(57)【要約】【課題】標的材料において微細切断を形成するための、パルスレーザー光線の複数パルス印加を目指す。【解決手段】一実施形態において、レーザー装置は、フェムト秒以下の範囲内のパルス持続期間を有し、少なくとも１００ＭＨｚのパルス繰り返し数を有するパルスレーザー光線を生成するための、例えばＶＥＣＳＥＬ型の半導体レーザー（２２）と、レーザー光線からパルスの群（６０）を選択するためのセレクタ（５４）であって、各パルス群は、上記パルス繰り返し数の複数のパルスを含み、パルス群は、少なくとも５００ｎｓだけ時間変位している、セレクタ（５４）と、レーザー光線の焦点をスキャンするためのスキャナデバイスと、コントローラにより実行された場合に、標的材料、例えばヒトの眼組織において各パルス群に対しＬＩＯＢベース光切断の形成をもたらす命令を含む制御プログラムに基づいて、スキャナデバイスを制御するためのコントローラとを備える。【選択図】図２
2018043034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー装置であって、
超短パルス持続期間を有するパルスレーザー光線を生成するように構成されるレーザー源（２２）と、
前記レーザー光線からパルスの群（６０）を選択するように構成されるセレクタ（２４）であって、各パルス群は、少なくとも１００ＭＨｚのパルス繰り返し数の複数のパルスを含み、前記パルス群は、約１ＭＨｚ以下の群繰り返し数を有する、セレクタ（２４）と、
前記パルスレーザー光線の焦点をスキャンするように構成されるスキャナデバイス（２６）と、
コントローラにより実行された場合に、標的材料において切断の形成をもたらす命令を含む制御プログラム（３６）に基づいて、前記スキャナデバイスを制御するように構成される前記コントローラ（１８）とを備える、レーザー装置。
【請求項２】
前記レーザー源（２２）は、半導体レーザーを含む、請求項１に記載のレーザー装置。
【請求項３】
前記半導体レーザーは、ＶＥＣＳＥＬ型、ＶＣＳＥＬ型およびＭＩＸＳＥＬ型の１つである、請求項２に記載のレーザー装置。
【請求項４】
前記パルス繰り返し数は、少なくとも５００ＭＨｚ、８００ＭＨｚまたは１ＧＨｚである、請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザー装置。
【請求項５】
パルス群（６０）は、１０パルスまたは２０パルスまたは５０パルスまたは８０パルスまたは１００パルス以上を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザー装置。
【請求項６】
パルス群（６０）は、２００ｎｓまたは１５０ｎｓまたは１２０ｎｓ以下の群持続期間を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザー装置。
【請求項７】
連続パルス群（６０）は、少なくともパルス群の持続期間だけ時間変位している、請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザー装置。
【請求項８】
前記パルスレーザー光線を標的材料に向けて出力するための射出場所を備え、前記射出場所において出力されるパルスは、各パルス群によるヒトの眼組織におけるレーザー誘導光学破壊の生成を確実とするパルス特性により特徴付けられる、請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザー装置。
【請求項９】
前記射出場所において出力されるパルスの群（６０）の総エネルギーは、ナノジュールまたはマイクロジュールの範囲内である、請求項８に記載のレーザー装置。
【請求項１０】
前記射出場所において出力されるパルスの群（６０）の総エネルギーは、０．１から１マイクロジュールの間である、請求項９に記載のレーザー装置。
【請求項１１】
前記射出場所において出力されるパルスのエネルギーは、ピコジュールまたはナノジュールの範囲内である、請求項８から１０のいずれか一項に記載のレーザー装置。
【請求項１２】
パルス群は、前記群の全てのパルスに対して同じエネルギーを有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のレーザー装置。
【請求項１３】
