KR101684426B1 - 초단 펄스 광의 빔을 스캐닝하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

초단 펄스 광의 빔을 스캐닝하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

스캐닝 광학 시스템(10)의 실시예는: 초단 펄스 지속기간의 펄스 광의 빔(38)을 제공하는 광원(22); 스캔 각도를 통해 빔을 편향시키기 위한 편향기(26); 편향된 빔을 포커싱하기 위한 포커싱 대물렌즈(30)를 포함하는 렌즈 시스템; 렌즈 시스템의 빔의 펄스의 분산 관련 왜곡을 감소시키기 위한, 변형 가능한 분산 미러(42) 및 미러를 위한 액추에이터 디바이스(44)를 포함하는, 분산 보상 디바이스(25); 및 스캔 각도에 따라 미러의 형상을 변화시키도록 액추에이터 디바이스를 제어하기 위한 제어기(18)를 포함한다.

Description

초단 펄스 광의 빔을 스캐닝하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SCANNING A BEAM OF ULTRA-SHORT PULSE LIGHT}
본 발명은 초단 펄스 광의 빔을 스캐닝하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
전자기 복사의 초단 펄스들에 대해, 재료 분산은 펄스들이 광학 시스템의 유리 또는 다른 광학적 재료들을 통해 전파될 때 펄스들의 원치않는 왜곡을 야기할 수 있다. 왜곡량은 펄스의 스펙트럼 대역폭에 따르고 펄스 지속기간이 2-자릿수 이하의 펨토초 범위의 값들로 감소됨에 따라 특히 중요해진다. 재료 분산의 부정적인 효과들은 전파 시간 차(PTD; propagation time difference), 또는 그룹 지연 (GD; group delay), 및 그룹 속도 분산(GVD; group velocity dispersion)을 포함한다. GVD는 광학 재료를 통과하는 분산의 상이한 순서들로 구성된다. 그룹 지연 분산(GDD)은 이차 분산이며 광학 재료를 통해 전파되는 펄스의 일시적인 확산을 야기한다. 보다 높은 차수들은 3차 분산(TOD; third-order dispersion) 및 4차 분산 (FOD; fourth-order dispersion)을 포함한다. PTD 및 GVD의 효과들에 대한 보다 상세한 논의는 US 2011/0058241에서 발견될 수 있으며, 그 내용이 참조로서 본원에 통합된다.
광선에 의해 렌즈에서 횡단되는 경로 길이는 렌즈의 광축으로부터의 방사상 거리에 따를 수 있다. 예를 들어, 수렴 렌즈는 중심 부분에서 더 두꺼운 두께를 갖고 렌즈의 주변 부분에서 더 작은 두께를 갖는다. 발산 렌즈에서, 경로 길이는 렌즈의 주변 부분에서 더 크고 렌즈의 중심 쪽으로 더 작아진다. 따라서 렌즈의 광축에 관한 방사상 위치에 따라, 렌즈를 통해 전파하는 광선은 상이한 분산량을 경험할 수 있다.
렌즈에서 광선에 의해 횡단되는 경로 길이는 또한 렌즈의 광축에 대한 렌즈 재료에서의 광선의 전파 각도에 따를 수 있다. 광선이 렌즈를 횡단하는 각도는 렌즈 상의 광선의 입사 각도에 따른다. 따라서 동일 위치에, 그러나 상이한 입사 각도들로 렌즈 상에 입사되는 광선들은 렌즈에서 상이한 경로 길이들을 경험한다. 입사 각도는 광의 펄스들을 전파하는 빔이 빔의 전파 방향에 직교인 평면을 가로질러 스캔됨에 따라 달라질 수 있다. 따라서 상이한 입사 각도들은 상이한 스캔 각도들을 나타낼 수 있다. 이런 이유로, 스캔 각도에 따라, 렌즈를 통해 전파되는 광선은 상이한 분산량을 경험할 수 있다. 특히, 광선은 상이한 값들의 스캔 각도에 대한 상이한 GD량들을 경험할 수 있다.
