JPH01296688A - 多波長レーザ光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、全体的にいえば、多波長レーザ光源に関する
。もう少し具体的にいえば、本発明は、レーザ・パルス
の各パルスの持続時間が極めて短く、かつ、これらのパ
ルスの繰り返し周波数が極めて大きい。レーザ・パルス
の多波長ビームを生ずるレーザ光源に関する。ものであ
る。本発明は、特に、しかしそれに限るわけではないが
、眼科手術に対して大きな効用を有する。

［従来の技術］ レーザは、永年の間、種々の目的で使用されてきている
が、大きな効果が得られている。この技術の理論は複雑
であり、かつ、高度に理論的である。しかし、その技術
的な複雑さの背優にあるいくつかの基本的概念を全体的
に理解するには、本発明によって得られる新規な寄与を
理解すれば十分である。

当業者には周知であるように、レーザ光ビームは、高度
に平行でコヒーレントな、単色光の光周波数の強い電磁
波である。さらに、レーザ光ビームは、ガラスまたは結
晶のような選定された活性媒体を正しく励振することに
よって、すなわち、通常「ボンピング」と呼ばれている
工程によって発生することがよく知られている。レーザ
光ビームにおける合成放出光をどのように構成するか、
が、本発明の関与する部分である。

レーザ技術の利用を基本的に理解するための最も重要な
パラメータは、光の波長と、これらの光の持続時間、お
よびそれらの強度である。すぐにわかるように、これら
のパラメータを変えることにより、レーザ光ビームを適
用しようとする具体的用途に対して、その効果を最良に
することができる。眼科手術に用いられる場合には、い
くつかの具体的な考察が重要になる。第１に、眼科手術
の場合、その他の手術の場合も同様であるが、要求され
た手術操作を優れた性能をもって実行することができ、
一方、組織に与える損傷が出来るだけ少ないことが好ま
しい。この点に関する十分な考察がＪｏｅｌ　Ｈ，Ｋｒ
ａｕｓｓ等名の論文［ｔａｓｅｒ〜８月、になされてい
る。にｒａｕｓｓの論文およびその他の文献は、期待さ
れる通りに、レーザ光ビームの構成内容が眼科手術に対
する効力を決定する重大な要因であるとしている。

レーザ光ビームの波長の重要性に言及している文献は多
くはない。よく知られているように、レーザ光ビームと
このレーザ光ビームが入射する人体の組織との間の相互
作用は、波長によって変わる。これは、組織が異なると
その吸収特性が異なるからである。したがって、レーザ
光源は、それが用いられる目的に応じて、注意深く選定
されなければならない。それぞれの活性媒体はその特性
波長を有しているので、このパラメータを変えることは
、本質的に、活性媒体を選択する問題である。しかし、
レーザ光ビームの強度や持続時間に関する他の重要な変
数の場合には、そうではない。

持続時間に関していえば、レーザ光ビームは、全体的に
云って、連続光ビームとパルス状光ビームとに分類する
ことができる。多くの医療目的に対しては、連続光レー
ザ・ビームよりもパルス状レーザ光ビームの方がより効
果がある。連続光ビームの場合、レーザ光ビームの持続
時間は光ビームがオンになっている時間である。一方こ
れに対して、パルス状光ビームの持続時間は、より正確
にいえば、個々のパルスの持続時間の和であると考えら
れる。現在、ピコ秒領域（１ｐｓ−１ピコ秒＝１０−１
２秒）のパルスが得られているが、実際には、この領域
のパルスは眼科手術には用いられていない。その代り、
ナノ秒領域（１ｎＳ＝　１ナノ秒＝１０’秒）のパルス
が用いられるのが典型的な場合である。

パルス状光ビームが用いられる手術の場合、典型的には
、パルスの群のバーストとして使用される。レーザ光ビ
ームがこのような構成内容を有するのとは異って、本発
明ではパルス状レーザ光ビームが用いられるが、それは
実際には準連続の性格を有する光ビームである。このよ
うに、本発明のレーザ光源によって得られるレーザ光ビ
ームは、同じエネルギを有しかつ同じ持続時間を有する
パルスの連続した波列であり、そのパルスの繰り返し周
波数は極めて大きい。

前記のように、波長、持続時間、および強度は、レーザ
光ビームの特性を表す重要なパラメータである。予想さ
れるように、これらのパラメータの問には関連性がある
。具体的にいえば、これらの変数は次の式によって相互
に関連している。

ここで、Ｐは強度、すなわち、パワーであり、Ｅはエネ
ルギ、ｔはパルスの持続時間、ｈはブランク定数、Ｃは
光の速度、λは波長、ｎは１パルス当りのフォトン数で
ある。

