第２光路Ｌ２、第３光路Ｌ３に切換える入力切換ユニットである。切換ユニット１１は、例えば、光路Ｌ１上に配置されたミラー１２と、ミラー１２の反射光路に順次配置されたミラー１３及びミラー１４とからなる。ミラー１２とミラー１３はそれぞれ光路から外された点線で示す位置に移動するように駆動される。
【００１５】
ミラー１２が光路から外されたときは、波長λ１のレーザ光は光路Ｌ１で進む。光路Ｌ１上には集光レンズ１５、ＫＴＰ等の第１非線形結晶１６が配置されている。波長λ１＝1064nmの基本波レーザ光は、第１非線形結晶１６によりその第２高調波の波長λ１′＝532nmの緑色レーザ光に波長変換される。
【００１６】
ミラー１３の反射方向の光路Ｌ２には集光レンズ１７、ラマンファイバ波長シフト器２０、集光レンズ２５、ＫＴＰ等の第２非線形結晶２６が配置されている。ラマンファイバ波長シフト器２０は、シリカ（SiO₂）をベースとしてコア部分に酸化チタン（TiO₂）がドープされた光ファイバ（非線形用光ファイバ）２１からなる。光ファイバ２１のコア径は６μｍで、長さが１ｋｍ以上である。光ファイバ２１には誘導ラマン散乱により発生する波長λ２（＝1180nm）の第１次ストークス光を反射させる一対のファイバ・ブラッグ・グレーティング（以下、ＦＢＧ）２２ａ，２２ｂが形成されている。また、出射端側には波長λ１の光を反射し、波長λ２の光を透過するＦＢＧ２４が形成されている。
【００１７】
ここで、SiO₂をベースにTiO₂がドープされた光ファイバの誘導ラマン散乱特性を図２に示す。図２に示すように、SiO₂にTiO₂がドープされた光ファイバでは、約925cm^-1付近と約400cm^-1付近で誘導ラマン散乱のピークが現われている。従って、波長λ１（＝1064nm）の励起光によって925cm^-1のラマンシフトＰ１に対応する1180nmにピークを持った誘導ラマン散乱が得られる。すなわち、
9398cm^-1（1064nm）−925cm^-1→8473nm^-1（1180nm）
となり、波長λ2＝1180nmの１次ストークス光が発生する。この1180nmの光について、高反射率（９９％以上の反射）のＦＢＧ２２ａと一部透過（反射率８５％程）の出力用ＦＢＧ２２ｂで共振器を規定することにより、1180nmのレーザ光が取り出される。なお、ＦＢＧ２４により波長λ１の励起光は光ファイバ２１を折り返し伝搬し、光ファイバ２１の誘導ラマン散乱をより活性化させる。
【００１８】
ＦＢＧ２４を通過した波長λ2（＝1180nm）のレーザ光は、集光レンズ２５を経て第２非線形結晶２６に入射し、その第２高調波の波長λ２′＝590nmのオレンジ色レーザ光に波長変換される。
【００１９】
また、ミラー１４の反射方向の光路Ｌ３には集光レンズ１８、ラマンファイバ波長シフト器３０、集光レンズ３５、ＫＴＰ等の第３非線形結晶３６が配置されている。ラマンファイバ波長シフト器３０は、光ファイバ２１と同じく、SiO₂をベースにTiO₂がドープされた光ファイバ３１からなる。光ファイバ３１のコア径は６μｍで、長さが１ｋｍ以上である。この光ファイバ３１には、誘導ラマン散乱により発生する波長λ２（＝1180nm）の１次ストークス光を反射させる一対のＦＢＧ３２ａ，３２ｂと、さらに誘導ラマン散乱により発生する波長λ３（＝約1240nm）の２次ストークス光を反射させる一対のＦＢＧ３３ａ，３３ｂとが形成されている。また、出射端側には波長λ１の光を反射し、波長λ３の光を透過するＦＢＧ３４が形成されている。
【００２０】
前述したように、SiO₂にTiO₂がドープされた光ファイバでは、約925cm^-1付近の他に約400cm^-1付近で誘導ラマン散乱の第２のピークが現われている。従って、ラマンファイバ波長シフト器３０では、まず、波長λ１（＝1064nm）の励起光によってλ２＝1180nmの１次ストークス光が発生し、この1180nmの１次ストークス光について高反射率のＦＢＧ３２ａ，３２ｂで共振器を規定し、1180nmの光を閉じ込める。次にで、１次ストークスの1080nmの光によって408cm^-1のラマンシフトＰ２に対応する約1240nmにピークを持った誘導ラマン散乱が得られる。すなわち、
