JPH01296688A - 多波長レーザ光源 - Google Patents
多波長レーザ光源Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、全体的にいえば、多波長レーザ光源に関する
。もう少し具体的にいえば、本発明は、レーザ・パルス
の各パルスの持続時間が極めて短く、かつ、これらのパ
ルスの繰り返し周波数が極めて大きい。レーザ・パルス
の多波長ビームを生ずるレーザ光源に関する。ものであ
る。本発明は、特に、しかしそれに限るわけではないが
、眼科手術に対して大きな効用を有する。
。もう少し具体的にいえば、本発明は、レーザ・パルス
の各パルスの持続時間が極めて短く、かつ、これらのパ
ルスの繰り返し周波数が極めて大きい。レーザ・パルス
の多波長ビームを生ずるレーザ光源に関する。ものであ
る。本発明は、特に、しかしそれに限るわけではないが
、眼科手術に対して大きな効用を有する。
[従来の技術]
レーザは、永年の間、種々の目的で使用されてきている
が、大きな効果が得られている。この技術の理論は複雑
であり、かつ、高度に理論的である。しかし、その技術
的な複雑さの背優にあるいくつかの基本的概念を全体的
に理解するには、本発明によって得られる新規な寄与を
理解すれば十分である。
が、大きな効果が得られている。この技術の理論は複雑
であり、かつ、高度に理論的である。しかし、その技術
的な複雑さの背優にあるいくつかの基本的概念を全体的
に理解するには、本発明によって得られる新規な寄与を
理解すれば十分である。
当業者には周知であるように、レーザ光ビームは、高度
に平行でコヒーレントな、単色光の光周波数の強い電磁
波である。さらに、レーザ光ビームは、ガラスまたは結
晶のような選定された活性媒体を正しく励振することに
よって、すなわち、通常「ボンピング」と呼ばれている
工程によって発生することがよく知られている。レーザ
光ビームにおける合成放出光をどのように構成するか、
が、本発明の関与する部分である。
に平行でコヒーレントな、単色光の光周波数の強い電磁
波である。さらに、レーザ光ビームは、ガラスまたは結
晶のような選定された活性媒体を正しく励振することに
よって、すなわち、通常「ボンピング」と呼ばれている
工程によって発生することがよく知られている。レーザ
光ビームにおける合成放出光をどのように構成するか、
が、本発明の関与する部分である。
レーザ技術の利用を基本的に理解するための最も重要な
パラメータは、光の波長と、これらの光の持続時間、お
よびそれらの強度である。すぐにわかるように、これら
のパラメータを変えることにより、レーザ光ビームを適
用しようとする具体的用途に対して、その効果を最良に
することができる。眼科手術に用いられる場合には、い
くつかの具体的な考察が重要になる。第1に、眼科手術
の場合、その他の手術の場合も同様であるが、要求され
た手術操作を優れた性能をもって実行することができ、
一方、組織に与える損傷が出来るだけ少ないことが好ま
しい。この点に関する十分な考察がJoel H,Kr
auss等名の論文[taser〜8月、になされてい
る。にraussの論文およびその他の文献は、期待さ
れる通りに、レーザ光ビームの構成内容が眼科手術に対
する効力を決定する重大な要因であるとしている。
パラメータは、光の波長と、これらの光の持続時間、お
よびそれらの強度である。すぐにわかるように、これら
のパラメータを変えることにより、レーザ光ビームを適
用しようとする具体的用途に対して、その効果を最良に
することができる。眼科手術に用いられる場合には、い
くつかの具体的な考察が重要になる。第1に、眼科手術
の場合、その他の手術の場合も同様であるが、要求され
た手術操作を優れた性能をもって実行することができ、
一方、組織に与える損傷が出来るだけ少ないことが好ま
しい。この点に関する十分な考察がJoel H,Kr
auss等名の論文[taser〜8月、になされてい
る。にraussの論文およびその他の文献は、期待さ
れる通りに、レーザ光ビームの構成内容が眼科手術に対
する効力を決定する重大な要因であるとしている。
レーザ光ビームの波長の重要性に言及している文献は多
くはない。よく知られているように、レーザ光ビームと
このレーザ光ビームが入射する人体の組織との間の相互
作用は、波長によって変わる。これは、組織が異なると
その吸収特性が異なるからである。したがって、レーザ
光源は、それが用いられる目的に応じて、注意深く選定
されなければならない。それぞれの活性媒体はその特性
波長を有しているので、このパラメータを変えることは
、本質的に、活性媒体を選択する問題である。しかし、
レーザ光ビームの強度や持続時間に関する他の重要な変
数の場合には、そうではない。
くはない。よく知られているように、レーザ光ビームと
このレーザ光ビームが入射する人体の組織との間の相互
作用は、波長によって変わる。これは、組織が異なると
その吸収特性が異なるからである。したがって、レーザ
