JPH08501903A

JPH08501903A - 空洞内用変調型パルスレーザ

Info

Publication number: JPH08501903A
Application number: JP6509150A
Authority: JP
Inventors: イエシック、マイケル・ジェイ; トンプソン、リチャード・ジー
Original assignee: インサイシブ・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
Priority date: 1992-09-25
Filing date: 1993-09-22
Publication date: 1996-02-27
Also published as: DE662260T1; US5748655A; WO1994008372A1; US5621745A; EP0662260A4; AU4932193A; US5832013A; EP0662260A1; US5390204A

Abstract

(57)【要約】空洞内変調レーザは、増幅媒体（２）と、パルス励起源（４）と、ビーム変調器（２４）と、全反射ミラー（８）および部分反射ミラー（１０）からなり、可変の制御可能なピークパワーを有する複数のサブパルスからなる少なくとも１つのレーザ出力バーストを発生させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】空洞内用変調型パルスレーザ発明の背景本発明の分野はレーザとその使用方法にあり、詳述すれば、医学、歯科学、産業上でのパルスレーザとその使用に係わる。最近に至って、医学、歯科学、産業上で用いるパルスレーザが種々開発されている。例えば、当業者にとっては、パルスレーザシステムには一般に三種、即ち、閃光ランプ励起式自然放出型（flashlamp pumped free-runing）、閃光ランプ励起式電気光学（Ｅ−０）Ｑスイッチ型、及び、連続光励起式音響光学（Ａ−Ｏ）Ｑスイッチ型の三種あることが知られている。また、当業者には、ネオジム拡散型イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Nd:YAG）レーザは、医学分野及び歯科分野での種々の用途に多用されているレーザであって、パルスレーザシステムの中でも典型的なものとして知られている。このNd:YAGレーザを閃光ランプ励起式自然放出システムとして用いれば、一般に持続時間が１００から1,000マイクロセカンドの閃光パルスでレーザのNd:YAG ロッドが励起されることになり、これで閃光パルスとほぼ同一持続時間のレーザ出力パルスが生ずる。閃光パルスのエネルギーは、通常、１〜1,000mJの範囲内であって、そのため閃光ランプ励起式自然放出型システムでの最高ピークレーザ出力パワーは１０kWが普通である。しかし、用途によっては、ピーク出力パワーとして１０kWを著しく越えるものが望まれており、これに応えるべくして種々の閃光ランプ励起式Ｅ−ＯＱスイッチ型Nd:YAGレーザが開発されていることは、当業者には知られているところである。閃光ランプ励起式Ｅ−ＯＱスイッチ型Nd:YAGレーザでは電気光学Ｑスイッチを用いて、各閃光ランプの光パルスの全持続時間中にレーザの発振空洞内でのビーム発振を遮断し、閃光ランプからの光パルスの直後にビーム発振を行うようにしている。このようにすることにより、ほぼ全量の閃光ランプの光パルスエネルギーが、各閃光ランプの光パルスの持続時間中にNd:YAGロッドに蓄えて、その後にビーム発振が発振空洞内で再び行われると、「ジャイアントパルス」が得られる。詳述すれば、ビーム発振が再び行われると、Nd:YAGロッドに蓄えられたエネルギーのほぼ全量が、持続時間が約１０ナノ秒の単一のジャイアントパルスの形で前記ロッドから取り出される。このようにして、ピークパワーが１００MW程度のレーザ出力パルスが容易に得られるのである。ところが、ピークパワーが１００MW程度のレーザ出力パルスは大抵の用途では有用なものではなく、特に、従来の光ファイバー式伝送システムで、ピークパワーが１００MW程度のレーザ出力パルスを伝送することができない。各閃光ランプの励起光含まれるエネルギーの量を減少させれば、閃光ランプ励起式Ｅ−ＯＱスイッチ型Nd:YAGレーザからそれよりピークパワーの低いレーザ出力パルスを得ることができるけれども、Ｅ−ＯＱスイッチが高繰返し率（即ち、１kHzかそれ以上）で稼働できないことから、平均レーザ出力パワーを５〜５０ワットに維持しつつ、所望のピークパワーを発生させることが実用上不可能である。最後に、閃光ランプ励起式Nd:YAGパルスレーザとは異なって、Yamamoto等に付与され、発明の名称を「Device for Preventing Tooth Decay by Laser Beam Ir radiation and Method of Preventing Tooth Decay by Means of the Same（レーザビーム照射による歯の崩壊を防ぐ装置とそれを用いて歯の崩壊を防ぐ方法）」とする米国特許第4,273,535号に開示されているレーザの如くの連続光励起式Ａ-ＯＱスイッチNd:YAGパルスレーザでは、Nd:YAGロッドを連続励起するのにアークランプを用いており、また、Nd:YAGロッドによるエネルギーの貯蔵と放出とを周期的にトリガーするのにＡ-ＯＱスイッチを用いている。エネルギー貯蔵時間とパルス繰返し率とは広範囲に亙って調節できるようになっている。しかし、レーザ出力パルスピークパワーを最大化するには、スイッチングに先立ってNd:Y AGロッド内でのエネルギー貯蔵を最大化する必要がある。これは、Nd:YAGロッドの被励起状態の寿命に従ってトリガ一速度（rate of triggering）を設定することにより達成できる。しかし、当業者に知られているように、パルス繰返し率を減少すると、レーザの効率が犠牲にならざるを得ず、それまた、平均レーザ出力パワーを５〜５０ワットに維持しつつ、所望のピークパワーを有するレーザ出力パルスを発生させることが実用上不可能である。大抵の用途では、レーザ効率を１〜２％かそれ以上に維持すると共に、パルス繰返し率を１０〜２００Hzに維持しつつ、ピークパワーが１０〜２００キロワットのレーザ出力パルスを発生するのが望まれているので、新規なレーザシステムが期待されているのである。発明の要旨本発明は、空洞内用変調型パルスレーザ（intracavity modulated pulsed las -er）とその使用方法に対してなされたものである。