WO1998041355A1 - Applikationsanordnung für laserstrahlung - Google Patents

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WO1998041355A1
WO1998041355A1 PCT/AT1998/000058 AT9800058W WO9841355A1 WO 1998041355 A1 WO1998041355 A1 WO 1998041355A1 AT 9800058 W AT9800058 W AT 9800058W WO 9841355 A1 WO9841355 A1 WO 9841355A1
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handpiece
arrangement according
application arrangement
optical fibers
converging lens
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PCT/AT1998/000058
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Hans-Joachim Von Der Heide
Marko Schweighart
Original Assignee
Lms Laser Medical Systems Erzeugung Und Vertrieb Medizinisch Technischer Geräte Gesellschaft Mbh
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Definitions

  • the invention relates to an application arrangement for laser radiation, in particular for medical or precision mechanical applications, with a supply unit providing laser radiation of different wavelengths, a flexible optical fiber transmission line connected to it at one end and a handpiece arranged at the other end.
  • lasers with a certain wavelength such as C0 2 lasers or Nd-YAG lasers
  • high output power are mainly used for cutting or welding metal.
  • a high-energy C0 2 laser beam is usually brought to the site of action via mirror deflection systems, an Nd-YAG laser beam, but also if necessary via an optical fiber guide.
  • the laser beam is now almost exclusively transmitted via a flexible optical fiber transmission line, owing to the fact that it can be handled much more flexibly than with mirror articulated arms.
  • different fiber materials are preferably used.
  • quartz / quartz (so-called "low OH") fibers are suitable for laser sources in the visible range and in the near infrared range, whereas zirconium fluoride fibers can be used for the middle infrared range (erbium-YAG).
  • the handpieces of application arrangements of the type mentioned initially have, for example, a fiber receptacle accommodated in a handle, one or more lenses and a deflecting mirror, a contact fiber piece being added on the output side in contact applications and a protective window in contactless use. Furthermore, depending on the intended use, supply lines for compressed air, process water or the like are usually also provided. Such a handpiece for dental medicine
  • SPARE BLADE (RULE 26) Applications are known for example from DE 40 38809 Cl.
  • laser radiation with different wavelengths (each optimized for the specific application) is used for different application locations and / or types.
  • radiations acting on the surface on the one hand and deeply on the other hand can advantageously complement one another.
  • the simultaneous introduction of laser radiation of different wavelengths in variable ratios changes the penetration depth or the coagulation properties in dental medical applications.
  • the object of the present invention is to improve an application arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that the disadvantages of the known arrangements of the type described are avoided and that, in particular, it is made possible in a simple manner that laser radiation of different waves length is also available on the handpiece for the respective application if required.
  • the fiber transmission line has a plurality of separate optical fibers for the wavelengths to be transmitted, the ends of which on the handpiece side are held in the handpiece, in which furthermore at a distance from the end of the optical one Fibers a common optical focusing element for bundling the laser radiation emerging from the individual fibers is arranged on a common exit-side beam waist.
  • the individual optical fibers can now be optimized separately for the specific laser wavelength to be transmitted, both with regard to material and other factors influencing the transmission, such as diameter, cladding and the like.
  • the common focusing element which is provided at a distance from the exit end of the optical fibers, collects the laser radiation, which in some cases is eccentrically incident, and focuses it to form a beam waist outside the handpiece (in the case of contactless use) or in the contact fiber piece mentioned in the beginning in the case of contact use. It is thus possible in a very simple way either to use several laser beams with different or the same wavelengths simultaneously, or to use different wavelengths in succession without having to change anything in the structure of the application arrangement and without having to use the different laser wavelengths sometimes very different transmission conditions in the same fiber would have to be accepted.
  • the optical fibers are arranged in the fiber transmission line in a rotationally symmetrical manner around a central fiber, which, for example, facilitates the accommodation of all individual fibers in a common protective tube.
  • individual optical fibers return reflection light or fluorescent light for analysis to the supply unit or transport visible light for illuminating the active site on the outlet side.