9398cm^-1（1064nm）−925cm^-1−408cm^-1→8065cm^-1（約1240nm）
となり、波長λ３＝1240nmの２次ストークス光が発生する。この1240nmの光について、高反射率のＦＢＧ３３ａと反射率８５％程の出力用ＦＢＧ３３で共振器を規定することにより、1240nmのレーザ光が取り出される。この波長λ３＝1240nmのレーザ光は、ＦＢＧ３４を通過した後、集光レンズ３５を経て第３非線形結晶３６に入射し、その第２高調波の波長λ３′＝620nmの赤色レーザ光に波長変換される。
【００２１】
以上のようにそれぞれ得られる波長λ１′，λ２′，λ３′のレーザ光は、出力切換ユニット４０により選択的に出力が切換えられる。出力切換ユニット４０は、例えば、ダイクロイックミラー４１及び４２と、ミラー４３で構成されている。ダイクロイックミラー４２は、波長λ３′＝620nmの赤色レーザ光を透過し、波長λ２′＝590nmのオレンジ色レーザ光を反射する。ダイクロイックミラー４１は、波長λ３′及びλ２′のレーザ光を反射し、波長λ１′＝532nmの緑色レーザ光を透過する。出力切換ユニット４０から出力されたレーザ光は、集光レンズ４５により光ファイバ５０に入射される。なお、各非線形結晶１６，２６，３６から集光レンズ４５まで至る各光路には、波長λ１′，λ２′及びλ３′のレーザ光がそれぞれ集光レンズ４５により導光光学系の光ファイバ５０に効率良く入射するように、光束径を整える光学素子（図示を略す）が適宜配置される。
【００２２】
光ファイバ５０の出力端は、患者眼Ｅにレーザ光を導光するためのデリバリ光学系５２に接続されている。デリバリ光学系５２は、リレーレンズ５３、レーザ光のスポットサイズを変更するためのズームレンズ５４、対物レンズ５５、レーザ光を患者眼Ｅに向けて反射するミラー５６を備える。デリバリ光学系５２はスリットランプ６０が持つ双眼の顕微鏡部６１に取り付けられている。また、患者眼Ｅはスリットランプ６０が備える照明部６２により照明される。光凝固治療では、デリバリ光学系５２から出射したレーザ光は、コンタクトレンズ６５を介して患者眼Ｅの眼底に照射される。
【００２３】
図１において、レーザ光源１０及び切換ユニット１１は制御ユニット４７に接続されおり、制御ユニット４７は波長を選択するスイッチを持つコントロールパネル４８に接続されている。
【００２４】
このようなレーザ装置により光凝固治療を行う場合、術者はコントロールパネル４８のスイッチにより眼底の光凝固に使用する波長を選択する。また、レーザ出力や凝固時間等の治療条件を設定する。コントロールパネル４８からの波長選択信号により、制御ユニット４７は切換ユニット１１のミラー１２、１３を駆動し、光路を切換える。緑色のレーザ光が選択されると、レーザ光源１０からのレーザ光は光路Ｌ１に導かれ、レーザ発振器１からは532nmの緑色レーザ光が出力される。オレンジ色のレーザ光が選択されると、レーザ光源１０からのレーザ光は光路Ｌ２に位置するラマンファイバ波長シフト器２０に導かれ、レーザ発振器１からは590nmのオレンジ色レーザ光が出力される。赤色のレーザ光が選択されると、レーザ光源１０からのレーザ光は光路Ｌ３のラマンファイバ波長シフト器３０に導かれ、レーザ発振器１からは620nmの赤色レーザ光が出力される。それぞれ選択的にレーザ発振器１から出力されたレーザ光は、導光光学系の光ファイバ５０及びデリバリ光学系５２を介して患者眼Ｅの眼底に導光される。
【００２５】
上記ではレーザ光源１０としてＮｄ：ＹＡＧレーザを例にとって説明したが、Ｎｄ：ＹＬＦレーザも好適に使用できる。Ｎｄ：ＹＬＦレーザからは波長1053nmのレーザ光が出力される。これを入力波長λ１として用いると、第１非線形結晶１６によりその第２高調波の波長λ１′＝約527nmの緑色レーザ光に波長変換される。ラマンファイバ波長シフト器２０においては、