光源は、それが用いられる目的に応じて、注意深く選定
されなければならない。それぞれの活性媒体はその特性
波長を有しているので、このパラメータを変えることは
、本質的に、活性媒体を選択する問題である。しかし、
レーザ光ビームの強度や持続時間に関する他の重要な変
数の場合には、そうではない。
持続時間に関していえば、レーザ光ビームは、全体的に
云って、連続光ビームとパルス状光ビームとに分類する
ことができる。多くの医療目的に対しては、連続光レー
ザ・ビームよりもパルス状レーザ光ビームの方がより効
果がある。連続光ビームの場合、レーザ光ビームの持続
時間は光ビームがオンになっている時間である。一方こ
れに対して、パルス状光ビームの持続時間は、より正確
にいえば、個々のパルスの持続時間の和であると考えら
れる。現在、ピコ秒領域(1ps−1ピコ秒=10−1
2秒)のパルスが得られているが、実際には、この領域
のパルスは眼科手術には用いられていない。その代り、
ナノ秒領域(1nS= 1ナノ秒=10’秒)のパルス
が用いられるのが典型的な場合である。
云って、連続光ビームとパルス状光ビームとに分類する
ことができる。多くの医療目的に対しては、連続光レー
ザ・ビームよりもパルス状レーザ光ビームの方がより効
果がある。連続光ビームの場合、レーザ光ビームの持続
時間は光ビームがオンになっている時間である。一方こ
れに対して、パルス状光ビームの持続時間は、より正確
にいえば、個々のパルスの持続時間の和であると考えら
れる。現在、ピコ秒領域(1ps−1ピコ秒=10−1
2秒)のパルスが得られているが、実際には、この領域
のパルスは眼科手術には用いられていない。その代り、
ナノ秒領域(1nS= 1ナノ秒=10’秒)のパルス
が用いられるのが典型的な場合である。
パルス状光ビームが用いられる手術の場合、典型的には
、パルスの群のバーストとして使用される。レーザ光ビ
ームがこのような構成内容を有するのとは異って、本発
明ではパルス状レーザ光ビームが用いられるが、それは
実際には準連続の性格を有する光ビームである。このよ
うに、本発明のレーザ光源によって得られるレーザ光ビ
ームは、同じエネルギを有しかつ同じ持続時間を有する
パルスの連続した波列であり、そのパルスの繰り返し周
波数は極めて大きい。
、パルスの群のバーストとして使用される。レーザ光ビ
ームがこのような構成内容を有するのとは異って、本発
明ではパルス状レーザ光ビームが用いられるが、それは
実際には準連続の性格を有する光ビームである。このよ
うに、本発明のレーザ光源によって得られるレーザ光ビ
ームは、同じエネルギを有しかつ同じ持続時間を有する
パルスの連続した波列であり、そのパルスの繰り返し周
波数は極めて大きい。
前記のように、波長、持続時間、および強度は、レーザ
光ビームの特性を表す重要なパラメータである。予想さ
れるように、これらのパラメータの問には関連性がある
。具体的にいえば、これらの変数は次の式によって相互
に関連している。
光ビームの特性を表す重要なパラメータである。予想さ
れるように、これらのパラメータの問には関連性がある
。具体的にいえば、これらの変数は次の式によって相互
に関連している。
ここで、Pは強度、すなわち、パワーであり、Eはエネ
ルギ、tはパルスの持続時間、hはブランク定数、Cは
光の速度、λは波長、nは1パルス当りのフォトン数で
ある。
ルギ、tはパルスの持続時間、hはブランク定数、Cは
光の速度、λは波長、nは1パルス当りのフォトン数で
ある。
前記式かられかるように、エネルギ(E)は光の波長(
λ)に逆比例する。また、前記の強度(P)に対する式
かられかるように、もし各パルスの持続時間(1)が実
効的に小さくできるならば、波長が長くてエネルギが小
さなパルスが用いられている場合であっても、レーザ光
ビームの強度、すなわち、パワーはなお大きくすること
ができる。眼科手術では、波長の長いパルスを用いた時
にのみ効果が得られることがある。したがって、持続時
間(1)を制御できる性能を有することが極めて重要と
なる。
λ)に逆比例する。また、前記の強度(P)に対する式
かられかるように、もし各パルスの持続時間(1)が実
効的に小さくできるならば、波長が長くてエネルギが小
さなパルスが用いられている場合であっても、レーザ光
ビームの強度、すなわち、パワーはなお大きくすること
ができる。眼科手術では、波長の長いパルスを用いた時
にのみ効果が得られることがある。したがって、持続時
間(1)を制御できる性能を有することが極めて重要と
なる。
現在のレーザ光を用いた手術の場合、光ビームが組織に
及ぼす効果を決めているものはレーザ光ビームのエネル
ギ、すなわち、光ビームまたは光パルスの中のフォトン
の数であるとされている。
及ぼす効果を決めているものはレーザ光ビームのエネル
ギ、すなわち、光ビームまたは光パルスの中のフォトン
の数であるとされている。
この効果は、全体的には、熱効果である、または電気機
械効果である、またはこれらの効果が組み合わされたも
のであるとして説明されている。よく知られているよう