  • three optical fibers transporting laser beams with different wavelengths to the application site can be grouped around a central fiber, which permits feedback from the application site to the supply unit, for example for material detection or intensity control and control.
  • a converging lens preferably made of ZnSe or anhydrous quartz
  • this converging lens is provided with an anti-reflective coating.
  • Both measures serve to allow the widest possible range of laser sources with different wavelengths, with the available spectral range advantageously not being limited by the relatively narrow bandwidth of optical fibers, but rather by the substantially wider bandwidth of the lens materials.
  • ZnSe enough transparency for lasers in the near to middle infrared range (1 to 10 ⁇ m).
  • Anhydrous quartz shows similarly good properties from the ultraviolet range up to about 3 ⁇ m in the infrared range.
  • an anti-reflective coating can also be provided for special applications in order to transmit certain wavelength ranges with particularly low loss.
  • the ends of the optical fibers on the handpiece side are held in the handpiece at an angle to the axis of the converging lens in such a way that the total beam waist of all the laser beams created after the collecting lens has the smallest possible diameter.
  • the optical fibers are mounted so that their axis is normal to the lens plane.
  • the fibers can, however, also be mounted at an angle of up to approximately 20 ° to the normal such that the resulting beam waists optimally combine to form an overall waist of the smallest diameter, which enables a maximum power density and, for example, also in the mentioned contact applications allows smaller diameter of the contact fiber pieces.
  • this can be designed as an apochromatic lens in a further embodiment of the invention.
  • Another development of the invention comes to compensate for the wavelength dependence of the focal length of the converging lens even without such a special lens, by making the necessary compensation by selecting the numerical aperture of the optical fibers used and thus the divergence angle of the laser radiation emerging from the fibers.
  • Optical fibers with a lower numerical aperture are used for longer wavelengths to be transmitted than for shorter wavelengths to be transmitted.
  • a broadband reflecting concave mirror can also be used as the optical focusing element instead of the described transmissive lens.
  • This can preferably be provided with a silver coating, for example, and thus offers the possibility of a practically equally good throughput for all wavelengths of interest here.
  • Another advantage of the described inventive training is to mention that not only the combination of different wavelengths, but also a summation of laser beams of the same wavelength can take place. This is particularly useful for lasers where the fiber limits the power to be transmitted (e.g. C0 2 10.6 ⁇ m and 2.94 ⁇ m ErLaser). Due to the design according to the invention, it is also possible to transmit significantly more laser power than corresponds to the current state of the art in such application arrangements.
  • the beam unification through the inventive design described takes place without adjustment-sensitive coupling mirror mechanisms, and completely independently constructed lasers can also be used together in the manner described.
  • FIG. 1 shows a handpiece for use in an application arrangement according to the invention for laser radiation, in particular for dental medical applications
  • FIG. 2 shows a partial section along the line BC in FIG. 1
  • FIGS. 3 and 6 each show an enlarged and perspective detail III in FIG. 1 in slightly different versions from FIG. 1
  • FIGS. 4 and 5 each show the upper region of handpieces which are designed somewhat differently from FIG. 1.
  • the application arrangement for laser beams shown in FIG. 1 is designed for medical or precision mechanical applications, in particular, for example, for dental medical applications.
  • a supply unit (not shown here) which provides laser radiation of different wavelengths is connected via a flexible optical fiber transmission line 1 connected to it at one end to a handpiece 3 arranged at the other end 2 thereof.
  • the fiber transmission line 1 has a plurality of separate optical fibers 4 (here four pieces according to FIGS. 2, 3 and 6) for the wavelengths to be transmitted, the ends 5 of which on the handpiece side are in the handpiece 3 are held.
  • Laser radiation arranged on a common exit-side beam waist 9.
  • the handpiece 3 consists essentially of a base body 10, which is connected to a base 11 and holds the ends 5 of the optical fibers 4 and the collecting lens 8 at its upper end, and an attachment 12 rotatably arranged thereon Deflecting mirror 13 is arranged, via which the laser radiation (indicated by lines 14) is deflected and guided through a protective window 15 to the outside to the beam waist 9 mentioned or to the site of action.