空洞内用変調型パルスレーザは、例えば１０〜１００キロワットの範囲で調節できるピークパワーを有するある出力パルスを発生できると共に、低周波バーストの形でレーザ照射光を生ずることができる。好ましい一実施例では、増幅媒体と、パルス励起源（pulsed p um-ping source）と、変調器と、二つのミラーとで空洞内用変調型パルスレーザを構成しており、二つのミラーのうちの一方は全反射ミラーで、残りのミラーは部分反射ミラーとなっている。増幅媒体は、二つのミラーの間の光路上に配置されている。パルス励起源としては、例えば通常公知のの閃光ランプで構成してもよく、増幅媒体の近傍に配置して、増幅媒体に励起エネルギーのパルスを供給して、増幅媒体の構成原子を高度な量子力学的エネルギーレベル（elevated quant um-mechanical energy level）に達するまで励起するようにしている。空洞内用変調型器は、パルス励起源により増幅媒体に供給されているエネルギーの各パルスの間に所定間隔おきにミラー間で発振するビームの増幅作用を変調する。このようにして、従来のように励起源から供給される各励起パルス（pump pulse）に応答して単一のレーザ出力パルスを発生すると言うよりは、励起源から供給される各励起パルスに応答して複数のサブパルスからなる出力バーストが、空洞内用変調型パルスレーザから発生されるのである。従って、複数の励起パルスがパルス励起源から増幅媒体へと順次供給されると、本発明の空洞内用変調型パルスレーザが、複数のグループ化したサブパルス、換言すれば、複数のマルチパルス状バースト（multi-pulsed bursts）を発生する。各出力バーストのサブパルスは、ほぼ増大した、調節できるピークパワーを有している。各バーストからなるサブパルスのピークパワーを調節するには、変調周波数を変化させるが、増幅トリガー作用（ amplification triggering）間の期間の長さが増幅媒体の被励起状態の寿命に達しない限り、空洞内用変調型パルスレーザの効率が犠牲になるようなことはない。このことから、本発明の好ましい形態を実施した空洞内用変調型パルスレーザは、ほぼ増大した調節可能なピークパワーを有する複数のマルチパルス状バーストからなる出力を発生することができ、その点で効率も良いものである。また、マルチパルス状バーストのピークパワーが調節できることから、本発明の好ましい形態を実施したレーザと光ファイバー伝送システムとの間での互換性も容易に得られる。詳述すれば、空洞内用変調型パルスレーザの変調周波数を変えることにより、レーザから発せられる出力バーストの最大ピークパワーを、種々の光ファイバー伝送システムのパワー許容値（パワー密度損傷閾値（power density da ma-ge threshold））を鑑みて調節することができる。従って、本発明は、ほぼ増大した調節可能なピークパワーを有する複数のマルチパルス状バーストからなる出力を発生することができ、その点で効率も良い改良されたレーザを提供するのが目的である。調節可能なピークパワーを有する複数のマルチパルス状バーストからなる出力を効率的に発生することがでる、医学、歯科、産業上で利用できる改良されたレーザを提供することも、本発明の別の目的である。レーザエネルギーのマルチパルス状バーストを利用して軟質組織を処置する、例えば切除、除去（ablating）、凝固する方法を提供することも、本発明のまた別の目的である。また、レーザエネルギーのマルチパルス状バーストを利用して硬質組織を処置する方法を提供することも、本発明のさらに別の目的である。図面の簡単な説明図１は、本発明の一形態による空洞内用変調型パルスレーザの概略ブロック図である。図２は、本発明によりレーザから発せられるバースト出力と従来の閃光ランプによる励起パルスとの関係を示す図である。図３は、本発明の好ましい形態による空洞内用変調型パルスレーザの概略ブロック図である。図４は、本発明の好ましい形態による音響-光学Ｑスイッチを例示した図である。図５は、本発明の好ましい形態による空洞内用変調型パルスレーザにおける閃光ランプによるトリガー作用、ＲＦ信号のゲート作用、閃光ランプの放電作用、レーザ出力の関係を示したタイミングチャートである。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、一定の（given）パワー密度損傷閾値（ＤＴ）を有する光ファイバー伝送システムに関連して互換性を達成するため空洞内用変調型パルスレーザの変調周波数を変化させることによりいかに出力サブパルスピークパワーが制御されるかを示している。図６（ａ）は、発生可能な低エネルギー閃光ランプ励起パルスとマルチパルス状バーストレーザとを示す図であり、図６（ｂ）は発生可能な高エネルギー閃光ランプ励起パルスとマルチパルス状バーストレーザとを示す図である。図７は、本発明の好ましい形態によるエネルギーモニタを示す図である。図８は、本発明の好ましい形態を具体化するレーザーヘッドを示す図である。図９は、本発明の好ましい形態による空洞内用変調型パルスレーザを制御するマイクロプロセッサによって実行される機能のシーケンスを示す図である。図１０は、本発明の好ましい形態による空洞内用変調型パルスレーザの制御パネルを示す図である。好ましい実施例の記述図を参照する。図１は、本発明による空洞内用変調型パルスレーザ１のブロック図である。図示するように、レーザー１は、増幅媒体２と、パルス励起源４と、変調器６と、全反射ミラー８と、部分反射ミラー１０とを備える。増幅媒体２は、２つのミラー８とミラー１０との間の光軸１２に沿って配置され、パルス励起源４は、例えば従来の閃光ランプを備えることができ、励起エネルギー（pump en-ergy）のパルスを増幅媒体２へ伝送し増幅媒体２の構成原子を高度な量子力学的エネルギーレベルまで励起するため増幅媒体２に隣接して配置される。上記増幅媒体を構成する原子が初期の若しくは低い量子力学的エネルギーレベルまで戻るように、所定波長の複数のフォトンがそれらの原子から自然放出され、自然放出される多数のフォトンはさらにフォトンの放出を誘発する（「誘発放出（stimu- lated emissions）」）。多数の誘発放出は、ミラー８とミラー１０との間で発振するビーム１４を形成する。そしてミラー８とミラー１０との間のビーム１４の発振は、さらにビーム１４を増幅する誘発放出を誘発する。