前記式かられかるように、エネルギ（Ｅ）は光の波長（
λ）に逆比例する。また、前記の強度（Ｐ）に対する式
かられかるように、もし各パルスの持続時間（１）が実
効的に小さくできるならば、波長が長くてエネルギが小
さなパルスが用いられている場合であっても、レーザ光
ビームの強度、すなわち、パワーはなお大きくすること
ができる。眼科手術では、波長の長いパルスを用いた時
にのみ効果が得られることがある。したがって、持続時
間（１）を制御できる性能を有することが極めて重要と
なる。

現在のレーザ光を用いた手術の場合、光ビームが組織に
及ぼす効果を決めているものはレーザ光ビームのエネル
ギ、すなわち、光ビームまたは光パルスの中のフォトン
の数であるとされている。

この効果は、全体的には、熱効果である、または電気機
械効果である、またはこれらの効果が組み合わされたも
のであるとして説明されている。よく知られているよう
に、この効果は節回が極めて局在していて始めて効用が
得られるけれども、現在用いられているレーザ光ビーム
の比較的大きなエネルギ状態では、周辺の組織に不必要
な損傷を与えることはどうしても避けられない。

本発明により、組織の切断と組織の弾性的性質の変化と
の両方を、電界効果で達成することができる。この電界
効果には、前記の熱効果および電気機械効果のように、
周辺に与える悪い影響がない。この電界効果を詳細に説
明することはここではできないが、熱効果および電気機
械効果とは異って、この電界効果はレーザ光ビームのエ
ネルギには依存しないこと、を指摘しておくことは重要
であると思われる。そうではなくて、この電界効果は光
ビームの強度に依存する。すなわち、ターゲット領域に
単位時間に入射するフォトンの数に依存する。したがっ
て、電界効果を用いて組織の構造を変える時はいつでも
、この目的を達成するのに十分な光ビーム強度を保持す
る一方、不必要な熱効果と電気機械効果が極めて局在し
た領域に限定されるレベルまで、光ビームのエネルギを
小さくすることが目標となる。けれども、式Ｐ＝□から
れかるように、エネルギ強度は比を 例している。したがって、エネルギ（Ｅ）が小さくなっ
た時、もしパルスの持続時間（１）が同時に小さくなる
ならば、その時には強度（Ｐ）はその大きさを保持する
であろう。

本発明により、レーザ光ビームのパルス持続時間は、現
在の技術で得られているレーザ光ビームの持続時間より
も、大幅に小さくされる。例えば、よく知られているエ
キシマ・レーザでは、持続時間が１０ナノ秒のパルスが
発生するのが典型的な場合である。他方、本発明で考え
られているパルスの持続時間は、１ピコ秒または数ピコ
秒である。

これはパルスの持続時間が約１０．０００分の１だけ小
さくなっている。また、熱効果または電気機械効果によ
る周辺組織に与える有害な効果を減らすために、本発明
により得られる各パルスのエネルギのレベルは、現在用
いられているレーザ光ビームで得られている各パルスの
エネルギのレベルよりも、約１．０００分の１程度も小
さい。このようにして得られたレーザ光ビームの各パル
スの強度は、現在よく用いられている光ビームで得られ
ている強度よりも、なお約１０倍大きい。したがって、
電界効果は強いけれども、熱効果と電気機械効果は最小
に抑えられる。

本発明の効力を評価するまた別の因子は、集束領域の大
きさである。通常のエキシマ・レーザを例にあげれば、
効力を及ぼす領域の大きさは直径約１００ミクロンの領
域である。本発明の集束領域の大きさは、これとは大き
く異って、直径約１ミクロンである。さらに、持続時間
の短いパルスが用いられているけれども、組織を切断す
るのに効力のある全パワーは、各パルスのパワーの和で
あることがわかっている。したがって、効力のある眼科
用レーザを開発するさいの主要な着目点は、パルスの繰
り返し周波数を大きくすることであることがわかる。し
たがって、実際に行なわれているように大きなターゲッ
ト領域にエネルギの大きなバーストを入射させるのでは
なく、本発明の目的は、組織の光弾性的性質を実効的に
変えるのに十分の強度をもって、多くの小さなターゲッ
ト領域に効力を及ぼすことである。このように、本発明
により、大きなエネルギの光ビームと同じ効果が要求通
りに得られるが、周辺の組織に悪い効果を与えることは
ない。本発明の概要を述べれば、大強度で低エネルギの
パルスの準連続ビームを発生させ、それらが極めて高い
繰返し周波数で異った選定されたターゲット領域に入射
するようにされる。

このような観点から、レーザ光ビームの光の波長は用い
られる活性媒体によって定まることと、異なる波長の光
は人体組織に異なる効果を及ぼすこととを思い起こして
みる。したがって、活性媒体の選定は重要であり、この
ことは要求された波長の光を発生させる基本である。け
れども、これらの変数の組み合わせ効果も重要であって
、それにより、要求された結果を得るために、組織が熱
的に影響を受けるかまたは電気機械的に影響を受けるか
が決定されるであろう。したがって、パルスの持続時間
とパルスの強度とを制御する性能を有することが重要で
ある。