パルス群は、前記群の全てのパルスに対して同じピーク出力を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載のレーザー装置。
【請求項１４】
前記パルス群（６０）の選択の前に前記パルスレーザー光線の前記パルスを増幅するように構成される第１の増幅器（５２）を備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載のレーザー装置。
【請求項１５】
前記第１の増幅器（５２）は、ピコジュールからナノジュールにパルスのエネルギーを増幅するように構成される、請求項１４に記載のレーザー装置。
【請求項１６】
前記セレクタ（５４）により選択された前記パルスを増幅するように構成される第２の増幅器（５６）を備える、請求項１４または１５に記載のレーザー装置。
【請求項１７】
任意選択で請求項１から１３のいずれか一項に記載のレーザー装置であって、
フェムト秒以下の範囲内パルス持続期間を有し、少なくとも１００ＭＨｚのパルス繰り返し数を有するパルスレーザー光線を生成するように構成される、半導体レーザー（２２）と、
前記レーザー光線からパルスの群（６０）を選択するように構成されるセレクタ（５４）であって、各パルス群は、前記パルス繰り返し数の複数のパルスを含み、前記パルス群は、少なくとも５００ｎｓだけ時間変位している、セレクタ（５４）と、
前記レーザー光線の焦点をスキャンするように構成されるスキャナデバイス（２６）と、
コントローラにより実行された場合に、各パルス群に対しヒトの眼組織においてＬＩＯＢベース光切断の形成をもたらす命令を含む制御プログラム（３６）に基づいて、前記スキャナデバイスを制御するように構成される前記コントローラ（１８）とを備える、レーザー装置。
【請求項１８】
標的材料のレーザー処理の方法であって、
半導体レーザーを使用して超短パルス持続期間を有するパルスレーザー光線を生成することと、
レーザー光線からパルスの群を選択することであって、各パルス群は、少なくとも１００ＭＨｚのパルス繰り返し数の複数のパルスを含み、前記パルス群は、約１ＭＨｚ以下の群繰り返し数を有する、選択することと、
標的材料の標的領域上で、前記パルスレーザー光線の焦点を操作し、前記標的材料における切断を形成することとを含む方法。
【請求項１９】
前記標的材料に、パルス群の全てのパルスに対して同じエネルギーおよび同じピーク出力の少なくとも一方を有する前記レーザー光線を印加することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記パルス繰り返し数は、少なくとも５００ＭＨｚ、８００ＭＨｚまたは１ＧＨｚである、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
パルス群は、１０パルスまたは２０パルスまたは５０パルスまたは８０パルスまたは１００パルス以上を含む、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
パルス群は、５００ｎｓまたは２００ｎｓまたは１５０ｎｓまたは１２０ｎｓ以下の群持続期間を有する、請求項１８から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
連続パルス群は、少なくともパルス群の持続期間だけ時間変位している、請求項１８から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記標的材料に印加されるパルスの群の総エネルギーは、ナノジュールまたはマイクロジュールの範囲内である、請求項１８から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記標的材料に印加されるパルスのエネルギーは、ピコジュールまたはナノジュールの範囲内である、請求項１８から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記標的材料は、ヒトの眼組織であり、各パルスは、前記眼組織におけるＬＩＯＢの生成のための単一パルス閾値フルエンスを下回るフルエンスを有する、請求項１８から２５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、標的材料をレーザー処理するための装置および方法に関する。より具体的には、本開示の装置および方法は、標的材料において微細切断を形成するための、パルスレーザー光線の複数パルス印加を目指す。