変調器６は、例えば音響−光学Ｑ−スイッチ（acousto-optical Q-switch）若しくは飽和性吸収色素（saturable absorber dye）を備えることができ、ミラー８とミラー１０との間の光軸１２に沿って配置される。変調器６は、ミラー８とミラー１０との間でビーム１４の発振を中断することで、増幅媒体内で誘発放出を減じる（即ち、ビーム１４が増幅媒体内で移動するときビーム１４のレーシング（lasing）若しくは増幅を最小にする）ように機能する。このプロセスは、レーザー発振器の特性の切り換え（switching the quality）若しくは「Ｑ」として一般に呼ばれている。変調器６は、また、パルス励起源４によって発生したエネルギーの各パルス内で所定間隔にてレーザー１の上記Ｑを増加させ、そのような間隔にてビーム１４の発振及び増幅を引き起こす機能を果たす。パルス励起源４により発生した各エネルギーパルス間でレーザー１の発振ビーム１４を繰り返し変調することで、実質的な反転分布が増幅媒体２内で繰り返し作り上げられ、高度に加速されたそれらの反転の減損（depletions）はレーザー１の上記Ｑの増加のときにトリガーされる。このような方法で、１０〜２００Ｋｗの範囲のピークパワーを有する一若しくは複数のマルチパルス状バーストを備えるレーザー出力１５が容易に発生させることができる。さらに、各マルチパルス状バーストを備えるサブパルス間の間隔がレーザー１の増幅媒体２の励起状態の寿命に近づかない限り、自然放出エネルギー損失は最少化され、レーザー１の効率が犠牲となることはない。一般の閃光ランプ励起パルス１１とそれから発生可能な模範的なマルチパルス状バーストレーザー出力１５との関係が図２に示されている。図３によれば、好ましい形態において、空洞内用変調型パルスレーザ１の増幅媒体２は、直径が５ｍｍで長さが８０ｍｍである、１％のネオジミウムがドープされた、イットリウム、アルミニウム、ガーネットロッド（Ｎｄ：ＹＡＧロッド）の規格を備えている。Ｎｄ：ＹＡＧロッドの寸法は変更可能であるが、しかしながら、それは平均パワー出力に依存し、レーザー１から要求される特別のビーム径に依存する。また、述べたタイプのＮｄ：ＹＡＧロッドは、フロリダの「 Lightning Optical of Tarpon Springs」を含む多数のレーザー素子の販売者のいずれかから購入することができる。さらに、現在、Ｎｄ：ＹＡＧロッドの端部に単層非反射（ＡＲ）コーティングを設けるのが好ましい。上記ＡＲコーティングは、レーザー１の先行使用分野によれば、例えば１．０６４μｍ）１．３２０ μｍ及び１．４４０μｍを含む多数の波長のいずれかを中心波長とすることができる。テストは進展しているけれども、上記１．０６４μｍ及び１．３２０μｍの波長はハード及びソフトの組織アプリケーションにおける有効性が立証されている。しかしながら、ネオジミウムがドープされたイットリウム、アルミニウム、ガーネット結晶以外の増幅媒体の利用は、他の波長を中心波長としたＡＲコーティングの利用を要求するかもしれない。例えば、中心波長が２．９１０μｍとされるＡＲコーティングに関しては、エルビウムがドープされたイットリウム、アルミニウム、ガーネットロッドの端部をコーティングすることが要求されるかもしれない。パルス励起源４に関して、４５０トルのキセノン閃光ランプが現在好ましい。このタイプの閃光ランプは、カリフォルニア、サニーヴァレーのＩＬＣ社から入手可能であり、ＩＬＣモデルＬ7652が好ましい。閃光ランプ４によって上記Ｎｄ：ＹＡＧロッド２へ送出されるエネルギーは、閃光ランプ出力源２２に連結されるマイクロプロセッサ２０によって制御される。マイクロプロセッサ２０は、例えば、選ばれたＥＥＰＲＯＭ及びインタフェースを有するインテルモデルＡＤＣ３１を備えることができ、図示するように、マイクロプロセッサ２０は閃光ランプ出力源２２へ２つの信号Ｓ１及びＳ２を送出する。第１信号Ｓ１は、上記出力源２２から閃光ランプ４へ送出されるエネルギー量と、閃光ランプ４から上記Ｎｄ：ＹＡＧロッド２へ送出されるエネルギー量とを順番に制御する。第２信号Ｓ２は、閃光ランプ出力源２２の放電（discharge）をトリガーし、そして閃光ランプ４にて発生するパルスのタイミングもしくは繰り返し速度を制御する。図４を参照する。好ましい形態において、空洞内用変調型パルスレーザ１のビーム変調器６は、一つの音響−光Ｑスイッチ２４を備える。特に、ＳＦ１０ガラス結晶２８に結合されたリチウムニオブ酸塩（LiNbO₃）変換器２６を備える音響 −光Ｑスイッチを使用するのが現在好ましい。このタイプの音響−光Ｑスイッチは、例えば、フロリダ、メルボルンのＮｅｏｓ社から購入することができる。しかしながら、標準の水晶スイッチを含む他の音響−光Ｑスイッチを使用することもできる。また、一方、上記結晶２８の音響の開口（acoustic aperture）は発振ビーム１４の直径に一致すべきであることが一般に容認されており、もしより小さい音響開口が使用されれば音響−光Ｑスイッチはより効率的に動作することがわかっている。４ｍｍから１５ｍｍまでの音響開口が現在好ましい。図５に示されるタイミングダイヤグラムを参照する。変換器６は、ＲＦドライバ２６によって２７．１２ＭＨｚの周波数にて駆動されるのが好ましい。１０Ｗのピークパワーにて２７．１２ＭＨｚの駆動周波数を持続可能なＲＦドライバが使用でき、例えば、フロリダ、メルボルンのＮｅｏｓ社のものがある。ＲＦドライバ２６の最初の起動及びゲート（gating）は、マイクロプロセッサ２０にて制御されるのが好ましい。例えば、図５に示すように、各実例において、マイクロプロセッサ２０は、閃光ランプ４が励起パルス１１を放出するようにトリガ信号Ｓ２（波形Ａにて示す）を閃光ランプ４へ送出し、マイクロプロセッサは同時にゲートＲＦ駆動信号Ｓ３（波形Ｂにて示す）をＲＦドライバ２６に送出し、上記ゲートＲＦ駆動信号Ｓ３は閃光ランプ励起パルス１１（波形Ｃにて示す）の周期の間、所定の間隔にてＲＦドライバをオン、オフする。好ましい形態において、閃光ランプ励起パルス１１の上記周期は、ほぼ１００μＳであり、ゲートＲＦ駆動信号Ｓ３は５０ＫＨｚ〜３００ＫＨｚの間で設定される。よって、５〜３０間のサブパルスのマルチパルス状バーストを備えるレーザ出力１５（波形Ｄにて示す）は、各閃光ランプパルス１１から生じる。重要なのは、ＲＦ駆動信号Ｓ３のゲート周波数を変化させることによって、レーザ出力１５を備えるマルチパルス状バーストのピークパワーを制御することができる。