本発明の評価によれば、眼の組織を切断する最も効果的
で効能のある方法は、当業者にフォトアブレーション（
ｐｈｏｔｏａｂｌａｔｉｏｎ　）と呼ばれティる方法で
ある。この方法によれば、パルスは極めて持続時間の短
いもの、例えば、１ピコ秒ないし４０ピコ秒であり、か
つその繰り返し周波数が大きい、例えば、毎秒１０．０
００パルスないし毎秒１．０００．０００パルスの領域
のものが好ましい。ざらに、本発明の評価によれば、前
記電界効果を用いて、細胞組織の間の接合部を機械的に
切断して切開を行なうこともできるし、または細胞の弾
性的性質を変えて他のｉ胞との相互結合力を変えること
もできる。波長を選定することにより、これらのうちの
特定の結果を得ることができる。

このことを念頭において、本発明の評価によれば、眼科
手術に応用された場合、２．９４ミクロンの波長を有す
るレーザ光ビームで角膜組織に対する外部アブレーショ
ン（Ｉ械的切断）を行なうことができ、そして１．０６
ミクロンと０．５３２ミクロンの波長を有するレーザ光
ビームで角膜組織に対する内部アブレーション（弾性的
変化）を行なうことができる。本発明の目的は、これら
のすべての波長を有し、角膜組織に電界効果を及ぼしう
る、多波長光ビームを発生できる結晶をそなえ・ること
である。しかし、このことは本発明を制約するものでは
ない。実際、活性媒体を選定することにより、本発明は
血管外科処置および神経外科処置に用いることができる
。したがって、本発明で用いることができる活性媒体は
、要求されている処置内容とそれに最も効果的なレーザ
光波長とによってのみ定めることができる。

眼科手術に用いられる以外に、この新規なレーザ光源は
、外科医療の種々の場合に用いることができる。近代の
光学装置と光ファイバ・ｈチーチルとにより、人体内の
事実上いかなる位置へもレーザ光を送ることができる。

例えば、血管外科の場合、閉塞した動脈から透明なブラ
ック（ｐｌａｑｕｅ）まで光ファイバを通してレーザ光
を導くことができる。最初、血管外科での実験的試みと
して、ＣＷアルコン・レーザとＮｄ：ＹＡＧレーザが用
いられた。最近、石灰化したブラックを破壊するために
、エキシマ・レーザのパルス状票外光線が研究されてい
る。けれども、血管壁に穴をあけてしまうというそれに
付随した問題点は、現在でも十分には解決されていない
。本発明のレーザ光源を作像用光ファイバ束に適用すれ
ば、フォトアブレーション工程の制御を大幅に改善する
ことができる。

同様に、レーザ結石破砕術では、それは多くの場合に、
音波結石破砕術よりも効果的な方法であることがわかっ
てきている。腎臓結石または胆６結石は大きな精度をも
って破壊することができる。

神経外科において、本発明による新規なレーザ光源は、
現在可能である以上に、まわりの繊細な組織に影響を与
えないであろう。耳の手術の場合には、微細に集光され
たレーザ光ビームを用いることができるので、アブミ骨
に影響を与えないで、選択的に材料を蒸発させることが
でき、その後静かにそれらを取り出し、そして人工物で
置き換えることができる。この方法では出血が少なく、
そして繊細な内耳に与える損傷を大幅に少なくすること
ができる。回復はより速く、かく苦痛がより少ないであ
ろう。

産業への応用は潜在的に沢山ある。例えば、この新規な
レーザ光源により、ＶＬＳＩ微細構造体の清浄化とエツ
チングとに対する高速で高精度の方法が得られるであろ
う。微細加工において、多くの応用が可能である。

［発明の要約］ 本発明の１つの目的は、持続時間が極めて短くかつ繰り
返し周波数が極めて大きいパルスを発生する、パルス状
レーザ光源を提供することである。

本発明のまたは別の目的は、パルスの持続時間とパルス
の繰り返し周波数との両方を変えることができるレーザ
光源を提供することである。本発明のなお別の目的は、
要求された処置に対して効力のある有効な波長を得るた
めに、種々の活性媒体で動作することができるレーザ光
源を提供することである。本発明のなお別の目的は、製
造が比較的簡単でかつコストの安い、多波長レーザ装置
を提供することである。

本発明による新規な多波長レーザ光源の好ましい実施例
は複数個のレーザ・ダイオードを有する。

これらのレーザ・ダイオードからの出力光はレーザ発振
器の入力に送られる。レーザ発振器は結晶のような活性
媒体を有し、そしてこの活性媒体はレーザ・ダイオード
からの光でポンピングされ、それにより予め定められた
波長を有するレーザ光ビームを発生する。本発明により
、要求された多波長を有するレーザ光ビームを生ずるの
にＹＳＧＧ：Ｏｒ；Ｎｄ：Ｅｒ結晶を用イルコとが好ま
しい。発振器の中に音響光学モード同期装置がそなえら
れて、この発振器の光軸に沿って放射される光がパルス
状に整形される。