분산 미러들은 광학 시스템에 의해 유도되는 GDD를 감소시키기 위해 유용하다. 이 목적을 위해, 분산 미러는 음의 처프를 유도하도록 설계될 수 있으며, 이는 적어도 부분적으로 광학 시스템을 통해 이동하는 펄스에 대해 광학 시스템에 의해 유도되는 양의 처프(일시적으로 확산하는)를 보상한다. US 2011/0058241 A1은 입사 각도에 의해 달라지는 GDD 값들을 갖는 처프 다층 미러들을 설명한다.
본 발명은 초단 펄스 지속기간의 펄스 광의 빔을 제공하는 광원; 스캔 각도를 통해 빔을 편향시키기 위한 편향기; 편향된 빔을 포커싱하기 위한 포커싱 대물렌즈를 포함하는 렌즈 시스템; 렌즈 시스템에 의해 빔의 펄스의 분산 관련 왜곡을 감소시키기 위한, 변형 가능한 분산 미러 및 미러를 위한 액추에이터 디바이스를 포함하는 분산 보상 디바이스; 및 스캔 각도에 따라 미러의 형상을 변경시키기 위해 액추에이터 디바이스를 제어하기 위한 제어기를 포함하는 스캐닝 광학 시스템을 제공한다.
변형 가능한 분산 미러의 형상을 변화시키는 것은 미러의 상이한 위치들에 입사된 파속들 간 상대적 지연을 유도 또는 변경하기에 효과적일 수 있다. 이런 식으로, 미러의 상이한 위치들에 입사된 파속들 간 상대적인 일시적 변위가 조절될 수 있고, 렌즈 시스템의 스캔 각도에 대한 그룹 지연(GD)의 공간적 분포의 변경들이 적어도 부분적으로 보상될 수 있다. 변형 가능한 분산 미러의 형상을 변화시키는 것은 미러의 하나 이상의 다른 반사 표면 부분들에 대해 미러의 하나 이상의 반사 표면 부분들을 앞뒤로 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 변형 가능한 분산 미러는 미러의 반사 표면 상의 위치에 의해 달라지는 분산 특성을 제공하는 다층 구조를 갖는다. 예를 들어, 변형 가능한 분산 미러의 다층 구조는 반사 표면에 걸쳐 비-균일한 GD, 비-균일한 GDD 및 비-균일한 TOD 중 적어도 하나를 유도할 수 있다. 미러의 비-균일한 GD는 렌즈 시스템의 광축으로부터의 상이한 방사상 오프셋 값들에 대한 GD의 변경들을 보상하기에 유용할 수 있다. 이와 유사하게, 미러의 비-균일한 GDD 및 TOD는 렌즈 시스템의 광축으로부터의 상이한 오프셋 값들에 대한, GDD 및 TOD의 변경들, 각각을 보상하기에 유용할 수 있다. GD, GDD 또는 TOD의 공간 변경들은 특히 예컨대, 안과 수술을 위해 설계된 펨토초 레이저 시스템에 사용되는 바와 같이 큰 조리개 광학기기에서 두드러질 수 있다.
어떤 실시예들에서, 분산 보상 디바이스는 렌즈 시스템에 의해 유도되는 그룹 지연 및 그룹 지연 분산 중 적어도 하나의 벌크를 보상하기 위해 공간적으로 균일한 분산 특성을 갖는 벌크 보상기를 더 포함한다.
어떤 실시예들에서, 광원은 레이저원이고 광은 인체 눈 조직에 절개들을 생성하기에 적합한 중심 파장을 갖는다.