に、この効果は節回が極めて局在していて始めて効用が
得られるけれども、現在用いられているレーザ光ビーム
の比較的大きなエネルギ状態では、周辺の組織に不必要
な損傷を与えることはどうしても避けられない。
械効果である、またはこれらの効果が組み合わされたも
のであるとして説明されている。よく知られているよう
に、この効果は節回が極めて局在していて始めて効用が
得られるけれども、現在用いられているレーザ光ビーム
の比較的大きなエネルギ状態では、周辺の組織に不必要
な損傷を与えることはどうしても避けられない。
本発明により、組織の切断と組織の弾性的性質の変化と
の両方を、電界効果で達成することができる。この電界
効果には、前記の熱効果および電気機械効果のように、
周辺に与える悪い影響がない。この電界効果を詳細に説
明することはここではできないが、熱効果および電気機
械効果とは異って、この電界効果はレーザ光ビームのエ
ネルギには依存しないこと、を指摘しておくことは重要
であると思われる。そうではなくて、この電界効果は光
ビームの強度に依存する。すなわち、ターゲット領域に
単位時間に入射するフォトンの数に依存する。したがっ
て、電界効果を用いて組織の構造を変える時はいつでも
、この目的を達成するのに十分な光ビーム強度を保持す
る一方、不必要な熱効果と電気機械効果が極めて局在し
た領域に限定されるレベルまで、光ビームのエネルギを
小さくすることが目標となる。けれども、式P=□から
れかるように、エネルギ強度は比を 例している。したがって、エネルギ(E)が小さくなっ
た時、もしパルスの持続時間(1)が同時に小さくなる
ならば、その時には強度(P)はその大きさを保持する
であろう。
の両方を、電界効果で達成することができる。この電界
効果には、前記の熱効果および電気機械効果のように、
周辺に与える悪い影響がない。この電界効果を詳細に説
明することはここではできないが、熱効果および電気機
械効果とは異って、この電界効果はレーザ光ビームのエ
ネルギには依存しないこと、を指摘しておくことは重要
であると思われる。そうではなくて、この電界効果は光
ビームの強度に依存する。すなわち、ターゲット領域に
単位時間に入射するフォトンの数に依存する。したがっ
て、電界効果を用いて組織の構造を変える時はいつでも
、この目的を達成するのに十分な光ビーム強度を保持す
る一方、不必要な熱効果と電気機械効果が極めて局在し
た領域に限定されるレベルまで、光ビームのエネルギを
小さくすることが目標となる。けれども、式P=□から
れかるように、エネルギ強度は比を 例している。したがって、エネルギ(E)が小さくなっ
た時、もしパルスの持続時間(1)が同時に小さくなる
ならば、その時には強度(P)はその大きさを保持する
であろう。
本発明により、レーザ光ビームのパルス持続時間は、現
在の技術で得られているレーザ光ビームの持続時間より
も、大幅に小さくされる。例えば、よく知られているエ
キシマ・レーザでは、持続時間が10ナノ秒のパルスが
発生するのが典型的な場合である。他方、本発明で考え
られているパルスの持続時間は、1ピコ秒または数ピコ
秒である。
在の技術で得られているレーザ光ビームの持続時間より
も、大幅に小さくされる。例えば、よく知られているエ
キシマ・レーザでは、持続時間が10ナノ秒のパルスが
発生するのが典型的な場合である。他方、本発明で考え
られているパルスの持続時間は、1ピコ秒または数ピコ
秒である。
これはパルスの持続時間が約10.000分の1だけ小
さくなっている。また、熱効果または電気機械効果によ
る周辺組織に与える有害な効果を減らすために、本発明
により得られる各パルスのエネルギのレベルは、現在用
いられているレーザ光ビームで得られている各パルスの
エネルギのレベルよりも、約1.000分の1程度も小
さい。このようにして得られたレーザ光ビームの各パル
スの強度は、現在よく用いられている光ビームで得られ
ている強度よりも、なお約10倍大きい。したがって、
電界効果は強いけれども、熱効果と電気機械効果は最小
に抑えられる。
さくなっている。また、熱効果または電気機械効果によ
る周辺組織に与える有害な効果を減らすために、本発明
により得られる各パルスのエネルギのレベルは、現在用
いられているレーザ光ビームで得られている各パルスの
エネルギのレベルよりも、約1.000分の1程度も小
さい。このようにして得られたレーザ光ビームの各パル
スの強度は、現在よく用いられている光ビームで得られ
ている強度よりも、なお約10倍大きい。したがって、
電界効果は強いけれども、熱効果と電気機械効果は最小
に抑えられる。
本発明の効力を評価するまた別の因子は、集束領域の大
きさである。通常のエキシマ・レーザを例にあげれば、
効力を及ぼす領域の大きさは直径約100ミクロンの領
域である。本発明の集束領域の大きさは、これとは大き
く異って、直径約1ミクロンである。さらに、持続時間
の短いパルスが用いられているけれども、組織を切断す
るのに効力のある全パワーは、各パルスのパワーの和で
