JPH01502562A - Precision laser system useful for eye surgery - Google Patents

Precision laser system useful for eye surgery

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JPH01502562A
JPH01502562A JP62503638A JP50363887A JPH01502562A JP H01502562 A JPH01502562 A JP H01502562A JP 62503638 A JP62503638 A JP 62503638A JP 50363887 A JP50363887 A JP 50363887A JP H01502562 A JPH01502562 A JP H01502562A
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JP
Japan
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pulse
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pulses
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JP62503638A
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Japanese (ja)
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スカラー,オーレイス・アルフレツド
チユウ,ペイ・ハン
フランク,アラン・モーリス
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オートメイテツド・レーザー・システムズ・インコーポレイテツド
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ・ ′に た レー −シスーム 夫墨!2jLJL 本発明は、レーザーシステム、より特定的には医療用及び工業用として特に適切 なレーザーシステムに係る。[Detailed description of the invention] ・                --Sysumu Husband sumi! 2jLJL The invention is particularly suitable for laser systems, more particularly for medical and industrial applications. related to laser systems.

−殻に、レーザーはターゲットの一部を破壊することによりターゲットに作用す る。レーザーは、レーザーにより発生される波長でターゲットが所望の効果を得 るに十分な量のエネルギーを吸収するように選択される。− In the shell, the laser acts on the target by destroying part of the target. Ru. Lasers are used to target targets with the wavelengths generated by the laser. selected to absorb a sufficient amount of energy to

レーザーの使用例としては医療用が挙げられる0例えば、レーザーは眼瞼上の異 物及びポリープを除去するなど、組織を切開するために使用され得る。この目的 で汎用されているレーザーは10.6pmの波長で動作する炭酸ガスレーザーで あり、この波長で水分子はよく吸収する。水は動物組織の基本的成分であるので 、レーザー光は組織により吸収される。Examples of laser uses include medical use. For example, lasers can be used to treat abnormalities on the eyelids. It can be used to dissect tissue, such as to remove objects and polyps. this purpose The commonly used laser is a carbon dioxide laser that operates at a wavelength of 10.6 pm. Yes, water molecules absorb well at this wavelength. Since water is a basic component of animal tissue , the laser light is absorbed by tissue.

他の用途としては、例えば虹彩を切開するといった眼科手術が挙げられる。多く の眼科用途では、角膜を透過し、実質的に角膜により吸収されず、虹彩により優 先的に吸収されるような波長を選択することが必要である。Other uses include ophthalmic surgery, such as making an incision in the iris. many In ophthalmological applications, it penetrates the cornea, is substantially not absorbed by the cornea, and is preferentially absorbed by the iris. It is necessary to select a wavelength that will be absorbed first.

既存の多くのレーザーシステムは医療用などの用途に適しているが、欠点がない 訳ではない0例えば、ターゲットの吸収特徴に依存して個々の用途に異なるレー ザーシステムが必要である。即ち、病院の手術室には各外科的処置毎に異なる2 以上のレーザーを準備することが必要になる。Many existing laser systems are suitable for medical and other applications, but they are not without drawbacks. For example, different lasers may be used for individual applications depending on the absorption characteristics of the target. A user system is required. In other words, in a hospital operating room, there are two It is necessary to prepare more than one laser.

既存の多くのレーザーシステムに伴う別の問題は、周囲組織を損傷する危険があ るという点である。これは、生物組織が広帯域吸収体であることに起因し得る。Another problem with many existing laser systems is the risk of damaging surrounding tissue. The point is that This may be due to the fact that biological tissue is a broadband absorber.

ターゲット領域の周囲の組織、例えば虹彩の前の角膜は入射レーザー輻射の一部 を吸収し、角膜に望ましくない損傷を与える。Tissues surrounding the target area, such as the cornea in front of the iris, are part of the incident laser radiation. and cause unwanted damage to the cornea.

更に、藁束されるレーザーパルスのスポット寸法は非常に大きくなり、望ましく ない損傷、特にターゲット領域の周囲の組織に熱損傷を与えずに正確な処理を実 施することは困難である。Additionally, the spot size of the bundled laser pulses becomes very large, making it undesirable to Performs precise processing without causing damage, especially thermal damage to the surrounding tissue of the target area. It is difficult to implement.

既存の多くのレーザー放射システムに伴う別の問題は、切開の幅が固定されてお り、調節することができず、切開の深さが必要以上に大きくなることである0例 えば、現状の角膜屈折手術は支質の所定レベルまで外部から外科的創傷を形成し なければならない、このような創傷の深さを制御することは困難であり、しばし ば皮質の全厚に及ぶこと、更に、このような創傷をミ合すると、高い屈折誤差又 は乱視のために角膜の曲率を変えるという所期の効果が得られるなくなることが 発見された。レーザーで形成される切開の寸法及び位置を正確に制御することが できないことは、不利な結果を招き得る0例えば、角膜手術では、各切開は光学 的及び解剖学的効果がある。切開を少なくして厚さの量を修正することにより角 膜曲率を正確に修正しようとする試みはある程度臨床的成功を納めているが、得 られる矯正精度はまだ極めて不定であるので、特にその他の点では正常な眼で日 常的に臨床使用することはできない。Another problem with many existing laser delivery systems is that the incision width is fixed. 0 cases where the incision depth was larger than necessary due to the incision being unable to be adjusted. For example, current corneal refractive surgery involves creating an external surgical wound up to a predetermined level in the stroma. The depth of such wounds is difficult to control and often In addition, combining such wounds can result in high refractive errors or The desired effect of changing the corneal curvature may not be achieved due to astigmatism. It's been found. Precise control over the size and location of the laser incision For example, in corneal surgery, each incision must be It has targeted and anatomical effects. Corner by making fewer incisions and modifying the amount of thickness Attempts to precisely correct membrane curvature have had some clinical success, but no gains have been made. The accuracy of the correction provided is still highly variable, especially in otherwise normal eyes. Not available for routine clinical use.

また、白内障及び角膜移植のために角膜切開を行うと過度の乱視を誘発し、二次 的な外科的矯正が必要になることが多い。Additionally, corneal incisions for cataracts and corneal transplants can induce excessive astigmatism, leading to secondary surgical correction is often required.

更に、従来の角膜手術切開又は屈折修正では、連続的且つ不定の屈折変化が誘導 されるという結果にボーマン膜を妥協させなければならない、角膜切開又はより 深い皮質構造のアブレーションの間にボーマン膜を無傷のままに保つことができ るならば、角膜曲率をより容易に定量可能であり、外科的介入により良好に維持 又は修正することができよう。Furthermore, traditional corneal surgical incisions or refractive corrections induce continuous and irregular refractive changes. corneal incisions or more that have to compromise Bowman's membrane with the result that Bowman's membrane can be kept intact during ablation of deep cortical structures corneal curvature is more easily quantifiable and better maintained by surgical intervention. Or it could be modified.

熱及び非熱損傷を最小化するように極超短波パルスを使用して精密切開を実施す るために、レーザーシステムを開発する試みが為されている。f!超短波パルス は狭い領域に藁束するので、損傷をターゲット中の非常に小さい領域に制限する ことができる。しかしながら、狭い領域に藁束する極超短波パルスでは、はとん どの医療用及び工業用として実施するのに十分速い速度で切開及び他の切断を実 施することは極めて+iである0例えば、パルスの持続時間が10ピコ秒のオー ダーであり、パルス間の経過時間が50ピコ秒の場合、使用されるターゲツティ ングシステムは50ピコ秒以内にレーザーの譚的集東点を移動させることができ なければならない、損傷ゾーンが101I−の場合、20000m/秒(10シ ー750ピコ秒)の速度でターゲットゾーンを再位置決めする必要があり、これ は実現不可能て゛ある。従って、従来のレーザーシステムを使用して非常に小さ い損傷ゾーンと極超短波パルスとを組み合わせることは極めて困難である。Perform precision incisions using ultrashort pulses to minimize thermal and non-thermal damage. Attempts are being made to develop laser systems for this purpose. f! ultrashort pulse bundles in a small area, thus limiting damage to a very small area within the target be able to. However, ultrashort wave pulses that spread over a narrow area are extremely difficult to use. Performs incisions and other cuts at a speed fast enough to perform for any medical and industrial purpose For example, if the pulse duration is 10 ps, If the elapsed time between pulses is 50 ps, then the target used is The system can move the focal point of the laser within 50 picoseconds. 20000 m/s (10 series) if the damage zone is 101I-. -750 picoseconds), which requires repositioning the target zone at a speed of is impossible to realize. Therefore, very small Combining a deep damage zone with ultrashort pulses is extremely difficult.

極超短波パルスシステムに伴う別の問題は、パルス間に一貫したエネルギーレベ ルを達成することが困難であり、即ち出カシツタ−が生じるという点である。こ れは、極超短波パルスを発生するために使用されるレーザーと、ターゲットを処 理するのに十分高いエネルギーレベルまで極超短波パルスを増幅するために使用 されるレーザーとの同期が不十分であることに起因し得る。ジッターが生じると 、ターゲットを一貫して処理することができなくなり、ある領域は処理されるが 、ターゲットの別の領域は極度に損傷する。Another problem with ultrashort pulse systems is the lack of consistent energy levels between pulses. The problem is that it is difficult to achieve the desired value, ie, output failure occurs. child It consists of a laser used to generate ultrashort pulses and a target used to amplify ultrashort pulses to energy levels high enough to This may be due to insufficient synchronization with the laser being used. When jitter occurs , the target cannot be processed consistently, and some areas are processed but , another area of the target will be severely damaged.

既存のレーザーシステムに伴う別の問題は、整列させることが困難であり、機械 的に複雑であり、故障の頻度が高いという点である。Another problem with existing laser systems is that they are difficult to align and mechanical The problem is that it is complex and has a high frequency of failure.

既存のシステムに伴うこれらの問題を解決するためには、有用な速度で正確な切 断を実施できるようにターゲットゾーンの寸法を制御することが可能な極超短波 パルス及び小さいターゲットゾーンを提供するレーザーシステムが必要である。To overcome these problems with existing systems, accurate cutting at useful speeds is required. Ultra high frequency waves that allow you to control the target zone dimensions to perform cutting A laser system that provides pulses and a small target zone is needed.

更に、機械的に単純であり、容易に整列することができ、レーザーとターゲット ゾーンとの間の組織のような周囲組織を損傷することなく生物組織に有効に使用 することが可能なシステムが必要である。Furthermore, it is mechanically simple and can be easily aligned with the laser and target. Effectively used on biological tissue without damaging surrounding tissue such as tissue between zones A system that can do this is needed.

11へ1江 本発明はこれらの用件を満足するレーザーシステムを提供する。該システムは主 レーザー輻射パルスを発生するための手段と、主パルスの持続時間を短縮するた °めのパルス短縮システム又はゾーン、好ましくはパルスの数を増加させるため のパルス逓倍化システム又はゾーンと、ターゲットが出力ビーム波長に対して吸 収性であるか非吸収性であるかに閲傷なく、プラズマを形成するのに十分な放射 照度をターゲット中に得るために、ターゲット中の十分小さいスポット寸法に出 力パルスを藁束させるための藁束手段を含むビーム放出システムとを備える。タ ーゲット中に得られる放射照度は少なくとも1013ワット/c−2であり、  10’!ワツ) /cm’以上も可能である。1 to 11 The present invention provides a laser system that satisfies these requirements. The system is Means for generating laser radiation pulses and shortening the duration of the main pulse ° pulse shortening system or zone, preferably to increase the number of pulses pulse multiplication system or zone and the target is absorbing to the output beam wavelength. Sufficient radiation to form a plasma, whether absorbing or non-absorbing A sufficiently small spot size in the target to get the illumination intensity into the target. and a beam delivery system including bundle means for bundle the force pulses. Ta The irradiance obtained during the target is at least 1013 watts/c-2; 10'! )/cm' or more is also possible.

主レーザー輻射パルスは入力パルスを発生するエキシマ−レーザーと、各入力パ ルスをポンピングパルス及び主パルスに分割するビームスプリッタ−とにより発 生され得る。The main laser radiation pulse is connected to the excimer laser that generates the input pulse and each input pulse. generated by a beam splitter that splits the pulse into a pump pulse and a main pulse. can be born.

ポンピングパルスは短縮システム及びパルス逓倍システムで増幅器レーザーをボ ンピングするために使用される。The pump pulse is pumped into the amplifier laser by a shortening system and a pulse multiplication system. used for sampling.

5!!縮システムにおいて、各主パルスの持続時間はカスケード状に配置された 一連の短縮器/増幅器段で短縮される。5! ! In a compact system, the duration of each main pulse is arranged in a cascade. It is shortened with a series of shortener/amplifier stages.

各段は、各主パルスの持続時間を短縮する少なくとも1個のパルス短縮器と、各 主パルスを増幅する少なくとも1個のパルス増幅器とを含んでいる。第1のパル ス短縮器は各主パルスにより励起される。第1のパルス短i器から発生される各 方線化パルスは第1の段のパルス増幅器で増幅される。各段から発生される輻射 は次の連続段のパルス短縮器に送られ、各段のパルス短縮器から発生されるパル スは次の段に送られる前に現在の段のパルス増幅器により増幅される。このシス テムはパルスの持続時間を短縮するために有効であり、発生されるパルスは入力 パルスの約17100未満の持続時間を有する6例えば、主パルスの持続時間が 1ナノ秒以上の場合、短縮システムから発生されるパルスの持続時間は100ピ コ秒未満、好ましくは10ピコ秒未清であり得、約1ピコ秒程度でもよい。Each stage includes at least one pulse shortener that shortens the duration of each main pulse; at least one pulse amplifier for amplifying the main pulse. first pal The shortener is excited by each main pulse. Each pulse generated from the first pulse shortener The straightening pulse is amplified in a first stage pulse amplifier. Radiation generated from each stage is sent to the next successive stage pulse shortener, and the pulses generated from each stage pulse shortener are The signal is amplified by the current stage's pulse amplifier before being sent to the next stage. This system The system is useful for shortening the pulse duration, and the generated pulse is For example, if the duration of the main pulse is less than about 17,100 times the duration of the pulse is less than For longer than 1 nanosecond, the duration of the pulse generated by the shortening system is 100 pm. It may be less than 10 picoseconds, preferably less than 10 picoseconds, and may even be on the order of about 1 picosecond.

本発明の好適なパルス短縮器は、入射輻射パルスからエネルギーを吸収すること が可能な色素溶液と、前部もしくは入射窓及び後部もしくは射出窓を備える色素 溶液を収容するための手段とを含んでいる。2つの窓は内側表面を有する。前部 京は入射パルスの少なくとも一部を色素溶液中に透過することが可能である。前 部窓の前には、前部窓を通って色素溶液内に入射する輻射パルスを窓の間の焦点 に光学的に藁束させ、増幅自然放出により色素溶液中に輻射を発生するための光 学手段が配置されている。2つの窓は発生された輻射に対して実質的に透過性で あり、前部窓は発生された入射輻射の一部を焦点に反射する。焦点は前部窓に十 分近接しているので、発生されて反射された輻射はレーザー放出の開始以前に活 性焦点領域に再入する。この結果、焦点の領域に発生する全誘導放出は消滅し、 レーザー放出が回避され、こうして出力パルスを増幅及び短縮する0発生された 輻射は出力パルスとして後部窓を透過し、発生された輻射は後部窓から焦点に実 質的に全く反射されない、焦点は、各入射レーザー輻射パルスがより短い持続時 間の単一の夫々の出力パルスを有するように前部及び後部窓の間の位置に配置さ れる。Preferred pulse shorteners of the invention absorb energy from an incident radiation pulse. dye solution with a front or entrance window and a rear or exit window and means for containing the solution. The two windows have interior surfaces. front It is possible to transmit at least a portion of the incident pulse into the dye solution. Before In front of the front window, the radiation pulse entering the dye solution through the front window is focused between the windows. The light is optically bundled to generate radiation in the dye solution by amplified spontaneous emission. Educational means are arranged. The two windows are substantially transparent to the generated radiation. Yes, the front window reflects a portion of the incident radiation generated to the focal point. The focus is on the front window. Because of the close proximity, the emitted and reflected radiation becomes active before the laser emission begins. Re-entering the sexual focus area. As a result, all stimulated emission occurring in the focal region disappears, Laser emission is avoided, thus amplifying and shortening the output pulse generated. The radiation passes through the rear window as an output pulse, and the generated radiation is transmitted from the rear window to the focal point. Qualitatively not reflected at all, the focal point is the shorter duration of each incident laser radiation pulse. positioned between the front and rear windows to have a single respective output pulse between It will be done.

このシステムの利点は使用し易いことである。出力パルスの持続時間は、色素溶 液中の焦点の位置を第1の窓に関して変化させるように光学手段を調整すること とにより制御され得る。各出力パルスの持続時間は夫々の入力パルスの持続時間 の約2分の1未満であり得、好ましくは約1710未満であり得る。The advantage of this system is that it is easy to use. The duration of the output pulse depends on the dye dissolution. adjusting the optical means to change the position of the focal point in the liquid with respect to the first window; and can be controlled by. The duration of each output pulse is the duration of the respective input pulse. and preferably less than about 1710.

典型的には前部及び後部窓は少なくともIIIIIlの間隔で配置され、焦点は 後部窓の内側表面よりも前部窓の内側表面間の距離は、好ましくは2つの内側表 面の間d距離の少なくとも30%である。後部窓により反射された発生輻射が焦 点に到達するのを阻止するためには、後部窓を例えばブルースターの角度に配置 することにより出力パルスに対して所定の角度に傾斜させる。Typically the front and rear windows are spaced at least III The distance between the inner surfaces of the front window is preferably greater than that of the rear window. at least 30% of the d distance between the surfaces. The generated radiation reflected by the rear window is To prevent reaching the point, place the rear window at an angle of e.g. By doing so, the output pulse is tilted at a predetermined angle.

本発明のパルス短縮器の主要な利点は、増幅段で得られる増幅量がパルス間で実 質的に笠化することなく、即ちジッターが生じることなく作動可能であるという 点にある。短縮器が誘導放出でなく増幅自然放出の原理に基づいて作動するので 、増幅器にポンピングパルスを供給するためにビームスプリッタ−を使用する単 一のエキシマ−レーザーで短縮器/増幅器段を作動させることが可能である。同 一のレーザーが短縮器/増幅器段にポンピングパルス及び入力パルスを供給する ので、各増幅段で一貫した増幅を得るためうにポンピングパルスと入力パルスと を同期化する問題がなくなる。このようにパルス間で一貫した増幅が得られるた め、ターゲットで一貫した再現可能な処理を実現することができる。The main advantage of the pulse shortener of the present invention is that the amount of amplification obtained in the amplification stage is realizable between pulses. It is said that it can operate qualitatively without becoming cloudy, that is, without jitter. At the point. Because the shortener operates on the principle of amplified spontaneous emission rather than stimulated emission, , a single beam splitter that uses a beam splitter to supply the pump pulse to the amplifier. It is possible to operate the shortener/amplifier stage with one excimer laser. same One laser provides pump and input pulses to the shortener/amplifier stage Therefore, in order to obtain consistent amplification at each amplifier stage, the pump pulse and input pulse are No more synchronizing problems. This allows for consistent amplification from pulse to pulse. This allows for consistent and reproducible processing on the target.

上記に示したように、極超短波パルス、特に狭い領域に藁束する極超短波パルス に伴う実際上の問題は、大形の切断を行うのが困難で且つ時間がかかるという点 °にある。極!!短波パルスを有するという利点を失わずにターゲットのパルス の数を増加させるためには、パルス逓倍ゾーン又はシステムを使用してパルスの 数を逓倍する。パルス逓倍ゾーンには少なくとも1個のパルス逓倍器が配置され 、パルス逓倍器に入る各パルスに相互に時間的に離間した複数のパルスを発生す る。好ましくは、パルス逓倍器で発生されるパルスは空間的にも相互に離間して いる。「空間的に離間している」という表現は、パルスが適当なレンズにより集 束されるとき、集束されたパルスが空間的に離間していることを意味する。As shown above, ultrashort pulses, especially ultrashort pulses that bundle in a small area. The practical problem with this is that it is difficult and time consuming to make large cuts. It's in °. very! ! Target pulse without losing the advantage of having a short wave pulse To increase the number of pulses, use a pulse multiplication zone or system. Multiply the number. At least one pulse multiplier is arranged in the pulse multiplier zone. , each pulse entering the pulse multiplier generates multiple pulses spaced apart in time. Ru. Preferably, the pulses generated by the pulse multiplier are also spatially spaced apart from each other. There is. The expression "spatially separated" means that the pulses are focused by a suitable lens. When focused, it means that the focused pulses are spatially separated.