【背景技術】
【０００２】
パルスレーザー光線の単一パルス印加は、標的材料において微細切断を形成するために、単一レーザーパルスを使用する。一方、複数パルス印加は、標的材料の実質的に同じ場所に連続的に印加される複数の放射パルスの複合効果により、標的材料において微細切断を形成する。典型的には、複数のうちの各パルスは、材料を切断するには不十分なエネルギーおよび強度を有するが、複数パルスの総合的効果が、所望の切断を達成する。単一パルス印加においては、レーザー光線の焦点は、パルスの各印加後に新たな位置に操作され、パルスの印加の場所に重複はほとんど、または全くない。複数パルス印加においては、パルスの群が標的材料の実質的に同じ場所に印加された後、レーザー光線の焦点は、次のパルスの群の印加のために新たな位置に移動される。群内のパルスは、材料の所望の切断を達成するために必要な総合的効果を有するのに十分な位置重複を有するが、異なる群のパルスは、位置重複を有さない、または実質的に有さない。
【０００３】
パルス状ｆｓ（フェムト秒）レーザー光線を提供する従来の単一パルスレーザーシステムは、バルクまたはファイバーレーザー発振器と、パルスを増幅するためのチャープパルス増幅器または再生増幅器として動作する増幅デバイスとを備える。増幅デバイスによるパルスの増幅を可能にするのに十分に低い値まで、バルクまたはファイバーレーザー発振器により生成されるパルスの繰り返し数を低減するために、パルスピッカーが使用される。他の従来の設計のｆｓ−レーザーシステムは、ロングキャビティまたはキャビティダンプレーザー共振器を使用して、標的材料に対する単一パルス印加に必要な所望のパルスエネルギーを達成する。
【０００４】
ＥＰ１８２９５１０Ａ１は、二重パルスを使用してヒトの角膜組織において光切断を達成するｆｓ−レーザー装置を開示しており、二重パルスは、より低いエネルギーのプレパルスおよびより高いエネルギーの主パルスからなる。
【０００５】
ＵＳ２００３／０２２２３２４Ａ１は、レーザー光線パルスのセットを使用した、集積回路チップにおける導電性リンクのアブレーション除去のための技術を開示している。各パルスは、リンクを完全に離断するには不十分なエネルギーを有するが、リンクの一部を切除する。したがって、リンク材料の除去は、セットの各単一パルスにより段階的に生じる。
【発明の概要】
【０００６】
一態様において、本開示は、レーザー装置であって、超短パルス持続期間を有するパルスレーザー光線を生成するためのレーザー源と、レーザー光線からパルスの群を選択するためのセレクタであって、各パルス群は、少なくとも１００ＭＨｚのパルス繰り返し数の複数のパルスを含み、パルス群は、約１ＭＨｚ以下の群繰り返し数を有する、セレクタと、パルスレーザー光線の焦点をスキャンするためのスキャナデバイスと、コントローラにより実行された場合に、標的材料において分離／切断／損傷の形成をもたらす命令を含む制御プログラムに基づいて、スキャナデバイスを制御するためのコントローラとを備える、レーザー装置を提供する。
【０００７】
ある特定の実施形態において、レーザー源は、半導体レーザーを含む。半導体レーザーは、ＶＥＣＳＥＬ（垂直外部共振器型面発光レーザー）型、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザー）型およびＭＩＸＳＥＬ（モード同期集積化外部共振器型面発光レーザー）型の１つであってもよい。
【０００８】
ある特定の実施形態において、パルス繰り返し数は、少なくとも５００ＭＨｚ、８００ＭＨｚまたは１ＧＨｚである。
【０００９】
ある特定の実施形態において、パルス群は、１０パルスまたは２０パルスまたは５０パルスまたは８０パルスまたは１００パルス以上を含む。
【００１０】
ある特定の実施形態において、パルス群は、５００ｎｓまたは２００ｎｓまたは１５０ｎｓまたは１２０ｎｓ以下の群持続期間を有する。
【００１１】
ある特定の実施形態において、連続パルス群は、少なくともパルス群の持続期間だけ時間変位している。
【００１２】
ある特定の実施形態において、エネルギーおよびピーク出力の少なくとも一方は、群の全てのパルスに対して名目上同じである。名目上とは、パルスを放出するレーザー装置の設定を指し、同じエネルギーおよび／またはピーク出力目標値が群の全てのパルスに適用されることを意味する。これは、統計的プロセスに起因する群のパルス間での実際のエネルギーまたはピーク出力値の変動の発生を除外しない。