この発振器の出力に分散線路（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｌ
ｉｎｅ）が光学的に接続され、レーザ光ビームのパルス
の中の波長が広げられる。この分散線路は長さが約２０
メートルの単一モード光ファイバであることが好ましい
。この分散線路を出たパルスは光学的に再生増幅器（ｒ
ｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ　ａｍｐｌＢｉｅｒ）に送られ
、そこでレーザ光ビームの中のパルスが増幅される。そ
の後、再生増幅器の中の電気光学結晶が選択的に励振さ
れて、パルスの偏光面が変えられる。電気光学結晶によ
って偏光面が第１変化を受ける場合、パルスはこの増幅
器の中に閉じ込められ、そしてパルスはレーザ・ボンピ
ング装置との相互作用によって再生増幅器の中で増幅さ
れる。電気光学結晶によって偏光面が次の変化を受ける
場合、この増幅されたパルスが再生増幅器。

から取り出されて、パルス圧縮器に向って進む。

パルス圧縮器は回折格子とコーナ・キユーブとを有する
。コーナ・キユーブは回折格子と光学的に連結されてお
り、かつ、回折格子に対して移動することができる。コ
ーナ・キユーブと回折格子との間の距離を変えることに
よって、各パルスの持続時間を設定することができる。

周波数２倍器（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｏｕｂｌｅｒ　
）がまたパルス圧縮器の中にそなえられていて、発振器
で発生したパルス状レーザ光ビームの波長を半分にして
、半分の波長を有するパルス状°レーザ光ビームを生ず
る。

［実施例］ 本発明それ自体および本発明の新規な特徴は、その構造
と動作との両方について、添付図面と下記説明とにより
最もよく理解されるであろう。添付図面において、同等
な部品には同じ参照番号が付けられている。

第１図において、本発明による多波長レーザ光源が１０
で全体的に示されている。この多波長レーザ光源１０は
複数個の構成部材から成る。より具体的にいえば、多波
長レーザ光源１０はレーザ・ダイオードのアレイ１２を
有する。これらのレーザ・ダイオードは発振器１４への
光入力を供給し、活性媒体の励振を行なう。その結果と
して得られる発振器１４からの出力はモード同期パルス
・レーザ・ビーム１６である。パしレス争レーザ・ビー
ム１６は反射１ｔ１８で反射されて、分散線路２０に入
射する。この分散線路２ｏは光ビーム１６のパルスの光
の波長を拡大する。分散ライン２０を出た光ビーム１６
は反射鏡２２で反射されて、再生増幅器２４に入射する
。この再生増幅器２４の中で、光ビーム１６の中の個々
のパルスが増幅される。さらに、下記で考察される方式
により、光ビーム１６の中のパルスの繰り返し周波数は
再生増幅器２４の中で設定される。再生増幅器２４を出
たレーザ光ビーム１６は反射鏡２６で反射されて、パル
ス圧縮器２８に入射する。このパルス圧縮器２８はレー
ザ光ビーム１６の中の各パルスの持続時間を設定する。

第１図に示されているように、パルス圧縮器２８は、異
った波長のパルス状レーザ光ビーム１６ａおよび１６ｂ
を選択的に生ずる装置を有する。本発明のレーザ光源１
０の性能は各部材を個別に調べることによってわかるで
あろう。

第２図に示されているように、発振器１４のアレイ１２
はレーザ・ダイオード３０を有する。レーザ・ダイオー
ド３０はレーザ光を発生し、そしてこの光はコリメータ
・レンズ３２を通って、ビーム・スプリッタ３４に向っ
て進む。レーザ争ダイオード３６も同じようにそなえら
れていて、レーザ・ダイオード３６を出た光はコリメー
タ・レンズ３８を通って、ビーム・スプリッタ３４に向
って進む。レーザ・ダイオード３０とレーザ・ダイオー
ド３６とからの光はビーム・スプリッタ３４で組み合わ
されて、円柱レンズ４ｏに向って進む。第２図にまた示
されているように、レーザ・ダイオード４２とレーザ・
ダイオード４８がまたそなえられている。レーザ・ダイ
オード４２を出た光はコリメータ・レンズ４４を通って
、ビーム・スプリッタ４６に進む。一方、レーザ・ダイ
オード４８を出た光はコリメータ・レンズ５０を通つて
、ビーム・スプリッタ４６に向って進む。レーザ・ダイ
オード４２からの光とレーザ・ダイオード４８からの光
とがビーム・スプリッタ４６で結合されて、円柱レンズ
５２に向って進む。第２図に示されているように、円柱
レンズ４０を通った光と円柱レンズ５２を通った光との
両方が、結晶５４に入射する。レーザ・ダイオードと、
ビーム・スプリッタと、円柱レンズとをこのように組み
合わせてボンピング装置を構成することは、当業者には
周知のことである。レーザ・ダイオード３０．３６．４
２および４８は型式ＳＬＤ　　２４６０のレーザ・ダイ
オードであることが好ましい。