本発明のパルス逓倍器は、前部窓及び後部窓を備える閉鎖セルから構成され、2 つの窓は内側表面及び実質的に同一の屈折率を有する。セルには、窓の屈折率に 実質的に等しい屈折率を有しており且つ入射レーザー輻射を実質的に透過する媒 質が配置されている。セルは更に、媒質に接触する相互に対向し合う前部及び後 部反射手段を含んでおり、反射手段の少なくとも一方は、出力パルスが空間的に 離間するように湾曲している。好ましくは、前部及び後部反射手段は夫々前部及 び後部窓の内側表面を含んでいる0反射手段は入射レーザー輻射パルスに関して 少なくとも約80%の反射率を有する。The pulse multiplier of the present invention consists of a closed cell with a front window and a rear window, The two windows have inner surfaces and substantially the same index of refraction. In the cell, the refractive index of the window a medium that has a substantially equal index of refraction and is substantially transparent to incident laser radiation; The quality is well placed. The cell further includes mutually opposed front and rear parts in contact with the medium. at least one of the reflecting means is such that the output pulse is spatially Curved to separate. Preferably, the front and rear reflective means are respectively and the inner surface of the rear window, the zero reflective means includes a It has a reflectance of at least about 80%.

「実質的に透過性」の媒質又は窓なる表現は、媒質又は窓が該当する輻射の少な くとも90%を透過することを意味する。The expression “substantially transparent” media or windows means that the media or window has a This means that at least 90% of the light is transmitted.

このパルス逓倍器を使用すると、各入射レーザー輻射パルスの一部は前部窓を透 過してセルに入射し、反射手段の間で前後に反射する。後部反射手段に入手する 各パルスの一部は、時間的に離間した一連の出力レーザー輻射パルスの1つとし て後部窓と透過する0反射手段の少なくとも一方が湾曲しているので、出力パル スは相互に空間的に離間している。窓の相互の距離は、逐次パルス閲に必要な時 間間隔に依存して、約1〜約100■、好ましくは約5〜約20m5であり得る 。With this pulse multiplier, a portion of each incoming laser radiation pulse passes through the front window. The light then enters the cell and is reflected back and forth between the reflecting means. Get to the rear reflective means A portion of each pulse is one of a series of temporally spaced output laser radiation pulses. Since at least one of the rear window and the transmitting zero reflection means is curved, the output pulse are spatially separated from each other. The mutual distance of the windows is determined by the time required for sequential pulse viewing. Depending on the spacing, it can be from about 1 to about 100 m5, preferably from about 5 to about 20 m5. .

本発明の好aX様によると、出力パルスが相互に空間的に離間している量を変化 させるために反射手段の曲率を変化させるための手段が相互に空間的にJi H して配置される。According to the preferred embodiment of the present invention, the amount by which the output pulses are spatially separated from each other is varied. The means for changing the curvature of the reflecting means to mutually spatially change Ji H will be placed.

これは、セルに流体媒質を収容し、流体の圧力を制御手段で変化させることによ り実現され得る0曲率は、出力パルスが集束されるときに、相互に最小でlp( 最大で1011m以上空間的に離間するように制御され得る。This is done by containing a fluid medium in a cell and varying the pressure of the fluid with controlled means. The zero curvature that can be realized by They can be controlled to be spatially separated by a maximum of 1011 m or more.

パルス逓倍器から発生される連続パルスはレーザー輻射が前部及び後部反射器に より前後に何回反射されるかに依存して、より小さいビークパワーを有する。タ ーゲットに有効に作用するには、ターゲットに到達するパルスがすべてほぼ同一 のビークパワーを有することが肝要である。これは、離間されたパルスを増幅す るための少なくとも1個のパルス増幅器で逓倍器からの出力パルスを増幅し、高 パワー出力パルス及び低パワー出力パルスを発生することにより実現される。低 パワー出力パルスは高パワー出力パルスよりも実質的に低いビークパワーを有し ており、一般に高パワー出力パルスのビークパワーの約1710未満、より好ま しくは高パワー出力パルスのビークパワーの約17100未満である。即ち、低 パワー出力パルスは微々たる大きさである。パルス逓倍器に入力する各パルスに は、はぼ同一のビークパワーを有する高パワー出力パルスが少なくとも2、好ま しくは少なくとも5個存在する。パルスを更に逓倍するために、複数のパルス逓 倍器を直列に使用してもよい。The continuous pulses generated from the pulse multiplier cause the laser radiation to reach the front and rear reflectors. Depending on how many times it is reflected back and forth, it has a smaller beak power. Ta To effectively affect the target, all pulses reaching the target must be nearly identical. It is important to have a peak power of This amplifies the spaced pulses. Amplify the output pulse from the multiplier with at least one pulse amplifier to This is accomplished by generating power output pulses and low power output pulses. low The power output pulse has a substantially lower peak power than the high power output pulse generally less than about 1710 of the peak power of the high power output pulse, more preferably or less than about 17,100 of the peak power of the high power output pulse. That is, low The power output pulse is of insignificant magnitude. For each pulse input to the pulse multiplier preferably at least two high power output pulses with approximately identical peak powers. Or at least 5 exist. Multiple pulse multipliers can be used to further multiply the pulses. Multipliers may be used in series.

好ましくは、発生ゾーンで発生されるポンピングパルスを使用して、本発明のシ ステムの全増幅器をポンピングする。パルス逓倍器の後に続く増幅器では、主パ ルスが該増幅器に到達するのを遅延させることにより空間的に離間されたパルス の一部を他のパルスよりも選択的に増幅することが可能である。こうして、ボン ピングパルスが増幅器に到達する時間と、空間的に離間したパルスが逓倍器から 到達する時間とのタイミングを制御することにより、パルス逓倍器の各人力パル スに発生される高パワー出力パルスの数を制御することができる。Preferably, the system of the invention uses pumping pulses generated in the generation zone. Pump all amplifiers in the stem. In the amplifier following the pulse multiplier, the main spatially spaced pulses by delaying the pulses from reaching the amplifier. It is possible to selectively amplify some of the pulses over other pulses. In this way, Bon The time for the ping pulse to reach the amplifier and the time for the spatially spaced pulses to leave the multiplier By controlling the arrival time and timing of each human pulse of the pulse multiplier, The number of high power output pulses generated at the time can be controlled.

このシステムは、ターゲット中に小さいスポット寸法を得るために重要な近ガウ ス横断方向空間プロフィルを有する出力パルスを提供する。小さいスポット寸法 を得るためのビーム放出システムは、ターゲット中に出力パルスを集束させるた めの藁束手段と、出力パルスを伸長及びコリメートする1対のレンズとを含んで いる。伸長されコリメートされた出力パルスはz東対物レンズを通り、工東対物 レンズの焦平面を制御するための手段が備えられる。集束システムは、30〜4 0°の広い円錐角度を使用することにより、10μ未満、例えば2μmのスポッ ト寸法にパルスト藁束することができる。This system uses near-gauge, which is important for obtaining small spot sizes during targeting. provides an output pulse having a transverse spatial profile. small spot size The beam delivery system for obtaining and a pair of lenses for stretching and collimating the output pulses. There is. The elongated and collimated output pulse passes through the z-east objective and the ko-to objective. Means are provided for controlling the focal plane of the lens. The focusing system is 30-4 By using a wide cone angle of 0°, spots smaller than 10μ, e.g. Pulsed straw can be bundled to different sizes.

本発明のレーザーシステムはイメージングシステムを備えてもよく、イメージン グ信号はターゲット主で藁束され、イメージング信号の結果としてターゲットか ら発生される信号はイメージング通路に沿って進行し、aS、手段により収態さ れ、ビデオスクリーンのような表示手段により表示される。レーザー輻射パルス の藁束用対物レンズの焦平面は、イメージングシステムの焦平面と藁束用対物レ ンズの焦平面とが同一になるように制御される。8ましくは、藁束されたイメー ジング信号及び藁束されたレーザー輻射パルスは操作し易くするために同一直線 上に配置される。レーザーパルスのターゲットからイメージングシステムへの後 方散乱は、レーザービームを第1の偏光子で偏光させ且つ第1の偏光子に対して 90°回転させた第2の偏光子をイメージング通路に配置することにより避けら れる。The laser system of the invention may include an imaging system, The imaging signal is focused on the target, and as a result of the imaging signal, the target The signal generated from the aS travels along the imaging path and is collected by the aS. and displayed on a display means such as a video screen. laser radiation pulse The focal plane of the straw bundle objective is the same as the focal plane of the imaging system and the straw bundle objective. The focal plane of the lens is controlled so that it is the same as the focal plane of the lens. 8 Preferably, the image of being bundled with straw. The pulse signals and bundled laser radiation pulses are aligned in the same line for ease of operation. placed on top. After the laser pulse from the target to the imaging system Directional scattering involves polarizing the laser beam with a first polarizer and with respect to the first polarizer. This can be avoided by placing a second polarizer in the imaging path, rotated by 90°. It will be done.

このレーザーシステムは多くの実質的な利点を有する。This laser system has many substantial advantages.

例えば、−aに100ピコ秒未満、好ましくは10ピコ秒未満の極超短波パルス が形成される。これらの短いパルスはターゲット領域の周囲の組織の損傷tlt 小化する。For example, an ultrashort pulse of less than 100 ps, preferably less than 10 ps in -a is formed. These short pulses cause damage to the tissue surrounding the target area tlt Become smaller.

更に、精密な小さい切断を形成することができる。レーザー輻射パルスの近ガウ ス分布及び藁束システムの広い円錐角度により、約101J−未満のスポット寸 法が達成され得る。Furthermore, precise small cuts can be made. Near gau of laser radiation pulse Due to the spot size distribution and wide cone angle of the straw bundle system, spot sizes of less than approximately 101 J- law can be achieved.

パルス逓倍器で発生されるパルス間の間隔をPrA御することにより、広い切断 も実施することができる。約10〜11001Iの幅を有する制御可能な切断が 可能である。パルス逓倍器により、従来技術の切断と同一の幅及び長さの切断3 従来技術のシステムで得られるよりも小さい非常な浅さで実施することができる 。Wide cutting by controlling the interval between pulses generated by the pulse multiplier can also be implemented. Controllable cutting with a width of about 10-11001I It is possible. Pulse multiplier allows cuts of the same width and length as those of the prior art3 Can be carried out at very shallow depths, smaller than those obtained with prior art systems .

非常に小さいスポット寸法と極超短波パルスとを組み合わせることにより、ター ゲットにプラズマを確実に形成することができる。プラズマはターゲットによる 吸収な必要とせずに形成される。こうしてレーザー輻射を透過するターゲットを 処理することができる0本発明は、伝達されるエネルギーが選択的吸収メカニズ ムに依存しないので、正確且つ局所的な損傷ゾーンと形成することができる。そ れどころか、レーザービームは厳密に規定されたプラズマ形成領域にプラズマ以 外のエネルギーを実質的に伝導しない。The combination of extremely small spot size and ultrashort pulses enables Plasma can be reliably formed on the target. Plasma depends on the target Formed without the need for absorption. This makes the target transparent to laser radiation. The present invention provides that the transferred energy is absorbed by a selective absorption mechanism. Since it is system independent, it is possible to create precise and localized damage zones. So On the contrary, the laser beam does not move beyond the plasma into a strictly defined plasma formation region. Does not conduct virtually any outside energy.

エネルギー伝導メカニズムが吸収に依らないので、動作波長はターゲット領域へ の伝導と最大にするように選択され得る。こうして非ターゲット領域に高度の安 全性が得られる。Since the energy transfer mechanism does not rely on absorption, the operating wavelength can be directed to the target region. conduction and may be selected to maximize. This provides a high level of safety in non-target areas. Wholeness is obtained.

更に、複数の手原に単一のレーザーシステムを使用することができ、特定のター ゲットの吸収特徴に合うように出力輻射の波長を変えたりレーザーシステムを変 えたりする必要がない、従って、手術室に1つのレーザーシステムを備えればよ く、複数のシステムを備える必要がない。Additionally, a single laser system can be used for multiple specimens and Change the wavelength of the output radiation or modify the laser system to match the absorption characteristics of the target. Therefore, all you need is one laser system in the operating room. There is no need to have multiple systems.

本発明の特徴を具体化するシステムの別の利点は、レーザー騙射源から遮蔽され るターゲット、例えば角膜により遮蔽される虹彩を、遮蔽組織、即ち角膜に悪影 響を及ぼすことなく手術できるという点にある0円錐角度が広いため非常に小さ いスポット寸法の焦点を形成することができるので、ターゲットの前の遮蔽組織 は損傷しない。Another advantage of systems embodying features of the invention is that they are shielded from laser deception sources. target, e.g. the iris, which is occluded by the cornea; The 0 cone angle is wide, allowing surgery to be performed without causing any harm, making it extremely small. The shielding tissue in front of the target can form a focus with a large spot size. is not damaged.

本発明のシステムの別の利点は、単一のパルス逓倍器から得られる頻発パルスが 10〜300回/秒のオーダーであり得、2個以上の逓倍器を使用すると1.0 00,000,000パルス/秒であるため、効率的且つ迅速に操作が可能であ るという点にある。Another advantage of the system of the invention is that the frequent pulses obtained from a single pulse multiplier are It can be on the order of 10 to 300 times/second, 1.0 when using two or more multipliers. 00,000,000 pulses/second, allowing for efficient and quick operation. The point is that

本発明のシステムは、主要な要素であるパルス短縮器及びパルス逓倍器が入力/ 出力装置であり、換言するならパルスが前部窓から入り、後部窓から出るので、 機械的に信頼性があり且つ容易に整列できる。The main elements of the system of the present invention are a pulse shortener and a pulse multiplier. It is an output device, in other words, the pulse enters from the front window and exits from the rear window, so Mechanically reliable and easy to align.

好1[m様によると、使用されるパルス増幅器は色素レーザーである。従って: 単に使用される色素を劇整又は変えることにより実質的にあらゆる1射波長でシ ステムを使用することができる。According to Mr. 1, the pulse amplifier used is a dye laser. Therefore: By simply adjusting or changing the dyes used, it is possible to obtain rays at virtually any radiation wavelength. stem can be used.

更に、単に入射パルスが短縮される量を制御するようにパルス短縮器で使用され る藁束手段の位置を変えることにより、可変の入力パルス持続時間でシステムを 使用する二本発明の上記及び他の特徴、側面及び利点は、以下の詳細な説明、請 求の範囲及び添付図面を9考にすることにより更によく理解されよう。Additionally, it is used in pulse shorteners to simply control the amount by which the incident pulse is shortened. By changing the position of the straw bundle means, the system can be operated with variable input pulse duration. The above and other features, aspects and advantages of the present invention will be described in the following detailed description and claims. A better understanding of the scope of the request may be obtained by considering the scope of the application and the accompanying drawings.

尚、第1図は本発明の一具体例に従うレーザー手術装置の正面図、第2図は第1 図の装置のレーザーシステムの一部を示すフローシート、第3区は第2図のレー ザーシステムて゛使用される短縮装置の概略図、第4図は第2図のレーザーシス テムで使用される別のパルス短縮装置の概1121区、第5図は第2図のシステ ムで使用され得るパルス逓倍装置の一部断面側面図、第6図は第1区の装置で使 用されるビーム放出システム及び監視システムの概Q区である。Note that FIG. 1 is a front view of a laser surgery device according to one embodiment of the present invention, and FIG. A flow sheet showing part of the laser system of the device shown in the figure. Schematic diagram of the shortening device used in the laser system, Figure 4 shows the laser system in Figure 2. Another pulse shortening device used in the system is approximately 1121 sections, and Figure 5 shows the system in Figure 2. Figure 6 is a partial cross-sectional side view of a pulse multiplier that can be used in a device in Section 1. This is the approximate Q section of the beam emission system and monitoring system used.

註J匡ご1墨− 1.21ヨたムm 第17は眼の外科的処置に有用な本発明の装置を示す。Note J box 1 ink- 1.21 m No. 17 depicts a device of the present invention useful in ocular surgical procedures.

該装置は、ターゲットがレーザー輻射パルスに対して吸収性であるか非吸収性で あるかに関傷なく、ターゲット中にプラズマを発生するために、狭い領域に藁束 する8i超短波高パワーレーザー輻射パワーで高い点弧速度でターゲットを処理 することが可能である。該システムは、毎秒1〜30バーストを発生することが 可能であり、各バーストは少なくとも10パルス(少なくとも10〜300パル ス/秒)を含み、各パルスは6〜10011mの直径の損傷ゾーンを形成し、各 バースト内のパルスの焦点間の距離は0〜10011mの間で制御可能である。The device has a target that is absorbing or non-absorbing to the laser radiation pulse. Straw bundles in a small area to generate plasma in the target regardless of whether 8i ultrashort wave high power laser radiation power to treat targets with high firing speed It is possible to do so. The system can generate 1 to 30 bursts per second. each burst is at least 10 pulses (at least 10-300 pulses) per second), each pulse forms a damage zone with a diameter of 6 to 10011 m, and each The distance between the focal points of the pulses within a burst is controllable between 0 and 10011 m.

パルスは損傷ゾーンで達せられる放射照度がほとんどの材料及び実質的に全生物 材料中にプラズマを形成するに十分な値である少なくとも1013ワツト/cm 2となるに十分なパワーを有する。The pulses reduce the irradiance achieved in the damage zone to most materials and virtually all living organisms. at least 1013 watts/cm, which is sufficient to form a plasma in the material It has enough power to become 2.

第1区中、レーザー眼科手術に適する装置10は、支持パッド16に患者を支持 するための頂部表面14を提供するフレーム構造12を備える。!!、者18は 支持パッド16上に何位に横たわり、患者の頭を頭部拘束手段2oによりしっか り固定する。In the first section, a device 10 suitable for laser eye surgery supports a patient on a support pad 16. A frame structure 12 is provided which provides a top surface 14 for the purpose of the present invention. ! ! , Person 18 The patient's head is held firmly by the head restraint means 2o while lying on the support pad 16. and fix it.

フレームアセンブリはベース22を含んでおり、該ベースには入力レーザーシス テム24が支持されていと、入力レーザーシステム24は操作段の外部の開口ス ペースに別個に収容されている。入力レーザーシステム24の上で且つ患者の下 にはレーザーパルス処理システム26が配置されている。The frame assembly includes a base 22 that includes an input laser system. When the system 24 is supported, the input laser system 24 is connected to an aperture outside the operating stage. It is housed separately in Pace. Above the input laser system 24 and below the patient A laser pulse processing system 26 is located at.

フレーム構造12の底部には、装置を水平にするために複数のレベリングマウン ト27が取り付けられている。The bottom of the frame structure 12 includes a plurality of leveling mounts to level the device. 27 is attached.

患者の頭部の上には、ビーム放出システム28及びイメージングシステム30が 配置され、該イメージングシステムは視聴用モニター32を含んでいる。放出シ ステム28及びイメージングシステム30は剛性の振動防止主ガントリーフレー ム33により支持されており、該フレームは患者18の頭部の上に配置され且つ 該頭部で主フレーム構造12に装着されている。視聴用モニター32はガントリ ーフレーム33から伸延するアーム34により支持されている。ビーム放出シス テム28はコントローラシステム36により制御される。コントローラシステム 36は入力レーザー発生システム24に隣接するフレーム12の頭部に配置され る。フレーム構造12の肩部には真空ポンプ40のような処理システム26のユ ーティリティが配置され、入力レーザーシステム24で使用されるガスを循環及 びパージするようにm能する。Above the patient's head is a beam emitting system 28 and an imaging system 30. The imaging system includes a viewing monitor 32 . emission The stem 28 and imaging system 30 are mounted on a rigid, anti-vibration main gantry frame. The frame 33 is positioned over the head of the patient 18 and It is attached to the main frame structure 12 at its head. The viewing monitor 32 is a gantry - supported by an arm 34 extending from a frame 33; beam emission system system 28 is controlled by controller system 36. controller system 36 is located at the head of the frame 12 adjacent to the input laser generation system 24. Ru. A shoulder of frame structure 12 includes a unit for processing system 26, such as a vacuum pump 40. utilities are located to circulate and circulate the gases used by the input laser system 24. and purge.

入力レーザーシステム24により複数のレー【−輻射パルス44が発生される。A plurality of laser radiation pulses 44 are generated by input laser system 24 .