【００１３】
ある特定の実施形態において、装置は、パルスレーザー光線を標的材料に向けて出力するための射出場所を備え、射出場所において出力されるパルスは、各パルス群によるヒトの眼組織におけるレーザー誘導光学破壊の生成を確実とするパルス特性により特徴付けられる。
【００１４】
ある特定の実施形態において、射出場所において出力されるパルスの群の総エネルギーは、ナノジュールまたはマイクロジュールの範囲内である。数的な限定されない例として、射出場所において出力されるパルスの群の総エネルギーは、０．１から１マイクロジュールの間であってもよい。
【００１５】
ある特定の実施形態において、射出場所において出力されるパルス群内の単一パルスのエネルギーは、ピコジュールまたはナノジュールの範囲内である。
【００１６】
ある特定の実施形態において、パルス群の選択の前にパルスレーザー光線のパルスを増幅するために、第１の増幅器が提供される。
【００１７】
ある特定の実施形態において、第１の増幅器は、ピコジュールからナノジュールにパルスのエネルギーを増幅するように構成される。
【００１８】
ある特定の実施形態において、第２の増幅器は、セレクタにより選択されたパルスを増幅する。
【００１９】
別の態様において、本開示は、レーザー装置であって、フェムト秒以下の範囲内のパルス持続期間を有し、少なくとも１００ＭＨｚのパルス繰り返し数を有するパルスレーザー光線を生成するための（例えばＶＥＣＳＥＬ、ＶＣＳＥＬまたはＭＩＸＳＥＬ型の）半導体レーザーと、レーザー光線からパルスの群を選択するためのセレクタであって、各パルス群は、上記パルス繰り返し数の複数のパルスを含み、パルス群は、少なくとも５００ｎｓだけ時間変位している、セレクタと、レーザー光線の焦点をスキャンするためのスキャナデバイスと、コントローラにより実行された場合に、各パルス群に対し透明標的材料（すなわち光線に対して透明）、例えばヒトの眼組織においてＬＩＯＢベース光切断の形成をもたらす命令を含む制御プログラムに基づいて、スキャナデバイスを制御するためのコントローラとを備える、レーザー装置を提供する。
【００２０】
さらに別の態様によれば、本開示は、標的材料をレーザー処理する方法であって、ＶＥＣＳＥＬまたは他の種類の半導体レーザーを使用して超短パルス持続期間を有するパルスレーザー光線を生成することと、レーザー光線からパルスの群を選択することであって、各パルス群は、少なくとも１００ＭＨｚのパルス繰り返し数の複数のパルスを含み、パルス群は、約１ＭＨｚ以下の群繰り返し数を有する、選択することと、標的材料の標的領域上で、パルスレーザー光線の焦点を操作し、標的材料において切開部を形成することとを含む方法を提供する。
【００２１】
本開示の一実施形態において、標的材料は、生物材料である。ある特定の実施形態において、生物材料は、ヒトの眼の組織、例えば角膜組織またはヒトの水晶体材料である。他の実施形態において、標的材料は、非生物材料であり、または、換言すれば、無生物材料である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
ここで、例として、本開示の実施形態を、添付の図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００２３】
【図１】一実施形態による、ヒトの眼において切開部を形成するためのレーザー装置の例を示す図である。
【図２】一実施形態による、図１の装置のレーザーデバイスのより詳細な構成要素を示す図である。
【図３】一実施形態による、ヒトの眼において切開部を形成するための方法の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ここで、図面を参照して、開示される装置および方法の例示的実施形態を詳細に示す。以下の説明は、網羅的であること、または別様に、付属の特許請求の範囲を、図面に示され説明において開示される特定の実施形態に限定または制限することを意図しない。図面は可能な実施形態を表しているものの、図面は必ずしも縮尺通りではなく、実施形態をより良く例示するために、ある特定の特徴が簡略化される、誇張される、取り除かれる、または部分的に分割される可能性がある。さらに、ある特定の図面は、概略的な形式となり得る。