あることがわかっている。したがって、効力のある眼科
用レーザを開発するさいの主要な着目点は、パルスの繰
り返し周波数を大きくすることであることがわかる。し
たがって、実際に行なわれているように大きなターゲッ
ト領域にエネルギの大きなバーストを入射させるのでは
なく、本発明の目的は、組織の光弾性的性質を実効的に
変えるのに十分の強度をもって、多くの小さなターゲッ
ト領域に効力を及ぼすことである。このように、本発明
により、大きなエネルギの光ビームと同じ効果が要求通
りに得られるが、周辺の組織に悪い効果を与えることは
ない。本発明の概要を述べれば、大強度で低エネルギの
パルスの準連続ビームを発生させ、それらが極めて高い
繰返し周波数で異った選定されたターゲット領域に入射
するようにされる。
きさである。通常のエキシマ・レーザを例にあげれば、
効力を及ぼす領域の大きさは直径約100ミクロンの領
域である。本発明の集束領域の大きさは、これとは大き
く異って、直径約1ミクロンである。さらに、持続時間
の短いパルスが用いられているけれども、組織を切断す
るのに効力のある全パワーは、各パルスのパワーの和で
あることがわかっている。したがって、効力のある眼科
用レーザを開発するさいの主要な着目点は、パルスの繰
り返し周波数を大きくすることであることがわかる。し
たがって、実際に行なわれているように大きなターゲッ
ト領域にエネルギの大きなバーストを入射させるのでは
なく、本発明の目的は、組織の光弾性的性質を実効的に
変えるのに十分の強度をもって、多くの小さなターゲッ
ト領域に効力を及ぼすことである。このように、本発明
により、大きなエネルギの光ビームと同じ効果が要求通
りに得られるが、周辺の組織に悪い効果を与えることは
ない。本発明の概要を述べれば、大強度で低エネルギの
パルスの準連続ビームを発生させ、それらが極めて高い
繰返し周波数で異った選定されたターゲット領域に入射
するようにされる。
このような観点から、レーザ光ビームの光の波長は用い
られる活性媒体によって定まることと、異なる波長の光
は人体組織に異なる効果を及ぼすこととを思い起こして
みる。したがって、活性媒体の選定は重要であり、この
ことは要求された波長の光を発生させる基本である。け
れども、これらの変数の組み合わせ効果も重要であって
、それにより、要求された結果を得るために、組織が熱
的に影響を受けるかまたは電気機械的に影響を受けるか
が決定されるであろう。したがって、パルスの持続時間
とパルスの強度とを制御する性能を有することが重要で
ある。
られる活性媒体によって定まることと、異なる波長の光
は人体組織に異なる効果を及ぼすこととを思い起こして
みる。したがって、活性媒体の選定は重要であり、この
ことは要求された波長の光を発生させる基本である。け
れども、これらの変数の組み合わせ効果も重要であって
、それにより、要求された結果を得るために、組織が熱
的に影響を受けるかまたは電気機械的に影響を受けるか
が決定されるであろう。したがって、パルスの持続時間
とパルスの強度とを制御する性能を有することが重要で
ある。
本発明の評価によれば、眼の組織を切断する最も効果的
で効能のある方法は、当業者にフォトアブレーション(
photoablation )と呼ばれティる方法で
ある。この方法によれば、パルスは極めて持続時間の短
いもの、例えば、1ピコ秒ないし40ピコ秒であり、か
つその繰り返し周波数が大きい、例えば、毎秒10.0
00パルスないし毎秒1.000.000パルスの領域
のものが好ましい。ざらに、本発明の評価によれば、前
記電界効果を用いて、細胞組織の間の接合部を機械的に
切断して切開を行なうこともできるし、または細胞の弾
性的性質を変えて他のi胞との相互結合力を変えること
もできる。波長を選定することにより、これらのうちの
特定の結果を得ることができる。
で効能のある方法は、当業者にフォトアブレーション(
photoablation )と呼ばれティる方法で
ある。この方法によれば、パルスは極めて持続時間の短
いもの、例えば、1ピコ秒ないし40ピコ秒であり、か
つその繰り返し周波数が大きい、例えば、毎秒10.0
00パルスないし毎秒1.000.000パルスの領域
のものが好ましい。ざらに、本発明の評価によれば、前
記電界効果を用いて、細胞組織の間の接合部を機械的に
切断して切開を行なうこともできるし、または細胞の弾
性的性質を変えて他のi胞との相互結合力を変えること
もできる。波長を選定することにより、これらのうちの
特定の結果を得ることができる。
このことを念頭において、本発明の評価によれば、眼科
手術に応用された場合、2.94ミクロンの波長を有す
るレーザ光ビームで角膜組織に対する外部アブレーショ
ン(I械的切断)を行なうことができ、そして1.06
ミクロンと0.532ミクロンの波長を有するレーザ光
ビームで角膜組織に対する内部アブレーション(弾性的
変化)を行なうことができる。本発明の目的は、これら
のすべての波長を有し、角膜組織に電界効果を及ぼしう