本発明により、活性媒体は結晶５４である。この結晶５
４は、ＹＳＧＧ：Ｃｒ：Ｎｄ：Ｅｒ結晶であることが好
ましい。けれども、この特定のＹＳＧＧ：Ｃｒ：Ｎｄ：
Ｅｒ結晶５４は単に一つの例に過ぎないことを断ってお
く。実際、本発明の範囲内において、他の適当な活性媒
体を用いて要求された特性を有するレーザ光ビームを得
ることができる。レーザ・ダイオード３０，３６．４２
および４８のような周辺レーザ光源によってＹＳＧＧ：
Ｃｒ：Ｎｄ：Ｅｒ結晶５４をボンピングすると、この結
晶５４は波長１．０６ミクロンと波長２．９４ミクロン
のレーザ光ビームを発生することが知られている。下記
で行なう考察のために、１．０６ミクロン波長のレーザ
光ビームの一部分が取り出されたとして、この光ビーム
が周波数逓倍器を通り、波長が０．５３２ミクロンのレ
ーザ光ビームになる。このように、本発明により、いま
説明した結晶５４のような多くの活性媒体は、３つの異
なる波長のレーザ光ビームを発生するレーザ光源１０と
なりうるであろう。前記の理由により、このことは装置
に多様性を与え、そしてより広い用途に用いることを可
能にする。

なお第２図に示されているように、結晶５４をボンピン
グすることによって発生するレーザ光ビームは、光軸５
６に沿って放射されるであろう。

さらに、当業者にはすぐにわかるように、光軸５６に沿
ってｔＩｉ＋Ｘされたレーザ光は、開口部６０と音響光
学モード同期装置６２を通って、反射率が１００％の曲
面鏡５８と反射率が９８％の平面鏡６４との間を往復す
る。レーザ光が光＠５６に沿ってｆｌｉ５８と鏡６４と
の間で反射されて往復することと、そのざいに音響光学
モード同期装置６２と結晶５４および開口部６０とが組
み合わされて行なう動作はよく知られている。この動作
により得られる最も特徴的な結果は、発振器１４からパ
ルス状レーザ光ビーム１６が得られることである。

第３図に示されているように、発振器１４と分散線路２
０とは、反射鏡１８によって、光学的に接続される。分
散線路２０は対物レンズ６６を有する。この対物レンズ
６６は光ビーム１６を光ファイバ６８に集光する。光フ
ァイバ６８は当業者には周知の形式の単一モード光ファ
イバであって、長さは約２０メートルである。本発明に
より、発振器１４から放射された光ビーム１６の中のパ
ルスは光ファイバ６８の中を透過するが、そのさい、光
ビーム１６の中のパルスが受ける光路長が異なるために
、光ビーム１６の各パルスの中の波長が伸長する。光ビ
ーム１６の中の波長が光ファイバ６８を透過するさいに
伸長した後、光ファイバ６８から光ビームが出る時、対
物レンズ７０が光ビーム１６のパルスに再び焦点を合う
ようにされる。

第３図に示されているように、分散線路２０を出たパル
ス状レーザ光ビーム１６は反射鏡２２によって反射され
て、再生増幅器２４に向って進む。

第４図に示されているように、パルス状レーザ光ビーム
１６は、反射鏡２２で反射された後、非被覆ガラス・ビ
ーム・スプリッタ７２に入射する。

この非被覆ガラス・ビーム・スプリッタ７２はレーザ光
ビーム１６の一部分を偏光ビーム・スプリッタ７４に向
けて進め、そしてパルス状レーザ光　−ビーム１６の残
りの部分をフォトダイオード・トリガ７６に向けて進め
る。非被覆ガラス・ビーム・スプリッタ７２によって取
り出されて偏光ビーム・スプリッタ７４へ向けて進むパ
ルス状レーザ光ビーム１６部分は、ビーム・スプリッタ
７４によって偏光され、そして光路７８に沿って進む。

レーザ光ビーム１６の中の各パルスは１／４波長板８０
と電気光学結晶８２とを順に通過して、反射率１００％
の平面１１８４に入射する。平面１１８４に入射した光
はそこで反射されて、電気光学結晶８２と１／４波長板
８０とを再び通る。四分の一波長板８０は当業者には周
知のどの型式のものであってもよく、また電気光学結晶
８２は通常ポッケルスφセルと呼ばれている形式のもの
であることを断っておく。