9496cm^-1（1053nm）−925cm^-1→8571nm^-1（1166nm）
となり、波長λ2＝1166nmのレーザ光が出力される。これが第２非線形結晶２６によりその第２高調波の約583nmのオレンジ色レーザ光に波長変換される。
【００２６】
また、ラマンファイバ波長シフト器３０においては、
9496cm^-1（1053nm）−925cm^-1−408cm^-1→8163nm^-1（約1227nm）
となり、波長λ３＝1227nmのレーザ光が出力される。これが第３非線形結晶３６によりその第２高調波の約613nmの赤色レーザ光に波長変換される。
【００２７】
光凝固の治療の場合、520〜540nmの緑色レーザ光を出力できることが好ましく、第１非線形結晶１６により波長変換される520〜540nmの緑色レーザ光を得るための基本波の波長λ１は、1040〜1080ｎｍの範囲である。レーザ光源１０として、この範囲の波長λ１を出力可能なものを使用する。また、凝固効率の点から波長580〜600nmのオレンジ色レーザ光を出力できることが好ましく、第２非線形結晶２６により波長変換される基本波の波長λ２は1160〜1200nmの範囲である。前述のようにSiO₂をベースにTiO₂がドープされた光ファイバを使用することにより、波長1040〜1080ｎｍの範囲にある波長λ１の励起光の入力で、925cm^-1の誘導ラマン散乱によって約1160〜1200nmの範囲の１次ストークス光を効率良く発生できる。さらに、光凝固としては、波長610〜630nmの赤色レーザ光を出力できることが好ましく、第３非線形結晶３６により波長変換される基本波の波長λ３は1220〜1260nmの範囲である。このための波長λ１を発する励起用のレーザ光源１０は、上記のＮｄ：ＹＡＧやＮｄ：ＹＬＦに限らず、他のものを適宜使用できる。例えば、ＹｂがドープされたＹｂファイバレーザが好適に使用できる。Ｙｂファイバレーザからは、λ１＝１０６４ｎｍのレーザ光が出力される。
【００２８】
このように本装置では、ラマンファイバの使用により殊に眼科治療に好ましいオレンジ色のレーザ光が得られ、さらに、１台の装置で緑色のレーザ光や比較的短波長側の赤色レーザ光も高出力で得られ、これらを選択的に出力できるように構成すると治療の適用範囲が広がる。また、本装置ではコンパクト化が容易、長い寿命、低い消費電力であること等、従来装置に対する多数の利点を備える。
【００２９】
図３は、第２の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。図１と同様な機能の構成要素には、同一の符号を付している。第２の実施形態では、１つのラマンファイバ波長シフト器の一部を共用して波長λ２と波長λ３のストークス光を選択的に発生させる構成としている。
【００３０】
図３において、切換ユニット１１に移動可能に配置されたミラー１２の反射方向にはミラー１００が配置されており、その反射方向の光路Ｌ４には集光レンズ１０１、ラマンファイバ波長シフト器１１０が配置されている。ラマンファイバ波長シフト器１１０は、光ファイバ２１と同じく、SiO₂をベースにTiO₂がドープされた光ファイバ１１１を備え、光ファイバ１１１のコア径は６μｍで、長さが１ｋｍ以上である。この光ファイバ１１１には光学ファイバスイッチ１２０が接続さており、その出力部には同じくSiO₂をベースにTiO₂がドープされた２つの光ファイバ１１２，１２２が接続されている。光学ファイバスイッチ１２０は、光ファイバ１１１を光ファイバ１１２又は１２２に選択的に接続するものである。
【００３１】
光ファイバ１１１の入力側には誘導ラマン散乱により発生する波長λ２（＝1180nm）の１次ストークス光を反射させる高反射率のＦＢＧ１１４と、その外側に波長λ３（＝1240nm）の２次ストークス光を反射させる高反射率のＦＢＧ１１５とが順次形成されている。
【００３２】