この理由で、現在の好ましい形態においては、ＲＦ駆動信号Ｓ３のゲート周波数は、マイクロプロセッサ２０により制御される。特に、現在の好ましい形態では、マイクロプロセッサ２０は予め設定されたピークパワー及びマイクロプロセッサのメモリに格納されているゲート周波数情報に基づき最適のゲート周波数を決定する。好ましい実施例の最適ゲート周波数は、マルチパルス状バーストにおける最大サブパルスのピークパワーが空洞内用変調型パルスレーザ１に関連して使用される光ファイバ伝送システムのパワー密度損傷閾レベルＤＴのすぐ下の指定の閾レベルを獲得する周波数である。Ｎｄ：ＹＡＧロッド２へ閃光ランプ４によって伝送される励起パルスエネルギー量と、一定のパワー密度損傷閾値ＤＴを有する光ファイバ伝送システムにて使用するためのＲＦ駆動信号Ｓ３の最適ゲート周波数との模範的な関係が図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されている。図６（ａ）に示すように、小さい励起パルス、例えば、５０ｍＪの励起パルスが閃光ランプ４からＮｄ：ＹＡＧロッド２へ伝送され、そして光ファイバ損傷閾値ＤＴは１００ＫＷを備え、ＲＦゲート信号Ｓ３の周波数がマイクロプロセッサ２０によってほぼ５０ＫＨｚに設定されるであろう。一方、図６（ｂ）に示すように、もし大きな励起パルス、例えば３２０ｍＪの励起パルスが同じシステムにて閃光ランプ４からＮｄ：ＹＡＧロッド２へ伝送されたならば、ＲＦゲート信号Ｓ３の周波数がマイクロプロセッサ２０によってほぼ３２０ＫＨｚに設定されるであろう。このように、一定のピークパワー閾レベルＬ１を維持するように、各励起パルスＰ１に含まれるエネルギー量が増加したならば、ＲＦドライバの最適なゲート周波数は増加し、各励起パルスＰ１に含まれるエネルギー量が減少したならば、ＲＦドライバの最適なゲート周波数は減少することがわかる。マイクロプロセッサ２０を再度プログラミングすることで、空洞内用変調型パルスレーザ１と事実上の光ファイバ伝送システム４０との互換性を容易に達成することができることになる。図３を参照する。好ましい形態において、空洞内用変調型パルスレーザ１によって発生する各出力バースト１５に含まれるエネルギーを測定するために、そしてマイクロプロセッサ２０へのフィードバックを設けるためにビームエネルギーモニタ２７が使用される。このことは、予測されるレーザ出力エネルギーと実際のレーザ出力エネルギーとの間で時間を越えて発生する変化に応じて、設定した一定の励起パルスエネルギーにて閃光ランプパワー源２２から閃光ランプ４へ伝送されるエネルギー量をマイクロプロセッサ２０が自動的に調整することを可能にする。現在の好ましいエネルギーモニタを図７及び図８に示し、該モニタは、レーザ出力ビーム１５のほぼ４％を取ってサンプルビーム３１を形成し、サンプルビーム３１をアルミナ拡散体３３へ向ける浅い角度のビームスプリッタ２９を備える。アルミナ拡散体３３は、サンプルビーム３１を拡散し拡散されたビーム３５を形成し、この拡散ビーム３５の一部はレーザヘッド４１のベースプレート３９に位置する孔３７を通過し、ゲルマニウムダイオード４３に衝突する。ゲルマニウムダイオード４３は、拡散ビーム３５が衝突するや否や拡散ビーム３５の強度に比例する電流を発生し、発生した電流は時間に関して積分され、電子積分器（不図示）によってデジタル化される。このような方法においては当業者によれば、レーザ出力ビーム１５は拡散体３３によって空間的に積分され、電子積分器によって時間的に積分されることが分かるであろう。よって、マイクロプロセッサ２０によって伝送される結果信号Ｓ４は、レーザ出力バーストエネルギーに比例し、パルス幅及び空間変化に独立している。図３及び図１０に示すように、好ましい形態において、要求されるレーザ出力バーストエネルギー及びマイクロプロセッサ２０への要求されるバースト繰り返し速度の表示情報を伝達するために制御パネル３０が設けられる。制御パネル３０は、従来の方法によってコントロールシステムマイクロプロセッサ２０に連結される第２マイクロプロセッサ（不図示）にて制御される。ミラー８、１０について、好ましくは、全反射ミラー８は、約５０ｃｍの曲率半径を有する凸ミラー１０からなり、部分反射ミラーは、約６０ｃｍの曲率半径を有する凹ミラーからなる。凹／凸ミラー配置を用いると、閃光ランプ４によるＮｄ：ＹＡＧロッド２に伝達されるエネルギー量が増加するときに、振動ビーム１４の直径の変化を最小にする。これを行うとき、凹／凸ミラー配置は、光ファイバ３４の入力面（図示しない）への主要な損傷を最小にする。さらに、空洞内変調パルスレーザ１の使用の予期される分野に依存して、好ましくは、多層誘電Ｖコーティングで上記のミラーを被覆ですることが好ましい。Ｎｄ：ＹＡＧロッド２の両端に堆積されるＡＲコーティングに関する説明において上に述べたように、多層誘電Ｖコーティングは、１．０６４μｍ，１．３２０μｍおよび１．５５０μｍを含む多数の波長のいずれかに中心を合わすことができる。さらに、柔らかい組織への応用において、１．０６４μｍと１．３２０μｍとにそれぞれ中心を合わせたコーティングが、有用であることがわかったのに対し、歯科用エナメルの蒸発などの他のある堅い組織への応用において、１．３２０μｍに中心を合わせたコーティングが好ましい。しかし、注意すべきことは、使用される正確なコーティングは、システムにより使用される増幅媒体に依存し、この理由のため、好ましい波長の同定は、どの点でも本発明の範囲を制限するものではない。ミラー８、１０の反射率に関して、好ましくは、全反射ミラー８は、９９．５％以上の反射率を有する多層誘電Ｖコーティングで被覆する。部分反射ミラーは、１．０６４μｍの波長を有するレーザ出力ビーム１５を望む場合は、約６０％の反射率を有する多層誘電Ｖコーティングで被覆するべきであり、１．３２０μｍの波長を有するレーザ出力ビーム１５を望む場合は、９０％の反射率を有する多層誘電Ｖコーティングで被覆するべきである。空洞内変調パルスレーザ１の種々の実施例が医学や歯学への適用ために使用されることが予想されるので、また、１．０６４μｍと１．３２０μｍのいずれの波長のビームも人の目には見えないので、好ましくは、レーザ出力ビーム１５を、通常のビーム結合ミラー４２を用いるヘリウムネオン（ＨｅＮｅ）レーザ３８により発生される可視の狙いビーム３６と結合する。こうして、特定の組織の面にレーザ１の出力ビーム１５の焦点を合わせるため、レーザ１を使用する人は、単に、その組織の面に可視の狙いビーム３６の焦点を合わせるだけでよい。