【００２５】
図１は、ヒトの眼組織において切開部を形成するように構成される装置１０の例示的実施形態を示す。例示される実施形態において、装置１０は、レーザーデバイスおよび制御コンピュータを含む。レーザーデバイスは、超短パルスレーザー光線を使用して、角膜、ヒトの水晶体、またはヒトの眼の別の構造において切開部を形成することができる。本明細書において使用される場合、超短とは、ピコ秒またはフェムト秒またはアト秒範囲内のパルス持続期間を意味することを意図する。
【００２６】
図１の例示された例において、装置１０は、ヒトの眼１２に対し、レーザー手術を行う。装置１０は、レーザーデバイス１４、患者アダプタ１６、制御コンピュータ１８、およびメモリ２０を含み、これらは示されるように結合され得る。レーザーデバイス１４は、レーザー源２２、パルス列整形デバイス２４、スキャナ２６、１つ以上の光学ミラー２８、および集束対物レンズ３０を含み、これらは示されるように結合され得る。患者アダプタ１６は、接触要素３２および支持スリーブ３４を含む。メモリ２０は、制御プログラム３６を保存する。
【００２７】
レーザー源２２は、超短パルスを有するレーザービーム３８を生成する。レーザービーム３８の焦点は、角膜または眼１２の他の構造等の組織において、レーザー誘導光学破壊（ＬＩＯＢ）を形成し得る。レーザービーム３８は、任意の好適な波長、例えば３００〜１９００ナノメートル（ｎｍ）の範囲内の波長、例えば３００〜６５０、６５０〜１０５０、１０５０〜１２５０、１１００〜１４００または１４００〜１５００または１５００〜１９００ｎｍの範囲内の波長を有し得る。レーザービーム３８はまた、比較的小さい集束量、例えば５マイクロメートル（μｍ）以下の直径を有し得る。
【００２８】
パルス列整形デバイス２４、スキャナ２６、光学ミラー２８、および集束対物レンズ３０は、レーザービーム３８のビーム路内にある。レーザー源２２は、一定の間隔を置いて互いに後続するレーザー光線パルスのシーケンスとしてレーザービーム３８を生成する。パルス列整形デバイス２４は、レーザー源２２により提供されるシーケンスを、連続パルス群（または「バースト」）で構成されるパルス列に成形する。パルス列の各パルス群は、複数の放射パルスを含む。ある特定の実施形態において、パルス群のパルスは、群のパルス間の時間間隔が、レーザー源２２により提供されるシーケンスのパルス間の時間間隔に対応するように、レーザー源２２により提供されるシーケンスの直接連続パルスの選択により成形される。他の実施形態において、パルス群のパルス間の時間間隔は、レーザー源２２により提供されるシーケンスのパルス間の時間間隔より大きくてもよい。このために、パルス列整形デバイス２４は、パルス群に対して、少なくとも１つの介在パルスにより隔てられたシーケンスのパルスを選択することができる。一方、パルス列整形デバイス２４により出力されるパルス列の連続パルス群の間の時間間隔は、群のパルス間の時間間隔の倍数である。パルス列整形デバイス２４は、さらに、パルス列のパルスに対する増幅機能を提供してもよい。
【００２９】
スキャナ２６は、レーザービーム３８の焦点を横および縦に制御するように構成される。「横」は、レーザービーム３８の伝播方向に直角の方向を指し、「縦」は、ビーム伝播の方向を指す。横方向の平面は、ｘ−ｙ平面として指定することができ、縦方向は、ｚ方向として指定することができる。
【００３０】
スキャナ２６は、好適な様式でレーザービーム３８を横方向に誘導することができる。例えば、スキャナ２６は、互いに垂直な軸の周りで傾斜され得る、電流測定により作動されるスキャナミラーの対を含んでもよい。別の例として、スキャナ２６は、レーザービーム３８を電気光学的に操作し得る電気光学結晶を含んでもよい。スキャナ２６は、任意の好適な様式でレーザービーム３８を縦方向に誘導することができる。例えば、スキャナ２６は、縦方向に調節可能なレンズ、可変屈折率のレンズ、またはビーム焦点のｚ位置を制御することができる可変形状ミラーを含み得る。スキャナ２６の焦点制御構成要素は、ビーム路に沿った任意の好適な様式で、例えば同じまたは異なるモジュラーユニット内に配置され得る。
【００３１】
１つ以上の光学ミラー２８は、レーザービーム３８を集束対物レンズ３０に向けて誘導する。例えば、光学ミラー２８は、固定式偏位ミラーまたは可動式偏位ミラーであってもよい。代替として、レーザービーム３８を屈折および／または回折し得る光学要素が、光学ミラー２８の代わりに提供されてもよい。