본 발명은 또한 초단 펄스 지속기간의 펄스 광의 빔을 제공하는 단계; 스캔 각도를 통해 빔을 편향시키는 단계; 포커싱 대물렌즈로 편향된 빔을 포커싱하는 단계; 변형 가능한 미러를 제공하는 단계; 및 상이한 스캔 각도들에 대한 포커싱 대물렌즈의 그룹 지연의 공간적 분포의 변경들을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 스캔 각도에 따라 변형 가능한 미러의 형상을 제어하는 단계를 포함하는 스캐닝 방법을 제공한다.
본 발명의 어떤 실시예들에서 변형 가능한 분산 미러가 변형 가능한 비-분산 미러로 대체될 수 있다는 것이 주의될 것이다. 그러한 실시예들에서, 변형 가능한 미러는 여전히 광 빔의 스캔 각도에 기초하여, 상이한 공간적 위치들에 대해 지역적으로, 즉 개별적으로 미러 및 후속 광 부재(예컨대, 렌즈) 간 공간의 길이를 조절하는데 사용될 수 있다. 이런 식으로, 광학 시스템의 그룹 지연의 공간적 분포의 변경들이 수용될 수 있으며, 이 변경들은 상이한 스캔 각도들이 따를 수 있다. 그러나 변형 가능한 미러는 이들 실시예들에서 미러 상에 입사된 펄스들에 대해 아무런 그룹 속도 분산을 유도하지 않는다.
본 발명의 실시예들은 이제 다음 첨부 도면들을 참조하여 보다 상세하게 예로서 설명될 것이다:
도 1은 실시예에 따라, 인체 눈에 절개들을 생성하기 위해 유용한 스캐닝 광학 시스템의 예를 예시한다;
도 2는 실시예에 따른 분산 보상 디바이스의 세부사항들을 예시한다; 그리고
도 3은 실시예에 따른 스캐닝 방법의 단계들을 예시한다.
이제 도면들을 참조하면, 개시된 시스템 및 방법의 예시적인 실시예들이 상세하게 도시된다. 다음 설명은 배타적이도록 의도되지 않고, 도면들에 도시되고 본 출원에 개시된 특정한 실시예들에 대해 첨부된 청구범위를 다르게 제한 또는 한정도록 의도하지 않는다. 도면들이 가능한 실시예들을 나타낼지라도, 도면들은 반드시 일정한 축적을 나타낼 필요는 없고, 어떤 피처들은 실시예들을 더 잘 예시하기 위해 간략화, 확대, 제거, 또는 부분적으로 구획될 수 있다. 또한, 어떤 도면들은 개략 형태일 수 있다.
도 1은 레이저 광의 초단 펄스들의 빔을 스캔하고 포커싱할 수 있는 스캐닝 광학 시스템(10)의 예시적인 실시예을 예시한다. 예시된 실시예에서, 스캐닝 광학 시스템(10)은 레이저 디바이스 및 제어 컴퓨터를 포함한다. 레이저 디바이스는 레이저 광을 사용하여 각막, 수정체, 또는 인체 눈의 다른 조직 구조들에 절개들을 생성할 수 있다. 본 출원에서 사용되는 바와 같이, 초단은 100, 80, 50, 또는 20 펨토초(fs) 미만의 펄스 지속기간을 의미하도록 의도된다. 어떤 실시예들에서, 펄스 지속기간은 한 자리수 펨토초 범위(즉, 10 펨토초 미만) 또는 아토초(as) 범위 내이다.
도 1의 예시된 예에서, 스캐닝 광학 시스템(10)은 눈(12)에 레이저 수술을 행한다. 스캐닝 광학 시스템(10)은 레이저 디바이스(14), 환자 어댑터(16), 제어 컴퓨터(18), 및 메모리(20)을 포함하며, 이는 도시된 바와 같이 결합될 수 있다. 레이저 디바이스(14)는 도시된 바와 같이 결합되는 레이저원(22), 빔 확장기(24), 분산 보상 디바이스(25), 스캐너(26), 하나 이상의 광학 미러들(28) 및 포커싱 대물렌즈(30)를 포함한다. 환자 어댑터(16)는 접촉 요소(32) 및 지지 슬리브(34)를 포함하며, 이는 도시된 바와 같이 결합될 수 있다. 메모리(20)는 제어 프로그램(36)을 저장한다.