  • a spray nozzle 16 is indicated in the illustration below the protective window 15, by means of which, for example, air or rinsing liquid (indicated by the rays 17) can be supplied to the application site, the respective medium via channels (not shown here) in the handpiece 3 or subsequent ones Lines in the protective tube 18 around the fiber transmission line 1 is fed as needed.
  • the optical fibers 4 are arranged in the fiber transmission line 1 rotationally symmetrically around a central fiber, as can be seen in particular from FIGS. 2, 3 and 6.
  • individual ones of the optical fibers 4 can, if necessary, also return reflection light or fluorescent light for analysis to the supply unit or visible light for illuminating the transport the effective site on the outlet side.
  • FIG. 4 corresponds essentially completely to that according to FIG. 1 - identical parts are provided with the same reference symbols.
  • the distance 6 can be seen in FIGS 3 and 6 indicated, depending on the fiber properties and also on the wavelength guided in each case, be of different lengths.
  • the representation according to FIGS. 3 and 6 is only to be regarded as schematic, since the structural measures for holding the ends 5 of the fibers 4 have not been discussed in detail here and only a part of the base body 10 is indicated by the handpiece 3 itself.
  • a broadband reflecting concave mirror 21 is used as the common optical focusing element 7, which takes over the function of collecting and deflecting the laser beams (lines 14). Otherwise, this embodiment essentially corresponds to that according to FIG. 1.

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Abstract

Eine Applikationsanordnung für Laserstrahlung, speziell für dentalmedizinische Anwendungen, weist eine Faser-Transmissionsleitung (1) mit mehreren separaten optischen Fasern (4) für die zu übertragenden Wellenlängen auf. Mit Abstand (6) zum Ende (5) der optischen Fasern (4) ist ein gemeinsames optisches Fokussierungselement (7), vorzugsweise ausgebildet als Sammellinse (8), zur Bündelung der aus den einzelnen Fasern (4) austretenden Laserstrahlung (14) auf eine gemeinsame austrittsseitige Strahltaille (9) angeordnet. Auf diese Weise können die separaten Fasern (4) jeweils auf die zu übertragende Wellenlänge optimiert werden, womit die gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Anwendung mehrerer gleicher oder auch verschiedener Wellenlängen mit einem Applikations-Handstück einfach möglich ist.

Description

Applikationsanordnunq für Laserstrahlunq
Die Erfindung betrifft eine Applikationsanordnung für Laserstrahlung, insbesonders für medizinische oder feinmechanische Anwendungen, mit einer Laserstrahlung verschiedener Wellenlänge bereitsstellenden Versorgungseinheit, einer damit an einem Ende verbundenen flexiblen optischen Faser-Transmissionsleitung und einem an deren anderem Ende angeordneten Handstück.
Geräte zur Bearbeitung von Material mit Laserstrahlung werden seit mehreren Jahrzehnten in ständig steigendem Ausmaß in vielen industriellen und medizinischen Anwendungsbereichen eingesetzt. Im industriellen Sektor werden dabei hauptsächlich Laser mit einer bestimmten Wellenlänge (etwa C02- Laser oder Nd-YAG-Laser) und hoher Ausgangsleistung z.B. zum Schneiden oder Schweißen von Metall verwendet. Üblicherweise wird ein hochenergetischer C02- Laserstrahl über Spiegelumlenksysteme, ein Nd-YAG-Laserstrahl aber auch bedarfsweise über eine optische Faserführung an den Wirkort gebracht.
Im eingangs angesprochenen speziellen Bereich der medizinischen oder feinmechanischen Anwendungen wird der Laserstrahl heutzutage - wegen der, verglichen mit Spiegelgelenkarmen wesentlich flexibleren Handhabbarkeit - fast ausschließlich über eine flexible optische Faser-Transmissionsleitung weitergeleitet. Je nach verwendeter Laser-Wellenlänge werden unterschiedliche Fasermaterialien bevorzugt verwendet. Für Laserquellen im sichtbaren Bereich sowie im nahen Infrarot-Bereich sind beispielsweise Quarz/Quarz (sogenannte "low OH-") Fasern geeignet, wogegen für den mittleren Infrarot-Bereich (Erbium-YAG) beispielsweise Zirkoniumfluorid-Fasern anwendbar sind.