反射率１００％の平面ｌｌ８４で反射された光ビームの
パルスは光路７８上の１／４波長板８０を透過するので
、この光ビームのパルスは１／４波長板８０を２回透過
する。このために、レーザ光ビーム１６の中のパルスの
偏光面は合計で９０度向回転る。偏光面がこのように９
０度向回転ることにより、パルスは偏光ビーム・スプリ
ッタ７４を透過することができ、そして光路７８に沿っ
てさらに進行を続けて結晶８６に入射し、そして結晶８
６を透過したレーザ光ビームは開口部８８を通って、反
射率１００％の曲面鏡９０に入射する。

曲面１９０に入射したレーザ光ビームは反射されて、開
口部８８と結晶８６を順次に通る。レーザ光ビーム１６
が最初にこの再生増幅器２４を通る時、結晶８２は励振
されていない。けれども、次に通過する時、レーザ光ビ
ーム１６の中のパルスを再生増幅器２４の中に閉じ込め
ることが可能である。レーザ光ビームが電気光学結晶８
２を通過する時、レーザ光ビームのパルスの偏光面がさ
らに回転するその大きさによっては、レーザ光ビームは
光路７８に沿って反射により往復運動をする。

もし電子スイッチ９２によって電気光学結晶８２が励振
されてレーザ光ビームの各パルスが電気光学結晶８２を
２回通過するさいにその偏光面がさらに回転する大きさ
が９０’ならば１７４波長板８０と結晶８２との両方の
効果を合わせて、各パルスの偏光面が１８０度回転する
。この場合には、偏光ビーム・スプリッタ７４にパルス
が入射する度にいつも、パルスは偏光ビーム・スプリッ
タを透過する条件を満たし、そして両端での反射により
、実効的に光路７８に沿って閉じ込められる。

その後、予め定められたオペレータの要請により、電子
スイッチ９２によって電気光学結晶８２が励振されて、
パルスが電気光学結晶８２を２回通過する間に各パルス
の偏光面が１８０度回転するならば、電気光学結晶８２
によるこの回転は、１／４波長板８０による回転と組み
合わされて、レーザ光ビーム１６の各パルスを偏光整合
させ、偏光ビーム・スプリッタ７４によってパルスは光
路７８の外に反射される。

前記の動作により、レーザ光ビーム１６の中のパルスは
再生増幅器２４に入射しそして光路７８に沿って進む。

この時、電気光学結晶８２を励振してパルスが電気光学
結晶８２を２回透過する間に偏光面を９０度回転させる
と、パルスは反射率１００％の平面鏡８４と反射率１０
０％の曲面鏡９０との間を光路７８に沿って反射されな
がら往復し、パルスが再生増幅器２４の中に閉じ込めら
れる。その俊、電気光学結晶８２を励振してパルス光の
偏光面を１８０度回転した状態にすると、増幅されたパ
ルスが偏光ビーム・スプリッタ７４によって反射されて
、光路７８の外に出る。

第４図にまた示されているように、パルス状し一ザ光ビ
ーム１６が光路７８に沿って進行している時、このレー
ザ光ビーム１６が発振器１４に用いられたボンピング装
置と同様のボンピング装置によって作用を受ける。この
ボンピング装置の中では、レーザ・ダイオード９４がら
放射された光がコリメータ・レンズ９６を通って進み、
そしてレーザ・ダイオード９８から放射された光がコリ
メータ・レンズ１００を通って進む。レーザ・ダイオー
ド９４とレーザ・ダイオード９８から放射された光はビ
ーム・スプリッタ１０２で結合され、そしてこの結合さ
れた光ビームが円柱レンズ１０４を通って進む。同じよ
うに、レーザ・ダイオード１０６から放射された光はコ
リメータ・レンズ１０８を通り、そしてレーザ・ダイオ
ード１１０から放射された光はコリメータ・レンズ１１
２を通り、そしてこれらの平行光線がビーム・スプリッ
タ１１４で結合され、そしてこの結合された光ビームが
円柱レンズ１１６を通って進む。円柱レンズ１０４を通
過した光ビームと円柱レンズ１１６を通過した光ビーム
は、結晶５４のところで考察したのと同様の方式で、結
晶８６に入射する。

結晶８６は、結晶５４と同じ様に、ＹＳＧＧ　：Ｃｒ　
：Ｎｄ　：Ｅｒであることが好ましい。

第４図にはまた、電気光学結晶８２に対するフォトダイ
オード・１−リガ７６と電子スイッチ９２との配置を概
略的に示されている。レーザ光ビーム１６の中の各パル
スのうち非被覆ガラス・ビーム・スプリッタ７２を透過
する部分がフォトダイオード・トリガ７６に入射し、そ
してこのフォトダイオード・トリガ７６が信号を生じて
電子スイッチ９２を作動させる。すると、電子スイッチ
９２は電気光学結晶８２を励振して、レーザ光ビーム１
６のパルスを光路７８内に閉じ込めるのに必要な偏光状
態にし、そしてレーザ光ビーム１６の中のパルスの増幅
に必要な時間の間、この状態を保つ。結晶８２はまた電
子スイッチ９２によって励振されて、前記説明に従い、
パルスをさらに偏光させ、それによりビーム・スプリッ
タ７４によって光ビームが反射されて、光路７８の外に
光ビームが取り出されるようにすることができる。第４
図はまた、レーザ光ビーム１６のパルスが光路７８の外
に反射された時、レーザ光ビームが非被覆ガラス・ビー
ム・スプリッタ７２を透過して反射１２６に入射し、そ
してパルス圧縮器に向って進むことを示している。