これらのパルスはボンピングパルスと主パルスとに分割される。処理システム2 6において各主パルスは短縮された後、逓倍され、空間的及び時間的に離間した 複数のパルスを発生する。離間したパルスは次に処理システム26で増幅され、 患者18の眼の選択されたターゲットに藁束するべくビーム放出システム28に 送られる。イメージングシステム30は、ターゲット上のどの場所でビーム放出 システム28がレーザー輻射パルスを藁東しているかをオペレータに見せること が可能である。制御システム36は、ターゲット中の損傷ゾーンの位置を制御す るために使用さ第1図及び第2図中、発生システム24は複数の入力パルス44 を発生する入力レーザー42を含んでいる。好ましくは、発生レーザー42は寿 命が長く、信頼性が高く、且つターゲット領域中にプラズマを発生するに十分な パワーのXeCIエキシマ−レーザーである。好適なエキシマ−レーザーは約4 0〜2000s jのパルスを発生し、パルスは約5〜約8ナノ秒の持続時間及 び約30ヘルツの周期を有する。These pulses are divided into a pumping pulse and a main pulse. Processing system 2 6, each main pulse is shortened and then multiplied and spaced apart in space and time. Generate multiple pulses. The spaced apart pulses are then amplified in processing system 26; to the beam delivery system 28 to bundle the straw onto a selected target in the eye of the patient 18; Sent. Imaging system 30 determines where on the target the beam is emitted. Showing the operator how the system 28 is transmitting laser radiation pulses is possible. A control system 36 controls the location of the damage zone in the target. In FIGS. 1 and 2, the generation system 24 has a plurality of input pulses 44. It includes an input laser 42 that generates. Preferably, the generating laser 42 has a lifetime. long-lived, reliable, and sufficient to generate plasma in the target area. Power XeCI excimer laser. A suitable excimer laser is about 4 It generates pulses of 0 to 2000 sj, and the pulses have a duration of about 5 to about 8 nanoseconds. It has a period of approximately 30 hertz.

入力レーザー42によりほぼ水平に送られる各人力パルス44は第1の反射器4 6により鉛直方向に方向転換された後、第2の反射器48により水平方向に方向 転換され、フレーム構造12の上部の処理システム26で使用される。その後、 パルスは第1のビームスプリッタ−50により分割され、各パルスの約90%が 以下に記載するように色素レーザー増幅器をボンピングするためのボンピングパ ルス52として利用でき、パルスの残りの10%の部分は第3の反射器54によ り主パルス56として再反射され、更に処理される。第1の反射器46、第2の 反射器48及び第3の反射器54の各々はアルミニウムミラー又は直角プリズム であり得る。第1の反射器46及び第2の反射器48は装置10にコンパクトな 形状を与えるように機能する。Each human power pulse 44 sent substantially horizontally by an input laser 42 is transmitted to a first reflector 4. 6 and then horizontally by the second reflector 48. It is converted and used in the processing system 26 on top of the frame structure 12. after that, The pulses are split by a first beam splitter 50, with approximately 90% of each pulse being Bumping parameters for pumping dye laser amplifiers as described below. The remaining 10% of the pulse is passed through the third reflector 54. It is re-reflected as the main pulse 56 and further processed. The first reflector 46, the second Each of reflector 48 and third reflector 54 is an aluminum mirror or a right angle prism. It can be. The first reflector 46 and the second reflector 48 are compact to the device 10. It functions to give shape.

本発明のシステムの主要な利点は、色素セル増幅器をボンピングするべく使用さ れるボンピングパルス52及び複数の[F超短波パルスを発生するべく処理され る主パルスを提供するために、単一のエキシマ−人力レーザー42を使用するこ とができるという点にある。単一の入力レーザーを使こうしてターゲットを処理 するために使用される出力パルス中のジッターが減少する。A major advantage of the system of the present invention is that it can be used to pump dye cell amplifiers. is processed to generate a bombing pulse 52 and a plurality of [F ultrashort pulses. Using a single excimer laser 42 to provide the main pulse The point is that it can be done. Processing targets in this way using a single input laser The jitter in the output pulses used to do so is reduced.

第2図中、システムの各要素の隣に付した二重矢印は、システムをR1するため 、及び、持続時間、周波数及びエネルギーを含む出力パルスのパラメーターを制 御するために各要素に利用可能な運動の自由度を示す、矢印記号は次の意味を有 する。In Figure 2, the double arrows next to each element of the system are for R1 of the system. , and control the parameters of the output pulse including duration, frequency and energy. The arrow symbols indicating the degrees of freedom of movement available to each element for control have the following meanings: do.

〈 〉 はぼ水平方向の一次元並進。〈〉〉 One-dimensional translation in the horizontal direction.

〈:〉 はぼ水平及びi9直方向の二次元並進。〈:〉 Two-dimensional translation in the horizontal and i9 orthogonal directions.

〈:〉 三次元並進。〈:〉 Three-dimensional translation.

処理システムは次の特性を有する出力パルスを得るように主パルスを修正する。The processing system modifies the main pulse to obtain an output pulse with the following characteristics:

(1)近ガウス横断プロフィル; (2)ターゲット領域の周囲の組織に損傷を与えないようにするために十分短い パルス持続時間、一般に約100ピコ秒未満、好ましくは約10ピコ秒未満、最 適には約1ピコ秒未S: (3)ターゲット領域中に密度の高いプラズマを発生するのに十分高いパルス周 波数;及び (4)ターゲット領域で最も云い化学結合を破壊するのに十分なパルス中のエネ ルギー。(1) Near-Gaussian transverse profile; (2) short enough to avoid damaging tissue surrounding the target area Pulse duration, generally less than about 100 ps, preferably less than about 10 ps, maximum Suitably less than about 1 picosecond: (3) a pulse frequency high enough to generate a dense plasma in the target area; wave number; and (4) Enough energy in the pulse to break most chemical bonds in the target area. Rugie.

パルス処理システムは、パルス短縮システム、パルス逓倍システム、及びバ増幅 システムを含んでいる。Pulse processing systems include pulse shortening systems, pulse multiplication systems, and pulse amplification systems. Contains the system.

B、パルス、 シスーム パルス短縮システムは複数の短縮器/増幅器段56を含んでいる。第2図に示し た本発明のBaによると、3つの段56A、56B及び56Cが直列に配置され ている。各段56は短縮器アセンブリ58及び増幅器アセンブリ602含んでい る。短縮器/増幅器段に関して、異なるアセンブリの類似要素は同一の参照番号 で示し、第1、第2及び第3段を夫々添字^、B及びCで区別した。各段56は 単一の短縮器アセンブリ58及び単一の増幅器アセンブリ60を有するものとし て示したが、場合によっては1個以上の段が2個以上の増幅器及び/又は2個以 上の短縮器を有するようにしてもよい、短縮器はパルス持続時間を減少させる際 にパルスのエネルギーも減少させるので、増幅器が必要である。人力パルスが十 分なエネルギーを有しており、短縮器アセンブリが十分に効率的であるならば、 場合によっては短縮器アセンブリのIぐ後に増幅器を配!する必要はない、パル ス短縮システムは一般に少なくとも1個の短縮器と少なくとも1個の増幅器とを 含む。B, pulse, system The pulse shortening system includes multiple shortening/amplifier stages 56. Shown in Figure 2 According to Ba of the present invention, three stages 56A, 56B and 56C are arranged in series. ing. Each stage 56 includes a shortener assembly 58 and an amplifier assembly 602. Ru. Regarding shortener/amplifier stages, similar elements in different assemblies have the same reference numbers The first, second, and third stages are distinguished by subscripts ^, B, and C, respectively. Each stage 56 is shall have a single shortener assembly 58 and a single amplifier assembly 60. However, in some cases one or more stages may include two or more amplifiers and/or two or more amplifiers. The shortener may be used to reduce the pulse duration. It also reduces the energy of the pulse, so an amplifier is required. Ten human pulses If the shortener assembly is sufficiently efficient, In some cases, an amplifier may be placed after the shortener assembly! You don't have to, Pal. A shortening system generally includes at least one shortener and at least one amplifier. include.

各短縮器アセンブリ58は藁束レンズ62及びパルス短縮器64を有する。第1 の藁束レンズ62^の前には、入力パルス44のパワーの変化に順応するように 入力パルス56の強度を減少させるべく、中性密度フィルター66が配置されて いる。Each shortener assembly 58 has a straw bundle lens 62 and a pulse shortener 64. 1st In front of the straw bundle lens 62^, there is a A neutral density filter 66 is arranged to reduce the intensity of the input pulse 56. There is.

第1の短縮器アセンブリ58^は更に、蛍光に起因するような発散光を遮断する ことにより空間−波するために、パルス短縮器64Aの後に虹彩絞り68を含ん でいる。The first shortener assembly 58 further blocks divergent light, such as due to fluorescence. iris diaphragm 68 is included after the pulse shortener 64A to further space-wave the pulse shortener 64A. I'm here.

第3区中、各パルス短縮器64は前部窓72及び後部窓74を有する色素セルフ 0を含んでおり、2つの窓は石英ガラスから作成され得る。このセルの内部には 色素溶液フロが収容されている。tEましくはセルフ0は連続フローセルである 。藁束レンズ62はセルの前部窓72を通って入射パルスを色素溶液中に藁束さ せ、前部窓72及び後部窓74の間の焦点77で色素溶液を励起し、増幅された 自然放出により色素溶液内に輻射を発生する。前部窓は入射レーザー輻射パルス の少なくとも一部を色素溶液中に透過する。2つの窓は発生された輻射に対して 実質的に透過性であり、前部窓72は入射発生輻射の少なくとも一部を焦点77 に反射する。前部窓72は発生された自然輻射を焦点77に反射することにより 、誘導放出を消滅するように機能し、従ってレーザー°は放出されず、短縮器6 4により各入射パルスにただ1個の短いパルスのみが放出される。好ましくは、 前部窓は入射輻射パルスの少なくとも90%を色素溶液内に透過し、後部窓は該 まどに入射する発生レーザー輻射の約10%未満を反射する0発生された輻射は 出力パルスとして後部窓74を透過し、発生された輻射は後部窓から焦点に実質 的に全く反射されない。In the third section, each pulse shortener 64 has a dye cell having a front window 72 and a rear window 74. 0 and the two windows can be made from quartz glass. Inside this cell is Contains a dye solution flow. tE or self 0 is a continuous flow cell . A straw lens 62 bundles the incident pulse through the front window 72 of the cell into the dye solution. The dye solution is excited at a focal point 77 between the front window 72 and the rear window 74, and the amplified Spontaneous emission generates radiation within the dye solution. Front window is incident laser radiation pulse permeates into the dye solution. Two windows are used for the generated radiation. Being substantially transmissive, the front window 72 directs at least a portion of the incident generated radiation to a focal point 77. reflect. The front window 72 reflects the generated natural radiation to a focal point 77. , acts to extinguish the stimulated emission, so no laser ° is emitted, and the shortener 6 4, only one short pulse is emitted for each incident pulse. Preferably, The front window transmits at least 90% of the incident radiation pulse into the dye solution, and the rear window transmits at least 90% of the incident radiation pulse into the dye solution. The generated laser radiation that reflects less than approximately 10% of the generated laser radiation incident on the window is The generated radiation passes through the rear window 74 as an output pulse, and the generated radiation is transmitted substantially from the rear window to the focal point. It is not reflected at all.

はとんどの石英ガラスで自然に得られる約4%の反射率を前部窓に備えることに より、前部窓72の内側表面78がらの反射により十分な消光が得られる。前部 窓の内側表面から色素の活性領域中の焦点に反射されると、出力パルスを短縮及 び増幅するための活性領域に残っている励起分布が減少する。The front window has a reflectance of approximately 4% that can be obtained naturally with most quartz glass. Therefore, sufficient extinction is obtained by reflection off the inner surface 78 of the front window 72. front The output pulse is shortened and The excitation distribution remaining in the active region for amplification is reduced.

前部窓72及び後部窓74に対する焦点77の位置は、短縮器64の作動に重要 である。焦点77が前部窓72に著しく接近しているならば、各人力パルスに2 個以上の出力パルスが存発生される。更に、焦点77は前部又は後部窓のどちら が一方に近付くようにに移動するので、出力パルスの持続時開表面78との閏の 距Wdは、前部窓72の内側表面78と射出窓74の内側表面80との閏の距M Lの約2分の1未満である。換言するなら、一般にレンズ62は、焦点77が後 部窓74よりも前部窓72のほうに近くなるように形成され且つ調整可能に配置 される。短い持続時間の単一の出力パルスを得るためには、好ましくは距離dは Lの少なくとも約30%である。前部及び後部窓は一般に少なくとも約1mmの 間隔で配置されるが、2〇−輪具上の間隔で配置してもよい。The location of the focal point 77 relative to the front window 72 and rear window 74 is important to the operation of the shortener 64. It is. If the focal point 77 is very close to the front window 72, each manual pulse More than one output pulse can be generated. Furthermore, the focal point 77 is either the front or rear window. moves closer to one side, so that during the duration of the output pulse, the interleaving with the open surface 78 The distance Wd is the leap distance M between the inner surface 78 of the front window 72 and the inner surface 80 of the exit window 74. It is less than about half of L. In other words, the lens 62 generally has a focal point 77 at the rear. It is formed so as to be closer to the front window 72 than the front window 74 and is adjustable. be done. In order to obtain a single output pulse of short duration, preferably the distance d is at least about 30% of L. The front and rear windows generally have a diameter of at least about 1 mm. Although they are arranged at intervals, they may be arranged at intervals on a 20-ring ring.

前部及び後部窓は第3区に示すように平面であり得る。The front and rear windows may be flat as shown in section 3.

もつとも、第4図に示した本発明の惑様のように前部窓81は別の形状をとって もよく、平凸にしてもよいし、第4図に示すように凹凸とし、凸面が内側表面8 2となるようにしてもよい、第4図に示した本発明の’89によると、前部窓は 入射光及び反射光がある場合は反射光を焦点77に集束させるようにm能する。However, as in the embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the front window 81 may have a different shape. It may be flat or convex, or it may be concave and convex as shown in Figure 4, with the convex surface being the inner surface 8. According to the '89 version of the present invention shown in FIG. 4, the front window may be When there is incident light and reflected light, the reflected light is focused on a focal point 77.

第4図に示す前部窓81の内側表面82の曲率は、前部窓により反射される実質 的に全発生輻射が焦点77に反射され且つ集束されて消滅するように選択される 。The curvature of the inner surface 82 of the front window 81 shown in FIG. is selected such that all generated radiation is reflected to the focal point 77 and focused to disappear. .

同様に第4図に示すように、後部窓83は後部窓がら焦点77への内面反射を避 けるように光学軸に対して傾斜して配置され得る。好ましくは後部窓は後部窓の 反射損失を避けるようにブルースター角だけ傾斜している。Similarly, as shown in FIG. The optical axis may be arranged at an angle with respect to the optical axis so that the optical axis can be Preferably the rear window is It is tilted by Brewster's angle to avoid reflection loss.

集束レンズ62は、入射パルスを色素溶液中に集束させるレンズであればどのよ うなレンズでもよい0例えば、第1及び第2の短縮器アセンブリ58A及び58 Bでは、藁束レンズ62^及び62Bは平凸であり得る。一方、第2図に示すよ うに、第3の短縮器アセンブリ58Cの集束レンズ62Cは両凸であり得る。The focusing lens 62 may be any lens that focuses the incident pulse into the dye solution. For example, the first and second shortener assemblies 58A and 58 In B, straw bundle lenses 62^ and 62B may be plano-convex. On the other hand, as shown in Fig. Similarly, the focusing lens 62C of the third shortener assembly 58C may be biconvex.

パルス短縮器64で得られる短縮量は、焦点77の位置を前部及び後部窓に対し て変化させるように集束レンズ62と横に移動させることにより変化させること ができる。出力パルスは入射パルスの持続時間の約172未満の持続時間を有す ることが可能であり、典型的には出力輻射パルスの持続時間は入射パルスの持続 時間の約1710未満であり得る。The amount of shortening obtained by the pulse shortener 64 depends on the position of the focal point 77 relative to the front and rear windows. By moving the focusing lens 62 laterally so as to change the Can be done. The output pulse has a duration less than about 172 times the duration of the input pulse. The duration of the output radiation pulse is typically the duration of the input pulse. It may be less than about 1710 hours.

各パルス短縮器64に使用される色素は、入射パルスの波長で焦点の領域で吸収 エネルギーにより光学的に励起され、増幅自然放出の閲僅に達すると短いパルス を発生するような色素であれば実質的にどのようなものでもよい。The dye used in each pulse shortener 64 absorbs in the focal region at the wavelength of the incident pulse. Optically excited by energy, short pulses are reached when amplified spontaneous emission is reached. Substantially any dye may be used as long as it generates .

本発明のパルス短縮器の利点は、容易に整列できるので大量生産に理想的なこと である。更に、単に使用される色素材料を変えるだけでどのような入射波長及び パルス幅にも適合可能であり、従って実質的にあらゆる璽のレーザーで使用する ことができる。The advantage of the pulse shortener of the present invention is that it can be easily aligned, making it ideal for mass production. It is. Additionally, any incident wavelength and Pulse width is also adaptable and therefore can be used with virtually any type of laser be able to.

パルス短縮器64は一般に約10%未満のエネルギー効率を有する。各短縮器6 4からの出力パルスは入力パルスのピークパワーの約1%のビークパワーを有す る。従って、好ましくは各パルス短縮器アセンブリ58に1個の増幅器アセンブ リ60が結び付けられる。Pulse shortener 64 typically has an energy efficiency of less than about 10%. Each shortener 6 The output pulse from 4 has a peak power of about 1% of the peak power of the input pulse. Ru. Therefore, preferably one amplifier assembly is provided for each pulse shortener assembly 58. 60 is tied.

各増幅器アセンブリ60は、ボンピングビーム52の一部を増幅器色素セル90 に送るためにビームスプリッタ−84及びミラー86のような反射手段を含む、 各増幅器アセンブリ52は更に、先行する短縮器64からのパルスを増幅器色素 セル90中に藁束させるための集束レンズ88を含む、好ましくは増幅器色素セ ル90は、内面反射を避けるために法線に対して約10°の角度に傾斜している 9色素セル増幅器90は約10−一の光通路を備え得、好ましくは直ぐ前の短縮 器に使用されると同一の色素を収容する連続フローセルである。Each amplifier assembly 60 directs a portion of the pumping beam 52 to an amplifier dye cell 90. including reflecting means such as a beam splitter 84 and a mirror 86 for directing the beam to the Each amplifier assembly 52 further converts the pulses from the preceding shortener 64 into amplifier dyes. The amplifier dye cell preferably includes a focusing lens 88 for bundling into the cell 90. 90 is inclined at an angle of approximately 10° to the normal to avoid internal reflections. The nine-dye cell amplifier 90 may include approximately 10-1 optical paths, preferably one immediately preceding the shortening. It is a continuous flow cell that contains the same dye used in the device.

各増幅器アセンブリ60の集束レンズ8Sは藁束に適当なものであればどのよう なレンズでもよく、好ましくは平凸レンズである。各集束レンズ88は、得られ る増幅量を制御するためにパルスが色素セル内で藁束する位置を制御するべく、 横方向に移動可能である。一般に、約10に約100倍の増幅が得られ、即ち各 増幅アセンブリ60からの出力パルスのピークパワーは対応する入力パルスのビ ークパワーの約10〜約100倍である。The focusing lens 8S of each amplifier assembly 60 may be any suitable lens for straw bundles. A plano-convex lens is preferable. Each focusing lens 88 has a In order to control the amount of amplification that occurs, the position where the pulse bundles within the dye cell is controlled. Can be moved laterally. Generally, an amplification of about 10 to about 100 times is obtained, i.e. each The peak power of the output pulse from amplifier assembly 60 is the peak power of the corresponding input pulse. It is about 10 to about 100 times the arc power.

入力波列に長手方向にボンピングされる色素セルを示したが、横方向にポンピン グされる色素セルを使用することも可能である。We have shown a dye cell that is longitudinally pumped into the input wave train, but not laterally pumped. It is also possible to use dye cells that are mixed.

各短縮器アセンブリ58の増幅器アセンブリ60は、発散光を阻止することによ り空間r波を実現する虹彩絞り92を含んでいる。最後の増幅器アセンブリ60 の虹彩絞り92Cの後には、パルス逓倍システムに導入される光を偏光するため のグランド(gland)レーザー偏光子93が配置されている。The amplifier assembly 60 of each shortener assembly 58 is configured to block divergent light. It includes an iris diaphragm 92 for realizing spatial r-waves. final amplifier assembly 60 After the iris diaphragm 92C is used to polarize the light introduced into the pulse multiplication system. A ground laser polarizer 93 is arranged.

後述するように、この偏光子93を第2の偏光子229と組み合わせることによ り、ターゲットからイメージングシステムへのレーザービームの後方散乱を避け ることができる。As will be described later, by combining this polarizer 93 with the second polarizer 229, to avoid backscatter of the laser beam from the target to the imaging system. can be done.