Die Handstücke von Applikationsanordnungen der eingangs genannten Art weisen beispielsweise eine in einem Griffstück untergebrachte Faseraufnahme, eine oder mehrere Linsen und einen Umlenkspiegel auf, wobei bei Kontaktanwendungen noch ausgangsseitig ein Kontakt-Faserstück und bei kontaktloser Anwendung ein Schutzfenster hinzukommt. Weiters sind je nach Einsatzzweck üblicherweise auch noch Zuleitungen etwa für Druckluft, Prozesswasser oder dergleichen vorgesehen. Ein derartiges Handstück für dentalmedizinische
ERSATZBLÄTT(REGEL26) Anwendungen ist beispielsweise aus der DE 40 38809 Cl bekannt.
In bestimmten Anwendungsbereichen, wie etwa der oben bereits angesprochenen Dentalmedizin, wird für verschiedene Anwendungsorte und/oder -arten Laserstrahlung mit verschiedenen Wellenlängen (jeweils optimiert auf die spezielle Anwendung) eingesetzt. So können beispielsweise oberflächig einerseits und tief andererseits wirkende Strahlungen einander vorteilhaft ergänzen. Bekannt ist beispielsweise, daß durch gleichzeitige Einbringung von Laserstrahlung verschiedener Wellenlänge in variablen Verhältnissen die Eindringtiefe bzw. die Koagulationseigenschaften bei dentalmedizinischen Anwendungen verändert werden.
Bei den bereits angesprochenen üblichen Applikationsanordnungen ist für jede Laserstrahlung ein eigenes Handstück vorgesehen, womit zwar verschiedene Applikationen nacheinander durchgeführt werden können, die gleichzeitige Einbringung von Laserstrahlung mehrerer Wellenlängen jedoch nicht möglich ist. Außerdem leidet natürlich die Geräteergonomie durch die Notwendigkeit des Vorhandenseins und der Verwendung mehrerer separater Handstücke. Ein bekannter Lösungsansatz für diese Problematik ist das Einkoppeln zweier oder mehrerer Laserquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen in eine Faser mittels beispielsweise eines Koppelspiegels - siehe dazu beispielsweise US-PS 5,290,274. Von großem Nachteil dabei ist, daß das Transmissionsverhalten der verwendeten flexiblen optischen Fasern stark wellenlängenabhängig ist. So gibt es zumindest bis dato keine kommerziell erhältliche Transmissionsfaser, die den etwa für die Dentalmedizin insgesamt interessanten Spektralbereich von etwa 0,2 - 10 μm mit vernünftig geringer Dämpfung von vorzugsweise weniger als 2 dB/m bei Leistungen von 10 Watt und mehr trans ittiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Applikationsanordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die beschriebenen Nachteile der bekannten derartigen Anordnungen vermieden werden und daß insbesonders auf einfache Art ermöglicht wird, daß Laserstrahlung verschiedender Wellen- länge bedarfsweise auch gleichzeitig am Handstück für die jeweilige Anwendung zur Verfügung steht.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Faser-Transmissionsleitung mehrere separate optische Fasern für die zu übertragenden Wellenlängen aufweist, deren handstückseitige Enden im Handstück gehalten sind, in welchem weiters mit Abstand zum Ende der optischen Fasern ein gemeinsames optisches Fokussierungselement zur Bündelung der aus den einzelnen Fasern austretenden Laserstrahlung auf eine gemeinsame austrittsseitige Strahltaille angeordnet ist. Auf diese Weise können nun die einzelnen optischen Fasern jeweils separat auf die spezielle, zu übertragende Laser-Wellenlänge optimiert werden und zwar sowohl hinsichtlich Material als auch sonstiger, die Transmission beeinflussender Faktoren, wie beispielsweise Durchmesser, Umhüllung und dergleichen. Das mit Abstand zum Austrittsende der optischen Fasern vorgesehene gemeinsame Fokussierungselement sammelt die teilweise außermittig auftreffende Laserstrahlung und fokussiert diese zu einer Strahltaille außerhalb des Handstücks (bei kontaktloser Anwendung) oder in das eingangs angesprochene Kontakt-Faserstück bei Kontaktanwendung. Es ist damit auf sehr einfache Weise also entweder die gleichzeitige Anwendung mehrerer Laserstrahlen mit unterschiedlichen oder auch gleichen Wellenlängen, oder aber eine entsprechend aufeinanderfolgende Anwendung verschiedener Wellenlängen möglich, ohne daß am Aufbau der Applikationsanordnung irgendetwas geändert werden müßte und ohne daß für die unterschiedlichen Laser-Wellenlängen teilweise sehr unterschiedliche Transmissionsbedingungen in der gleichen Faser in Kauf genommen werden müßten.