第５図に示されているように、レーザ光ビーム１６が反
射鏡２６で反射された後、回折格子１１８に入射する。

レーザ光ビーム１６が回折格子１１８で回折された後、
コーナ・キユーブ１２０に入射し、そこで反射された後
、少しずれた光路を通って、回折格子１１８に再び入射
する。回折格子１１８からのレーザ光ビーム１６は反射
率５０％の鏡１２２に入射する。この鏡１２２はレーザ
光ビーム１６の半分を反射して、予め定められた波長を
有する分離したレーザ光ビーム１６ａが得られる。反射
率５０％の鏡１２２を透過したレーザ光ビーム１６の半
分は反射率１００％のｖＬ１２４に入射し、そしてそこ
で反射されて、周波数２倍器１３０に向って入射する。

当業考にはよく知られているように、レーザ光ビーム１
６の中の各パルスの持続時間は、コーナ・キユーブ１２
０と回折格子１１８との間の距離を変えることによって
、制御することができる。

この目的のために、コーナ・キユーブ１２０に付随して
レール１２６が備えられていて、コーナ・キユーブ１２
０を矢印１２８で示されている方向に移動させることが
できる。コーナ・キユーブ１２０を矢印で示された方向
に移動させることにより、レーザ光ビーム１６の中の各
パルスの持続時間を変化させることができる。さらに具
体的にいえば、コーナ・キユーブ１２０の位置を４５セ
ンチメートル移動させると、各パルスの持続時間は４０
ピコ秒から１ピコ秒まで変わる。

レーザ光ビーム１６ａは反射率５０％の１ｔ１２２で反
射された後、オペレータの要請に従って動作する。同じ
ように、反射率５０％の鏡１２２を透過して反射率１０
０％の１１２４に入射するレーザ光ビーム１６の部分は
、反射率１００％の鏡１２４で反射された後、周波数２
倍器１３０に入射する。その結果、周波数２倍器１３０
を出たし一ザ光ビーム１６の各パルスの光の波長は、周
波数２倍器１３０に入射する前の光の波長の１／２であ
る。したがって、レーザ光ビーム１６ｂの波長はレーザ
光ビーム１６ａの波長の１／２であり、このレーザ光ビ
ーム１６ｂはオペレータの要請に従って動作する。具体
的にいえば、レーザ光源１０で発生した各パルスは約１
．０６ミクロンの波長の可視光成分を含んでいるが、こ
れが周波数２倍器１３０を通ると約０．５３２ミクロン
の波長の別の成分光が発生する。これらは可視光の成分
であり、内部アブレーション（１ｎｔｅｒｎａｌａｂｌ
ａｔｉｏｎ）工程において効果を発揮する。また、レー
ザ光源１ｏは同時に約２．９４ミクロンの波長の光の成
分を生ずる。これは赤外光成分であって、外部７７　Ｌ
／−ジョン（ｅｘｔｅｒｎａｌ　ａｂｌａｔｉｏｎ　）
に対して効果を発揮する。これらの成分光がいったん発
生すると、要求された成分光を選択的に集束するための
装置がレーザ光源１０にそなえられて使用される。

前記において、特定の多波長レーザ光源が詳細に開示さ
れ、本発明の目的と前記利点を十分に達成できることを
示したが、これらは本発明の好ましい実施例を例示した
ものであって、本発明の構成または設計の細部がこれら
に限定されることを意味しないことを断っておく。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザ光源の実施例であって、特
にその各構成部分の接続を示したブロック線図、第２図
は本発明のレーザ光源の実施例における発振器の概要図
、第３図は同じく分散線路部品の概要図、第４図は同じ
く再生増幅器の概要図、第５図は同じくパルス圧縮器の
概要図。 ［符号の説明］ １２　　レーザ・ダイオード １４　　発振器 ２０　　分散線路 ２４　　再生増幅器 ２８　　パルス圧縮器 ６２　　音響光学同期装置 ８２　　電気光学結晶 １１８　　回折格子 １２０　　コーナ・キユーブ １３０　　周波数２倍器