레이저원(22)은 초단 펄스들을 갖는 레이저 빔(38)을 발생시킨다. 레이저 빔(38)의 초점은 각막 또는 눈(12)의 다른 조직 구조와 같은 조직들의 레이저 유도 광 파괴(LIOB; laser-induced optical breakdown)를 생성할 수 있다. 레이저 빔(38)은 300-1900 나노미터(nm) 범위 내 파장, 예를 들어 300-650, 650-1050, 1050-1250, 1100-1500 nm, 또는 1500-1900 nm의 범위 내 파장과 같은, 임의의 적절한 파장을 가질 수 있다. 레이저 빔(38)은 또한 직경이 상대적으로 작은 포커스 볼륨, 예컨대, 5 마이크로미터(μm) 이하를 가질 수 있다.
빔 확장기(24), 분산 보상 디바이스(25), 횡방향 스캐너(26), 광학 미러(28), 및 포커싱 대물렌즈(30)는 레이저 빔(38)의 빔 경로에 있다.
빔 확장기(24)는 레이저 빔(38)의 폭 또는 직경을 확장하도록 구성된다. 빔 확장기(24)의 예는 갈릴레이식 무초점 망원경이다.
스캐너(26)는 레이저 빔(38)의 초점을 횡방향으로 제어하도록 구성된다. "횡방향"은 레이저 빔(38)의 전파의 방향에 수직인 방향을 나타내고, "종방향"은 빔 전파의 방향을 나타낸다. 횡방향 평면은 x-y 평면으로 지정되고, 종방향은 z-방향으로 지정될 수 있다. 스캐너(26)는 임의의 적절한 방식으로 레이저 빔(38)을 횡방향으로 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 스캐너(26)는 상호 간에 수직축들에 대해 기울어질 수 있는 한 쌍의 검류계로 측정하여 작동되는 스캐너 미러들을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 스캐너(26)는 레이저 빔(38)을 전기-광학적으로 조종하는 전기-광학 크리스탈을 포함할 수 있다.
레이저 디바이스(14)는 또한 z-방향으로 빔(38)의 초점을 변위시키기 위해 종방향으로 레이저 빔(38)을 지향시킬 수 있다. 종방향 스캐닝을 위해, 레이저 디바이스(14)는 종방향으로 조절가능한 렌즈, 가변 굴절력의 렌즈, 또는 빔 포커스의 z-위치를 제어할 수 있는 변형 가능한 미러를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 빔 확장기(24)는 두 개 이상의 렌즈들로 구성되는 렌즈 어셈블리를 포함하고, 빔 확장기(24)의 렌즈들 중 하나는 종방향으로 조절 가능하도록 배치되거나 가변 굴절력을 가진다. 다른 실시예들에서, 스캐너(26)는 예컨대, 변형 가능한 미러와 같은, 종방향 스캐닝 부재를 포함한다.
하나 이상의 광학 미러들(28)은 레이저 빔(38)을 포커싱 대물렌즈(30) 쪽으로 지향시킨다. 예를 들어, 광학 미러(28)는 이동 불가능한 편향 미러 또는 이동 가능한 편향 미러일 수 있다. 대안적으로, 레이저 빔(38)을 굴절시키고 및/또는 회절시킬 수 있는 광학 요소가 광학 미러(28) 대신에 제공될 수 있다.
포커싱 대물렌즈(30)는 레이저 빔(38)을 눈(12)의 타겟 영역으로 포커싱한다. 포커싱 대물렌즈(30)는 환자 어댑터(16)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 포커싱 대물렌즈(30)는 F-세타(Theta) 대물렌즈와 같은, 임의의 적절한 광학 디바이스일 수 있다. 어떤 실시예들에서, 포커싱 대물렌즈(30)는 복수의 굴절 렌즈들로 구성되는 멀티-렌즈 디바이스이다.