Die optischen Fasern sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in der Faser-Transmissionsleitung rotationssymmetrisch um eine Zentralfaser angeordnet, was beispielsweise die Unterbringung aller einzelnen Fasern in einem gemeinsamen Schutzschlauch erleichtert. In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß einzelne der optischen Fasern Reflexionslicht oder Fluoreszenzlicht zur Analyse an die Versorgungseinheit rückleiten oder sichbares Licht zur Beleuchtung des austrittsseitigen Wirkortes transportieren. Damit können beispielsweise drei, Laserstrahlen mit unterschiedlicher Wellenlänge zum Anwendungsort transportierende optische Fasern rund um eine Zentralfaser gruppiert werden, welche eine Rückmeldung vom Anwendungsort zur Versorgungseinheit, beispielsweise zur Materialerkennung oder Intensitätskontrolle und- steuerung, erlaubt.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Laserstrahlung im Handstück in ein gemeinsames austrittsseitiges Kontakt- Faserstück eingekoppelt wird, was die beschriebenen Vorteile der erfindungsgemäßen Ausgestaltung auch für Kontaktanwendungen leicht ermöglicht.
Als gemeinsames optisches Fokussierungselement kann in bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Sammellinse, vorzugsweise aus ZnSe oder wasserfreiem Quarz, verwendet werden. Diese Sammellinse ist nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung mit einer Antireflex-Beschichtung versehen. Beide Maßnahmen dienen dazu, eine möglichst große Bandbreite an Laserquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen zulassen zu können, wobei vorteilhafterweise der verfügbare Spektralbereich nicht durch die relativ enge Bandbreite von optischen Fasern, sondern durch die wesentlich größere Bandbreite der Linsenmaterialien begrenzt wird. So bietet z.B. ZnSe genügend Transparenz für Laser im nahen bis mittleren Infrarotbereich (1 bis 10 μm). Wasserfreier Quarz zeigt vom Ultraviolettbereich bis zu etwa 3μm im Infrarotbereich ähnlich gute Eigenschaften. Obwohl es in der Regel ausreicht, die Linse unbeschichtet auszuführen, kann für spezielle Anwendungsfälle auch eine Antireflex-Beschichtung vorgesehen werden, um bestimmte Wellenlängenbereiche besonders verlustarm zu transmittieren.
Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vor- gesehen sein, daß die handstückseitigen Enden der optischen Fasern unter einem Winkel zur Achse der Sammellinse so im Handstück gehalten sind, daß die nach der Sammellinse entstehende Gesamt-Strahltaille aller Laserstrahlen zusammen einen möglichst geringen Durchmesser aufweist. Üblicherweise (für normale Anwendungen) werden die optischen Fasern so montiert, daß ihre Achse normal zur Linsenebene steht. Bei der beschriebenen besonderen Ausführungsform können die Fasern aber auch unter einem Winkel von bis zu etwa 20° zur Normalen so montiert sein, daß die resultierenden Strahltaillen sich optimal zu einer Gesamttaille geringsten Durchmessers vereinigen, was eine maximale Leistungsdichte ermöglicht und beispielsweise auch bei den erwähnten Kontaktanwendungen kleinere Durchmesser der Kontakt-Faserstücke ermöglicht.