本発明の好ましい実施例によるレーザヘッド４１を表す図８に示すように、好ましくは、光軸１２（図１と図３を参照）にそって配置される１対の光開口４７を備える光ポンプチャンバ４５の中に閃光ランプ４とＮｄ：ＹＡＧロッド２を収める。光ポンプチャンバ４５は、閃光ランプ４とＮｄ：ＹＡＧロッド２のハウジングとなるのに加えて、冷却システム（図示しない）から冷却剤（水など）を受け入れる通常の冷却剤フローシステムを備え、冷却剤を閃光ランプ４とＮｄ：ＹＡＧロッド２に送る。ここに開示する種類の光ポンプチャンバは、たとえば、モンタナ州ボズマンのビックスカイレーザ社から購入できる。最後に、空洞内変調パルスレーザ１の多数の応用の説明に移る前に、注意するべきことに、本発明の好ましい実施例による空洞内変調パルスレーザのための回路図を付録Ａとして添付する。これらの回路図は請求の範囲を支持するのに必要であるとは信じないが、この説明が十分で完全であることを保証する努力として提出する。したがって、もし審査官が回路図が不必要であると思うなら、出願人は、この出願から回路図を削除する。さて、本発明の好ましい実施例による空洞内変調パルスレーザ１の多数の応用の説明に移って、上に説明したレーザを含む空洞内変調パルスレーザは、多くの他の分野と同様に医学分野と歯学分野における多数の要求に適合する。しかし、上に説明したレーザを含む空洞内変調パルスレーザは、大きなまたは制御可能なピークパワーを有する出力パルスを伝送可能な効率的なレーザを必要とする任意の分野において有用であることが分かる。医学と歯学の分野に関して、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの有用性は、すでに示された。特に、多くの応用においてＮｄ：ＹＡＧレーザは非常に有効な器具であることが分かった。部分的に、これは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより発生される１．０６４μｍのビームが標準の光ファイバにより最小のエネルギー損失で搬送されるためである。しかし、従来のシステムが出会った困難は、通常のファイバ光伝送システムを用いて伝送できるピークパワーを増大したレーザ出力パルスを伝送しつつ大きな平均パワー出力を維持できないことであった。この理由のため、組織の蒸発と除去を含む処置は、従来のシステムを用いると、長い時間を必要とした。対照的に、空洞内変調パルスレーザは、ピークパワーを増大したレーザ出力パルスを伝送しつつ大きな平均パワー出力を維持するので、空洞内変調パルスレーザを用いた、たとえば組織の蒸発と除去は、ずっと速い速度で進む。さらに、空洞内変調パルスレーザは、多重パルスエネルギーバーストを処置すべき組織の面に送るので、近くの組織への熱損傷は最小になる。上に説明したように、空洞内変調パルスレーザは、堅いおよび柔らかい組織の不調を処置するために用いるとき、好ましくは、空洞内変調パルスレーザをファイバ光伝送システム４０と結合する。一般に、ファイバ光伝送システム４０は、一端で標準ＳＭＡ９０５結合器４４と、他端で通常のレーザハンドピース４６を結合する光ファイバを有する。この結合器４４は、狙いビーム３６とレーザ出力ビーム１５がともにファイバ３４によりハンドピース４６に伝送できるように、ファイバ結合器３２（図３と図８に示す）と係合するように調整する。ハンドピース４６は、一般に、接触型または非接触型にどちらかである。もし非接触型ハンドピースを用いるならば、ビーム１５と３６は、一般に、通常の手段により所定の角度でそらされ、ハンドピース４６から所定の距離に焦点を合わす。非接触型ハンドピースを用いてレーザ出力ビーム１５を狙うため、所定の組織の面へ可視狙いビーム３６を向けることのみが必要である。これが達成されると、レーザ１は、「点火」スイッチ４８を押して起動することにより、「点火」できる。他方、もし接触型ハンドピースを使用すると、ビーム１５と３６は、接触チップ（図示しない）へ伝送され、この接触チップが所定の組織の面と接触すると、ビーム１５と３６は、直接にその組織の面に接触点へ伝送される。こうして、接触型のハンドピースを用いるとき、接触チップを希望の組織の面と接触する前または後にレーザの点火を開始できる。点火の各々の例において、好ましくは、マイクロプロセッサ２０は、図９に示されたステップを進む。特に、マイクロプロセッサ２０は、モード設定、出力エネルギー設定および閃光ランプ反復速度設定（これらはいずれも操作者が手で入力する）を読んで初期化ステップ（１００）をおこなう。モード設定は、通常のパルスレーザ出力と多重パルスバースト出力のどちらが空洞内変調パルスレーザにより伝送されるかを決定する。出力エネルギー設定は、（モード設定に依存して）各々の通常の出力パルスまたは各々の多重パルス出力バーストの中でレーザ１により伝送されるエネルギー量を決定する。閃光ランプ反復速度設定は、レーザの連続的に反復される点火の間にＮｄ：ＹＡＧロッド２へ閃光ランプ４により伝送される秒あたりの閃光ランプパルスの数を決定する。初期化（１００）の後で、マイクロプロセッサ２０は、閃光ランプエネルギー計算ステップ（１１０）をおこなう。特に、マイクロプロセッサ２０は、閃光ランプ電源２２から閃光ランプ４へ送られるエネルギー量を計算し設定する。この計算は、マイクロプロセッサ２０のメモリに格納されたルックアップテーブルに格納された情報に基づいておこなう。ルックアップテーブル内の情報は、場合によって各々の通常の出力パルスまたは各々の多重パルス出力バーストの中でレーザ１により伝送されるエネルギー量の前の出力エネルギー設定と実際の値に基づいて決定される。レーザによって送られるエネルギーの実際の量は、エネルギーモニタ２７により測定される。この方法で、マイクロプロセッサ２０は、時間とともに生じるレーザ効率の変化を補償する。次に、マイクロプロセッサ２０は、前に読んだモード情報に従って通常の設定または多重パルスバースト設定にレーザ点火モードを設定する（１２０）。通常モードが選択されたとき、マイクロプロセッサ２０は、点火スイッチ４８からの点火信号を受け取るのを待ち（１３０）、点火スイッチ４８から点火信号を受け取った後で、マイクロプロセッサ２０は、閃光ランプパルスをトリガする（１４０）。もし多重パルスバースト出力モードが選択されたなら、マイクロプロセッサ２０は、ＲＦ駆動信号Ｓ３の最適ゲート周波数を設定し（１５０）、点火スイッチ４８からの点火信号を待つ（１６０）。点火スイッチ４８から点火信号を受け取ると、図５に示すように、マイクロプロセッサ２０は、同時に、閃光ランプパルスをトリガし、変調器６の発信とゲート動作を開始する（１７０）。