환자 어댑터(16)는 눈(12)의 각막과 접한다. 슬리브(34)는 포커싱 대물렌즈(30)에 결합하고 접촉 요소(32)를 보유한다. 접촉 요소(32)는 레이저 광에 투명하거나 반투명하며, 각막과 접하고 각막의 부분을 평평하게 할 수 있는 접합면(40)을 가진다. 어떤 실시예들에서, 접합면(40)은 평면이고 각막에 평평한 영역을 형성한다. 접합면(40)은 x-y 평면 상에 있을 수 있고, 따라서 평평한 영역 또한 x-y 평면상에 있다. 다른 실시예들에서, 접합면(40)은 평평할 필요가 없다, 예컨대, 볼록하거나 오목할 수 있다.
제어 컴퓨터(18)는 제어 프로그램(36)에 따라, 예컨대, 레이저원(22), 빔 확장기(24), 분산 보상 디바이스(25), 스캐너(26), 및 선택적으로 광학 미러(들)(28) 중 적어도 하나와 같은, 레이저 디바이스(14)의 제어 가능한 구성요소들을 제어한다. 제어 프로그램(36)은 제어 가능한 구성요소들이 영역의 적어도 부분을 광파괴하기 위해 눈(12)의 영역으로 펄스 레이저 방사를 포커싱하도록 지시하는 컴퓨터 코드를 포함한다.
스캐닝 광학 시스템(10)의 스캐닝 구성요소들은 임의의 적절한 형태의 절개들을 형성하도록 레이저 빔(38)을 지향시킬 수 있다. 눈(12)의 조직의 임의의 적절한 부분은 광파괴될 수 있다. 광학 시스템(10)은 주어진 스캔 경로를 따라 레이저 빔(38)의 포커스를 이동시킴으로써 조직층을 광파괴할 수 있다. 레이저 빔(38)이 스캔 경로를 따라 이동함에 따라, 레이저 광 펄스들은 눈(12)의 조직에 광파괴를 생성한다. 복수의 광파괴의 병치는 눈(12)에 임의의 원하는 형태의 절개를 생성하는 것을 가능하게 한다.
분산 보상 디바이스(25)는 레이저 빔(38)에 의해 전파되는 펄스들이 분산 보상 디바이스(25)를 통해 이동하도록 배치된다. 분산 보상 디바이스(25)는 그룹 지연량 및 그룹 속도 분산량을 분산 보상 디바이스(25)를 횡단하는 펄스들에 부가한다. 보다 구체적으로, 분산 보상 디바이스(25)는 펄스들에 대해 레이저 디바이스(14)의 나머지에 유도되는 양을 부분적으로 또는 완전히 보상하는 적절한 GD량 및 GDD량을 유도한다. 분산 보상 디바이스(25)는 적절한 TOD량을 부가적으로 부가할 수 있다. 따라서 레이저 디바이스(14)로부터의 출력으로서, 레이저 펄스들은 최소한의 분산 관련 왜곡량을 가진다.
어떤 실시예들에서, 분산 보상 디바이스(25)는 분산 보상 디바이스(25)에 의해 제공되는 모든 분산량을 부가하는 단일 보상기를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 분산 보상 디바이스(25)는 개별 분산량을 부가하는 두 개 이상의 보상기들을 포함할 수 있다. 일 예에서, 분산 보상 디바이스(25)는 벌크 보상기 및 잔여 보상기를 가진다. 벌크 보상기는 레이저 디바이스(14)의 출력에서의 펄스들의 분산 관련 왜곡을 최소한으로 감소시키기 위해 요구되는 분산의 벌크를 유도한다. 벌크 보상기에 의해 유도되는 분산은 공간적으로 균일하다, 즉, 벌크 보상기 상의 레이저 빔(38)의 파속의 입사의 모든 위치들에 대해 동일하다. 잔여 보상기는 잔여 분산량을 유도한다. 잔여 보상기에 의해 부가되는 분산은 공간적으로 비-균일하다, 즉, 잔여 보상기 상의 레이저 빔(38)의 파속의 입사의 상이한 위치들에 대해 상이하다. 어떤 실시예들에서, 잔여 보상기에 의해 부가되는 분산은 회전 대칭을 가지고 대칭축에 대해 방사 방향이 달라진다.