Zum Ausgleich der Wellenlängenabhängigkeit der Brennweite der Sammellinse kann diese in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als Apochromat ausgebildet sein.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung kommt zum Ausgleich der Wellenlängenabhängigkeit der Brennweite der Sammellinse auch ohne eine derartige Spezial linse aus, indem durch Selektion der numerischen Apertur der verwendeten optischen Fasern und damit des Divergenzwinkels der aus den Fasern austretenden Laserstrahlung die erforderliche Kompensation vorgenommen wird. Für längere zu übertragenden Wellenlängen werden optische Fasern mit niedrigerer numerischer Apertur als für kürzere zu übertragende Wellenlängen verwendet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann anstelle der beschriebenen transmittiv arbeitenden Linse als optisches Fokussierungselement auch ein breitbandig reflektierender konkaver Spiegel verwendet werden. Dieser kann vorzugsweise beispielsweise mit einer Silberbeschichtung versehen sein und bietet damit die Möglichkeit eines praktisch gleich guten Durchsatzes für alle hier interessierenden Wellenlängen.
Als weiterer Vorteil der beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausbildung ist noch zu nennen, daß nicht nur die Vereinigung von unterschiedlichen Wellenlängen, sondern auch eine Summation von Laserstrahlen gleicher Wellenlänge erfolgen kann. Dies ist besonders sinnvoll für Laser, bei denen die Faser die zu übertragende Leistung begrenzt (beispielsweise C02 10,6 μm und 2,94 μm ErLaser). Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann damit auch wesentlich me r Laserleistung übertragen werden, als es dem derzeitigen Stand der Technik bei derartigen Applikationsanordnungen entspricht.
Die StrahlVereinigung durch die beschriebene erfindungsgemäße Ausbildung erfolgt ohne justageempfindliche Koppelspiegelmechanismen, wobei auch völlig unabhängig aufgebaute Laser auf die beschriebene Weise zusammen verwendet werden können.
Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein Handstück zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Applikationsanordnung für Laserstrahlung, insbesonders für dentalmedizinische Anwendungen, Fig. 2 zeigt einen teilweisen Schnitt entlang der Linie B-C in Fig. 1, Fig. 3 und 6 zeigen jeweils ein vergrößert und perspektivisch dargestelltes Detail III in Fig. 1 in gegenüber Fig. 1 etwas anderen Ausführungen, und Fig. 4 und 5 zeigen jeweils den oberen Bereich von gegenüber Fig. 1 etwas anders ausgeführten Handstücken.
Die in Fig. 1 dargestellte Applikationsanordnung für Laserstrahlen ist für medizinische oder feinmechanische Anwendungen ausgeführt, insbesonders etwa für dentalmedizinische Anwendungen. Eine hier nicht dargestellte, Laserstrahlung verschiedener Wellenlängen bereitstellende Versorgungseinheit steht über eine damit an einem Ende verbundene flexible optische Faser- Transmissionsleitung 1 mit einem an deren anderem Ende 2 angeordneten Handstück 3 in Verbindung. Die Faser-Transmissionsleitung 1 weist mehrere separate optische Fasern 4 (hier vier Stück gemäß Fig. 2, 3 und 6) für die zu übertragenden Wellenlängen auf, deren handstückseitige Enden 5 im Handstück 3 gehalten sind. Austrittsseitig im Abstand (6 in Fig. 1) zum Ende der optischen Fasern 4 ist ein gemeinsames optisches Fokussierungselement 7 (gemäß Fig. 1 und 4 ausgebildet als Sammellinse 8, beispielsweise aus ZnSe oder wasserfreiem Quarz) zur Bündelung der aus den einzelnen Fasern 4 austretenden Laserstrahlung auf eine gemeinsame austrittsseitige Strahltaille 9 angeordnet.