カスケード状に配列された短縮器/増幅器段60を使用することにより、1ナノ 秒以上の持続時間を有する入力パルスを、入力パルスの持続時間の1/100未 満の持続時間を有する出力パルスに修正することが可能であり、即ち出力パルス は10ピコ秒未満の持続時間を有する9例えば入カバルスは5ナノ秒以上の持続 時間を有してもよく、最後の短縮器/増幅器段64Cからの出力パルスは約50 ピコ秒未満の持続時間を有し得る。By using cascaded shortener/amplifier stages 60, 1 nanometer An input pulse with a duration of seconds or more is It is possible to modify the output pulse to have a full duration, i.e. the output pulse has a duration of less than 10 picoseconds. The output pulse from the final shortener/amplifier stage 64C may have a duration of about 50 It may have a duration of less than a picosecond.

入力パルス55の持続時間及び出力パルスの所望の持続時間に依存して、3個よ りも多いか又は少ない短絽器/増幅器段64を直列に使用してもよい。As many as three, depending on the duration of the input pulse 55 and the desired duration of the output pulse. More or fewer amplifier/amplifier stages 64 may be used in series.

C,パルス ″シスーム 最後のパルス短縮器/増幅器段58Cから発生される主パルスは、パルス逓倍器 アセンブリ94に入る各パルスに時間的及び空間的に離間した複数のパルスを発 生することが可能なパルス逓倍器システム94に導入される。パルス逓倍器アセ ンブリ94はパルス逓倍器102を含んでいる。第5図中、パルス逓倍器102 は前部もしくは入射窓104及び後部又は射出窓106を有するセル103を含 んでいる。2つの窓104及び106は外側に面する表面夫々107及び108 に反射防止コーティングを被覆されており、内側に面する表面夫々109及び1 10に反射率の高いコーティングを被覆されている。パルス逓倍器からの所望の パルスの数に依存して、約80〜約95%、好ましくは少なくとも約85%の反 射率を与える内側コーティングが使用される。2つの窓の間の領域152には入 射レーザー輻射に対して実質的に透過性であり且つ窓fo4及び106の屈折率 に実質的に等しい屈折率を有する媒質が配置される。C. Pulse system The main pulse generated from the last pulse shortener/amplifier stage 58C is Each pulse entering assembly 94 emits multiple pulses spaced apart in time and space. is introduced into a pulse multiplier system 94 capable of generating a pulse. pulse multiplier ace Assembly 94 includes pulse multiplier 102 . In FIG. 5, pulse multiplier 102 includes a cell 103 having a front or entrance window 104 and a rear or exit window 106. I'm reading. Two windows 104 and 106 have outward facing surfaces 107 and 108 respectively. are coated with an anti-reflective coating on the inner facing surfaces 109 and 1, respectively. 10 is coated with a highly reflective coating. desired from pulse multiplier Depending on the number of pulses, the reaction is about 80 to about 95%, preferably at least about 85%. An inner coating is used that provides emissivity. The area 152 between the two windows is substantially transparent to the emitted laser radiation and the refractive index of windows fo4 and 106; A medium having a refractive index substantially equal to is disposed.

要は、使用される媒質がパルス逓倍器の他の素子に悪影響を及ぼさないこと、入 射パルスを吸収しないこと、及びその屈折率が窓の屈折率に実質的に一致するこ とである。2つの窓は実質的に同一の屈折率を有する。The important thing is that the medium used does not have a negative effect on the other elements of the pulse multiplier, and that the input that it does not absorb the radiation pulse and that its refractive index substantially matches the refractive index of the window. That is. The two windows have substantially the same index of refraction.

光を反射するための窓の内側表面に依るのでなく、別の反射手PiI含使用する ことも可能である。換言するなら、セルの外側壁゛な形成するために使用される 窓は、セル内に光を反射するように機能する同一構造である必要はない1反射手 段が前部及び後部窓の両方の内側表面であることが望ましい場合、これらの窓は 反射器を形成するようにアルミニウム又は鎧のいずれかで被覆され得、又は好ま しくは誘電コーティングが使用される。Rather than relying on the inside surface of the window to reflect light, use another reflective surface It is also possible. In other words, it is used to form the outer wall of the cell. The windows do not need to be of identical structure to function to reflect light into the cell. If it is desired that the step be on the inside surface of both the front and rear windows, these windows Can be coated with either aluminum or armor to form a reflector, or is preferred Alternatively, a dielectric coating is used.

各入力レーザー輻射パルスの一部は前部窓を透過してセルに入り、前部及び後部 反射手段の間、好ましくはこれらの窓の内側表面の闇に前後に反射される。後部 反射手段に入射する各パルスの一部は、時間的に離間して配置された一連の出力 レーザー輻射パルスとして後部窓を透過する。A portion of each input laser radiation pulse passes through the front window and enters the cell, causing both front and rear Between the reflective means are preferably reflected back and forth into the darkness of the inner surface of these windows. rear end A portion of each pulse incident on the reflecting means produces a series of temporally spaced outputs. Passes through the rear window as a pulse of laser radiation.

各出力パルスは先行するパルスよりも小さいエネルギーを有する。Each output pulse has less energy than the preceding pulse.

出力パルスを空間的に離間させるためには、反射手段の少なくとも1個を湾曲さ せる。湾曲量は僅かでよい1例えばいずれも約1キロメートルの曲率半径を有す る凹状内側表面を有する後部窓及び前部窓が約7.51の間隔で配置されている ようなセルの場合、約10pmの距離で藁束される場合に逐次パルスは離間され る。従って1曲率は出力レーザー輻射パルスを相互に空間的に離間させる。At least one of the reflecting means is curved in order to spatially separate the output pulses. let The amount of curvature may be small (for example, each has a radius of curvature of about 1 kilometer) a rear window and a front window having concave inner surfaces spaced apart by approximately 7.51 mm; For cells like this, successive pulses are spaced apart when bundled at a distance of about 10 pm. Ru. One curvature therefore spatially separates the output laser radiation pulses from each other.

窓の内側表面は出力パルスが相互に独立し且つ干渉し合わないために十分な距離 、好ましくは入射ビームのパルス11iF)IBM(’full @1dtb、  half maximu−)の少なくとも2倍の間隔に配置される。しかしな がら、窓が相互に著しく離れて配置されている場合は、パルス逓倍器システムに @続する増幅器システム(以下に記i>で増幅器をボンピングするために使用さ れる対応するボンピングパルスは、逓倍器の使用を保証するために十分な数の出 力パルスを十分にボンピングすることができない、好ましくは、増幅システムで 高パワーレベルまで増幅される最初のパルスと最後のパルスとの間の合計間隔は 、パルス幅(FilIHM)の2分の1未満である。The inner surface of the window should be far enough away that the output pulses are independent of each other and do not interfere with each other. , preferably a pulse of the incident beam 11iF) IBM ('full @1dtb, half maximum-). However However, if the windows are located significantly apart from each other, the pulse multiplier system The following amplifier system (used to pump the amplifier in The corresponding pumping pulses that are Force pulses cannot be pumped sufficiently, preferably with an amplification system. The total interval between the first pulse and the last pulse that is amplified to a high power level is , less than half the pulse width (FilIHM).

少なくとも2つの独立した出力パルスを得るためには、反射手段を約1〜約10 01、好ましくは約5〜約20ムの距離に相互に離間して配置する。In order to obtain at least two independent output pulses, the reflection means must be about 1 to about 10 01, preferably spaced apart from each other by a distance of about 5 to about 20 mm.

好ましくは、パルス逓倍器102は反射表面の少なくとも一方、より好ましくは 両方の曲率を変えるための手段を含んでいる。これは領域152で流体媒質を使 用し且つ圧力コントローラ112で媒質の圧力を変化させることにより実現され 得、圧力が増加すると曲率が増加し、こうして出力パルスの相互間の空間的な距 離が増加する。a質はt流を加えると反射表面に圧力を加えて曲率を変化させる 圧電材料、例えば石英のような固体でもよい、圧電材料の利点は、加圧流体の漏 洩に関連する問題を生じることなく堅牢な逓倍器と形成するために使用できると いう点である。Preferably, pulse multiplier 102 includes at least one of the reflective surfaces, more preferably Both include means for varying the curvature. This uses a fluid medium in region 152. This is achieved by changing the pressure of the medium using the pressure controller 112. The curvature increases as the pressure increases, thus increasing the spatial distance between the output pulses. distance increases. When a T-flow is applied to the a-quality material, pressure is applied to the reflective surface and the curvature changes. The advantage of piezoelectric materials, which can be solid, such as quartz, is that they prevent leakage of pressurized fluids. It can be used to form a robust multiplier without problems associated with leakage. This is the point.

本発明の逓倍器は第5図に示すように精成され得る。このような逓倍器は支持フ レーム113を有している。フレーム113は内側に伸延する支持フランジ11 4を有しており、該フランジは内側に伸延するリブ115を有する9M郡部窓C +4はフランジ114によりその周囲に支持され、リブ115によりそ前部表面 とリブ115との間にはゴムクッション116が配置されている。前部窓104 の周囲とフランジ114の内側に面する表面との間のフレーム113の渭120 には0リングシール118が配置されている。前部窓104は8個のキャップね じ124によりフレーム113に固定された前部保持リング122により定位置 に保持されている。iif部窓104の横方向位置は、前部保持リング122の 周囲に等間隔に配置され且つ螺合された3個の前部調整ねじ126で調整され得 る。調整ねじ126の各々は入射窓104の前部表面107に支承されるDel rin<登録商標)アセタール樹脂のようなポリマー材料の保護ブロック128 に押接される。The multiplier of the present invention can be refined as shown in FIG. Such a multiplier is It has a frame 113. The frame 113 has an inwardly extending support flange 11 4, the flange has a 9M gun window C with inwardly extending ribs 115. +4 is supported around its periphery by flange 114 and by ribs 115 on its front surface. A rubber cushion 116 is arranged between and the rib 115. Front window 104 the edge 120 of the frame 113 between the periphery of the flange 114 and the inwardly facing surface of the flange 114 An O-ring seal 118 is disposed at the 0-ring seal 118. The front window 104 has eight caps. held in place by a front retaining ring 122 fixed to the frame 113 by a screw 124. is maintained. The lateral position of the IIF window 104 is determined by the position of the front retaining ring 122. It can be adjusted with three front adjustment screws 126 equally spaced around the periphery and threaded together. Ru. Each of the adjustment screws 126 is mounted on the front surface 107 of the entrance window 104. Protective block 128 of polymeric material such as rin<(R)> acetal resin be pressed against.

後部窓106はDelrin(登録商標)アセタール樹脂ホルダー130に取り 付けられており、ホルダー130の内側表面と後部窓106の内側表面110と の間には、前部及び後部窓104及び106の間の距離を設定するためにスペー サ130が配置されている。スペーサ134は複数のねじ136により後部窓ホ ルダー130に保持されている。後部窓ホルダー130とフレーム113の間、 及び後部窓ホルダー130と後部窓106の周囲との開には0リング138が配 置されている。後部窓106は、フレーム113に螺合される保持リング140 によりフレーム内の定位置に保持される。後部窓保持リング140を通って3個 の等間隔に配置された後部調整ねじ142が伸延し、窓ホルダー130に接触し ている。前部調整ねじ1?6及び後部調整りじ142により、前部及び後部窓の 間の距離を調整することができる。The rear window 106 is mounted in a Delrin® acetal resin holder 130. is attached to the inner surface of the holder 130 and the inner surface 110 of the rear window 106. There is a space between to set the distance between the front and rear windows 104 and 106. A server 130 is arranged. The spacer 134 is attached to the rear window by a plurality of screws 136. It is held in the router 130. Between the rear window holder 130 and the frame 113, An O-ring 138 is disposed between the rear window holder 130 and the periphery of the rear window 106. It is placed. The rear window 106 has a retaining ring 140 screwed onto the frame 113. is held in place within the frame. 3 pieces through the rear window retaining ring 140 equally spaced rear adjustment screws 142 extend and contact the window holder 130. ing. Front adjustment screws 1 to 6 and rear adjustment screw 142 allow adjustment of the front and rear windows. The distance between them can be adjusted.

更に、調整ねじを調整することにより、窓を入射パルスに対して所望の方向に維 持することかて′きる。Additionally, the window can be maintained in the desired orientation relative to the incident pulse by adjusting the adjustment screw. It is possible to hold it.

フレーム113は前部及び@部窓の開の全開152に開口を含んでおり、該開口 150はねじ切り連結部153を備えている。The frame 113 includes an opening at the front and at the fully opened window 152, and the opening 150 includes a threaded connection 153.

ねじ切り連結部153を通って流体源(図示せず)が供給され、空間に媒質が提 供される1本発明の好遮態様によると、媒質の圧力は圧力コントローラ1ユ2に より調整可能に制御される0例えばガスの場合、浮沈子又はベローズ型の膜圧力 媒質レギュレータが使用され得る。好ましくは一定の圧力を維持するコントロー ラ112が使用される。フレームは、必要に応じてスペース152内の媒質の圧 力を低下させるために、排出抽気開口180を備える。A fluid source (not shown) is supplied through the threaded connection 153 to present a medium to the space. According to a preferred embodiment of the present invention, the pressure of the medium is controlled by the pressure controller 1. more tunably controlled 0 e.g. for gases, floater or bellows type membrane pressure A media regulator may be used. Preferably a controller that maintains constant pressure. 112 is used. The frame can optionally control the pressure of the medium in the space 152. A discharge bleed opening 180 is provided to reduce the force.

窓を整列状態に維持するために、夫々両方の窓に外側方向に押接するばねのよう な偏倚手段(図示せず)がミラーの間の領域152に配置され得る。A spring-like force that presses outward against both windows to keep them aligned. Biasing means (not shown) may be placed in the region 152 between the mirrors.

この装置102は焦点及び連続パルスの開の間隔を変更することが可能であり、 lpa未満のスペーシング5度を有しており、即ち11116未満の間隔の連続 パルスの焦点を有することが可能である。スペース間の距離は、前−及び後部窓 の曲率を制御し得ることにより制御される。パルス逓倍器102は前部及び後部 窓の間の距離を変えることにより連続パルス間の経過時間を調整することが可能 である。これは、スペーサ132の寸法を増加又は減少することにより実現さを 有することが望ましい、パルス逓倍器により発生されるパルスは異なるパワーを 有するので、これらのパルスのパワーを平衡させるように処理することが必要で ある。これは、パルス増幅器システム内で離間したパルスを選択的に増幅する少 なくとも1個の増幅器で離間したパルスを増幅し、高パワー出力パルス及び低パ ワー出力パルス3発生することにより実現される。低パワー出力パルスは高パワ ー出力パルスよりも実質的に低いパルスを有する。はぼ同一のビークパワーを有 する高パワー出力パルスは少なくとも2個存在する。好ましくは高パワー出力パ ルスのビークパワーと低パワー出力パルスのビークパワーとの比は少なくとも1 0:1、好ましくは少なくとも100:1である。This device 102 is capable of changing the focus and the opening interval of successive pulses, having a spacing of 5 degrees less than lpa, i.e. a succession of spacings less than 11116 It is possible to have a focal point of the pulse. The distance between the spaces is the front- and rear-window is controlled by being able to control the curvature of. The pulse multiplier 102 is located at the front and rear. It is possible to adjust the elapsed time between consecutive pulses by changing the distance between the windows It is. This can be achieved by increasing or decreasing the dimensions of the spacer 132. It is desirable to have the pulses generated by the pulse multiplier have different powers. Therefore, it is necessary to process the power of these pulses to balance them. be. This is a method for selectively amplifying spaced apart pulses in a pulse amplifier system. At least one amplifier amplifies the spaced pulses to produce high power output pulses and low power output pulses. This is realized by generating the power output pulse 3. Low power output pulses are high power - has a pulse substantially lower than the output pulse. Has the same beak power There are at least two high power output pulses. Preferably high power output power The ratio of the peak power of the pulse to the peak power of the low power output pulse is at least 1. 0:1, preferably at least 100:1.

パルス逓倍器システムは少なくとも1、好ま°しくは複数の増幅器を含む、第2 図に示すように、3個の増幅器アセンブリ60D、60E及び60Fが配置され る。これらの増幅器アセンブリはパルス短縮システムで使用される増幅器アセン ブリ60^、60B及び60Cと実質的に同一であり、ビームスプリッタ−84 、ミラー86.藁束レンズ88、色素セル増幅器90、及び虹彩絞り92を含ん でいる。更に、増幅器システムの第1の増幅器アセンブリ60Dは前部虹彩絞り 171を含んでいる。The pulse multiplier system includes at least one and preferably a second amplifier. Three amplifier assemblies 60D, 60E and 60F are arranged as shown in the figure. Ru. These amplifier assemblies are used in pulse shortening systems. Substantially the same as BRI 60^, 60B and 60C, beam splitter 84 , Miller 86. Includes straw bundle lens 88, dye cell amplifier 90, and iris diaphragm 92. I'm here. Additionally, the first amplifier assembly 60D of the amplifier system includes a front iris diaphragm. Contains 171.

最後の増幅器アセンブリ60Fはビームスプリッタ−を含まず、ボンピングパル スの残りの部分の少なくとも99%を最後の増幅器90Fに反射するためにミラ ー87を有している。The final amplifier assembly 60F does not include a beam splitter and has a pumping pulse. mirror to reflect at least 99% of the remaining portion of the signal to the final amplifier 90F. -87.

虹彩絞り92の目的は、雑音を減少させ、ビーム発散を減少させ、近ガウス分布 を得ることである。出力ビームが伸長及びコリメートされ、場合によっては小さ いスポット寸法に集束され、ターゲット領域に高い放射照度を得ることができる ように、近ガウス分布を有することが重要である。The purpose of the iris diaphragm 92 is to reduce noise, reduce beam divergence, and reduce near-Gaussian distribution. It is to obtain. The output beam is stretched and collimated, and in some cases can be focused to a small spot size and obtain high irradiance on the target area As such, it is important to have a near-Gaussian distribution.

ポンピングパルスが色素セル増幅器90の各々に到達する時刻を、主パルス、が 到達する時刻に対して制御することにより、パルス増幅器により発生されるパル スを選択的に増幅することができる1時間の遅延は調整可能な光学遅延アセンブ リ180で制御される。このアセンブリは1パルスが増幅器アセンブリに到達す る前の主パルスの通路内であればどこに配置してもよい、第2区に示した本発明 の態様によると、遅延アセンブリ180は第1のパルス短縮器アセンブリ58^ と第1のパルス増幅器アセンブリ60^との間に配置される。光学遅延アセンブ リ180は、遅延アセンブリ180からの出力ビームが入射ビームと同一直線上 に配置されるように順次配置された3個の全反射プリズム182.183及び1 84を含んでいる。遅延アセンブリ180により誘導される約2ナノ秒の遅延の 結果、パルス増幅器からのパルスを選択的に増幅することができ、いずれもほぼ 同一のピークパワーを有する少なくとも2、約10個までの出力パルスがパルス 逓倍器102への各入力パルスとして発生される。The time at which the pumping pulse reaches each of the dye cell amplifiers 90 is determined by the main pulse. The pulses generated by the pulse amplifier can be controlled with respect to the time of arrival. An adjustable optical delay assembly provides a 1-hour delay that can selectively amplify signals. 180. This assembly allows one pulse to reach the amplifier assembly. The present invention shown in Section 2 may be placed anywhere within the path of the main pulse before According to aspects of the invention, delay assembly 180 is connected to first pulse shortener assembly 58^. and the first pulse amplifier assembly 60^. optical delay assembly The output beam from delay assembly 180 is collinear with the input beam. Three total reflection prisms 182, 183 and 1 are arranged in sequence so that Contains 84. of approximately 2 nanoseconds of delay induced by delay assembly 180. As a result, the pulses from the pulse amplifier can be selectively amplified, and both At least 2 and up to about 10 output pulses with the same peak power are pulsed Each input pulse to multiplier 102 is generated.