분산 보상 디바이스(25)의 예시적인 실시예를 예시하는 도 2에 대한 참조가 이제 부가적으로 이루어진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 분산 보상 디바이스(25)는 변형 가능한 분산(또는 "처프") 미러(42), 액추에이터 디바이스(44), 및 벌크 보상기(46)를 포함한다. 변형 가능한 분산 미러(42)는 계층마다 상이한 굴절률들을 갖는 복수의 박막 유전층들의 다층 구조에 의해 형성되는 반사 표면(48)을 가진다. 액추에이터 디바이스(44)는 제어 컴퓨터(18)와 연결되어 반사 표면(48)의 선택된 부분들을 다른 표면 부분들에 대해 앞뒤로 이동시키는 것을 가능하게 하고, 이에 의해 반사 표면(48)의 형상을 변화시킨다. 예시적인 실시예들에서, 액추에이터 디바이스(44)는 복수의 개별적으로 제어 가능한 작동 부재들을 포함할 수 있고, 여기서 각 작동 부재는 반사 표면(48)의 상이한 부분 상에서 작동한다. 변형 가능한 분산 미러(42)는 임의의 적절한 유형일 수 있다. 어떤 실시예들에서, 미러(42)는 세그먼트화된 반사 표면을 포함할 수 있으며, 여기서 각 세그먼트는 다른 세그먼트들과 관계없이 앞뒤로 이동될 수 있다. 다른 실시예들에서, 미러는 연속적인 반사 표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 미러(42)는 MEMS(마이크로 기전 시스템) 디바이스로서 제작될 수 있다.
변형 가능한 분산 미러(42)는 잔여 보상기로서 작동하고 스캐닝 광학 시스템(10)의 나머지에서 유도되는 그룹 속도 분산의 공간적 변경들을 보상한다. 변형 가능한 분산 미러(42)의 다층 구조는 미러(42) 상에 충돌하는 펄스들에 대해 공간적으로 비-균일한 그룹 속도 분산을 부가한도록 설계된다. 미러(42)의 공간적으로 비-균일한 그룹 속도 분산은 최소한의 GDD와 그리고, 어떤 실시예들에서, 미러(42)의 반사 표면(48) 상의 상이한 위치들에 대한 TOD와 상이한 값들을 가진다. 광선 추적은 스캐닝 광학 시스템(10)(분산 보상 디바이스(25)를 제외하고)의 그룹 속도 분산의 공간적 패턴을 결정하기 위한 방법으로서 사용될 수 있다. 스캐닝 광학 시스템(10)의 GVD 패턴에 기초하여, 변형 가능한 분산 미러(42)의 다층 구조는 GVD 패턴의 적어도 부분적으로 공간적인 변경들을 제거하도록 적절하게 설계될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 변형 가능한 분산 미러(42)의 다층 구조는 또한 미러(42) 상에 충돌하는 펄스들에 대해 공간적으로 비-균일한 그룹 지연을 부가하도록 설계된다. 다층 구조에 의해 부가되는 그룹 지연의 공간적 분포는 변형 가능한 미러(42)의 형상을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 다른 실시예들에서, 변형 가능한 분산 미러(42)의 다층 구조는 아무런 그룹 지연도 부가하지 않는다. 그럼에도 불구하고 이러한 실시예들에서, 반사 표면(48) 상의 상이한 위치들에 입사된 파속들의 상대적인 위상은 미러(42)의 형상을 변화시킴으로써 조절될 수 있고, 이에 의해 미러(42)로부터 반사되는 펄스들에 대한 공간적으로 비-균일한 그룹 지연 패턴을 유도한다.