閃光ランプパルスが通過した後で、マイクロプロセッサ２０は、変調器６の発信とゲート動作を止める（１８０）。どちらのモードでも、レーザ出力エネルギーは、エネルギーモニタ２７により測定され、レーザ出力エネルギーを示す信号５４は、エネルギーモニタ２７によりマイクロプロセッサ２０に送られる。次に、マイクロプロセッサ２０は、１つのパルス周期を待って（ステップ２００）、このシーケンスを繰り返す。また図１０に戻って、好ましくは、希望のレーザ出力バーストエネルギー設定と閃光ランプパルス反復速度設定は、制御パネル３０によりマイクロプロセッサ２０に送られる。図１０に示すように、バーストエネルギー設定は、（＋）と（ −）と名付けられた１対のボタン５０を操作することにより調節できる。ボタン５０は、制御パネル３０の上のパルスエネルギー表示５２のすぐ下に位置する。多重パルスバーストモードは、そのように名付けられたボタン５８を押すことにより選択できる。好ましくは、バーストエネルギー設定は、３０ｍＪと３１０ｍＪの間で設定でき、閃光ランプパルス反復速度は、１０Ｈｚと１００Ｈｚの間に設定できる。約１００μｓの期間を有するポンプパルスが閃光ランプ４によりＮｄ：ＹＡＧロッド２へ送られると仮定するとき、種々の柔らかい組織の応用（切開、摘出、除去および凝固を含む）のためのバーストエネルギー設定またはパルスエネルギー設定、パルス反復速度設定、モード設定およびＲＦゲート周波数の推奨値を表１に示す。約１００μｓの期間を有するポンプパルスが閃光ランプ４によりＮｄ：ＹＡＧロッド２へ送られると仮定するとき、種々の堅い組織の除去のためのバーストエネルギー設定またはパルスエネルギー設定、パルス反復速度設定、モード設定およびＲＦゲート周波数の推奨値を表２に示す。最後に、堅い組織への応用に関して、特に堅い組織の除去、すなわち、歯科用エナメルにおける穴あけに関して、現在までの実験に基づいて、１．３２０μｍの波長を有するビームの使用が好ましいようにみえる。しかし、すべてのファイバが１．３２０μｍの波長を有するビームを効率的に伝送できるのではないので、好ましくは、ハンドピース４６へレーザ出力ビーム１５を送る低ＯＨ^-ファイバを使用することが望ましい。この種のファイバは、たとえば、アリゾナ州フェニックスのポリマイクロテクノロジ社から市販されていて、型番ＦＩＰ２００／２２０／２４０が好ましい。本発明は、種々の変形や別の形にすることができ、その特定の例は、図に例として示し、ここに詳細に説明した。しかし、理解すべきことは、本発明は開示した特定の形や方法に限定されるべきでなく、その反対に、添付した請求の範囲の精神と範囲の中で全ての変形や均等物を含むことである。

Claims

【特許請求の範囲】１．光軸に沿って配置された第１反射面と第２反射面と、上記第１反射面と第２反射面との間に上記光軸に沿って配置された増幅媒体と、上記増幅媒体に隣接して配置され、エネルギー励起パルス（energy pump pulー ses）を上記増幅媒体まで送るためのパルス励起手段と、上記増幅媒体と上記２つの反射面の１つとの間に上記光軸に沿って配置された変調器とを備えるレーザであり、上記増幅媒体に各励起パルスを送るとき、上記レーザは予め決められたピークパワーを有する複数のサブパルスを含む出力バーストを発生するように可変の制御可能な変調周波数に上記増幅媒体によって発生したビームを上記変調器で変調させるようにしたレーザ。２．上記変調器は、マイクロプロセッサの制御の下でＲＦ駆動装置によって駆動される音響−光学Ｑ−スイッチを備える請求項１に記載のレーザ。３．上記音響−光学Ｑ−スイッチは、ＳＦ１０ガラス結晶に結合されたニオブ酸リチウムトランスデューサを備え、上記ニオブ酸リチウムトランスデューサは上記ＲＦ駆動装置と連結され、上記音響−光学Ｑ−スイッチは、幅約４ｍｍ長さ１５ｍｍを測定する音響開口を有する請求項２に記載のレーザ。４．上記変調器は可飽和吸収染料（saturable absorber dye）を含む請求項１に記載のレーザ。５．上記増幅媒体は、Nd：YAGロッドを備える請求項２に記載のレーザ。６．上記パルス励起手段は閃光ランプを備える請求項５に記載のレーザ。７．上記第１反射面は全反射ミラーを備え、上記第２反射面は部分反射ミラーを備える請求項６に記載のレーザ。８．上記全反射ミラーと上記部分反射ミラーは、中心波長が１.３２０μｍの多層誘電Ｖコーティング（multi-layer dielectric V coating）で覆われており、上記Nd:YAGロッドは、中心波長が１.３２０μｍの反射防止コーティングで覆われた一対の平坦な端面を有する請求項７に記載のレーザ。９．上記部分反射ミラーは約９０％の反射率を有し、上記全反射ミラーは少なくとも９９．５％の反射率を有する請求項８に記載のレーザ。１０．上記全反射ミラーと上記部分反射ミラーは、中心波長が１.０６４μｍの多層誘電Ｖコーティングで覆われており、上記Nd:YAGロッドは、中心波長が１．０６４μｍの反射防止コーティングで覆われた一対の平坦な端面を有する請求項７に記載のレーザ。１１．上記部分反射ミラーは約６０％の反射率を有し、上記全反射ミラーは少なくとも９９.５％の反射率を有する請求項１０に記載のレーザ。１２．上記部分反射ミラーは、約６０ｃｍの曲率半径を有する凹面ミラーを備え、上記全反射ミラーは約５０ｃｍの曲率半径を有する凸面ミラーを備える請求項７に記載のレーザ。１３．光軸に沿って配置された全反射面と部分反射面と、上記第１反射面と第２反射面との間に上記光軸に沿って配置された増幅媒体と、上記増幅媒体に隣接して配置されたパルス励起源と、上記パルス励起源と電気的に接続されたパルス励起源電源と、上記増幅媒体と上記２つの反射面の１つとの間に上記光軸に沿って配置された変調器と、引火スイッチ（fire switch）と、上記引火スイッチに電気的に接続された第１入力と、上記パルス励起源電源に電気的に接続された第１出力と、上記変調器に電気的に接続された第２出力とを有する制御回路とを備え、上記増幅媒体と上記パルス励起源は、上記光軸に沿って光学的な開口を有する反射ハウジング内に配置され、上記制御回路は、上記引火スイッチからのトリガー信号を受けて、上記変調器に多重ゲート変調信号（multiply gated modulation signal）を送るとともに、上記パルス励起源電源に排出信号（discharge signal）を送るようにしたレーザ。１４．