従って、パルス処理システム26では、エキシマ−レーザーからの単一のパルス は複数の極超短波パルスを形成するように短縮されている。エキシマ−レーザー からの各入力パルスはパルスのバーストを生じ、各バーストは入力パルスの持続 時間とほぼ同一の合計持続時間を有する0側方ば約10個の出力パルスを発生す るためには、約5〜約8ナノ秒の持続時間及び約40〜約50ミリジユールのエ ネルギーの単一のエキシマ−パルスを使用することができ、各パルスは約10〜 約15ピコ秒の持続時間を有しており、パルスは約130ピコ秒の間隔で配置さ れており、1パルス当たり少なくとも300マイクロジニールのエネルギーレベ ル出力パルスは近ガウス横断方向空間分布を有している.出力パルスのエネルギ ーは、増幅器システムで使用される増幅器アセンブリの数を増減することにより 、ターゲット中にプラズマを形成するに十分なエネルギーを提供するように変化 させることができる。Therefore, in pulse processing system 26, a single pulse from an excimer laser is are shortened to form multiple ultrashort pulses. excimer laser Each input pulse from produces a burst of pulses, and each burst is the duration of the input pulse 0 side produces approximately 10 output pulses with a total duration approximately equal to for a duration of about 5 to about 8 nanoseconds and an energy of about 40 to about 50 millijoules. Single excimer pulses of energy can be used, each pulse having approximately 10 to It has a duration of approximately 15 ps, and the pulses are spaced approximately 130 ps apart. energy level of at least 300 microgenius per pulse. The output pulses have a near-Gaussian transverse spatial distribution. Output pulse energy – by increasing or decreasing the number of amplifier assemblies used in the amplifier system. , changes to provide enough energy to form a plasma in the target can be done.

第2図に示した色素増幅器セル90及び短縮器セル64は、ボンピングビームの 方向を横断する方向で且つ入力主パルスの方向を横断する方向に色素溶液の補充 分を循環させるように構成されている.もっとも、場合によっては色素溶液を補 充せずに固定的に供給するように両端を密閉した色素セルを使用することも可能 である.循環流が必要な場合は、各セルの窓をその側部に沿って相互に接合し、 各セルの頂部及び底部に適当な連結部及び配管を施し、色素溶液を補充できるよ うにする。The dye amplifier cell 90 and shortener cell 64 shown in FIG. Replenishment of dye solution in a direction transverse to the direction and transverse to the direction of the input main pulse It is configured to circulate the minutes. However, in some cases, the dye solution may be supplemented. It is also possible to use a dye cell that is sealed at both ends to provide a fixed supply without being filled. It is. If circular flow is required, the windows of each cell are joined together along its sides; Appropriate connections and piping should be provided at the top and bottom of each cell to allow for replenishment of dye solution. I will do it.

3、ビーム放出 びイメージングシステムビーム放出システム28の目的は、プ ラズマを発生するのに十分高い放射照度で処理システム26からターゲットに出 力パルス180を方向付は及び藁束させることである.この操作は、出力パルス を拡大及びコリメートさせる段階と、拡大及びコリメートした出力パルスを藁束 用対物レンズを通してターゲットに藁束させる段階とを含む.オペレータが状態 を観察できるように、イメージング信号がターゲットに藁束され、イメージング 信号の結果としてターゲットから発生された信号、典型的には反射イメージング 信号が収態される.正確に制御するためには、好ましくはレーザー輻射パルス及 びイメージング光は同一線上に位置し、レーザーパルスの焦平面とイメージング 信号の焦平面とは同一である.イメージング信号とレーザーパルスとが同一線上 にあり且つ同一の対物レンズを通るので、イメージングシステム及びビーム放出 システムに関する整列の問題がない。3. Beam emission and imaging system The purpose of the beam emission system 28 is to exits the processing system 26 onto the target at an irradiance high enough to generate a lasma. The force pulses 180 are directed and bundled. This operation is the output pulse a step of expanding and collimating the output pulse, and a step of expanding and collimating the output pulse. and the step of bundle the straw onto the target through the objective lens. Operator is in state The imaging signal is bundled onto the target so that the imaging A signal generated from a target as a result of a signal, typically reflection imaging The signal is subsided. For precise control, preferably the laser radiation pulse and The focal plane of the laser pulse and the imaging beam are collinear. It is the same as the focal plane of the signal. Imaging signal and laser pulse are collinear and passes through the same objective lens, so the imaging system and beam emitting There are no alignment issues with the system.

第1区及び第6区中、処理システム26からの出力レーザーパルス180はビー ムエクスパンダ−/コリメーター184で拡大及びコリメートされる.ビームエ クスパンダ−/コリメーター184は反射防止コーティングを備える麹い焦点距 離の平凹入射レンズ186と、比較的長い焦点距離の平凸射出レンズ188とを 含んでいる.入射レンズ186の凹表面及び射出レンズの平表面は外側を向いて いる.2つのレンズ間の距離はエクスパンダ−/コリメーター184により射出 されるビーム190の寸法を制御するために調整可能である。In the first and sixth zones, the output laser pulses 180 from the processing system 26 are The image is expanded and collimated by an expander/collimator 184. beam Spander/collimator 184 has a narrow focal length with anti-reflection coating. A plano-concave entrance lens 186 with a long distance and a plano-convex exit lens 188 with a relatively long focal length are used. Contains. The concave surface of the input lens 186 and the flat surface of the exit lens face outward. There is. The distance between the two lenses is determined by the expander/collimator 184. is adjustable to control the dimensions of the beam 190.

同様に2つのレンズ間の距離を調整することにより、パルスの焦平面がイメージ ングシステムの魚平面と同一になるように、ターゲット上のパルスの焦点を調整 することが可能である.ビームエクスパンダ−/コリメーター184は最終藁束 レンズを実質的に満たす寸法までビーム直径を増加し、こうして最終藁束レンズ の有効f数を最大にする.この結果、高い円錐大慶及び最小直径のビームスポッ トが得られる.好ましく↓;、入射及び射出レンズの焦点距離の比はビーム直径 310倍にするように少なくとも約1:10、好ましくはビーム直径を20倍、 即ち1〜21.膠の直径を20〜4〇−順の直径にするように約1:20である .このようにレンズ間隔を比較的小さい値に維持するためには、市販の謬微鏡対 物レンズのような複合レンズシステムを使用すればよい。Similarly, by adjusting the distance between the two lenses, the focal plane of the pulse can be adjusted to Adjust the focus of the pulse on the target so that it is flush with the fish plane of the scanning system. It is possible to do so. Beam expander/collimator 184 is the final straw bundle Increase the beam diameter to a dimension that substantially fills the lens, thus making the final straw bundle lens Maximize the effective f-number of. This results in a high conical beam spot and a minimum diameter beam spot. You can get Preferably ↓; the ratio of the focal lengths of the entrance and exit lenses is the beam diameter at least about 1:10 to increase the beam diameter by a factor of 310, preferably by a factor of 20; That is, 1 to 21. The ratio is about 1:20 so that the diameter of the glue is in the order of 20 to 40 mm. .. In order to maintain the lens spacing at a relatively small value in this way, commercially available microscope pairs are used. A compound lens system such as an object lens may be used.

本発明の−5様によると、入力パルスは約1〜2■の直径を有しており、対応す る出力パルス190は約38論−の直径を有する。このために、入射レンズ18 6は約−20−の焦点距離及び131の直径を有し得、射出レンズ188は約3 8m1lの直径及び約190+e−の焦点距離を有する。2つのレンズは約17 01の間隔で配置され得る。According to aspect-5 of the present invention, the input pulse has a diameter of about 1 to 2 mm, and the corresponding The output pulse 190 has a diameter of approximately 38 mm. For this purpose, the entrance lens 18 6 may have a focal length of about -20- and a diameter of 131, and the exit lens 188 has a diameter of about 3 It has a diameter of 8ml and a focal length of approximately 190+e-. The two lenses are approximately 17 01 spacing.

拡大及びコリメートされた光190はミラー198によりポジショナ−又は照準 システム28に送られる。照準器28は焦点の所望の移動を実施するようにビー ム通路に挿入された適当な偏向エレメントを含んでいる。照準システム28はX 、 Y及びz軸内における焦点の位置を制御するために3個のミラー202^、 202B及び202Cを含み得る。レーザービームは最初はY軸に平行であり、 3度連続的に90°偏向される。まず第1図に示すように、ビームはミラー20 2^によりχ軸に平行に偏向され、次にミラー202BによりZ軸に平行にな方 向に偏向され、更にミラー202CによりY軸に平行な軸に沿って下方向に進行 するように偏向される。ミラーの位置、即ち、焦点の位置は、必要に応じてハン ド又はフットコントロール(図示せず)により操作され得る制御システム36に より制御される。The expanded and collimated light 190 is directed to a positioner or aiming point by a mirror 198. is sent to system 28. The sight 28 beams to effect the desired movement of the focal point. and a suitable deflection element inserted into the beam passageway. Aiming system 28 is X , three mirrors 202^ to control the position of the focal point in the Y and Z axes, 202B and 202C. The laser beam is initially parallel to the Y axis, Deflected 90° three times in succession. First, as shown in FIG. 2^ to be deflected parallel to the χ axis, and then deflected parallel to the Z axis by mirror 202B. The mirror 202C further advances downward along an axis parallel to the Y axis. be biased to do so. The position of the mirror, i.e. the position of the focal point, can be adjusted as required. a control system 36 that may be operated by a hand or foot control (not shown); More controlled.

適正に照準されたビームは次に集束用対物レンズ206により藁束される。適当 な集束レンズ206は標準jlom−カメラレンズ206の有効速度、あるいは ビームが集束される円錐角度により決定される。ビームが藁束レンズ206によ り集束される位置を「焦点」及び「スポット位置」と呼称する。スポット寸法は 集束用対物レンズ206の有効f数に比例する直径を有する。十分小さいスポッ ト寸法にするためには、集束レンズ206は円錐角度が約16°より大、評まし くは20’より大、最適には少なくとも30°となるように十分高速度て゛ある 。これに対応して、集束レンズ206は好ましくは約3.5未満、より好ましく は2.8未満、最適には約1.4のf数を有しており、ビームは実質的にレンズ を満たすように拡大される1本発明の好3!!態様で使用されるf/1.4のレ ンズでは、公称円錐角度は39.3°である。集束用対物レンズ206を通る円 錐角度が大きいため、小さい横断方向スポット寸法を得ることが可能である。こ うして、スポット位置の放射照度が最大になり、比較的低い総エネルギーの動作 が可能になる。更に、焦点から軸方向又は横断方向に距離をおいて低い総エネル ギー及び高い放射照度降下速度で動作するので、ターゲット部位から離れた場所 の損傷を最小限にすることができる。The properly aimed beam is then focused by a focusing objective 206. suitable The effective speed of the standard JLOM camera lens 206, or Determined by the cone angle at which the beam is focused. The beam passes through the straw bundle lens 206. The positions where the light is focused are called "focal points" and "spot positions." The spot size is It has a diameter proportional to the effective f-number of the focusing objective lens 206. A sufficiently small spot To achieve this size, the focusing lens 206 should have a cone angle greater than about 16°. The velocity is high enough such that the angle is at least 20° and optimally at least 30°. . Correspondingly, the focusing lens 206 is preferably less than about 3.5, more preferably has an f-number of less than 2.8, optimally about 1.4, so that the beam is substantially 1. Advantage 3 of the present invention expanded to meet the requirements! ! f/1.4 lens used in For lenses, the nominal cone angle is 39.3°. A circle passing through the focusing objective lens 206 Due to the large cone angle, it is possible to obtain small transverse spot sizes. child This maximizes the irradiance at the spot location and provides relatively low total energy operation. becomes possible. Additionally, lower total energy at axial or transverse distances from the focal point operating at high irradiance and high irradiance fall rates, making it possible to operate at a distance from the target area. damage can be minimized.

光学系又はイメージングシステム30は、オペレータが視聴できるように焦点の 周囲の領域の拡大像を視聴用モニター32に提供するように機能する。イメージ ングシステム30は光源220と、光源220からの光の一部をレーザー編射パ ルスの通路に沿って方向付けるためのビームスプリッタ−222とを含んでいる 。入射レーザー輻射パルスと同一直線上にあるべき分割されなかったイメージン グ光の部分225は、第1の光ダンプアセンブリ224で収集される。イメージ ング光はポジシミナーシステム34によりレーザー輻射パルスと共にターゲット に送られ、集束用対物レンズ206によりターゲット領域で集束される。イメー ジング光の一部はターゲットから反射され、第2のビームスプリッタ−225に よりイメージングレンズ230内に反射され、該レンズを通って接眼レンズ23 2に入り、イメージ増倍器234に送られる。第2のビームスプリッタ−225 によりイメージングレンズ230に送られなかった光は、第2の光ダンプアセン ブリ227にダンプされ得る。イメージングレンズ230は50〜3001ズー ムレンズであり得、接眼レンズ232は20−の拡大レンズであり得る。イメー ジングレンズ230は藁束用対物レンズ206と協働して実像を形成し、該実像 は接眼レンズ232により更に増倍され、シリコーン増倍ターゲット管であり得 るイメージ増倍器234の活性領域に投射される。像はイメージ増倍器により適 当なイメージ処理袋!(例えば視聴用モニター32)に送られる。An optical system or imaging system 30 provides a focal point for viewing by an operator. It functions to provide the viewing monitor 32 with an enlarged image of the surrounding area. image The lighting system 30 includes a light source 220 and a portion of the light from the light source 220 that directs a portion of the light from the light source 220 into a laser editing pattern. a beam splitter 222 for directing the beam along the path of the beam. . Unsegmented imagen that should be collinear with the incident laser radiation pulse A portion of the optical light 225 is collected at a first light dump assembly 224 . image The scanning light is applied to the target along with the laser radiation pulse by the positive stainer system 34. and is focused on the target area by the focusing objective lens 206. Image A part of the beam splitter 225 is reflected from the target and sent to the second beam splitter 225. is reflected into the imaging lens 230 and passes through the lens to the eyepiece 23. 2 and is sent to the image intensifier 234. Second beam splitter 225 The light that is not sent to the imaging lens 230 is sent to the second light dump assembly. It can be dumped into the yellowtail 227. Imaging lens 230 has 50 to 3001 zoom The eyepiece 232 may be a 20-magnifying lens. Image The lens 230 forms a real image in cooperation with the straw bundle objective lens 206, and the real image is further multiplied by an eyepiece 232, which can be a silicone multiplication target tube. is projected onto the active area of image intensifier 234. The image is adjusted by an image intensifier. A proper image processing bag! (for example, the viewing monitor 32).

第2のビームスプリッタ−225とイメージングレンズ230との開には第2の 偏光子229が配置されている。第2の偏光子は第1の偏光子93に対して90 °の回転角に配置されている。The second beam splitter 225 and the imaging lens 230 are separated by a second A polarizer 229 is arranged. The second polarizer is 90% relative to the first polarizer 93. It is located at a rotation angle of °.

光源220は好ましくはコリメートされた白色光源である。Light source 220 is preferably a collimated white light source.

他の光源を使用することもでき、例えばスリット照明、前方照射、ファイバーオ プティック管、上記軸方向照射システム又はこれらの組み合わせを使用できる。Other light sources can also be used, e.g. slit illumination, forward illumination, fiber optics. A plastic tube, an axial illumination system as described above, or a combination thereof can be used.

光源220からの可視光を方向付けるために使用されるビームスプリッタ−22 2と、可視光をレンズ230及び232に方向付けるために使用されるビームス プリッタ−225とは、いずれも広帯域誘;ビームスプリッタ−であり、レーザ ービームの約85〜80%を透過し且つ可視光の約96%を反射する。即ちビー ムスプリッタ−はターゲットに向がって進行するレーザーパルスを透過し、ター ゲットに入射する可視光の大部分を叉射する。適当なビームスプリ多ターはカリ フォルニア州、Fountain Valleyに所在のNewpoirt C orpo−ritionからModel No、 20040 NCIとして市 販されている。Beam splitter 22 used to direct visible light from light source 220 2 and a beamform used to direct visible light to lenses 230 and 232. The splitter 225 is a broadband beam splitter and a laser beam splitter. - transmit about 85-80% of the beam and reflect about 96% of the visible light. That is, Bee The mus splitter transmits the laser pulse traveling towards the target and Most of the visible light that enters the target is reflected. A suitable beam splitter is Newpoirt C located in Fountain Valley, Fornia Model No. 20040 NCI from organization It's on sale.

システムの操作に当たり、動作波長はターゲット自体の吸収率でなく通銘に沿っ てターゲットに吸収される材料の吸収率に基づいて選択される。波長は非ターゲ ットの損傷を最小限にするべくターゲットへの透過を最大にし、且つビームエネ ルギーのバルクがターゲットに到達するのを保証するように選択される。When operating the system, the operating wavelength should be determined according to the common name rather than the absorption of the target itself. The material is selected based on the absorption rate of the material absorbed by the target. Wavelength is non-target Maximize target penetration and beam energy to minimize damage to the target. selected to ensure that the bulk of the energy reaches the target.

IL色 寒JLLL 本実施例は、パルス短縮器64の焦点77の位置が出力パルスの持続時間にどの ように影響するかを示す。IL color Cold JLLL In this embodiment, the position of the focal point 77 of the pulse shortener 64 depends on the duration of the output pulse. Show how it affects you.

XeClエキシマ−レーザーを使用して308nmの波長、約5〜約8ナノ秒の 持続時間、及び約3〜約4mjのエネルギーを有する入力パルスを発生した。マ イクロメーター制御式平凸藁束レンズを使用し、厚さ1.25mmの前部及び後 部窓を有するパルス短縮器64中にパルスを気束させた。窓は石英で形成し、1 0mmの間隔(内側表面がら内側表面までの距N)で配置した。前部及び後部窓 はいずれも入力パルスの軸に垂直に配置した。使用したセルは西ドイツのBe1 ls−a Cmbbから入手したHellma 5upersil UV石英セ ルである。セル中で使用した色素はBBQ(第2表)とした、焦点と前部窓の内 側表面との関の距離と2変化させ、出力のパルス数及びパルス持続時間を検出し た。結果を第1表に示す。using a XeCl excimer laser at a wavelength of 308 nm for about 5 to about 8 nanoseconds. An input pulse was generated having a duration and an energy of about 3 to about 4 mj. Ma Using ichromator-controlled plano-convex straw bundle lenses, 1.25mm thick front and rear The pulses were bundled into a pulse shortener 64 having a partial window. The window is made of quartz, 1 They were arranged at an interval of 0 mm (distance N from inner surface to inner surface). front & rear windows Both were placed perpendicular to the axis of the input pulse. The cell used was Be1 from West Germany. Hellma 5uppersil UV quartz cell obtained from ls-a Cmbb It is le. The dye used in the cell was BBQ (Table 2), the focal point and inside the front window. Detect the number of output pulses and pulse duration by changing the distance between the side surface and the Ta. The results are shown in Table 1.

パルス前古、 がパルスL!iJか の パルスの PItIlζLL立庫」 前部窓からの距離 出力パルス 注 d(■ 時a(ピコ  3.00 2000 逓倍パルス 3.35 1600 強い二次パルス 3.53 800 小さい二次パルス 3.85 600 単一ガウスパルス 第1表から明らかなように、焦点が前部窓に著しく近接していると、非ガウス多 重パルスが発生される。焦点を前部窓から3.851の距離に配置すると、パル ス持続時間は約90%減少した。Pulse pre-old, is Pulse L! iJka's pulse's PItIlζLL store Distance from front window Output pulse Note d(■ Time a(Pico) 3.00 2000 multiplied pulse 3.35 1600 strong secondary pulse 3.53 800 Small secondary pulse 3.85 600 single Gaussian pulse As is clear from Table 1, when the focal point is significantly close to the front window, non-Gaussian A heavy pulse is generated. If the focal point is placed at a distance of 3.851 from the front window, the pulse The duration of the flash was reduced by approximately 90%.

m工 第2図に示したシステムを試験した。入力レーザーはマサチニーセッッ州、B1 11ericiの所在のQuestek社から入手したMode12400とし た。レーザー42のガス組成はヘリウム中の30mbarのBCI(5%)、2 0mbarのキセノン、及び2000mbarのヘリウムとした。エキシマ−レ ーザーがらの各出力パルスは40〜60ミリジユールのエネルギー、5〜8ナノ 秒の持続時間(FWHM)、及び308ナノメートルの波長を有するものと!λ 表 色鼾温バΣ辷!二 第1のfiiia 54A 10 BBQ” )ex>/B7−>(50150 ) 1.5第zノ短taa !;4B lR59o′2コxy)−ル50第3の 短縮器 54CI R610’コ’ 19/ −1’v 50第1の増幅器 9 0A 10 BBQ )X!シ#j/−)(50150) 1第2の増幅器 9 0B 10 R590工9/−ル5第3の増幅器 90C,D、E、F 10  R610エタノール° 2.5(1)4,4°゛−ビス[(2−ブチルオクチル )オキシコ−1,1’ :4”、1”=4”、1”−クアテルフェニル (2)エチルo−[6−(エチルアミカー3−(エチルイミノ)−2,7−ジメ チル3トキサンテンー9−イルコベンゾニートクロリド (3) [9−(o−カルボキシフェニル)−6−(ジエチルアミン)−3H− キサンチン−3−イリデンコシエチルアンモニウムクロリド パルス短縮器及び増幅器に使用した色素セルの寸法及び色素を第2表に示す、H ellma社の石英色素セルを使用した。m-engineering The system shown in Figure 2 was tested. Input laser is B1, Masatine Sett. The model 12400 was obtained from Questek, where 11erici is located. Ta. The gas composition of the laser 42 is 30 mbar BCI (5%) in helium, 2 0 mbar xenon and 2000 mbar helium. excimer Each output pulse of the laser has 40-60 millijoules of energy and 5-8 nm Second duration (FWHM), and with a wavelength of 308 nanometers! λ table Color snoring warm bar Σ辷! two 1st fiiiia 54A 10 BBQ")ex>/B7->(50150 ) 1.5th Z no short taa! ;4B lR59o'2koxy)-ru503rd Shortener 54CI R610'ko' 19/-1'v 50 First amplifier 9 0A 10 BBQ)X! #j/-) (50150) 1 Second amplifier 9 0B 10 R590 engineering 9/-le 5 3rd amplifier 90C, D, E, F 10 R610 Ethanol ° 2.5 (1) 4,4 °゛-bis[(2-butyloctyl ) Oxyco-1,1': 4'', 1''=4'', 1''-quaterphenyl (2) Ethyl o-[6-(ethylamicar 3-(ethylimino)-2,7-dimethane) Chil 3-toxanthene-9-ylcobenzonite chloride (3) [9-(o-carboxyphenyl)-6-(diethylamine)-3H- Xanthine-3-ylidenecoethylammonium chloride The dimensions of the dye cells and dyes used in the pulse shortener and amplifier are shown in Table 2. A quartz dye cell from Ellma was used.