벌크 보상기(46)는 예를 들어, 한 쌍의 반대로 배치된 분산 미러들(상세하게 도시되지 않음)로 구성된다. 레이저 빔(38)은 일측으로부터 미러들 사이의 공간에 진입하고, 미리 결정된 횟수들만큼 미러들 사이를 앞뒤로 산란한 후, 타측 상의 한 쌍의 미러들을 떠난다. 한 쌍의 미러들 중 하나로부터의 레이저 광 펄스들의 모든 반사는 분산을 펄스에 부가하고, 따라서 미러 쌍에 의해 펄스에 부가된 전체 분산은 미러 쌍에서 펄스에 의해 경험되는 산란들의 수에 따른다. 벌크 보상기의 다른 구성들, 예를 들어, 단일 분산 미러, 한 쌍의 프리즘들 또는 한 쌍의 격자들이 마찬가지로 고려 가능하다는 것이 이해되어야 한다. 이를테면 광학 시스템에 의해 유도되는 전체 분산이 충분히 작은 어떤 실시예들에서, 벌크 보상기(46)는 생략될 수 있고 변형 가능한 분산 미러(42)는 단지 광학 시스템의 분산을 보상하기 위한 보상기일 수 있다.
스캐너(26)가 레이저 빔(38)을 편향시킴에 따라, 포커싱 대물렌즈(30)에서 레이저 빔(38)의 광선에 의해 횡단되는 경로 길이 및 임의의 중간 공간들이 달라질 수 있다. 도 1은 편향된 레이저 빔(38')을 파선으로 도시한다. 편향된 레이저 빔(38')의 달라지는 편향량을 이용하여, 즉, 스캔 각도의 달라지는 값들을 이용하여, 그것이 포커싱 대물렌즈(30)로부터 출력되기 전 편향된 빔(38')의 펄스에 대해 유도되는 그룹 지연의 공간적 패턴이 변화할 수 있다. 그러한 변화들을 수용하기 위해, 제어 프로그램(36)은 스캔 각도에 따라 변형 가능한 미러(42)의 형상을 변화시키도록 액추에이터 디바이스(44)를 제어하기 위한 지시들을 가진다. 변형 가능한 미러(42)의 형상을 변화시키는 것은 미러(42)의 반사 표면(48) 상의 상이한 위치들에 입사된 파속들 사이의 상대적인 위상 관계를 수정하는 효과를 갖는다. 적절한 방식으로 미러(42)의 형상을 조절함으로써, 포커싱 대물렌즈(30)의 출력 측에서 편향된 빔(38')의 펄스에 의해 보여지는 그룹 지연에 의한 공간 분포의 스캔 각도의 변경들이 최소한으로 감소될 수 있다.
도 3은 스캐닝 광학 시스템(10)을 사용하여 수행될 수 있는 스캐닝 방법의 예이다. 방법은 눈(12)에 절개를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 단계(200)에서, 펄스 레이저 광의 빔(38)이 제공된다. 단계(210)에서, 빔(38)은 제어 프로그램(36)에 따른 스캔 각도를 통해, 횡방향으로, 즉, x-y 평면에 평행하게 편향되어, 편향된 빔(38')을 야기한다. 단계(220)에서, 편향된 빔(38')은 눈 조직에 LIOB-기반 광파괴를 발생시키기 위해 눈(12)의 타겟 영역으로 포커싱된다. 편향된 빔(38')의 스캔 각도에 기초하여, 변형 가능한 분산 미러(42)의 형상은 편향된 빔(38')의 펄스들에 대해 포커싱 대물렌즈(30)에 의해 유도되는 그룹 지연의 공간적 패턴의 변경들을 고려하기 위해 단계(230)에서 제어되며, 이 변경들은 스캔 각도의 상이한 값들을 따른다.