上記変調器は、上記制御回路の上記第２出力に電気的に接続されたＲＦ駆動装置によって駆動される音響−光学Ｑ−スイッチを備える請求項１３に記載のレーザ。１５．上記音響−光学Ｑ−スイッチは、ＳＦ１０ガラス結晶に結合されたニオブ酸リチウムトランスデューサを備え、上記ニオブ酸リチウムトランスデューサは上記ＲＦ駆動装置と連結され、上記音響−光学Ｑ−スイッチは、幅約４ｍｍ長さ１５ｍｍを測定する音響開口を有する請求項１４に記載のレーザ。１６．上記増幅媒体は、Nd:YAGロッドを備え、上記パルス励起源は閃光ランプを備える請求項１３に記載のレーザ。１７．上記全反射面は全反射ミラーを備え、上記部分反射面は部分反射ミラーを備える請求項１６に記載のレーザ。１８．上記部分反射ミラーは約６０％の反射率を有し、上記全反射ミラーは少なくとも９９．５％の反射率を有する請求項１７に記載のレーザ。１９．上記全反射ミラーと上記部分反射ミラーは、中心波長が１.４４０μｍの多層誘電Ｖコーティングで覆われており、上記Nd:YAGロッドは、中心波長が１．４４０μｍの反射防止コーティングで覆われた一対の平坦な端面を有する請求項１７に記載のレーザ。２０．上記全反射ミラーと上記部分反射ミラーは、中心波長が１.３２０μｍの多層誘電Ｖコーティングで覆われており、上記Nd:YAGロッドは、中心波長が１．３２０μｍの反射防止コーティングで覆われた一対の平坦な端面を有する請求項１７に記載のレーザ。２１．上記部分反射ミラーは約９０％の反射率を有し、上記全反射ミラーは少なくとも９９．５％の反射率を有する請求項２０に記載のレーザ。２２．上記全反射ミラーと上記部分反射ミラーは、中心波長が１.０６４μｍの多層誘電Ｖコーティングで覆われており、上記Nd:YAGロッドは、中心波長が１．０６４μｍの反射防止コーティングで覆われた一対の平坦な端面を有する請求項１８に記載のレーザ。２３．上記部分反射ミラーは、約６０ｃｍの曲率半径を有する凹面ミラーを備え、上記全反射ミラーは約５０ｃｍの曲率半径を有する凸面ミラーを備える請求項１８に記載のレーザ。２４．光軸に沿って配置された全反射面と部分反射面と、上記第１反射面と第２反射面との間に上記光軸に沿って配置されたNd:YAGロッドと、上記Nd:YAGに隣接して配置された閃光ランプと、上記閃光ランプと電気的に接続された閃光ランプ電源と、上記Nd:YAGロッドと上記２つの反射面の１つとの間に上記光軸に沿って配置され、ＲＦ駆動装置に電気的に接続された音響−光学Ｑ−スイッチを備える変調器と、引火スイッチ（fire switch）と、上記引火スイッチに電気的に接続された第１入力と、上記閃光ランプ電源に電気的に接続された第１出力と、上記ＲＦ駆動装置に電気的に接続された第２出力とを有する制御回路とを備え、上記Nd:YAGロッドと上記閃光ランプは、上記光軸に沿って光学的な開口を有する反射ハウジング内に配置され、上記制御回路は、上記引火スイッチからのトリガ一信号を受けて、上記閃光ランプ電源に排出信号（discharge signal）を送るとともに、上記ＲＦ駆動装置に多重ゲート変調信号（multiply gated modulation signal）を送るようにしたレーザ。２５．上記制御回路から上記ＲＦ駆動装置に送られた上記多重ゲート変調信号は可変で制御可能なゲート周波数（gating frequency）を有し、上記制御回路は、予め決められたピークパワーを有するサブパルスの少なくとも１つのバーストを含む出力を上記レーザが発生するような上記可変で制御可能なゲート周波数を設定するようにした請求項２４に記載のレーザ。２６．上記制御回路はマイクロプロセッサを備える請求項２５に記載のレーザ。２７．上記制御回路は、上記閃光ランプ電源に電気的に接続された第３出力を有し、上記制御回路から上記閃光ランプに送られた信号により、上記閃光ランプ電源が上記排出信号を受け取る各場合において上記閃光ランプ電源から上記閃光ランプに送られるエネルギーの量が決定されるようにした請求項２４に記載のレーザ。２８．さらに、所望の閃光ランプパルス繰返し率と所望の閃光ランプパルスエネルギーとを示す情報を上記制御回路に入力するための制御パネル手段を備える請求項２７に記載のレーザ。２９．さらに、上記レーザによって出力されたサブパルスの各バーストにおけるエネルギーの量を測定するとともに上記制御回路にフィードバックするエネルギ一送り出し監視手段を備える請求項２４に記載のレーザ。３０．上記部分反射ミラーは約６０％の反射率を有し、上記全反射ミラーは少なくとも９９．５％の反射率を有する請求項２４に記載のレーザ。３１．上記全反射ミラーと上記部分反射ミラーは、中心波長が１.３２０μｍの多層誘電Ｖコーティングで覆われており、上記Nd:YAGロッドは、中心波長が１．３２０μｍの反射防止コーティングで覆われた一対の平坦な端面を有する請求項２４に記載のレーザ。３２．上記部分反射ミラーは約９０％の反射率を有し、上記全反射ミラーは少なくとも９９.５％の反射率を有する請求項３１に記載のレーザ。３３．上記全反射ミラーと上記部分反射ミラーは、中心波長が１.０６４μｍの多層誘電Ｖコーティングで覆われており、上記Nd:YAGロッドは、中心波長が１．０６４μｍの反射防止コーティングで覆われた一対の平坦な端面を有する請求項２４に記載のレーザ。３４．上記部分反射ミラーは、約６０ｃｍの曲率半径を有する凹面ミラーを備え、上記全反射ミラーは約５０ｃｍの曲率半径を有する凸面ミラーを備える請求項２４に記載のレーザ。３５．可変の制御可能なピークパワーを有する複数のマルチパルス化バーストからなるレーザ出力を発生させる方法であって、光軸に沿って全反射ミラーと部分反射ミラーの間に配置された増幅媒体に励起エネルギーのパルスを断続的に与える工程と、上記励起エネルギーの各パルスを上記増幅媒体に与えるときに上記ミラー間でビームを振動させる工程と、マルチパルス化バーストからなるレーザ出力がエネルギーの各パルスの上記増幅媒体への配送に起因するように、上記ミラー間のビームの振動を制御可能な変調周波数に変調する工程からなるレーザ出力発生方法。３６．上記ビームの振動を変調する工程が、マイクロプロセッサの制御の下でＲＦ駆動装置によって駆動される音響−光学Ｑ−スイッチにより行われる請求項３５に記載の方法。３７．上記増幅媒体は、Nd:YAGロッドを備え、該ロッドに閃光ランプは上記エネルギーパルスを送る請求項３５に記載のレーザ。３８．レーザ照射により医学および歯学分野において組織治療を行うにあたり、空洞内変調されたパルスレーザを使用して所定のピークパワーを有する複数のマルチパルス化バーストからなるレーザ出力を発生させる工程と、該レーザ出力ビームを照射すべき組織域に送る工程からなる治療方法。