増幅器90で使用した色素は、色素溶液の最適吸収波長がポンピングビームの波 長に合致するように選択した。短縮器54の色T:浴溶液、色素溶液の最適吸収 波長が入射主パルスの波長に合致するように選択した。The dye used in the amplifier 90 is such that the optimal absorption wavelength of the dye solution is the wavelength of the pumping beam. selected to match the length. Color T of shortener 54: optimum absorption of bath solution, dye solution The wavelength was chosen to match the wavelength of the incident main pulse.

第3表は処理システムで使用した集束レンズの焦点距離及び直径を示す、藁束用 として平凸レンズを使用せずに、両凸レンズ又はメニスカスレンズを使用するこ とも可能であった。全レンズは従来通り石英から構成した。Table 3 shows the focal length and diameter of the focusing lenses used in the processing system for straw bundles. Instead of using a plano-convex lens, you can use a biconvex lens or a meniscus lens. Both were possible. All lenses are constructed from quartz as before.

第3表 藁束レンズパラメーター 焦点距離 直径 レンズ S昭早 (イン−(インー 第1の短縮器アセンブリ 62^ 21第2の短縮器アセンブリ 62B 2  1第3の短縮器アセンブリ 62C11 第1の増幅器アセンブリ 88^ 32第2の増幅器アセンブリ 88B 3  2第3の増幅器アセンブリ 88C32 第4の増幅器アセンブリ 88D 3 2第5の増幅器アセンブリ 88E 3  2第6の増幅器アセンブリ 88F 3 2中性帯度フィルター66は入射パ ルスのエネルギーを約50%低下させ、2インチの外径を有していた。Table 3 Straw bundle lens parameters Focal length diameter Lens S Showa (In-(In-) First shortener assembly 62^21 Second shortener assembly 62B 2 1 Third shortener assembly 62C11 First amplifier assembly 88^32 Second amplifier assembly 88B 3 2 Third amplifier assembly 88C32 Fourth amplifier assembly 88D 3 2 Fifth amplifier assembly 88E 3 2 Sixth amplifier assembly 88F 3 2 Neutral band filter 66 is It reduced the energy of the russ by about 50% and had an outside diameter of 2 inches.

調整可能な光学遅延ラインアセンブリ180は約2フイートの通路長を提供し、 主パルスを約2ナノ秒遅延させた。Adjustable optical delay line assembly 180 provides a path length of approximately 2 feet; The main pulse was delayed by approximately 2 nanoseconds.

ビームスプリッタ−に入射する入射ビームのエネルギーに対する、各ビームスプ リッタ−が分割又は方向転換する光の百分率を第4表に示す、ビームスブリラダ ーは可視光の透過率が少なくとも約90%で且つボンピングビームの波長の反射 率が100%の二色性である。全ミラーは95%を越える反射率を有する誘;ミ ラーて゛ある。The energy of the incident beam entering the beam splitter The beam subrirradder shows the percentage of light that the liter splits or redirects in Table 4. - has a visible light transmittance of at least about 90% and a reflection of the pumping beam wavelength. It is dichroic with a rate of 100%. All mirrors are reflective mirrors with a reflectance of over 95%. There are many.

パルス逓倍器102は第5区に示すような精造とした。前部及び後部窓は夫々厚 さ172インチとし、ガラス製で外側表面に反射防止コーティングを設けた。ガ ラスは二ニーメキシコ州、^Ibuquerqueに所在のCVI、 Inc、 から市販されているカタログ番号EW4−4050C(^R−85%)を使用し た。ガラスの内側表面には入射光の85%を反射する反射コーティングを設けた 。前部及び後部窓は11.4mmの開隔で配置した。空間にはミネソタ州、St 、 Paulに所在の3Mから商標名Fluo−rinertで市販されている 圧力2.5psiEのペルフルオロケミカルネ活性液を充填した。どちらの窓も 約2 kT&の曲率半径で内側に湾曲させた。The pulse multiplier 102 was manufactured as shown in Section 5. The front and rear windows are each thicker. It was 172 inches long, made of glass, and had an anti-reflection coating on its outer surface. Ga Las is CVI, Inc., located in Ibuquerque, Mexico. Use catalog number EW4-4050C (^R-85%) commercially available from Ta. The inner surface of the glass has a reflective coating that reflects 85% of the incident light. . The front and rear windows were arranged with an opening of 11.4 mm. In the space is Minnesota, St. , commercially available under the trade name Fluo-rinert from 3M, Paul It was filled with perfluorochemical network active liquid at a pressure of 2.5 psiE. both windows It was curved inward with a radius of curvature of approximately 2 kT&.

!j」1 ビームスブト・ −〇 璋 ビームスブト・ −昭 昼 ゛(0寞 第1 50 10 第1段増幅器 84^ 4 第2段増幅器 84B 10 第3段増幅器 84C20 第4段増幅器 84D 20 第5段増幅器 S4E 30 *スプリツター50が第3の反射器54に向かって方向転換する量 第5表は、ビーム通路に沿う各位置のビームパラメーターを示す、第5表は、各 位置のパルスの数、パルス持続時間及びパルスエネルギーを示す、第5表から明 らかなように、約6000ピコ秒の持続時間及び約4000マイクロジユールの エネルギーを有する入力パルスは、夫々約10ピコ秒の持続時間及び約350マ イクロジユールのパルスエネルギーを有する約10個のパルスに変換された。! j”1 Beam Subbut -〇〇》 Beamsbut・-昭 ゛゛(0寞 1st 50th 10th 1st stage amplifier 84^4 2nd stage amplifier 84B 10 3rd stage amplifier 84C20 4th stage amplifier 84D 20 5th stage amplifier S4E 30 *The amount by which the splitter 50 turns toward the third reflector 54 Table 5 shows the beam parameters for each position along the beam path. From table 5 showing the number of pulses in position, pulse duration and pulse energy. As a matter of fact, it has a duration of about 6000 picoseconds and about 4000 microjoules. The input pulses with energy each have a duration of about 10 ps and a duration of about 350 ms. This was converted into approximately 10 pulses with a pulse energy of 1,000 liters.

更5 、% パルス持続時間 パルスエネルギー パルス (ピコ (マイ ロジュール 入力(44) 1 5000 4000第1の短縮5後 1 600 4 第1の増幅器後 1 600 90 第2の短縮5後 1100 ・1.5 第2の増幅器後 1 100 25 第3の短縮5後 1 10 1.5 第3の増幅器後 1 10 30 第3の逓倍器後 10 10 0.01第4の増幅器後 10 10 2.5 第5の増幅器後 10 10 35 第6の増幅器後 10 10 350 エクスパンダ−/コリメーター184は、入射ビーム側に面する凹表面と一20 IIIIの焦点距離及び13mmの直径を有する平凹レンズ186を入射レンズ 186として有しており、外側に面する平表面とi5:oIの焦点距離及び約5 01の直径を有する平凸面レンズを射出レンズ188として有する°ものを使用 した。2つのレンズの間の距離はrsW可能とし、170mmに設定した。入射 ビームは595ナノメートルの波長及び21の直径を有するものとし、38如− の直径を有するコリメートされた近ガウスビームを提供するように拡大させた。Additional 5,% Pulse duration Pulse energy Pulse (Pico (My Rojoule) Input (44) 1 5000 4000 After first reduction 5 1 600 4 After the first amplifier 1 600 90 After second shortening 5 1100 ・1.5 After the second amplifier 1 100 25 After third shortening 5 1 10 1.5 After the third amplifier 1 10 30 After the third multiplier 10 10 0.01 After the fourth amplifier 10 10 2.5 After 5th amplifier 10 10 35 After 6th amplifier 10 10 350 The expander/collimator 184 has a concave surface facing the input beam side. The input lens is a plano-concave lens 186 with a focal length of III and a diameter of 13 mm. 186, with an outwardly facing planar surface and a focal length of i5:oI and about 5 A plano-convex lens with a diameter of 0.01° is used as the exit lens 188. did. The distance between the two lenses was allowed to be rsW and was set to 170 mm. incident The beam shall have a wavelength of 595 nanometers and a diameter of 21 nm, with a diameter of 38 nm. was expanded to provide a collimated near-Gaussian beam with a diameter of .

藁束レンズ206は西ドイツのCarl Zwissがら商品名Hass−el b1idカタログ番号102150で市販されているf/1.4のレンズ速度、 70mmのバック焦点距離を有するカメラレンズを使用した。The straw bundle lens 206 is manufactured by West Germany's Carl Zwiss and has the product name Hass-el. f/1.4 lens speed, commercially available under b1id catalog number 102150; A camera lens with a back focal length of 70 mm was used.

イメージングレンズ230はg<、”rの速度及び5(1−300mm+の焦点 距離を有するN1konのズームレンズを使用した。接眼レンズ232はNik on20mm f/2.8レンズとした。 N1kon F−Cマウントアダプ タを使用して接眼レンズ232をCohu(商標)シリコン増倍ビダコム(vi claeom)カメラ型画像増倍器234に連結した。The imaging lens 230 has a velocity of g<,"r and a focus of 5(1-300mm+ A N1kon zoom lens with a distance was used. The eyepiece lens 232 is Nik on20mm f/2.8 lens. N1kon F-C mount adapter The eyepiece 232 is attached using a Cohu™ silicon multiplier Vidacom (vi claeom) connected to a camera-type image intensifier 234.

各種の組織で22&lIIの直径を有する縫糸でシステムを試験した。システム は1バースト当たり1oパルスで毎秒約15バーストを供給した。The system was tested with sutures having a diameter of 22 &lII in various tissues. system delivered approximately 15 bursts per second with 1o pulses per burst.

最初に試験したパルスは約200II*の開扉であった0円錐角度は広く、約3 5°であった。各パルスのエネルギーは約1ミリジユール未満であったが、パル スは約2−−°のスポットが発生し、プラズマが形成された。The first pulse tested was an opening of about 200II*. The 0 cone angle was wide, about 3 It was 5°. The energy of each pulse was less than approximately 1 millijoule; A spot of about 2° was generated, and a plasma was formed.

使用した組織は、死後アイバンクの眼であり、角膜及び眼外筋肉囚鞘を処理した ものを使用した。ターゲットすべき領域は、角膜の中面支質に10−0呈繊維ナ イロン縫糸を通し、筋肉は鞘表面層に6−0黒絹糸を通すことにより認識した。The tissue used was a postmortem eye bank eye, and the cornea and extraocular muscle capsule were processed. I used something. The area to be targeted is 10-0 fibers in the medial stroma of the cornea. An iron suture was passed, and the muscle was identified by passing a 6-0 black silk thread through the sheath surface layer.

角膜では4部分マツトレスの状態に縫糸を配置し、結紮時に縫糸ループにある程 度テンシヨンがかかるようにした。レーザーとm;は縫糸レベルで藁束し、縫糸 を正iに整列及び藁束させるように点弧した。後続レーザーバーストは、エッチ された領域に90°の角度で直線状に当てた。In the cornea, the suture is placed in a 4-part pine tress condition, and the suture is placed in the suture loop at the time of ligation. I made it so that it has a certain amount of tension. The laser and m; bundle the straw at the sewing thread level, and The straw was ignited so as to align it with the positive i and bundle the straw. Subsequent laser bursts etch It was applied in a straight line at an angle of 90° to the area covered.

最後に縫糸をレーザービームで切断した。全レーザーバーストを角膜の支質内に 、あるいは筋肉B鞘の場合は縫糸の表面に維持した。死後は正常な透明度が失わ れるので、筋肉難鞘をターゲットするために上層の詰腹を除去しなければならな かった。処理済みの組織をまとめて除去し、グルチルアルデヒド2%及びホルム アルデヒド2%中に固定し、電子ま微鏝又は光学冴微鏡で観察できるように封入 した。Finally, the suture was cut with a laser beam. Place the entire laser burst into the corneal stroma , or in the case of muscle B sheath, maintained on the surface of the suture. After death, normal transparency is lost. In order to target the muscle sheath, we must remove the upper layer of abdominal congestion. won. The treated tissues were removed together and treated with 2% glutyraldehyde and form. Fixed in 2% aldehyde and sealed so that it can be observed with an electronic or optical microscope. did.

電子ま微鍍検査用の画定後組織処理は0.15Mカコジル酸ナトリウムN衝液中 のオスミウムを使用した。nNM、角膜試料の電子顕微鏡検査用の染色はクエン 酸鉛及び酢酸ウラニルを使用して行った。光学諷微鏝検査にはヘマトキシリン及 びエオシン染料を使用した。標識縫糸により、病理学者は連続切片で処理済み領 域を正確に確認することができた。Tissue processing after delimitation for electronic microscopy examination is performed in 0.15M sodium cacodylate N solution. of osmium was used. nNM, staining for electron microscopy of corneal samples is quenched. This was done using lead acid and uranyl acetate. Hematoxylin and and eosin dye was used. Labeled sutures allow pathologists to identify processed areas in serial sections. I was able to confirm the area accurately.

また、縫糸索はレーザーによって形成される裂開に隣接する対照損傷部を提供し た。Additionally, the suture cord provides a control lesion adjacent to the dehiscence created by the laser. Ta.

最大計算レーザーパワー密度をターゲット組織で検出した。試験は20ヘルツで 実施し、選択された深さに直線状の損傷部を形成するように速度を一定に保った 。211IIのバーストを使用して22t+−の縫糸を切断し、バーストの深さ を所々で変えた。全試料とも、10ピコ秒のパルス持続時間を有する595ナノ メートルの波長を30〜40°の円錐角度で放出した。これを21のスポット寸 法に気東させ、約1015ワツト/e1m’の放射密度を形成した。The maximum calculated laser power density was detected at the target tissue. The test is at 20 hertz. and the speed was kept constant to form a linear lesion at the selected depth. . Cut the 22t+- suture using a 211II burst and determine the depth of the burst. changed in some places. All samples were 595 nm with a pulse duration of 10 ps. It emitted a wavelength of meters with a cone angle of 30-40°. This is the spot size of 21 The radiation density was approximately 1015 watts/e1 m'.

2つのアイバンク角膜試料の各々の中面支質に10−0単繊維ナイロン縫糸を配 置し、レーザー処理で縫糸を切断し、これらの試料を光学及び電子顕微鏡検査に より試験した。Place a 10-0 monofilament nylon suture in the medial stroma of each of the two eye bank corneal specimens. The sutures were cut using laser treatment and these samples were subjected to optical and electron microscopy. More tested.

光学閏微鏡検査によると、鑓糸索、最終的に連続切片では縫糸がレーザー遮断領 域から消滅し、中面支質に縫糸のない空洞が形成されていた。この処理ゾーンの 箭縁部はでこぼこであり、深い皮質との境界である後縁部は稠密で且つやや後部 に弓形の特徴を有していた。全試料の上皮は完全に露出していたが、これは恐ら く組織の死後獲得によるアーチファクトと考えられる。処理済み領域のすぐ前の ボーマン膜、デスメー膜、角膜内皮は光学ま微鏡レベルではいずれもレーザー治 療により変質していないことが判明した。Optical intermittent microscopy shows that the thread cords, and finally the sutures in serial sections, are located in the laser-blocked area. It disappeared from the area, and a cavity without sutures was formed in the medial stroma. This processing zone The margin is uneven, and the posterior margin, which borders the deep cortex, is dense and slightly posterior. It had arch-shaped characteristics. The epithelium of all samples was completely exposed, which is probably due to This is thought to be an artifact due to postmortem acquisition of tissue. Just before the processed area Bowman's membrane, Descemet's membrane, and corneal endothelium can all be treated with laser at the optical or microscopic level. It was discovered that there was no alteration due to medical treatment.

プラスチック封入材料の111II切片は、レーザー処理領域から離れた支質的 縫糸の両側に均一なラメラ構造を示した。The 111II section of plastic encapsulation material was placed in the stroma away from the laser treated area. Both sides of the suture showed a uniform lamellar structure.

一方、レーザー処理領域には支質の不均一な密度が観察された。レーザー処理領 域から離れた中間皮質中で縫糸材料に実施した電子顕微鏡試験によると、ラメラ の間に縫糸索が認められた。レーザー処理領域ではラメラの正常なコラーゲン精 造は分断していた。コラーゲン繊維は破壊されており、レーザー処理領域に並の 量の電子稠密性の破片が存在していた。より大形のt9稠密性の断片は縫糸材料 の残りであると思われた。コラーゲンの損傷は縫糸索から離れた場所では4以上 のラメラ(即ち20x 40pm)に及ばないことが判明した。On the other hand, non-uniform density of stroma was observed in the laser treated area. Laser treatment area Electron microscopy examinations performed on suture material in the intermediate cortex away from the lamellae A suture cord was observed in between. In the laser treated area, the normal collagen spermatozoa of the lamellae The structure was divided. Collagen fibers are destroyed and there is a normal A large amount of electron-dense debris was present. Larger T9 dense fragments are suture material It seemed to be the remains of. Collagen damage is 4 or more in areas far from the suture cords. lamellae (i.e. 20×40 pm).

光学謬微鏡検査で試験した処、眼外筋肉鎧は結膜を欠いており、死後の乳濁によ り剥離され、口表面を°直接処理することができた。レーザー処理から所定の距 離の鍵の領域には、恐らくテノン嚢に対応する明確な口鞘連結組織鞘が規則的な はコラーゲンに密着していた。レーザーで処理した領域には、標諏の目的で6− 0絹縫糸を配置し、組繊病理分析用薄片作成のために除去した口内空洞が存在し ており、膿鞘連結組紐鞘の2著な1化が明白であった。When examined by optical microscopy, the extraocular muscle armor lacks conjunctiva and is due to post-mortem emulsion. It was peeled off and the oral surface could be treated directly. A predetermined distance from the laser treatment In the region of the distal key, there is a regular, well-defined oral connective tissue sheath, probably corresponding to Tenon's capsule. was closely attached to collagen. The area treated with the laser is marked with 6- There was an intraoral cavity in which silk sutures were placed and removed to prepare thin sections for tissue pathology analysis. It was clear that there were two distinct transformations of the braided sheath connecting the pus sheath.

処理した角膜及び筋肉B鞘3光学及び電子顕微鏡検査で試験した処、595Iで 動作する本発明のシステムは角膜支質及び表面眼外筋肉党鞘を剥離していること が立証された。Treated cornea and muscle B sheath 3 tested by optical and electron microscopy, 595I In operation, the system of the present invention ablate the corneal stroma and superficial extraocular muscle sheath. has been proven.