一方、光ファイバ１１２にはＦＢＧ１１４と対となるＦＢＧ１１６と、波長λ１の光を反射し、波長λ２の光を透過するＦＢＧ１１７とが形成されている。ＦＢＧ１１６は波長λ２の光に対して８５％ほどの反射率を持つ。また、光ファイバにはＦＢＧ１１４と対となる高反射率のＦＢＧ１２４と、ＦＢＧ１１５と対となるＦＢＧ１２５と、波長λ１の光をほぼ１００％反射し、波長λ３の光を透過するＦＢＧ１２６が形成されている。ＦＢＧ１２５は波長λ３の光に対して８５％ほどの反射率を持つ。
【００３３】
このような構成において、コントロールパネル４８によりオレンジ色のレーザ光を選択すると、制御ユニット４７により、レーザ光源１０からの光路Ｌ２に導かれると共に、光学ファイバスイッチ１２０が駆動されて光ファイバ１１１が光ファイバ１１２に接続される。レーザ光源１０からの波長λ１のレーザ光はラマンファイバ波長シフト器１１０に導かれ、波長λ２＝1180nmの１次ストークス光が発生する。この1180nmの光について、高反射率のＦＢＧ１１４と出力用ＦＢＧ１１６とで共振器を規定することにより、波長λ２＝1180nmのレーザ光が取り出される。ＦＢＧ１１６を通過した波長λ２のレーザ光は、先の例と同様に、集光レンズ２５を経て第２非線形結晶２６に入射し、その第２高調波の波長λ２′＝590nmのオレンジ色レーザ光に波長変換される。これにより、レーザ発振器１からは590nmのオレンジ色レーザ光が出力される。
【００３４】
また、コントロールパネル４８により赤色のレーザ光が選択されると、制御ユニット４７により光学ファイバスイッチ１２０が駆動されて光ファイバ１１１が光ファイバ１２２に接続される。レーザ光源１０からの波長λ１のレーザ光はラマンファイバ波長シフト器１１０に導かれ、まず、波長λ２＝1180nmの１次ストークス光が発生する。この1180nmの１次ストークス光について高反射率のＦＢＧ１１４とＦＢＧ１２４とで共振器を規定し、波長λ２の光を閉じ込める。これにより、さらに高次の２次ストークス光（波長λ３＝1240nm）が発生する。そして、波長λ３の２次ストークス光について、高反射率のＦＢＧ１１５と出力用ＦＢＧ１２５とにより共振器を規定することにより、波長λ３＝1240nmのレーザ光が取り出される。この波長λ３＝1240nmのレーザ光は、ＦＢＧ１２６を通過した後、先の例と同様に、集光レンズ３５を経て第３非線形結晶３６に入射し、その第２高調波の波長λ３′＝620nmの赤色レーザ光に波長変換され、レーザ発振器１からは620nmの赤色レーザ光が出力される。なお、緑色のレーザ光を選択した場合は、図１の例と同じくレーザ発振器１からは532nmの緑色レーザ光が出力される。レーザ発振器１から選択的に出力された各色のレーザ光は、光ファイバ５０及びデリバリ光学系５２を介して患者眼Ｅの眼底に導光される。
【００３５】
図４は、第３の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。図１及び図３と同様な機能の構成要素には、同一の符号を付している。この第３の実施形態では、１つのラマンファイバを共用して波長λ２と波長λ３の２つのストークス光を選択的に発生させる構成としている。
【００３６】
図４において、ミラー１００の反射方向の光路Ｌ４には、集光レンズ１０１、ラマンファイバ波長シフト器１３０が配置されている。ラマンファイバ波長シフト器１３０は、光ファイバ２１と同じく、SiO₂をベースにTiO₂がドープされた光ファイバ１３１を備え、光ファイバ１３１のコア径は６μｍで、長さが１ｋｍ以上である。この光ファイバ１３１には、誘導ラマン散乱により発生する波長λ２（＝1180nm）の１次ストークス光を反射させる一対のＦＢＧ１３２，１３３と、さらに誘導ラマン散乱により発生する波長λ３（＝約1240nm）の２次ストークス光を反射させる一対のＦＢＧ１３４，１３５とが形成されている。ＦＢＧ１３５の外側には、波長λ１をほぼ１００％反射させ、他の波長λ２及びλ３を透過させるＦＢＧ１３６が形成されている。
【００３７】