る、多波長光ビームを発生できる結晶をそなえ・ること
である。しかし、このことは本発明を制約するものでは
ない。実際、活性媒体を選定することにより、本発明は
血管外科処置および神経外科処置に用いることができる
。したがって、本発明で用いることができる活性媒体は
、要求されている処置内容とそれに最も効果的なレーザ
光波長とによってのみ定めることができる。
手術に応用された場合、2.94ミクロンの波長を有す
るレーザ光ビームで角膜組織に対する外部アブレーショ
ン(I械的切断)を行なうことができ、そして1.06
ミクロンと0.532ミクロンの波長を有するレーザ光
ビームで角膜組織に対する内部アブレーション(弾性的
変化)を行なうことができる。本発明の目的は、これら
のすべての波長を有し、角膜組織に電界効果を及ぼしう
る、多波長光ビームを発生できる結晶をそなえ・ること
である。しかし、このことは本発明を制約するものでは
ない。実際、活性媒体を選定することにより、本発明は
血管外科処置および神経外科処置に用いることができる
。したがって、本発明で用いることができる活性媒体は
、要求されている処置内容とそれに最も効果的なレーザ
光波長とによってのみ定めることができる。
眼科手術に用いられる以外に、この新規なレーザ光源は
、外科医療の種々の場合に用いることができる。近代の
光学装置と光ファイバ・hチーチルとにより、人体内の
事実上いかなる位置へもレーザ光を送ることができる。
、外科医療の種々の場合に用いることができる。近代の
光学装置と光ファイバ・hチーチルとにより、人体内の
事実上いかなる位置へもレーザ光を送ることができる。
例えば、血管外科の場合、閉塞した動脈から透明なブラ
ック(plaque)まで光ファイバを通してレーザ光
を導くことができる。最初、血管外科での実験的試みと
して、CWアルコン・レーザとNd:YAGレーザが用
いられた。最近、石灰化したブラックを破壊するために
、エキシマ・レーザのパルス状票外光線が研究されてい
る。けれども、血管壁に穴をあけてしまうというそれに
付随した問題点は、現在でも十分には解決されていない
。本発明のレーザ光源を作像用光ファイバ束に適用すれ
ば、フォトアブレーション工程の制御を大幅に改善する
ことができる。
ック(plaque)まで光ファイバを通してレーザ光
を導くことができる。最初、血管外科での実験的試みと
して、CWアルコン・レーザとNd:YAGレーザが用
いられた。最近、石灰化したブラックを破壊するために
、エキシマ・レーザのパルス状票外光線が研究されてい
る。けれども、血管壁に穴をあけてしまうというそれに
付随した問題点は、現在でも十分には解決されていない
。本発明のレーザ光源を作像用光ファイバ束に適用すれ
ば、フォトアブレーション工程の制御を大幅に改善する
ことができる。
同様に、レーザ結石破砕術では、それは多くの場合に、
音波結石破砕術よりも効果的な方法であることがわかっ
てきている。腎臓結石または胆6結石は大きな精度をも
って破壊することができる。
音波結石破砕術よりも効果的な方法であることがわかっ
てきている。腎臓結石または胆6結石は大きな精度をも
って破壊することができる。
神経外科において、本発明による新規なレーザ光源は、
現在可能である以上に、まわりの繊細な組織に影響を与
えないであろう。耳の手術の場合には、微細に集光され
たレーザ光ビームを用いることができるので、アブミ骨
に影響を与えないで、選択的に材料を蒸発させることが
でき、その後静かにそれらを取り出し、そして人工物で
置き換えることができる。この方法では出血が少なく、
そして繊細な内耳に与える損傷を大幅に少なくすること
ができる。回復はより速く、かく苦痛がより少ないであ
ろう。
現在可能である以上に、まわりの繊細な組織に影響を与
えないであろう。耳の手術の場合には、微細に集光され
たレーザ光ビームを用いることができるので、アブミ骨
に影響を与えないで、選択的に材料を蒸発させることが
でき、その後静かにそれらを取り出し、そして人工物で
置き換えることができる。この方法では出血が少なく、
そして繊細な内耳に与える損傷を大幅に少なくすること
ができる。回復はより速く、かく苦痛がより少ないであ
ろう。
産業への応用は潜在的に沢山ある。例えば、この新規な
レーザ光源により、VLSI微細構造体の清浄化とエツ
チングとに対する高速で高精度の方法が得られるであろ
う。微細加工において、多くの応用が可能である。
レーザ光源により、VLSI微細構造体の清浄化とエツ
チングとに対する高速で高精度の方法が得られるであろ
う。微細加工において、多くの応用が可能である。
[発明の要約]
本発明の1つの目的は、持続時間が極めて短くかつ繰り
返し周波数が極めて大きいパルスを発生する、パルス状
レーザ光源を提供することである。
返し周波数が極めて大きいパルスを発生する、パルス状
レーザ光源を提供することである。
本発明のまたは別の目的は、パルスの持続時間とパルス
の繰り返し周波数との両方を変えることができるレーザ
光源を提供することである。本発明のなお別の目的は、