小さいスポット寸法及び高いパワー密度は、良好に規定された損傷部を形成しな がらブラスト(blast)効果(損傷ゾーン)を最小にする。角膜切片を観察 した処では、ボーマン膜又はデスメー膜又はそれらの夫々の上皮及び内皮層には レーザーによる損傷が認められなかった。筋肉口鞘では大部分の表面層だけが破 裂しており、より深い層は不透明な組織によるエネルギー吸収により保護されて いた。パワー密度及びスポット寸法は指数関数的に増加し得るので、高いパワー 密度及び選択されたスポット寸法に比例する選択的に深い損傷部が得られると予 想される。屈折手術では、支質内アブレーションを使用すると、前の光十表面を そのまま維持しながら新しい角膜曲率2形成することが可能であり、結果が著し く・改良される0例えば角膜周囲がら角膜組織を平面で勾配状に除去すると中心 角膜曲率が増加し、遠視を矯正できる。逆に、中心から勾配状の層を除去すると 近視を矯正でき、扇形に除去すると乱視を矯正できる。Small spot size and high power density create well-defined lesions. minimize the blast effect (damage zone). Observe corneal sections where the epithelial and endothelial layers of Bowman's membrane or Descemet's membrane or their respective No laser damage was observed. In the muscular oral sheath, only the majority of the superficial layer is ruptured. the deeper layers are protected by energy absorption by opaque tissue. there was. Since the power density and spot size can increase exponentially, high power It is expected that selectively deep lesions will be obtained that are proportional to the density and selected spot size. It is thought of. In refractive surgery, intrastromal ablation can be used to remove the anterior optic surface. It is possible to form a new corneal curvature2 while maintaining it as it is, and the results are remarkable. For example, if corneal tissue from the pericorneal area is removed in a gradient shape on a plane, the central Corneal curvature increases and hyperopia can be corrected. Conversely, if we remove the gradient layer from the center It can correct myopia, and when removed in a fan shape, it can correct astigmatism.

現状の筋肉釘手術は角膜手術よりも更に精度が低いので、本発明のシステムを使 用すると極めて好適である。経結膜性で、零賀′的に非侵襲性であり、滴定可能 で且つ容易に反復可能な筋肉弱化又は強化処置を実施することができる。Current muscle nail surgery is even less accurate than corneal surgery, so using the system of the present invention It is extremely suitable for use. Transconjunctival, non-invasive and titratable A simple and easily repeatable muscle weakening or strengthening procedure can be performed.

波長、スポット寸法及びパワー密度を多少変化させることにより、使用されるパ ワーにより決定される深さに延長(非熱アブレーションによる)又は強化(勾配 状熱アブレーションによる)できるように組織を剥離することができる。By slightly varying the wavelength, spot size and power density, the extension (by non-thermal ablation) or reinforcement (gradient) to a depth determined by the The tissue can be ablated (by thermal ablation).

4、LL 本発明のレーザーシステムは多くの用途がある1本発明は、経時測定のような目 的、及び分子の構造及び特性に関する情報き得るといった於断上の目的の物理及 び化学分野、及びプラズマ−プラズマ相互作用を調査するのに適当な計器を提供 するために使用され得る。4.LL The laser system of the present invention has many applications. physical and scientific purposes, such as obtaining information about the structure and properties of molecules. and chemistry, and provides instruments suitable for investigating plasma-plasma interactions. can be used to

生物及び医療分野では、診断用及びレーザニ手術用を含むシステムで多くの用途 がある。システムはメスとして使用され得1分離したM膜の治療、ガラス体切開 、w4膜切開用として、更には糖尿病性網膜症を治療するため、並びに眼瞼上の 異物及びポリープを除去するため、光凝固用として使用され得る。Many applications in biological and medical fields include systems for diagnostics and laser surgery. There is. The system can be used as a scalpel to treat separated M membranes, vitreous incisions , for W4 membrane incision, as well as for treating diabetic retinopathy, as well as on the eyelids. It can be used for photocoagulation to remove foreign bodies and polyps.

システムは前の層(上皮、ボーマン膜及び表面支質)に明白な損傷を与えず、よ り深い皮質、デスメー膜及び角膜内皮も傷つけずに、皮質内の角膜に集中した創 傷を形成することが可能である。制御下に中間皮質創傷を形成できるため、角膜 及び屈折手術及び白内障手術を著しく改良する。The system does not cause obvious damage to the previous layers (epithelium, Bowman's membrane and surface stroma) and The wound is concentrated on the cornea within the cortex without damaging the deep cortex, Descemet's membrane, and corneal endothelium. It is possible to form scars. Corneal and significantly improve refractive and cataract surgery.

本発明のレーザーシステムは、乳頭腫又は腫瘍の除去といった口内の手術にも使 用され得る。また、胃腸管の出血病巣を処置するためにも使用され得る。皮膚科 では刹青を除去するため及びぶどう酒種血管腫のような所定の血管疾患を治療す るためにこのレーザーシステムを使用することができる。The laser system of the present invention can also be used for intraoral surgery such as removal of papillomas or tumors. can be used. It may also be used to treat bleeding lesions in the gastrointestinal tract. Dermatology In order to remove phlegm and treat certain vascular diseases such as wine hemangioma. This laser system can be used to

本発明のレーザーシステムは溶接、切断、穿孔、表面処理及び合金化のような材 料加工にも使用することができる。The laser system of the present invention can be used for materials such as welding, cutting, drilling, surface treatment and alloying. It can also be used for food processing.

マイクロエレクトロニクス素子の溶接及び硬質材料の穿孔のような高精度で最小 の熱損傷を必要とする用途に特に有用である。また、マイクロエレクトロニクス 及び抵抗トリミング用のセラミック材料の切断及び穿孔にも有用である。High precision and minimum precision such as welding of microelectronic elements and drilling of hard materials Particularly useful in applications requiring thermal damage. Also, microelectronics and cutting and drilling ceramic materials for resistive trimming.

更に、遠隔通信でも有用であり得る。Additionally, it may be useful in telecommunications.

レーザーシステムは更に、実質的に連続的な高エネルギー出力パルスが必要な用 途で有用である。直列及び並列に配置された複数のパルス逓倍器と後続する増幅 器を使用することにより、複数の高パワーパルスを得ることが可能である。Laser systems are also suitable for applications requiring virtually continuous high-energy output pulses. useful on the way. Multiple pulse multipliers arranged in series and parallel with subsequent amplification By using a device, it is possible to obtain multiple high power pulses.

本発明のシステムの利点のうちで特筆すべき利点は、システムが機械的に単純で あり且つ患者に容易に整列できることである。処理システムの全素子は、主パル スが1つの連続的な順方向通銘を進行できるようにシステムに前後に配置される ように設計されている。従って、何位の患者の下の比較的小さい領域に処理シス テムを配置することが可能なコンパクトなレーザ−システムを実現することがで きる。A notable advantage of the system of the invention is that it is mechanically simple. and can be easily aligned with the patient. All elements of the processing system are placed one behind the other in the system so that the devices can progress through one continuous forward pass. It is designed to. Therefore, how many places can the treatment system be applied to a relatively small area under the patient? It is possible to realize a compact laser system that can be placed in Wear.

本発明のシステムの2著な利点は、レーザー光源とターゲットとの間の組織を含 む周囲組!!ト損傷することなく1μ卸程度の狭い領域に正確な切断を実施する ことが可能な点にある、極超短波パルスは周囲組織への損傷i最小にする。Two significant advantages of the system of the present invention are that it contains tissue between the laser source and the target. Surrounding group! ! Accurately cuts in areas as narrow as 1μ without damaging the surface. Where possible, ultrashort pulses cause minimal damage to surrounding tissue.

更に、パルス逓倍器により、レーザーメスのような用途でこのような精密レーザ ーシステムを有効にするために十分大きい損傷ゾーンを短時間で得ることが可能 である。更に、パルス間及びバースト間で振幅は実質的に変化しない。In addition, pulse multipliers allow this precision laser to be used in applications such as laser scalpels. – It is possible to obtain a sufficiently large damage zone in a short time to enable the system It is. Moreover, the amplitude does not change substantially between pulses and bursts.

更に、システムがターゲットゾーンの吸収率に関係なく切断を実施できるため、 従来では効率的に切断することができなかった物質を切断することが可能である 。更に、例えば色素セルで使用される色素を変更又は調整することなどにより単 に出力波長を変えるだけで、単一のレーザーシステムを広範な材料で使用するこ とができる。Additionally, the system can perform cuts regardless of the absorption rate of the target zone; It is possible to cut substances that could not be cut efficiently with conventional methods. . Additionally, simple changes can be made, such as by changing or adjusting the dyes used in the dye cell. A single laser system can be used on a wide range of materials by simply changing the output wavelength. I can do it.

イメージング光とレーザービームとは同一線上にあり且つターゲットからイメー ジングシステムに実質的に後方散乱がないので、システムは使用し易く、ビーム を所望のターゲットゾーンにターゲットし易い。The imaging light and laser beam are on the same line and the image is separated from the target. Because there is virtually no backscatter in the imaging system, the system is easy to use and can be easily targeted to the desired target zone.

パルス逓倍器により、従来技術の切断と同−又はそれ以下の幅及び長さの切断を 同一時間にビームで形成することが可能であり、しかも従来技術のシステムで得 られるよりも非常に浅い切断を形成することが可能である。更に、正確なトンネ ル形成が可能である1以上、特定のぢ遮具体例について本発明の詳細な説明νて きたが、これ以外の態様も可能である0例えば、入力レーザーとしてエキシマ− レーザーを使用せずに、用途によっては2倍波又は3倍波Nd:YACレーザー のほうが野適な場合もある。また、長手方向にポンピングされる色素増幅器セル を使用せずに、横方向にボンピングされる色素セル増幅器を使用することも可能 である。従って、本発明の趣旨及び範囲は本文中に記載した好適態様に限定され るべきでない。Pulse multiplier allows cutting to widths and lengths equal to or smaller than conventional cutting techniques. It is possible to form the beam at the same time, and it is possible to form It is possible to make a much shallower cut than is possible. Furthermore, accurate tunneling Detailed Description of the Invention Detailed Description of the Invention With reference to one or more specific barrier embodiments in which the However, other embodiments are also possible. For example, an excimer may be used as the input laser. Double wave or triple wave Nd:YAC laser depending on the application without using a laser There are times when it is more appropriate. Additionally, longitudinally pumped dye amplifier cells It is also possible to use a laterally pumped dye cell amplifier without using It is. Therefore, the spirit and scope of the present invention is limited to the preferred embodiments described herein. Shouldn't.

特表平1−502562(21) Xシf 国際調査報告 1111^”11″′ P−/υSε7100966 −符表平1−5025t i2 (22)Special table Hei 1-502562 (21) X shi f international search report 1111^"11"' P-/υSε7100966-Sign table flat 1-5025t i2 (22)