入力側に形成されたＦＢＧ１３２は波長λ２に対して高反射率を持ち、ＦＢＧ１３４は波長λ３に対して高反射率を持つ。一方、出力側に形成されたＦＢＧ１３３は、波長λ２（＝1180nm）に対する反射率を７０〜１００％の範囲で調整可能である。１３７はＦＢＧ１３３の波長λ２に対する反射率を調整するための調整ユニットであり、熱又は機械的な方法によってその反射率が調整される。ＦＢＧ１３５は、波長λ３に対して８５％ほどの反射率を持ち、残りを透過させる。
【００３８】
光ファイバ１３１の出力後の光路には、集光レンズ１３８、波長λ２の光を透過し、波長λ３の光を反射させるダイクロイックミラー１４０が配置されており、ダイクロイックミラー１４０を透過したλ２の光は第２非線形結晶２６に導かれる。また、ダイクロイックミラー１４０の反射側にはミラー１４１が配置されており、ダイクロイックミラー１４０及びミラー１４１で反射されたλ３の光は第３非線形結晶３６に導かれる。
【００３９】
このような構成において、コントロールパネル４８によりオレンジ色のレーザ光が選択されると、制御ユニット４７により、ミラー１２が光路Ｌ１に置かれると共に調整ユニット１３７が駆動され、ＦＢＧ１３３の波長λ２に対する反射率が低反射率（例えば８５％）に調整される。レーザ光源１からのλ１のレーザ光はラマンファイバ波長シフト器１３０に導かれ、波長λ２＝1180nmの１次ストークス光が発生する。この1180nmの光について、高反射率のＦＢＧ１３２と出力側のＦＢＧ１３３とで共振器が規定され、λ２＝1180nmのレーザ光が取り出される。ＦＢＧ１３３から出力されたλ２のレーザ光はＦＢＧ１３５、ＦＢＧ１３６を通過して光ファイバ１３１から出射される。その後、このλ２＝1180nmのレーザ光は、レンズ２５を経て第２非線形結晶２６に入射し、その第２高調波の波長λ２′＝590nmのオレンジ色レーザ光に波長変換される。
【００４０】
コントロールパネル４８により赤色のレーザ光が選択されると、制御ユニット４７により調整ユニット１３７が駆動され、ＦＢＧ１３３の波長λ２に対する反射率が高反射率（９９％以上）に調整される。レーザ光源１からのλ１のレーザ光はラマンファイバ波長シフト器１３０に導かれ、波長λ２＝1180nmの１次ストークス光が発生し、この1180nmの１次ストークス光について高反射率のＦＢＧ１３２と１３３とで共振器を規定し、波長λ２の光を閉じ込める。これにより、さらに高次の２次ストークス光（波長λ３＝1240nm）が発生する。そして、波長λ３の２次ストークス光について、高反射率のＦＢＧ１３４と一部透過特性を持つＦＢＧ１３５とにより共振器を規定することにより、出力側のＦＢＧ１３５から波長λ３＝1240nmのレーザ光が取り出される。このλ３のレーザ光は、ＦＢＧ１３６を通過して光ファイバ１３１から出射され、集光レンズ１３８、ダイクロイックミラー１４０、ミラー１４１を介して第３非線形結晶３６に入射し、その第２高調波の波長λ３′＝620nmの赤色レーザ光に波長変換される。レーザ発振器１からは620nmの赤色レーザ光が出力される。
【００４１】
図５は、第４の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。図１と同様な機能の構成要素には、同一の符号を付している。この第４の実施形態では、レーザ発振器１におけるレーザ光源１０以降の光学系を全てファイバ光学系を用いた構成としている。
【００４２】
図５において、レーザ光源１０から出力される基本波のレーザ光は、ファイバ１０ａにより第１ファイバスイッチ１５０に入力される。ファイバスイッチ１５０は１×３の入出力系を持ち、出力経路を３つに切換える。ファイバスイッチ１５０が持つ第１の出力部には延長用の光ファイバ１５２が接続されている。光ファイバ１５２の出力端はウェーブガイドタイプの非線形結晶１５８が持つ入力用ファイバに接続されている。非線形結晶１５８の出力用ファイバは第２ファイバスイッチ１８０に接続されている。第２ファイバスイッチ１８０は３×１の入出力系を持つスイッチであり、出力端にはファイバ１８１が接続されている。このファイバ１８１は、デリバリ光学系５２にレーザ光を伝送する光ファイバ５０とカップリング可能とされている。