【００３２】
集束対物レンズ３０は、レーザービーム３８を眼１２の標的領域上に集束する。集束対物レンズ３０は、患者アダプタ１６に別個に結合されてもよい。集束対物レンズ３０は、任意の好適な光学デバイス、例えばＦシータ対物レンズであってもよい。
【００３３】
患者アダプタ１６は、眼１２の角膜と連動する。スリーブ３４は、集束対物レンズ３０と結合し、接触要素３２を保持する。接触要素３２は、レーザー光線に対し透明または半透明であり、角膜と連動し角膜の一部を水平にし得る隣接面４０を有する。ある特定の実施形態において、隣接面３８は平面であり、角膜上に平面領域を形成する。隣接面４０は、平面領域もｘ−ｙ平面上にあるように、ｘ−ｙ平面上にあってもよい。他の実施形態において、隣接面４０は、平面である必要はなく、例えば、凸状または凹状であってもよい。
【００３４】
制御コンピュータ１８は、制御プログラム３６に従って、レーザーデバイス１４の制御可能な構成要素、例えばレーザー源２２、パルス列整形デバイス２４、スキャナ２６および／またはミラー（複数を含む）２８等を制御する。制御プログラム３６は、制御可能な構成要素に、パルスレーザー光線を眼１２の領域に集束させてその領域の少なくとも一部を光切断させるように命令する、コンピュータコードを含有する。
【００３５】
スキャナ２６は、レーザービーム３８を、任意の好適な構造の切開部を形成するように誘導し得る。眼１２の組織の任意の好適な部分が光切断され得る。装置１０は、レーザービーム３８の焦点を所与のスキャン経路に沿って移動させることにより、組織層を光切断し得る。レーザービーム３８がスキャン経路に沿って移動するにつれて、放射パルスは、眼１２の組織において光切断を形成する。より具体的には、光切断は、パルス列整形デバイス２４により出力されるパルス列の各パルス群によりもたらされる。複数の光切断の並列により、任意の所望の構造の切開部が、眼１２において形成され得る。
【００３６】
ここで、さらに図２を参照する。この図において、レーザー源２２は、ポンプ源４２およびレーザー共振器４４を含むように示されている。ポンプ源４２は、レーザー共振器４４の電気的または光学的ポンピングのために構成され得る。例えば、ポンプ源４２は、電子半導体駆動開路またはポンプダイオードを含んでもよい。レーザー共振器４４は、ＶＥＣＳＥＬ型のものであってもよい。ＶＥＣＳＥＬは、垂直外部共振器型面発光レーザーを表し、面発光半導体ゲインチップ、および１つまたはいくつかの外部光学要素で完結した共振器に基づく、半導体レーザーの種類を指す。ＶＥＣＳＥＬ型レーザーに関するより詳細な背景情報は、参照によりその内容が本明細書に組み込まれる、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｉｓｃ  Ｌａｓｅｒｓ：Ｐｈｙｓｉｃｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｏｌｅｇ  Ｇ．Ｏｋｈｏｔｎｉｋｏｖ編，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．ＫＧａＡ，Ｐｒｉｎｔ  ＩＳＢＮ：９７８−３−５２７−４０９３３−４に見出すことができる。他の実施形態において、レーザー共振器４４は、別の種類の半導体レーザー、例えばＶＣＳＥＬまたはＭＩＸＳＥＬ等である。受動モード同期の場合、共振器４４は、半導体技術において作製された可飽和吸収ミラー（ＳＡＭ）を含み得る。
【００３７】
レーザー源２２は、一定の間隔を置いて互いに後続し、少なくとも１００ＭＨｚのパルス繰り返し数を有する超短放射パルスのシーケンスとして、レーザービーム３８を生成する。図２の左下部のＰ−ｔ図は、レーザー源２２の出力時の位置（１）におけるパルスシーケンスを概略的に示している。シーケンスは、４６として示され、シーケンスの個々のパルスは、４８として示される。Ｐ−ｔ図において、Ｐは出力を示し、ｔは時間を示す。シーケンス４６のパルス４８のパルス繰り返し数は、１００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚ、５００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ、１ＧＨｚ〜２ＧＨｚ、２ＧＨｚ〜５ＧＨｚ、５ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ、または１０ＧＨｚ〜２０ＧＨｚの範囲内の任意の好適な値を有し得る。