要求された処置に対して効力のある有効な波長を得るた
めに、種々の活性媒体で動作することができるレーザ光
源を提供することである。本発明のなお別の目的は、製
造が比較的簡単でかつコストの安い、多波長レーザ装置
を提供することである。
の繰り返し周波数との両方を変えることができるレーザ
光源を提供することである。本発明のなお別の目的は、
要求された処置に対して効力のある有効な波長を得るた
めに、種々の活性媒体で動作することができるレーザ光
源を提供することである。本発明のなお別の目的は、製
造が比較的簡単でかつコストの安い、多波長レーザ装置
を提供することである。
本発明による新規な多波長レーザ光源の好ましい実施例
は複数個のレーザ・ダイオードを有する。
は複数個のレーザ・ダイオードを有する。
これらのレーザ・ダイオードからの出力光はレーザ発振
器の入力に送られる。レーザ発振器は結晶のような活性
媒体を有し、そしてこの活性媒体はレーザ・ダイオード
からの光でポンピングされ、それにより予め定められた
波長を有するレーザ光ビームを発生する。本発明により
、要求された多波長を有するレーザ光ビームを生ずるの
にYSGG:Or;Nd:Er結晶を用イルコとが好ま
しい。発振器の中に音響光学モード同期装置がそなえら
れて、この発振器の光軸に沿って放射される光がパルス
状に整形される。
器の入力に送られる。レーザ発振器は結晶のような活性
媒体を有し、そしてこの活性媒体はレーザ・ダイオード
からの光でポンピングされ、それにより予め定められた
波長を有するレーザ光ビームを発生する。本発明により
、要求された多波長を有するレーザ光ビームを生ずるの
にYSGG:Or;Nd:Er結晶を用イルコとが好ま
しい。発振器の中に音響光学モード同期装置がそなえら
れて、この発振器の光軸に沿って放射される光がパルス
状に整形される。
この発振器の出力に分散線路(dispersionl
ine)が光学的に接続され、レーザ光ビームのパルス
の中の波長が広げられる。この分散線路は長さが約20
メートルの単一モード光ファイバであることが好ましい
。この分散線路を出たパルスは光学的に再生増幅器(r
egenerative amplBier)に送られ
、そこでレーザ光ビームの中のパルスが増幅される。そ
の後、再生増幅器の中の電気光学結晶が選択的に励振さ
れて、パルスの偏光面が変えられる。電気光学結晶によ
って偏光面が第1変化を受ける場合、パルスはこの増幅
器の中に閉じ込められ、そしてパルスはレーザ・ボンピ
ング装置との相互作用によって再生増幅器の中で増幅さ
れる。電気光学結晶によって偏光面が次の変化を受ける
場合、この増幅されたパルスが再生増幅器。
ine)が光学的に接続され、レーザ光ビームのパルス
の中の波長が広げられる。この分散線路は長さが約20
メートルの単一モード光ファイバであることが好ましい
。この分散線路を出たパルスは光学的に再生増幅器(r
egenerative amplBier)に送られ
、そこでレーザ光ビームの中のパルスが増幅される。そ
の後、再生増幅器の中の電気光学結晶が選択的に励振さ
れて、パルスの偏光面が変えられる。電気光学結晶によ
って偏光面が第1変化を受ける場合、パルスはこの増幅
器の中に閉じ込められ、そしてパルスはレーザ・ボンピ
ング装置との相互作用によって再生増幅器の中で増幅さ
れる。電気光学結晶によって偏光面が次の変化を受ける
場合、この増幅されたパルスが再生増幅器。
から取り出されて、パルス圧縮器に向って進む。
パルス圧縮器は回折格子とコーナ・キユーブとを有する
。コーナ・キユーブは回折格子と光学的に連結されてお
り、かつ、回折格子に対して移動することができる。コ
ーナ・キユーブと回折格子との間の距離を変えることに
よって、各パルスの持続時間を設定することができる。
。コーナ・キユーブは回折格子と光学的に連結されてお
り、かつ、回折格子に対して移動することができる。コ
ーナ・キユーブと回折格子との間の距離を変えることに
よって、各パルスの持続時間を設定することができる。
周波数2倍器(frequency doubler
)がまたパルス圧縮器の中にそなえられていて、発振器
で発生したパルス状レーザ光ビームの波長を半分にして
、半分の波長を有するパルス状°レーザ光ビームを生ず
る。
)がまたパルス圧縮器の中にそなえられていて、発振器
で発生したパルス状レーザ光ビームの波長を半分にして
、半分の波長を有するパルス状°レーザ光ビームを生ず
る。
[実施例]
本発明それ自体および本発明の新規な特徴は、その構造
と動作との両方について、添付図面と下記説明とにより
最もよく理解されるであろう。添付図面において、同等
な部品には同じ参照番号が付けられている。
と動作との両方について、添付図面と下記説明とにより
最もよく理解されるであろう。添付図面において、同等
な部品には同じ参照番号が付けられている。
第1図において、本発明による多波長レーザ光源が10
で全体的に示されている。この多波長レーザ光源10は
複数個の構成部材から成る。より具体的にいえば、多波