Claims (10)

  1. 스캐닝 광학 시스템(10)으로서:
    초단 펄스 지속기간의 펄스 광의 빔(38)을 제공하는 광원(22);
    스캔 각도를 통해 상기 빔을 편향시키기 위한 편향기;
    편향된 상기 빔을 포커싱하기 위한 포커싱 대물렌즈(30)를 포함하는 렌즈 시스템;
    상기 렌즈 시스템에 의해 상기 빔의 펄스의 분산 관련 왜곡을 감소시키기 위한, 변형 가능한 분산 미러(42) 및 상기 미러를 위한 액추에이터 디바이스(44)를 포함하는, 분산 보상 디바이스(25); 및
    상기 스캔 각도에 따라 상기 미러의 형상을 변화시키도록 상기 액추에이터 디바이스를 제어하기 위한 제어기(18)를 포함하는, 스캐닝 광학 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 변형 가능한 분산 미러(42)는 상기 미러의 반사 표면 상의 위치에 의해 달라지는 분산 특성을 제공하는 다층 구조를 갖는, 스캐닝 광학 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 다층 구조는 상기 반사 표면을 가로질러 비-균일한 그룹 지연, 비-균일한 그룹 지연 분산, 및 비-균일한 3차 분산 중 적어도 하나를 유도하도록 구성되는, 스캐닝 광학 시스템.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서, 상기 분산 보상 디바이스(25)는 상기 렌즈 시스템에 의해 유도되는 그룹 지연 및 그룹 지연 분산 중 적어도 하나의 벌크(bulk)를 보상하기 위해 공간적으로 균일한 분산 특성을 갖는 벌크 보상기(46)를 더 포함하는, 스캐닝 광학 시스템.
  5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(22)은 레이저원이고 상기 광은 인체의 눈 조직에 절개들을 생성하기에 적절한 중심 파장을 갖는, 스캐닝 광학 시스템.
  6. 스캐닝 광학 시스템(10)으로서:
    초단 펄스 지속기간의 펄스 광의 빔(38)을 제공하는 광원(22);
    스캔 각도를 통해 상기 빔을 편향시키기 위한 편향기;
    편향된 상기 빔을 포커싱하기 위한 포커싱 대물렌즈(30)를 포함하는 렌즈 시스템;
    변형 가능한 미러(42);
    상기 미러를 위한 액추에이터 디바이스(44); 및
    상기 스캔 각도에 따라 상기 미러의 형상을 변화시키도록 상기 액추에이터 디바이스를 제어하기 위한 제어기(18)를 포함하는, 스캐닝 광학 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 변형 가능한 미러는 비-분산인, 스캐닝 광학 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 렌즈 시스템에 의해 상기 빔의 펄스의 분산 관련 왜곡을 감소시키기 위한 분산 보상 디바이스를 포함하는, 스캐닝 광학 시스템.
  9. 청구항 1 내지 3 및 6 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어기에 의해 지시되는 바와 같은 상기 미러의 상기 형상의 변화들은 상기 광학 시스템의 그룹 지연의 공간적 분포의 변경들을 수용하도록 설계되고, 변경들은 상이한 스캔 각도들에 따르는, 스캐닝 광학 시스템.
  10. 스캐닝 방법으로서:
    초단 펄스 지속기간의 펄스 광의 빔을 제공하는 단계;
    스캔 각도를 통해 상기 빔을 편향시키는 단계;
    포커싱 대물렌즈를 이용하여 편향된 상기 빔을 포커싱하는 단계;
    변형 가능한 미러를 제공하는 단계; 및
    상이한 스캔 각도들에 대한 상기 포커싱 대물렌즈의 그룹 지연의 공간적 분포의 변경들을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 상기 스캔 각도에 따라 상기 변형 가능한 미러의 형상을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
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