パルスエネルギー（および同様にパルスピーク出力）は、シーケンス４６の全てのパルス４８に対して同じである（超短レーザーパルスの形成において不可避であるような該当する許容差内で）。パルスエネルギーは、任意の好適な値を有し得、例えば、ピコジュール（ｐＪ）範囲内であってもよい。例えば、レーザー源２２により出力されるパルス４８のパルスエネルギーは、パルス当たり少なくとも約１ｐＪおよび最大約１０ｎＪであってもよい。ある特定の実施形態において、パルス４８は、１〜１００ｐＪ、１００〜５００ｐＪ、０．５〜１ｎＪ、または１〜１０ｎＪの範囲内のパルスエネルギーを有してもよい。
【００３８】
図２の例示されている実施形態において、光アイソレータ５０は、レーザー源２２とパルス列整形デバイス２４との間を結合し、レーザー共振器４４へのパルスの後方反射を抑制する。意図される目的のための光アイソレータの好適な構造は、以前から知られており、その詳細な議論は、本明細書では省略する。
【００３９】
光アイソレータ５０を通過した後、レーザービーム３８は、パルス列整形デバイス２４に進入する。パルス列整形デバイス２４は、前置増幅器５２、パルスセレクタ５４および後置増幅器（または「ブースター増幅器」）５６を含む。前置増幅器５２は、任意の好適な係数でシーケンス４６のパルス４８の増幅を達成する。例えば、増幅係数は、１０2〜１０4、２００〜５０００、５００〜３０００、または７００〜２０００の範囲内であってもよい。ある特定の実施形態において、前置増幅器５２は、ナノジュール（ｎＪ）範囲内、例えば一桁または二桁のｎＪ範囲内のエネルギーレベルまでパルス４８の増幅を達成する。ある特定の実施形態において、前置増幅器５２は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）である。他の実施形態において、前置増幅器５２は、ファイバー増幅器である。
【００４０】
パルスセレクタ５４は、連続パルスシーケンス４６の（事前に増幅された）パルス４８に対してパルスピッキングを行い、それぞれ複数の（事前に増幅された）パルスを含む連続パルス群からなるパルス列を生成する。図２の右下部のＰ−ｔ図は、パルスセレクタ５４により出力される、すなわちレーザービーム３８のビーム経路に沿った位置（２）におけるパルス列のパターンを概略的に示している。パルス列は、５８として示され、列内のパルスの群（または「バースト」）は、６０として示される。パルス群６０は、それぞれ、同じ数の（事前増幅された）パルスを含む。事前増幅されたパルスは、４８’として示される。各パルス群６０内のパルス４８’の数は、任意の好適な値を有してもよく、例えば、１０〜１０００、１０〜５００、２０〜２００、または５０〜１５０の範囲内であってもよい。パルスエネルギーは、パルス群６０内の全てのパルス４８’に対して同じである。
【００４１】
パルスセレクタは、連続パルスシーケンス４６から個々のパルスまたはパルス群を選択すること、および選択されたパルスまたはパルス群を後置増幅器５６に伝えることを可能にする、任意の好適なデバイスであってもよい。例えば、パルスセレクタ５４は、音響光学変調器（ＡＯＭ）として実装されてもよい。選択されたパルスの他の実施形態は、電気光学変調器またはポッケルスセルを含んでもよい。パルス群６０の繰り返し数は、シーケンス４６のパルス繰り返し数より少なくとも２または３の位数だけ小さい。パルス群６０の繰り返し数は、約１ＭＨｚ以下であり、例えば、１００から５００ｋＨｚまたは５００ｋＨｚから１ＭＨｚの範囲である。
【００４２】
パルス群６０のパルス４８’のパルス繰り返し数は、シーケンス４６のパルス４８の繰り返し数と同じである。群６０の繰り返し間隔に対する群６０の持続期間の比をデューティサイクルと定義すると、デューティサイクルの値は、２〜３０、５〜２０、または５〜１５％の範囲内であってもよい。例えば、デューティサイクルは、約１０％であってもよい。
【００４３】