Claims (29)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.ターゲット中にプラズマを形成するための方法であって、 (a)主レーザー輻射パルスを発生する段階と、(b)(i)各段が増幅自然放 出により主パルスの持続時間を短縮する少なくとも1個のパルス短縮器と、主パ ルスを増幅する少なくとも1個のパルス増幅器とを含む一連の短縮器/増幅器か ら成る第1段の第1のパルス短縮器を励起する段階と、 (ii)パルス間で増幅を実質的に変化させずに、第1段のパルス増幅器で第1 のパルス短縮器から発生される短縮されたパルスを増幅する段階と、 (iii)各段から発生されたレーザー輻射パルスを次の連続段のパルス短縮器 に送り、各段のパルス短縮器から発生された短縮パルスを次の段に送る前に当該 段のパルス増幅器により、パルス間で増幅を実質的に変化させずに増幅する段階 と によりパルス処理ゾーンで主パルスの持続時間を短縮し、パルス処理ゾーンから の出力パルスが100ピコ秒未満の持続時間及び近ガウス分布を有するようにす る段階と、(c)ターゲットが出力パルスに対して吸収性であるか非吸収性であ るかに関係なく、ターゲット中にプラズマを形成するために、ターゲット中に少 なくとも1013ワット/cm2の放射照度を得るようにターゲット中の十分小 さいスポット寸法に出力パルスを集束手段により集束させる段階とを含む方法。1. A method for forming a plasma in a target, the method comprising: (a) a stage for generating the main laser radiation pulse; and (b) (i) each stage for generating amplified spontaneous radiation. at least one pulse shortener for shortening the duration of the main pulse by outputting the main pulse; a series of shorteners/amplifiers including at least one pulse amplifier that amplifies the exciting a first pulse shortener of a first stage consisting of; (ii) the first pulse amplifier in the first stage without substantially changing the amplification between pulses; amplifying the shortened pulses generated from the pulse shortener; (iii) passing the laser radiation pulses generated from each stage to the pulse shortener of the next successive stage; The shortened pulses generated from the pulse shorteners of each stage are A stage in which the amplification is amplified by a pulse amplifier in stages, with the amplification remaining virtually unchanged between pulses. and This reduces the duration of the main pulse in the pulse processing zone and removes it from the pulse processing zone. such that the output pulse has a duration of less than 100 ps and a near-Gaussian distribution. (c) whether the target is absorbing or non-absorbing to the output pulse; Regardless of the small enough in the target to obtain an irradiance of at least 1013 watts/cm2 focusing the output pulses by a focusing means to a small spot size. 2.ターゲット中にプラズマを形成するための方法であって、 (a)少なくとも1個の主レーザー輻射パルスを発生する段階と、 (b)(1)(i)各段が主パルスの持続時間を短縮する少なくとも1個のパル ス短縮器と、主パルスを増幅する少なくとも1個のパルス増幅器とを含む一連の 短縮器/増幅器から成る第1段の第1のパルス短縮器を励起する段階と、(ii )第1段のパルス増幅器で第1のパルス短縮器から発生される短縮されたパルス を増幅する段階と、(iii)各段から発生されたレーザー輻射パルスを次の連 続段のパルス短縮器に送り、各段のパルス短縮器から発生された短縮パルスを次 の段に送る前に当該段のパルス増幅器により増幅する段階と により短縮ゾーンで主パルスの持続時間を短縮する段階と、(2)パルス逓倍器 に入る各パルスに時間的に離間した複数のパルスを発生するパルス逓倍器で、最 後のパルス短縮器/増幅器段から発生される各短縮パルスを逓倍する段階と、( 3)高パワー出力パルスを発生するべく少なくとも1個の短いパルス増幅器を含 む増幅器ゾーンで、離間したパルスの少なくとも一部を増幅し、出力パルスが1 00ピコ秒未満の持続時間及び近ガウス分布を有するようにする段階との処理段 階を含む、ターゲット中に集束させるのに適当な出力パルスを発生するためにパ ルス処理ゾーンで各主パルスを処理する段階と、 (c)ターゲットが出力パルスに対して吸収性であるか非吸収性であるかに関係 なく、ターゲット中にプラズマを形成するために、ターゲット中に少なくとも1 013ワット/cm2の放射照度を得るようにターゲット中の十分小さいスポッ ト寸法に出力パルスを集束手段により集束させる段階とを含む方法。2. A method for forming a plasma in a target, the method comprising: (a) generating at least one primary laser radiation pulse; (b)(1)(i) at least one pulse in which each stage shortens the duration of the main pulse; a pulse shortener and at least one pulse amplifier for amplifying the main pulse. exciting a first pulse shortener of the first stage consisting of a shortener/amplifier; (ii) ) the shortened pulse generated from the first pulse shortener in the first stage pulse amplifier; (iii) amplifying the laser radiation pulses generated from each stage to the next series; The shortened pulses generated from each stage pulse shortener are sent to the next stage pulse shortener. a step of amplifying it by a pulse amplifier in that stage before sending it to the stage of (2) shortening the duration of the main pulse in the shortening zone by a pulse multiplier; A pulse multiplier that generates multiple pulses spaced apart in time for each input pulse; multiplying each shortened pulse generated from a later pulse shortener/amplifier stage; 3) includes at least one short pulse amplifier to generate high power output pulses; an amplifier zone that amplifies at least a portion of the spaced apart pulses so that the output pulse is 1 a processing stage with a duration of less than 00 ps and a near-Gaussian distribution; to generate a suitable output pulse to focus into the target, including the processing each main pulse in a pulse processing zone; (c) Relation to whether the target is absorbing or non-absorbing to the output pulse. at least 1 in the target to form a plasma in the target. A small enough spot in the target to obtain an irradiance of 0.13 watts/cm2. focusing the output pulses by a focusing means to the same dimensions. 3.ターゲットが出力パルスに対して非吸収性であり、好ましくはターゲットが 動物組織であり、出力パルスがターゲット組織に到達する前に他の動物組織を通 過する請求項1又は2に記載の方法。3. The target is non-absorbing to the output pulse, preferably the target is animal tissue, and the output pulse passes through other animal tissues before reaching the target tissue. The method according to claim 1 or 2, wherein the method comprises: 4.ターゲット組織が集束されるパルスに対して実質的に透過性である請求項1 から3のいずれか一項に記載の方法。4. Claim 1, wherein the target tissue is substantially transparent to the focused pulses. The method according to any one of 3 to 3. 5.各主パルスの持続時間が少なくとも1ナノ秒、好ましくは5ナノ秒であり、 最後の短縮器/増幅器段から発生される各対応するパルスの持続時間が100ピ コ秒未満、好ましくは50、10又は1ピコ秒未満である請求項1から4のいず れか一項に記載の方法。5. each main pulse has a duration of at least 1 nanosecond, preferably 5 nanoseconds; The duration of each corresponding pulse generated from the last shortener/amplifier stage is 100 pm. Any of claims 1 to 4 in which the duration is less than 10 ps, preferably less than 50, 10 or 1 ps. The method described in item 1. 6.最後の短縮器/増幅器段から発生される各パルスの持続時間が対応する主パ ルスの持続時間の約1/100未満である請求項1から5のいずれか一項に記載 の方法。6. The duration of each pulse generated from the last shortener/amplifier stage corresponds to the main pulse. 6. According to any one of claims 1 to 5, the duration of the pulse is less than about 1/100 of the duration of the pulse. the method of. 7.出力パルスの近ガウス分布を得るべく、パルスの少なくとも一部をコリメー トする段階を含む請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。7. At least a portion of the pulses are collimated to obtain a near-Gaussian distribution of the output pulses. 7. A method according to any one of claims 1 to 6, comprising the step of: 8.レーザー輻射パルスの持続時間を短縮するための方法であって、増幅自然放 出により色素溶液中に輻射を発生するために、色素溶液に入射するレーザー輻射 パルスを色素溶液中の焦点に集束させる段階を含んでおり、色素溶液は入射パル スからエネルギーを吸収し、色素溶液は前部窓及び後部窓を含む装置に収容され ており、前部及び後部窓は内側表面を有しており、前部窓は色素溶液に入射する レーザー輻射パルスの少なくとも一部を透過し、前部及び後部窓は発生された輻 射に対して実質的に透過性であり、前部窓は入射発生輻射の一部を焦点に反射し 、発生輻射は発生輻射が後部窓から焦点に実質的に反射しないように出力パルス として後部窓を透過し、焦点は各入射輻射パルスがより短い持続時間の単一の夫 々の出力パルスを有するように前部及び後部窓の間の位置に配置される方法。8. A method for shortening the duration of laser radiation pulses that uses amplified spontaneous radiation. Laser radiation incident on the dye solution to generate radiation in the dye solution by The method includes the step of focusing the pulse to a focal point in a dye solution, where the dye solution is The dye solution is contained in a device containing a front window and a rear window. The front and rear windows have inner surfaces, and the front window is incident on the dye solution. The front and rear windows are transparent to at least a portion of the laser radiation pulse, and the front and rear windows are transparent to the generated radiation. The front window reflects a portion of the incident generated radiation to a focal point. , the generated radiation is output pulsed so that the generated radiation is not substantially reflected from the rear window to the focal point. As it passes through the rear window, each incident radiation pulse is focused into a single beam of shorter duration. The method is located between the front and rear windows so as to have different output pulses. 9.各出力パルスの持続時間が夫々の入射パルスの持続時間の約2分の1未満、 好ましくは1/10未満である請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。9. the duration of each output pulse is less than about one-half the duration of the respective input pulse; 9. A method according to any one of claims 1 to 8, preferably less than 1/10. 10.スポット寸法が10μm未満である請求項1から9のいずれか一項に記載 の方法。10. According to any one of claims 1 to 9, the spot size is less than 10 μm. the method of. 11.レーザー輻射パルスの持続時間を減少させるための装置であって、 (a)入射輻射パルスからエネルギーを吸収することが可能な色素溶液と、 (b)前部及び後部窓とも内側表面を有しており、前部窓が色素溶液に入射する レーザー輻射パルスの少なくとも一部を透過することが可能な前部窓及び後部窓 を含む色素溶液を収容するための手段と、 (c)増幅自然放出により色素溶液中に輻射を発生するべく、前部窓を通って色 素溶液に入射するレーザー輻射パルスを前部及び後部窓の間の焦点に光学的に集 束させるべく、前部窓の前に配置された光学手段とを備えており、前部及び後部 窓は発生輻射に対して実質的に透過性であり、前部窓はレーザー放射を阻止する べく誘導放出を消滅させるように入射発生輻射の一部を焦点に反射し、出力発生 輻射は後部窓から焦点に発生輻射が実質的に反射しないように、出力パルスとし て後部窓を透過し、焦点は各入射輻射パルスがより短い持続時間の単一の夫々の 出力パルスを有するように、前部及び後部窓の間の位置に配置される装置。11. An apparatus for reducing the duration of a laser radiation pulse, the apparatus comprising: (a) a dye solution capable of absorbing energy from an incident radiation pulse; (b) Both the anterior and posterior windows have inner surfaces, with the anterior window entering the dye solution. Front and rear windows capable of transmitting at least a portion of the laser radiation pulse means for containing a dye solution containing; (c) The color is passed through the front window to generate radiation into the dye solution by amplified spontaneous emission. Optically focuses the laser radiation pulse incident on the elementary solution to a focal point between the front and rear windows. and an optical means placed in front of the front window for bundling the front and rear windows. The window is substantially transparent to the generated radiation and the front window blocks laser radiation A part of the incident radiation is reflected to the focal point so as to eliminate the stimulated emission, and the output is generated. The radiation generated from the rear window to the focal point is output pulsed so that virtually no radiation is reflected. through the rear window, the focus is such that each incoming radiation pulse is a single, respective pulse of shorter duration. A device placed in a position between the front and rear windows to have an output pulse. 12.各出力パルスの持続時間が夫々の入射パルスの持続時局の約2分の1未満 、好ましくは1/10未満である請求項11に記載の装置。12. The duration of each output pulse is less than approximately one-half the duration of each input pulse , preferably less than 1/10. 13.焦点が後部窓の内側表面よりも前部窓の内側表面のほうに近接するように 配置さ九ており、好ましくは焦点と前部窓の内側表面との間の距離が2つの内側 表面間の距離の少なくとも30%である請求項11又は12に記載の装置。13. so that the focal point is closer to the inside surface of the front window than to the inside surface of the rear window. The distance between the focal point and the inner surface of the front window is preferably two inner 13. A device according to claim 11 or 12, wherein the distance between the surfaces is at least 30%. 14.極超短波パルスでターゲット中にプラズマを形成するための装置であって 、 (a)複数の主レーザー輻射パルスを発生するための手段と、(b)対応する短 縮出力パルスを形成するべく各主パルスの持続時間を短縮するための手段であっ て、該短縮手段が一連の短縮器/増幅器段を含んでおり、各段が実質的にレーザ ー放射せずに増幅された自然放出により各主パルスの持続時間を短縮する少なく とも1個のパルス短縮器と、パルス間で増幅のパルス間変化が実質的にないよう に各主パルスを増幅する少なくとも1個のパルス増幅器とを含んでおり、段が各 段から発生されたレーザー輻射パルスを次の連続段のパルス短縮器に送るように 配置されており、各段のパルス短縮器から発生されたパルスが、次の段に送られ る前にパルス間で増幅のパルス間変化が実質的にないように当該段のパルス増幅 器により増幅される前記短縮手段と、(c)ターゲットが出力パルスに対して吸 収性であるか非吸収性であるかに関係なく、ターゲット中にプラズマを形成する べくターゲット中に少なくとも1013ワット/cm2の放射照度を得るように ターゲット中の十分小さいスポット寸法に出力パルスを集束させるための集束手 段とを備える装置。14. A device for forming plasma in a target using ultrashort wave pulses, , (a) means for generating a plurality of main laser radiation pulses; and (b) corresponding short pulses. means for shortening the duration of each main pulse to form a compressed output pulse. wherein the shortening means includes a series of shortening/amplifier stages, each stage substantially – Reduces the duration of each main pulse by amplified spontaneous emission without radiation Both pulse shorteners ensure that there is virtually no pulse-to-pulse variation in amplification from pulse to pulse. and at least one pulse amplifier for amplifying each main pulse, with a stage for each main pulse. so that the laser radiation pulses generated from one stage are sent to the pulse shortener of the next successive stage. The pulses generated from the pulse shortener at each stage are sent to the next stage. The pulse amplification of the stage is adjusted so that there is virtually no pulse-to-pulse variation in amplification between pulses before (c) the target is amplified by the output pulse; Forming a plasma in the target, whether absorbing or non-absorbing to obtain an irradiance of at least 1013 watts/cm2 in the target. Focusing hand for focusing the output pulse to a sufficiently small spot size in the target A device comprising a stage. 15.最後の短縮器/増幅器段から発生される各パルスの持続時間が対応する主 パルスの持続時間の約1/100未満である請求項11から14のいずれか一項 に記載の装置。15. The duration of each pulse generated from the last shortener/amplifier stage corresponds to 15. Any one of claims 11 to 14, which is less than about 1/100 of the duration of the pulse. The device described in. 16.光学手段に入射するパルスの近ガウス分布を得るべく、レーザー輻射パル スをコリメートするための手段を含んでいる請求項11から15のいずれか一項 に記載の装置。16. In order to obtain a near-Gaussian distribution of pulses incident on the optical means, the laser radiation pulse 16. Any one of claims 11 to 15, further comprising means for collimating the gas. The device described in. 17.パルス短縮器がレーザー放射せずに増幅自然放出により作動し、出力パル スが100ピコ秒未満の持続時間を有している請求項11から16のいずれか一 項に記載の装置。17. The pulse shortener operates by amplified spontaneous emission without lasing and reduces the output pulse. 17. Any one of claims 11 to 16, wherein the Equipment described in Section. 18.スポット寸法が10μm未満である請求項11から17のいずれか一項に 記載の装置。18. According to any one of claims 11 to 17, wherein the spot size is less than 10 μm. The device described. 19.ターゲット中にプラズマを形成するための方法であって、 (a)主レーザー輻射パルスを発生する段階と、(b)(i)各段が増幅自然放 出により主パルスの持続時間を短縮する少なくとも1個のパルス短縮器と、主パ ルスを増幅する少なくとも1個のパルス増幅器とを含む一連の短縮器/増幅器か ら成る第1段の第1のパルス短縮器を励起する段階と、 (ii)第1のパルス短縮器から発生された短縮パルスを第1段のパルス増幅器 で増幅して次の連続段のパルス短縮器に送り、各段のパルス短縮器から発生され た短縮パルスを増幅する段階と によりパルス処理ゾーンで主パルスの持続時間を短縮し、パルス処理ゾーンから の出力パルスが100ピコ秒未満の持続時間及び近ガウス横断空間分布を有する ようにする段階と、 (c)ターゲットが出力パルスに対して吸収性であるか非吸収性であるかに関係 なく、ターゲット中にプラズマを形成するためにターゲット中に少なくとも10 13ワット/cm2の放射照度を得るようにターゲット中の十分小さいスポット 寸法に出力パルスを集束手段により集束させる段階とを含む方法。19. A method for forming a plasma in a target, the method comprising: (a) a stage for generating the main laser radiation pulse; and (b) (i) each stage for generating amplified spontaneous radiation. at least one pulse shortener for shortening the duration of the main pulse by outputting the main pulse; a series of shorteners/amplifiers including at least one pulse amplifier that amplifies the exciting a first pulse shortener of a first stage consisting of; (ii) The shortened pulse generated from the first pulse shortener is transmitted to the first stage pulse amplifier. The signal is amplified by the pulse shortener in the next successive stage and sent to the pulse shortener in each stage. amplifying the shortened pulse; This reduces the duration of the main pulse in the pulse processing zone and removes it from the pulse processing zone. the output pulses have a duration of less than 100 ps and a near-Gaussian transverse spatial distribution a step of making the (c) Relation to whether the target is absorbing or non-absorbing to the output pulse. at least 10% in the target to form a plasma in the target. A spot small enough in the target to obtain an irradiance of 13 watts/cm2 focusing the output pulses in dimension with a focusing means. 20.高パワー出力パルスを発生するべく少なくとも1個の短パルス増幅器を含 む増幅器ゾーンでパルスの少なくとも一部を増幅する段階を含んでおり、出力パ ルスが主パルスの持続時間の1/10未満の持続時間及び近ガウス横断空間分布 を有するようにする請求項19に記載の方法。20. Contains at least one short pulse amplifier to generate high power output pulses including the step of amplifying at least a portion of the pulse in an amplifier zone containing the output power. The duration of the pulse is less than 1/10 of the main pulse duration and the near-Gaussian transverse spatial distribution 20. The method according to claim 19, wherein the method comprises: 21.動物、好ましくは人間の組織ターゲット中にプラズマを形成するための方 法であって、パルス処理ゾーンからの出力が主パルスの持続時間の約1/100 である出力パルスの持続時間を有しており、集束手段からの出力パルスをターゲ ット中で約10μm未満のスポット寸法に集束させる段階を含んでおり、パルス はターゲット動物組織に到達する以前に他の動物組織を通過している請求項19 又は20に記載の方法。21. For forming plasma in animal, preferably human tissue targets a pulse processing zone in which the output from the pulse processing zone is approximately 1/100 of the duration of the main pulse. has an output pulse duration of , and targets the output pulse from the focusing means. the pulsed Claim 19: passes through other animal tissues before reaching the target animal tissue. or the method described in 20. 22.人間の組織のターゲット中にプラズマを形成するための方法であって、約 5〜約8ナノ秒の持続時間を有する主レーザー輻射パルスを発生する段階を含む 請求項19から21のいずれか一項に記載の方法。22. A method for forming plasma in a human tissue target, the method comprising: generating a main laser radiation pulse having a duration of 5 to about 8 nanoseconds; 22. A method according to any one of claims 19 to 21. 23.動物組織ターゲット中にプラズマを形成するための方法であって、 (a)Nd:YAGレーザーで主レーザー輻射パルスを発生する段階と、 (b)(i)各段が増幅自然放出により主パルスの持続時間を短縮する少なくと も1個のパルス短縮器と、短縮された主パルスを増幅する少なくとも1個のパル ス増幅器とを含む一連の短縮器/増幅器から成る段の第1のパルス短縮器を励起 する段階と、 (ii)第1段のパルス増幅器で第1のパルス短縮器から発生される短縮された パルスを増幅する段階と、(iii)各段から発生されたレーザー輻射パルスを 次の連続段のパルス短縮器に送り、各段のパルス短縮器から発生された短縮され たパルスを増幅する段階と によりパルス処理ゾーンで主パルスの持続時間を短縮し、パルス処理ゾーンから の出力パルスが100ピコ秒未満の持続時間及び近ガウス横断空間分布を有する ようにする段階と、 (c)出力パルスを発生するべくパルスの少なくとも一部を増幅器ゾーンで増幅 する段階と、 (d)ターゲットが出力パルスに対して吸収性であるか非吸収性であるかに関係 なく、ターゲット中にプラズマを形成するためにターゲット中に少なくとも10 13ワット/cm2の放射照度を得るように、ターゲット動物組織に到達する前 に他の動物組織を通過した出力パルスを動物組織ターゲット中の約10μm未満 のスポット寸法に集束手段により集束させる段階と を含む方法。23. A method for forming plasma in an animal tissue target, the method comprising: (a) generating a main laser radiation pulse with a Nd:YAG laser; (b) (i) each stage reduces the duration of the main pulse by amplified spontaneous emission; at least one pulse shortener and at least one pulse shortener for amplifying the shortened main pulse. Excite the first pulse shortener of a stage consisting of a series of shorteners/amplifiers including and the step of (ii) the shortened pulse generated from the first pulse shortener in the first stage pulse amplifier; (iii) amplifying the pulses; and (iii) amplifying the laser radiation pulses generated from each stage. The shortened pulses generated from each stage pulse shortener are sent to the next successive stage pulse shortener. a step of amplifying the pulse This reduces the duration of the main pulse in the pulse processing zone and removes it from the pulse processing zone. the output pulses have a duration of less than 100 ps and a near-Gaussian transverse spatial distribution a step of making the (c) amplifying at least a portion of the pulse in an amplifier zone to generate an output pulse; and the step of (d) Relation to whether the target is absorbing or non-absorbing to the output pulse. at least 10% in the target to form a plasma in the target. before reaching the target animal tissue to obtain an irradiance of 13 watts/cm2. output pulses that have passed through other animal tissues to less than approximately 10 μm in the animal tissue target. focusing by a focusing means to a spot size of method including. 24.少なくとも約1ナノ秒の持続時間で主レーザー輻射パルスを発生し、パル ス処理ゾーンからの出力パルスが近ガウス横断空間分布及び主パルスの持続時間 の約1/10の持続時間を有している請求項23に記載の方法。24. generating a main laser radiation pulse of at least about 1 nanosecond duration; The output pulses from the processing zone have a near-Gaussian transverse spatial distribution and a main pulse duration. 24. The method of claim 23, wherein the method has a duration of about 1/10 of that of . 25.主パルスの波長が約300ナノメートル、好ましくはそれ以上である請求 項19から24のいずれか一項に記載の方法。25. A claim in which the main pulse has a wavelength of about 300 nanometers, preferably more than 300 nanometers. 25. The method according to any one of paragraphs 19 to 24. 26.各主パルスの持続時間を短縮する段階が、増幅自然放出により色素溶液中 に輻射を発生するべく、色素溶液に入射する名主パルスを色素溶液中の焦点に集 束させる段階を含んでおり、色素溶液が入射輻射パルスからのエネルギーを吸収 し、色素溶液が前部窓及び後部窓を備える装置に収容されており、前部及び後部 窓が相互に一定の間隔に配置された内側表面を有しており、前部窓が色素溶液中 に主パルスの少なくとも一部を透過し、前部及び後部窓が発生輻射に対して実質 的に透過性であり、前部窓が入射発生輻射の一部を焦点に反射し、発生輻射が出 力短縮パルスとして後部窓を透過し、発生輻射は後部窓から焦点に反射されず、 焦点は、名入射主パルスがより短い持続時間の単一の夫々の出力短縮パルスを有 するように前部及び後部窓の間の位置に配置されている請求項1から10又は1 9から25に記載の方法。26. The step of shortening the duration of each main pulse is carried out by amplified spontaneous emission into the dye solution. In order to generate radiation, the laser pulse incident on the dye solution is focused at a focal point in the dye solution. Includes a bundling step in which the dye solution absorbs energy from the incident radiation pulse The dye solution is contained in a device with a front window and a rear window, and The windows have inner surfaces regularly spaced from each other, and the front window is in the dye solution. The front and rear windows transmit at least a portion of the main pulse and are substantially transparent to the radiation generated. The front window reflects some of the incident generated radiation to the focal point, and the generated radiation exits. The generated radiation is transmitted through the rear window as a force shortening pulse and is not reflected from the rear window to the focal point. The focal point is that the incident main pulse has a single respective output shortening pulse of shorter duration. Claims 1 to 10 or 1, wherein the window is located between the front and rear windows so as to 9 to 25. 27.焦点が後部窓の内側表面よりも前部窓の内側表面のほうに近接して配置さ れており、好ましくは窓の夫々の内側表面の間の距離の少なくとも30%の位置 に配置されている請求項26に記載の方法。27. The focal point is located closer to the inner surface of the front window than to the inner surface of the rear window. preferably at least 30% of the distance between the respective inner surfaces of the windows. 27. The method of claim 26, wherein the method is located at: 28.主パルスを集束させる段階が、出力パルスの持続時間を制御するように焦 点の位置を選択するための光学手段を移動させる段階を含んでいる請求項27に 記載の方法。28. The step of focusing the main pulse is focused to control the duration of the output pulse. 28. The method of claim 27, further comprising the step of moving the optical means for selecting the location of the point. Method described. 29.出力パルスをビーム放出手段を介してターゲットに送る段階と、出力パル スをターゲット上に集束させる段階と、こうしてパルスされたターゲットを視聴 する段階とを含む請求項1から10又は請求項19から28のいずれか一項に記 載の方法。29. sending the output pulse to the target via the beam emitting means; focusing the pulsed pulse on the target and viewing the pulsed target in this way. as claimed in any one of claims 1 to 10 or claims 19 to 28, comprising the step of How to put it on.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010508919A (en) * 2006-11-10 2010-03-25 ラーセン, ラース マイケル Method and apparatus for non-destructive or low-destructive optical manipulation of the eye

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6264648B1 (en) * 1985-07-29 2001-07-24 Bausch & Lomb Incorporated Corneal curvature modification via internal ablation
GB2228800A (en) * 1988-01-29 1990-09-05 Mezotraslevoj Nt Komplex Mikro Device for surgical treatment of ametropia
US4907586A (en) * 1988-03-31 1990-03-13 Intelligent Surgical Lasers Method for reshaping the eye
US5425727A (en) * 1988-04-01 1995-06-20 Koziol; Jeffrey E. Beam delivery system and method for corneal surgery
US5074859A (en) * 1990-01-05 1991-12-24 Koziol Jeffrey E Beam delivery system for corneal surgery
US5364388A (en) * 1988-04-01 1994-11-15 Koziol Jeffrey E Beam delivery system for corneal surgery
US5098426A (en) * 1989-02-06 1992-03-24 Phoenix Laser Systems, Inc. Method and apparatus for precision laser surgery
FR2680677A1 (en) * 1991-09-03 1993-03-05 Gaillard Georges Ophthalmological surgical apparatus
US6325792B1 (en) * 1991-11-06 2001-12-04 Casimir A. Swinger Ophthalmic surgical laser and method
US5246435A (en) * 1992-02-25 1993-09-21 Intelligent Surgical Lasers Method for removing cataractous material
WO1994009849A1 (en) * 1992-10-26 1994-05-11 Swinger Casimir A Method of performing ophthalmic surgery
DE19940712A1 (en) * 1999-08-26 2001-03-01 Aesculap Meditec Gmbh Method and device for treating opacities and / or hardening of an unopened eye
JP3628250B2 (en) 2000-11-17 2005-03-09 株式会社東芝 Registration / authentication method used in a wireless communication system
US10543123B2 (en) 2008-04-28 2020-01-28 Joseph Neev Devices and methods for generation of subsurface micro-disruptions for opthalmic surgery and opthalmic applications
CA2857306C (en) 2011-12-02 2017-07-25 Acufocus, Inc. Ocular mask having selective spectral transmission
US9204962B2 (en) 2013-03-13 2015-12-08 Acufocus, Inc. In situ adjustable optical mask
US9427922B2 (en) 2013-03-14 2016-08-30 Acufocus, Inc. Process for manufacturing an intraocular lens with an embedded mask

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2904672A (en) * 1956-04-10 1959-09-15 Albert C Migeot Fog light convertor for headlights
US3783874A (en) * 1963-10-23 1974-01-08 American Optical Corp Method and apparatus for effecting photo-coagulation
US3657554A (en) * 1969-06-30 1972-04-18 Ibm Super-radiant short pulse laser
US3889208A (en) * 1973-12-26 1975-06-10 Avco Everett Res Lab Inc Superfluorescent laser with improved beam divergence and spacial brightness
DE2557926A1 (en) * 1975-12-22 1977-06-30 Durst Paul J Optical wavelength varying device - uses fluid in transparent envelope of variable thickness with sides adjustable by pressure
US4059759A (en) * 1976-05-25 1977-11-22 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Passive and active pulse stacking scheme for pulse shaping
US4200846A (en) * 1977-09-29 1980-04-29 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Efficient laser amplifier using sequential pulses of different wavelengths
FR2442622A1 (en) * 1978-06-08 1980-06-27 Aron Rosa Daniele OPHTHALMOLOGICAL SURGERY APPARATUS
DE2900728A1 (en) * 1979-01-10 1980-07-24 Max Planck Gesellschaft METHOD AND DEVICE FOR GENERATING ULTRA-SHORT LASER IMPULSES
DE3331586A1 (en) * 1983-09-01 1985-03-28 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim OPHTHALMOLOGICAL COMBINATION DEVICE FOR DIAGNOSIS AND THERAPY
DE3342531A1 (en) * 1983-11-24 1985-06-05 Max Planck Gesellschaft METHOD AND DEVICE FOR GENERATING SHORT-LASTING, INTENSIVE IMPULSES OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN THE WAVELENGTH RANGE UNDER ABOUT 100 NM
US4660932A (en) * 1984-07-13 1987-04-28 United Technologies Corporation Optical splitter for dynamic range enhancement of optical multichannel detectors
US4643186A (en) * 1985-10-30 1987-02-17 Rca Corporation Percutaneous transluminal microwave catheter angioplasty

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010508919A (en) * 2006-11-10 2010-03-25 ラーセン, ラース マイケル Method and apparatus for non-destructive or low-destructive optical manipulation of the eye

Also Published As

Publication number Publication date
EP0305405A1 (en) 1989-03-08
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AU7549687A (en) 1987-12-22
WO1987007165A1 (en) 1987-12-03

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