長レーザ光源10はレーザ・ダイオードのアレイ12を
有する。これらのレーザ・ダイオードは発振器14への
光入力を供給し、活性媒体の励振を行なう。その結果と
して得られる発振器14からの出力はモード同期パルス
・レーザ・ビーム16である。パしレス争レーザ・ビー
ム16は反射1t18で反射されて、分散線路20に入
射する。この分散線路2oは光ビーム16のパルスの光
の波長を拡大する。分散ライン20を出た光ビーム16
は反射鏡22で反射されて、再生増幅器24に入射する
。この再生増幅器24の中で、光ビーム16の中の個々
のパルスが増幅される。さらに、下記で考察される方式
により、光ビーム16の中のパルスの繰り返し周波数は
再生増幅器24の中で設定される。再生増幅器24を出
たレーザ光ビーム16は反射鏡26で反射されて、パル
ス圧縮器28に入射する。このパルス圧縮器28はレー
ザ光ビーム16の中の各パルスの持続時間を設定する。
で全体的に示されている。この多波長レーザ光源10は
複数個の構成部材から成る。より具体的にいえば、多波
長レーザ光源10はレーザ・ダイオードのアレイ12を
有する。これらのレーザ・ダイオードは発振器14への
光入力を供給し、活性媒体の励振を行なう。その結果と
して得られる発振器14からの出力はモード同期パルス
・レーザ・ビーム16である。パしレス争レーザ・ビー
ム16は反射1t18で反射されて、分散線路20に入
射する。この分散線路2oは光ビーム16のパルスの光
の波長を拡大する。分散ライン20を出た光ビーム16
は反射鏡22で反射されて、再生増幅器24に入射する
。この再生増幅器24の中で、光ビーム16の中の個々
のパルスが増幅される。さらに、下記で考察される方式
により、光ビーム16の中のパルスの繰り返し周波数は
再生増幅器24の中で設定される。再生増幅器24を出
たレーザ光ビーム16は反射鏡26で反射されて、パル
ス圧縮器28に入射する。このパルス圧縮器28はレー
ザ光ビーム16の中の各パルスの持続時間を設定する。
第1図に示されているように、パルス圧縮器28は、異
った波長のパルス状レーザ光ビーム16aおよび16b
を選択的に生ずる装置を有する。本発明のレーザ光源1
0の性能は各部材を個別に調べることによってわかるで
あろう。
った波長のパルス状レーザ光ビーム16aおよび16b
を選択的に生ずる装置を有する。本発明のレーザ光源1
0の性能は各部材を個別に調べることによってわかるで
あろう。
第2図に示されているように、発振器14のアレイ12
はレーザ・ダイオード30を有する。レーザ・ダイオー
ド30はレーザ光を発生し、そしてこの光はコリメータ
・レンズ32を通って、ビーム・スプリッタ34に向っ
て進む。レーザ争ダイオード36も同じようにそなえら
れていて、レーザ・ダイオード36を出た光はコリメー
タ・レンズ38を通って、ビーム・スプリッタ34に向
って進む。レーザ・ダイオード30とレーザ・ダイオー
ド36とからの光はビーム・スプリッタ34で組み合わ
されて、円柱レンズ4oに向って進む。第2図にまた示
されているように、レーザ・ダイオード42とレーザ・
ダイオード48がまたそなえられている。レーザ・ダイ
オード42を出た光はコリメータ・レンズ44を通って
、ビーム・スプリッタ46に進む。一方、レーザ・ダイ
オード48を出た光はコリメータ・レンズ50を通つて
、ビーム・スプリッタ46に向って進む。レーザ・ダイ
オード42からの光とレーザ・ダイオード48からの光
とがビーム・スプリッタ46で結合されて、円柱レンズ
52に向って進む。第2図に示されているように、円柱
レンズ40を通った光と円柱レンズ52を通った光との
両方が、結晶54に入射する。レーザ・ダイオードと、
ビーム・スプリッタと、円柱レンズとをこのように組み
合わせてボンピング装置を構成することは、当業者には
周知のことである。レーザ・ダイオード30.36.4
2および48は型式SLD 2460のレーザ・ダイ
オードであることが好ましい。
はレーザ・ダイオード30を有する。レーザ・ダイオー
ド30はレーザ光を発生し、そしてこの光はコリメータ
・レンズ32を通って、ビーム・スプリッタ34に向っ
て進む。レーザ争ダイオード36も同じようにそなえら
れていて、レーザ・ダイオード36を出た光はコリメー
タ・レンズ38を通って、ビーム・スプリッタ34に向
って進む。レーザ・ダイオード30とレーザ・ダイオー
ド36とからの光はビーム・スプリッタ34で組み合わ
されて、円柱レンズ4oに向って進む。第2図にまた示
されているように、レーザ・ダイオード42とレーザ・
ダイオード48がまたそなえられている。レーザ・ダイ
オード42を出た光はコリメータ・レンズ44を通って
、ビーム・スプリッタ46に進む。一方、レーザ・ダイ
オード48を出た光はコリメータ・レンズ50を通つて
、ビーム・スプリッタ46に向って進む。レーザ・ダイ
オード42からの光とレーザ・ダイオード48からの光
とがビーム・スプリッタ46で結合されて、円柱レンズ