３９．上記レーザ出力ビームを発生させる工程が、光軸に沿って全反射ミラーと部分反射ミラーの間に配置された増幅媒体に励起エネルギーのパルスを断続的に与える工程と、上記励起エネルギーの各パルスを上記増幅媒体に与えるときに上記ミラー間でビームを振動させる工程と、上記ミラー間のビームの振動を制御可能な変調周波数に変調する工程からなる請求項３８記載の方法。４０．上記増幅媒体は、Nd:YAGロッドを備え、該ロッドに閃光ランプは上記エネルギーパルスを送る請求項３９に記載の方法。４１．上記部分反射ミラーは、約６０ｃｍの曲率半径を有する凹面ミラーを備え、上記全反射ミラーは約５０ｃｍの曲率半径を有する凸面ミラーを備える請求項３９に記載の方法。４２．上記レーザ出力ビームはおよそ１.０６４μｍの周波数を有する請求項４０記載の方法。４３．上記全反射ミラーと上記部分反射ミラーは、中心波長が１.０６４μｍの多層誘電Ｖコーティング（multi-layer dielectric V coating）で覆われており、上記Nd:YAGロッドは、中心波長が１.０６４μｍの反射防止コーティングで覆われた一対の平坦な端面を有する請求項４２に記載の方法。４４．上記レーザ出力ビームはおよそ１．３２０μｍの周波数を有する請求項４０記載の方法。４５．上記全反射ミラーと上記部分反射ミラーは、中心波長が１.３２０μｍの多層誘電Ｖコーティング（multi-layer dielectric V coating）で覆われており、上記Nd:YAGロッドは、中心波長が１.３２０μｍの反射防止コーティングで覆われた一対の平坦な端面を有する請求項４４に記載の方法。４６．上記レーザ出力ビームはおよそ１．４４０μｍの周波数を有する請求項４０記載の方法。４７．上記全反射ミラーと上記部分反射ミラーは、中心波長が１．４４０μｍの多層誘電Ｖコーティング（multi-layer dielectric V coating）で覆われており、上記Nd:YAGロッドは、中心波長が１.４４０μｍの反射防止コーティングで覆われた一対の平坦な端面を有する請求項４６に記載の方法。４８．上記レーザ出力ビームが光学ファイバーにより上記空洞内変調パルスレーザからレーザハンドピースに運ばれ、上記ハンドピースは上記レーザ出力ビームを照射すべき組織域に送られるように操作することができる請求項４０記載の方法。４９．光学軸に沿って配置された全反射ミラーおよび部分反射ミラーと、上記光学軸に沿って上記ミラー間に配置され、そこに形成され、光学軸を通過する一対の光学開口を有する励起室と、上記励起室内に上記光学軸に沿って配置されたＮｄ：ＹＡＧロッドと、上記Ｎｄ：ＹＡＧロッドに隣接し、上記励起室内に配置された閃光ランプと、上記空洞内変調パルスレーザの操作中上記Ｎｄ：ＹＡＧロッドおよび閃光ランプを冷却する冷却手段と、上記Ｎｄ：ＹＡＧロッドと上記ミラーの一つの間に光学軸に沿って配置された音響−光学Ｑスイッチと、該音響−光学Ｑスイッチに電気的に結合されたＲＦ駆動装置と、上記閃光ランプに電気的に結合された閃光ランプ電力源と、上記ＲＦ駆動装置および閃光ランプ電力源に電気的に結合し、閃光ランプにより１またはそれ以上のパルス放出をトリガーし、各励起パルス放出とともに上記ＲＦ駆動装置に可変の制御可能な周波数を有するゲート変調信号を送るための制御回路手段と、上記部分反射ミラーを通過した、所定のピークパワーを有する複数のマルチパルスバーストからなるレーザ出力ビームを空間操作が可能なビーム送り手段に運ぶためのファイバー光送信システムと、上記部分反射ミラーを通過したレーザ出力ビームを上記ファイバー光送信システムに送る手段と、上記レーザ出力ビーム路上に配置され、上記制御回路手段に電気的に結合し、上記レーザ出力ビームの各マルチパルスバーストに含まれるエネルギー量を監視し、各マルチパルスバーストの含むエネルギー量を示すフィードバック信号を供給するビームエネルギー監視手段と、所望のレーザ出力バーストエネルギーを示す情報および所望のバースト繰り返し率を上記制御回路手段にインプットするための上記制御回路手段に電気的に結合した制御パネル手段と、上記閃光ランプ励起パルス放出のトリガーを開始し、かつ上記制御回路手段からＲＦ駆動装置へのゲート変調信号の送りを開始するための、上記制御回路手段に電気的に結合したレーザファイア手段とからなる空洞内変調パルスレーザ。５０．歯のエナメルおよび象牙質のような硬質組織を除去する方法であって、およそ１．３２０の波長を有するレーザ出力ビームを発生させる工程と、上記出力ビームを除去されるべき硬質組織域に送る工程とからなる方法。５１．上記レーザ出力ビームを発生させる工程が、光軸に沿って全反射ミラーと部分反射ミラーの間に配置された増幅媒体に励起エネルギーのパルスを断続的に与える工程と、上記励起エネルギーの各パルスを上記増幅媒体に与えるときに上記ミラー間でビームを振動させる工程と、上記ミラー間で振動しているビームの一部を上記ミラーの一方を通過させる工程からなる請求項５０記載の方法。５２．上記増幅媒体は、Nd：YAGロッドを備え、該ロッドに閃光ランプは上記エネルギーパルスを送る請求項５１に記載の方法。５３．さらに、上記ミラー間の上記ビームの振動を可変の制御可能な変調周波数で変調する工程を含む請求項５１記載の方法。５４．上記増幅媒体は、Nd：YAGロッドを備え、該ロッドに閃光ランプは上記工ネルギーパルスを送る請求項５３に記載の方法。５５．レーザ照射により医学および歯学分野における組織治療を行う方法であって、３０−１００Ｈｚの速度で、３０−２５０ｍＪ間の強度の励起エネルギーのパルスを全反射ミラーと部分反射ミラーの間に光学軸に沿って配置された増幅媒体に送る工程と、各エネルギーパルスが上記増幅媒体に送られた時に上記ミラー間でビームを振動させる工程と、上記ミラー間でのビームの振動を３０−２５０ｋＨｚにある可変の制御可能な変調周波数で変調する工程と、上記変調されたビームの一部を上記ミラーを介して照射されるべき組織域に送る工程とからなる方法。５６．上記増幅媒体は、Nd：YAGロッドを備え、該ロッドに閃光ランプは上記エネルギーパルスを送る請求項５５に記載の方法。５７．上記ミラー間で振動するビームがおよそ１．０６４μｍの波長を有する請求項５６記載の方法。５８．上記ミラー間で振動するビームがおよそ１．３２０μｍの波長を有する請求項５６記載の方法。５９．上記ミラー間で振動するビームがおよそ１．４４０μｍの波長を有する請求項５６記載の方法。