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ・ダイオードと、 前記レーザ・ダイオードに光学的に接続されており、複
   数個の単色光パルスを含む光ビームを発生する発振器と
   、 前記発振器に光学的に接続されていて、前記パルスを受
   け取る分散線路と、 前記分散線路に光学的に接続された再生増幅器と、 前記再生増幅器に光学的に接続されていて前記光ビーム
   に対しパルス長を設定するパルス圧縮器と、 を有するレーザ光源。
2. （２）請求項１において、前記発振器に光学的におのお
   のが接続された複数個のレーザ・ダイオードを有する前
   記レーザ光源。
3. （３）請求項２において、前記発振器が前記パルスを発
   生するための音響光学モード同期装置を有する前記レー
   ザ光源。
4. （４）請求項３において、前記再生増幅器が前記パルス
   の繰り返し周波数を設定する装置を有する前記レーザ光
   源。
5. （５）請求項４において、前記パルス圧縮器は、前記パ
   ルスの繰返し周波数を設定する装置によつて受け取られ
   た前記パルスのおのおのの持続時間を変えるための装置
   を有する前記レーザ光源。
6. （６）請求項５において、前記のパルスの繰り返し周波
   数を設定する装置が電気光学結晶である前記レーザ光源
   。
7. （７）請求項６において、前記パルスの持続時間を変え
   るための装置が、回折格子と、前記回折格子に相対的に
   移動してパルスの持続時間を設定することができるコー
   ナ・キユーブとを有する前記レーザ光源。
8. （８）請求項７において、複数個のパルス状レーザ光ビ
   ームを得るために前記パルス圧縮器に光学的に接続され
   た周波数２倍器をさらに有する前記レーザ光源。
9. （９）請求項８において、前記分散線路が単一モード光
   ファイバである前記レーザ光源。
10. （１０）分離した複数個の波長を有する光周波数のパル
    スのビームを発生する装置と、 前記発生装置に光学的に接続され前記光周波数のパルス
    の波長を伸長するための装置と、 前記拡大装置に光学的に接続されていて前記光周波数の
    繰り返し周波数を設定する装置と、前記繰り返し周波数
    設定装置に光学的に接続されていて前記パルスのおのお
    のの持続時間を設定する装置と、 を有する多波長レーザ光源。
11. （１１）請求項１０において、前記発生装置が発振器で
    ある前記多波長レーザ光源。
12. （１２）請求項１１において、前記伸長装置が分散線路
    である前記多波長レーザ光源。
13. （１３）請求項１２において、前記繰り返し周波数設定
    装置が再生増幅器である前記多波長レーザ光源。
14. （１４）請求項１３において、前記持続時間設定装置が
    パルス圧縮器である前記多波長レーザ光源。
15. （１５）請求項１４において、前記発振器が赤外線波長
    成分光と可視光線波長成分光とに対し同時にレーザ作用
    を行なうことができるＹＳＧＧ：Ｃｒ：Ｎｄ：Ｅｒ結晶
    を有する前記多波長レーザ光源。
16. （１６）請求項１５において、前記発生装置がレーザ・
    ダイオードのアレイと音響光学モード同期装置とを有す
    る前記多波長レーザ光源。
17. （１７）請求項１６において、前記繰り返し周波数設定
    装置が電気光学結晶を有する前記多波長レーザ光源。
18. （１８）請求項１７において、前記光周波数パルスの波
    長を半分にするための周波数２倍器をさらに有する前記
    多波長レーザ光源。
19. （１９）請求項１８において、内部アブレーションのた
    めに前記可視波長成分を選定しかつ外部アブレーション
    のために前記赤外波長成分を選定する装置をさらに有す
    る前記多波長レーザ光源。
20. （２０）光周波数のパルスのビームを発生する装置と、 前記発生装置に光学的に接続されていて前記光周波数の
    パルスの波長を伸長する装置と、 前記波長を伸長する装置に光学的に接続されていて前記
    光周波数のパルスの繰り返し周波数を設定する装置と、 前記繰り返し周波数設定装置に光学的に接続されていて
    前記パルスのおのおのの持続時間を設定する装置と、 を有するレーザ光源。
21. （２１）請求項２０において、前記発生装置が発振器で
    ある前記レーザ光源。
22. （２２）請求項２１において、前記波長を伸長する装置
    が分散線路である前記レーザ光源。
23. （２３）請求項２２において、前記繰り返し周波数　３
    設定装置が再生増幅器である前記レーザ光源。
24. （２４）請求項２３において、前記持続時間を設定する
    装置がパルス圧縮器である前記レーザ光源。
25. （２５）（イ）分離した複数個の波長を有する光周波数
    のパルスのビームを生ずるためにモード周期装置を通し
    て単色光を進める段階と、 （ロ）前記パルスのおのおのの中の光の波長を伸長させ
    る段階と、 （ハ）前記光周波数のパルスの繰り返し周波数を設定す
    る段階と、 （ニ）前記光周波数のパルスのおのおのの持続時間を設
    定する段階と、 を有するレーザ光ビームの発生方法。
26. （２６）請求項２５において、前記繰り返し周波数が毎
    秒１０，０００パルス以上である前記レーザ光ビームの
    発生方法。
27. （２７）請求項２５において、前記光周波数のパルスの
    持続時間が４０ピコ秒以下である前記レーザ光ビームの
    発生方法。