【００４３】
ファイバスイッチ１５０が持つ第２の出力部には、ラマンファイバ波長シフト器１６０を構成する光ファイバ１６１の入力端が接続されている。光ファイバ１６１は、先の例の光ファイバ２１と同じ材質からなる。光ファイバ１６１には、波長λ２の第１次ストークス光を反射させる一対のＦＢＧ１６２，１６３、波長λ１の光を反射し、波長λ２の光を透過するＦＢＧ１６５が形成されている。光ファイバ１６１の出力端は、ウェーブガイドタイプの非線形結晶１６８が持つ入力用ファイバに接続されている。非線形結晶１６８の出力用ファイバは第２ファイバスイッチ１８０に接続されている。
【００４４】
ファイバスイッチ１５０が持つ第３の出力部には、ラマンファイバ波長シフト器１７０を構成する光ファイバ１７１の入力端が接続されている。光ファイバ１６１も先の例の光ファイバ２１と同じ材質からなる。光ファイバ１７１には、波長λ２の第１次ストークス光を反射させる一対のＦＢＧ１７２，１７３、波長λ３の第２次ストークス光を反射させる一対のＦＢＧ１７４，１７５、及び波長λ１の光を反射し、波長λ２の光を透過するＦＢＧ１７６が形成されている。光ファイバ１７１の出力端はウェーブガイドタイプの非線形結晶１７８が持つ入力用ファイバに接続されている。非線形結晶１７８の出力用ファイバは第２ファイバスイッチ１８０に接続されている。
【００４５】
このような構成において、コントロールパネル４８のスイッチにより治療に使用するレーザ光の色（緑色、オレンジ色、赤色）が選択されると、制御ユニット４７により第１ファイバスイッチ１５０の出力部及び第２ファイバスイッチ１８０の入力部が切換えられる。レーザ光源１０からの波長λ１のレーザ光は、各切換えに応じて光ファイバ１５２、１６１、１７１に入力される。光ファイバ１５２に入力された波長λ１のレーザ光は、第１非線形結晶１５８により532nmの緑色レーザ光に波長変換される。光ファイバ１６１に入力された波長λ１のレーザ光は、誘導ラマン散乱により波長λ2＝1180nmの光にシフトされた後、第２非線形結晶１６８により590nmのオレンジ色レーザ光に波長変換される。光ファイバ１７１に入力された波長λ１のレーザ光は、誘導ラマン散乱により波長λ２＝1180nmの光にシフトされた後、これが更に波長λ３＝1240nmの光にシフトされる。その後、第３非線形結晶１７８により620nmの赤色レーザ光に波長変換される。
【００４６】
第４の実施形態のレーザ発振器１は、レーザ光源１０以降から光ファイバ５０にレーザ光を出力するまでの光路における各光学要素をファイバ光学系にて接続しているので、各光学要素のアライメントの問題が軽減され、信頼性の高いレーザ装置を実現できる。また、レーザ光源１０にＹｂファイバレーザ等のファイバレーザを使用すれば、より一層効果的である。
【００４７】
なお、この第４の実施形態においても、第１及び第３の実施形態と同様に、ラマンファイバ波長シフト器１６０とラマンファイバ波長シフト器１７０とを一部又は全てを共用する構成としても良い。
【００４８】
以上は、眼科用医療レーザ装置を例にとって説明したが、皮膚科用においてもオレンジ色や赤い色等の可視レーザ光を導光し、患部組織をその波長特性に応じて選択的に治療する医療レーザ装置にも適用できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置の小型化、消費電力の低減化及び長寿命化を図ることができると共に、治療に適した波長のレーザ光を得ることができる。また、１つの装置で治療に適した多波長のレーザ光を出力するレーザ装置を実現できる。また、アライメントの問題が軽減され、信頼性の高いレーザ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る眼科医療用のレーザ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明で使用するラマンファイバの誘導ラマン散乱特性を示す図である。