Das Handstück 3 besteht im wesentlichen aus einem Grundkörper 10, der mit einem Sockel 11 in Verbindung steht und die Enden 5 der optischen Fasern 4 sowie an seinem oberen Ende die Sammellinse 8 hält, sowie einem darauf verdrehbar angeordneten Aufsatz 12. Im Aufsatz 12 ist ein Umlenkspiegel 13 angeordnet, über welchen die Laserstrahlung (angedeutet durch die Linien 14) umgelenkt und durch ein Schutzfenster 15 nach außen zur erwähnten Strahltaille 9 bzw. zum Wirkort geführt wird. Weiters ist hier noch in der Darstellung unterhalb des Schutzfensters 15 eine Spraydüse 16 angedeutet, mittels welcher beispielsweise Luft oder Spülflüssigkeit (angedeutet durch die Strahlen 17) dem Applikationsort zugeführt werden kann, wobei das jeweilige Medium über hier nicht dargestellte Kanäle im Handstück 3 bzw. anschließende Leitungen im Schutzschlauch 18 um die Faser-Transmissionsleitung 1 bedarfsweise zugeführt wird.
In der schematischen Darstellung nicht eingezeichnet sind Elemente und Vorkehrungen zur gegenseitigen Befestigung und Abdichtung der dargestellten Elemente - diesbezügliche Ausbildungen sind bekannt und werden vom Fachmann nach Bedarf gewählt.
Die optischen Fasern 4 sind in der Faser-Transmissionsleitung 1 rotationssymmetrisch um eine Zentralfaser angeordnet, wie dies insbesonders aus Fig. 2, 3 und 6 zu ersehen ist. Einzelne der optischen Fasern 4 können anstelle (oder auch alternativ zu) der Führung von Anwendungs-Laserstrahlung bedarfsweise etwa auch Reflexionslicht oder Fluoreszenzlicht zur Analyse zur Versorgungseinheit rückleiten oder sichtbares Licht zur Beleuchtung des austrittsseitigen Wirkortes transportieren.
Abweichend von Fig. 1, gemäß welcher die Laserstrahlung durch die Sammellinse 8 so gebündelt wird, daß außerhalb des Schutzfensters 15 eine gemeinsame Strahltaille 9 für kontaktlose Anwendungen am Wirkort erzeugt wird, ist bei der Ausführung nach Fig. 4 eine stärkere Bündelung bereits innerhalb des Handstückes 3 vorgesehen, womit die Laserstrahlung im Handstück
3 in ein gemeinsames austrittsseitiges Kontakt-Faserstück 19 eingekoppelt werden kann, welches am wiederum drehbaren Aufsatz 12 mittels eines Halteelementes 20 vorzugsweise austauschbar befestigt ist. Davon abgesehen entspricht die Ausführung nach Fig. 4 im wesentlichen vollständig der nach Fig. 1 - gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß Fig. 3 können (abweichend von Fig. 1 bzw. auch 6, wo die Enden 5 der optischen Fasern 4 zumindest schematisch als zueinander parallel verlaufend erkennbar sind) diese handstückseitigen Enden 5 der optischen Fasern
4 unter einem Winkel zur Achse der hier nicht dargestellten Sammellinse so im Handstück 3 gehalten sein, daß die entstehende Gesamt-Strahltaille aller Laserstrahlen zusammen einen möglichst geringen Durchmesser aufweist. Diese Anordnung kann insbesonders dann interessant sein, wenn mehrere Fasern gemeinsam mit Laserstrahlung (entweder mit der gleichen oder aber auch mit verschiedenen Wellenlängen) beaufschlagt werden, womit am Wirkort entweder mehr Energie oder gleichzeitig Strahlung mit mehreren Wellenlängen zur Verfügung steht. Vorteilhaft kann diese zueinander schräge Anordnung der Austrittsenden 5 der optischen Fasern 4 aber auch beispielsweise bei Anordnungen gemäß Fig. 4 angewendet werden, da dadurch Kontakt-Faserstücke mit kleineren Durchmessern verwendet werden können.