後置増幅器５６は、パルス列６０のパルス４８’の増幅を行い、少なくとも１０、２０、５０または１００の倍数だけパルス４８’のエネルギーレベルを上昇させる。ある特定の実施形態において、後置増幅器５６は、パルス４８’を、１桁、２桁もしくは３桁のｎＪ範囲内、または１桁もしくは２桁のマイクロジュール（μＪ）範囲内のエネルギーレベルまで増幅する。例えば、後置増幅器は、パルス４８’を約１μＪの値まで増幅する。後置増幅器は、ファイバー増幅器、例えば、ラージモードエリア（ＬＭＡ）ファイバー増幅器またはラージピッチファイバー（ＬＰＦ）を含み得る。
【００４４】
再び図１を参照すると、接触要素３２を有する患者アダプタ１６は、レーザービーム３８が装置１０から標的（すなわち、眼１２）に向けて出力される射出場所を提供する。患者アダプタ１６を介して出力される際、パルス群のパルスは同じエネルギーおよび出力を有し、レーザービーム３８のパルス群のそれぞれの個々のパルスは、処理中の眼組織においてレーザー誘導光学破壊を達成するには不十分なエネルギーを有する。換言すれば、それぞれの個々のパルスのエネルギーは、単一パルス用途の該当するエネルギー閾値より低く、すなわち、単一パルスによりＬＩＯＢを誘導するのに必要なエネルギーレベルより低い。しかしながら、患者アダプタ１６において出力されるパルス群のパルス全体の総合的効果は、処理されている組織においてＬＩＯＢをもたらすのに十分である。ある特定の実施形態において、スキャナ２６は、パルス群のパルスが処理されている眼組織に「臨機応変」に、すなわちレーザービーム３８の動きを停止させることなく印加されるように、レーザービーム３８を連続的に移動させるように制御される。パルス群のパルスの時間的変位は、レーザービーム３８のスキャン速度を考慮して十分に短いが、それにも関わらず、パルス群のパルスが所望のＬＩＯＢを達成するために十分な位置重複をもって眼組織に発射されることが確保される。同時に、パルス列６０の連続的な群の時間的ずれは、連続的な群が実質的な重複なしに眼組織の離間した場所に発射されることを確実とするのに十分大きい。このようにして、パルス列６０内の一連のパルス群は、眼１２の組織において一連の光切断の形成をもたらすのに効果的である。
【００４５】
図面には示されていないが、レーザーデバイス１４は、ある特定の実施形態において、パルスストレッチャー、パルスコンプレッサー、反射回折格子、および／または透過回折格子等の追加的な光学構成要素を含んでもよい。これらの構成要素は、それ自体従来のものであり、したがってその詳細な説明は本明細書においては省略され得る。
【００４６】
図３は、標的、例えば眼１２において切開部を形成するための方法の例である。方法は、装置１０を使用して行うことができる。ステップ２００において、ＶＥＣＳＥＬ型レーザーが提供され得る。ステップ２１０において、ＶＥＣＳＥＬ型レーザーは、レーザー光線を生成するように制御され得る。生成された光線は、約１ＧＨｚ以上のパルス繰り返し数を有し得る。ステップ２２０において、生成された光線からパルス群が選択され得、パルス群は、約１ＭＨｚ以下の繰り返し数を有し得る。ステップ２３０において、レーザー光線の焦点は、標的において切開部を形成するために、標的の標的領域上を移動するように制御され得る。切開部は、任意の好適な構造を有してもよく、例えば、ヒトの眼１２の角膜または水晶体に形成されてもよい。
【図１】
2018043034.tif 000003
【図２】
2018043034.tif 000004
【図３】
2018043034.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月25日(2017.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー装置であって、
超短パルス持続期間を有するパルスレーザー光線を生成するように構成されるレーザー源（２２）と、
前記レーザー光線からパルスの群（６０）を選択するように構成されるセレクタ（２４）であって、各パルス群は、少なくとも１００ＭＨｚのパルス繰り返し数の複数のパルスを含み、前記パルス群は、約１ＭＨｚ以下の群繰り返し数を有する、セレクタ（２４）と、
前記パルスレーザー光線の焦点をスキャンするように構成されるスキャナデバイス（２６）と、
コントローラにより実行された場合に、標的材料において切断の形成をもたらす命令を含む制御プログラム（３６）に基づいて、前記スキャナデバイスを制御するように構成される前記コントローラ（１８）とを備える、レーザー装置。
【外国語明細書】
2018043034000001.pdf