【図３】第２の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図４】第３の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図５】第４の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１レーザ発振器
１０レーザ光源
１１入力切換ユニット
１６，２６，３６非線形結晶
２０，３０ラマンファイバ波長シフト器
２１，３１光ファイバ
２２ａ，２２ｂ，２４，３２ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ＦＢＧ
４０出力切換ユニット
５０光ファイバ
５２デリバリ光学系
１１０ラマンファイバ波長シフト器
１１１光ファイバ
１１４，１１５，１１６，１１７，１２４，１２５，１２６ＦＢＧ
１３０ラマンファイバ波長シフト器
１３１光ファイバ
１３２，１３３，１３４，１３５，１３６ＦＢＧ

Claims

１０４０〜１０８０ｎｍの範囲にある波長λ１の赤外レーザ光を発する励起用のレーザ光源と、波長λ１のレーザ光を入力して誘導ラマン散乱により異なる波長λ２の１次ストークス光を発生させるラマンファイバであって、波長λ２の光を共振する一対のブラッググレーティングが形成されたλ２用ラマンファイバと、該λ２ラマンファイバから出力される波長λ２のレーザ光をその第２高調波である波長λ２′のレーザ光に変換するλ２′用非線形結晶と、該λ２′用非線形結晶により波長変換された波長λ２′のレーザ光を患者の組織に導光する導光光学系とを備え、前記波長λ２′が５８０〜６００ｎｍのオレンジ色光であることを特徴とする医療用レーザ装置。
請求項１のラマンファイバに用いられる光ファイバは、シリカ（ＳｉＯ₂）をベースに酸化チタン（ＴｉＯ₂）がドープされたファイバであることを特徴とする医療用レーザ装置。
請求項１の医療用レーザ装置において、前記レーザ光源からの波長λ１のレーザ光をその第２高調波である波長λ１′に変換するλ１′用非線形結晶と、前記レーザ光源からレーザ光を前記λ１′用非線形結晶及びλ２用ラマンファイバに入力する光路を選択的に切換える入力切換手段と、前記各非線形結晶から出力される波長λ１′及びλ２′のレーザ光を選択的に前記デリバリ光学系に出力する出力切換手段と、を備えることを特徴とする医療用レーザ装置。
請求項１の医療用レーザ装置において、前記波長λ１のレーザ光を入力して誘導ラマン散乱により異なる波長λ２の１次ストークス光を発生させた後にさらに異なる波長λ３の２次ストークス光を発生させるラマンファイバであって、波長λ２及びλ３の光をそれぞれ共振する対となる２組のブラッググレーティングが形成されたλ３用ラマンファイバと、該λ３用ラマンファイバから出力される波長λ３のレーザ光をその第２高調波である波長λ３′のレーザ光に変換するλ３′用非線形結晶と、前記レーザ光源からの波長λ１のレーザ光をその第２高調波である波長λ１′に変換するλ１′用非線形結晶と、前記レーザ光源からレーザ光を前記λ１′用非線形結晶，λ２用ラマンファイバ及びλ３用ラマンファイバに入力する光路を切換える入力切換手段と、前記各非線形結晶から出力される波長λ１′，λ２′及びλ３′のレーザ光を選択的に前記導光光学系に出力する出力切換手段とを備え、前記波長λ３′が６１０〜６３０ｎｍの赤色光であることを特徴とする医療用レーザ装置。
請求項４の医療用レーザ装置において、前記λ３用ラマンファイバは前記λ２用ラマンファイバの少なくとも一部を共用したことを特徴とする医療用レーザ装置。
請求項３〜５の何れかの医療用レーザ装置において、前記入力切換手段及び出力切換手段はファイバスイッチであり、前記レーザ光源以降から前記導光光学系に至る光路の各光学素子をファイバ光学系にて接続したことを特徴とする医療用レーザ装置。