Um einen geeigneten Linsenfüllfaktor einstellen zu können und dadurch beispielsweise die Leistungsdichte (limitiert unter Umständen durch Linsenmaterial- und Beschichtungs-Eigenschaften) wie auch die Teilstrahlüberlappung am Linsenort variabel zu halten, kann der Abstand 6 (siehe Fig. 1) wie in den Fig. 3 und 6 angedeutet, in Abhängigkeit von den Fasereigenschaften sowie auch von der jeweils geführten Wellenlänge unterschiedlich lang ausgeführt werden. Diesbezüglich ist die Darstellung gemäß Fig. 3 und 6 nur als schematisch zu betrachten, da hier auf die konstruktiven Maßnahmen zum Halten der Enden 5 der Fasern 4 nicht näher eingegangen ist und vom Handstück 3 selbst auch nur ein Teil des Grundkörpers 10 angedeutet ist.
Gemäß Fig. 5 ist vorgesehen, daß als gemeinsames optisches Fokussierungselement 7 ein breitbandig reflektierender konkaver Spiegel 21 verwendet wird, der die Funktion der Sammlung und Umlenkung der Laserstrahlen (Linien 14) übernimmt. Ansonsten entspricht diese Ausführung im wesentlichen wieder der gemäß Fig. 1.
ERSATZBLAπ(REGEL26)

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e;
1. Applikationsanordnung für Laserstrahlung, insbesonders für medizinische oder feinmechanische Anwendungen, mit einer Laserstrahlung verschiedener Wellenlängen bereitstellenden Versorgungseinheit, einer damit an einem Ende verbundenen flexiblen optischen Faser-Transmissionsleitung (1) und einem an deren anderem Ende (2) angeordneten Handstück (3) . d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Faser-Transmissionsleitung (1) mehrere separate optische Fasern (4) für die zu übertragenden Wellenlängen aufweist, deren handstückseitige Enden (5) im Handstück (3) gehalten sind, in welchem weiters mit Abstand (6) zum Ende (5) der optischen Fasern (4) ein gemeinsames optisches Fokussierungselement (7) zur Bündelung der aus den einzelnen Fasern (4) austretenden Laserstrahlung (14) auf eine gemeinsame austrittsseitige Strahltaille (9) angeordnet ist.
2. Applikationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Fasern (4) in der Faser-Transmissionsleitung (1) rotations- symmetrisch um eine Zentralfaser angeordnet sind.
3. Applikationsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne der optischen Fasern (4) Reflexionslicht oder Fluoreszenzlicht zur Analyse an die Versorgungseinheit rückleiten oder sichtbares Licht zur Beleuchtung des austrittsseitigen Wirkortes transportieren.
4. Applikationsanordnung nach einem oder mehreren der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung im Handstück (3) in ein gemeinsames austrittsseitiges Kontakt-Faserstück (19) eingekoppelt wird.
5. Applikationsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als gemeinsames optisches Fokussierungselement (7) eine Sammellinse (8), vorzugsweise aus ZnSe oder wasserfreiem Quarz, verwendet wird.
ERSATZBLAπ(REGEL26)
6. Applikationsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (8) mit einer Antireflex-Beschichtung versehen ist.
7. Applikationsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die handstückseitigen Enden (5) der optischen Fasern (4) unter einem Winkel zur Achse der Sammellinse (8) so im Handstück (3) gehalten sind, daß die nach der Sammellinse (8) entstehende Gesamt-Strahltaille (9) aller Laserstrahlen (14) zusammen einen möglichst geringen Durchmesser aufweist.
8. Applikationsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Wellenlängenabhängigkeit der Brennweite der Sammellinse (8) diese als Apochromat ausgebildet ist.
9. Applikationsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Wellenlängenabhängigkeit der Brennweite der Sammellinse (8) für längere zu übertragende Wellenlängen optische Fasern (4) mit niedrigerer numerischer Apertur als für kürzere zu übertragende Wellenlängen verwendet werden.
10. Applikationsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als gemeinsames optisches Fokussierungselement (7) ein breitbandig reflektiver konkaver Spiegel (21) verwendet wird.
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