52に向って進む。第2図に示されているように、円柱
レンズ40を通った光と円柱レンズ52を通った光との
両方が、結晶54に入射する。レーザ・ダイオードと、
ビーム・スプリッタと、円柱レンズとをこのように組み
合わせてボンピング装置を構成することは、当業者には
周知のことである。レーザ・ダイオード30.36.4
2および48は型式SLD 2460のレーザ・ダイ
オードであることが好ましい。
本発明により、活性媒体は結晶54である。この結晶5
4は、YSGG:Cr:Nd:Er結晶であることが好
ましい。けれども、この特定のYSGG:Cr:Nd:
Er結晶54は単に一つの例に過ぎないことを断ってお
く。実際、本発明の範囲内において、他の適当な活性媒
体を用いて要求された特性を有するレーザ光ビームを得
ることができる。レーザ・ダイオード30,36.42
および48のような周辺レーザ光源によってYSGG:
Cr:Nd:Er結晶54をボンピングすると、この結
晶54は波長1.06ミクロンと波長2.94ミクロン
のレーザ光ビームを発生することが知られている。下記
で行なう考察のために、1.06ミクロン波長のレーザ
光ビームの一部分が取り出されたとして、この光ビーム
が周波数逓倍器を通り、波長が0.532ミクロンのレ
ーザ光ビームになる。このように、本発明により、いま
説明した結晶54のような多くの活性媒体は、3つの異
なる波長のレーザ光ビームを発生するレーザ光源10と
なりうるであろう。前記の理由により、このことは装置
に多様性を与え、そしてより広い用途に用いることを可
能にする。
4は、YSGG:Cr:Nd:Er結晶であることが好
ましい。けれども、この特定のYSGG:Cr:Nd:
Er結晶54は単に一つの例に過ぎないことを断ってお
く。実際、本発明の範囲内において、他の適当な活性媒
体を用いて要求された特性を有するレーザ光ビームを得
ることができる。レーザ・ダイオード30,36.42
および48のような周辺レーザ光源によってYSGG:
Cr:Nd:Er結晶54をボンピングすると、この結
晶54は波長1.06ミクロンと波長2.94ミクロン
のレーザ光ビームを発生することが知られている。下記
で行なう考察のために、1.06ミクロン波長のレーザ
光ビームの一部分が取り出されたとして、この光ビーム
が周波数逓倍器を通り、波長が0.532ミクロンのレ
ーザ光ビームになる。このように、本発明により、いま
説明した結晶54のような多くの活性媒体は、3つの異
なる波長のレーザ光ビームを発生するレーザ光源10と
なりうるであろう。前記の理由により、このことは装置
に多様性を与え、そしてより広い用途に用いることを可
能にする。
なお第2図に示されているように、結晶54をボンピン
グすることによって発生するレーザ光ビームは、光軸5
6に沿って放射されるであろう。
グすることによって発生するレーザ光ビームは、光軸5
6に沿って放射されるであろう。
さらに、当業者にはすぐにわかるように、光軸56に沿
ってtIi+Xされたレーザ光は、開口部60と音響光
学モード同期装置62を通って、反射率が100%の曲
面鏡58と反射率が98%の平面鏡64との間を往復す
る。レーザ光が光@56に沿ってfli58と鏡64と
の間で反射されて往復することと、そのざいに音響光学
モード同期装置62と結晶54および開口部60とが組
み合わされて行なう動作はよく知られている。この動作
により得られる最も特徴的な結果は、発振器14からパ
ルス状レーザ光ビーム16が得られることである。
ってtIi+Xされたレーザ光は、開口部60と音響光
学モード同期装置62を通って、反射率が100%の曲
面鏡58と反射率が98%の平面鏡64との間を往復す
る。レーザ光が光@56に沿ってfli58と鏡64と
の間で反射されて往復することと、そのざいに音響光学
モード同期装置62と結晶54および開口部60とが組
み合わされて行なう動作はよく知られている。この動作
により得られる最も特徴的な結果は、発振器14からパ
ルス状レーザ光ビーム16が得られることである。
第3図に示されているように、発振器14と分散線路2
0とは、反射鏡18によって、光学的に接続される。分
散線路20は対物レンズ66を有する。この対物レンズ
66は光ビーム16を光ファイバ68に集光する。光フ
ァイバ68は当業者には周知の形式の単一モード光ファ
イバであって、長さは約20メートルである。本発明に
より、発振器14から放射された光ビーム16の中のパ
ルスは光ファイバ68の中を透過するが、そのさい、光
ビーム16の中のパルスが受ける光路長が異なるために
、光ビーム16の各パルスの中の波長が伸長する。光ビ
ーム16の中の波長が光ファイバ68を透過するさいに
伸長した後、光ファイバ68から光ビームが出る時、対
物レンズ70が光ビーム16のパルスに再び焦点を合う
ようにされる。
0とは、反射鏡18によって、光学的に接続される。分
散線路20は対物レンズ66を有する。この対物レンズ
66は光ビーム16を光ファイバ68に集光する。光フ
ァイバ68は当業者には周知の形式の単一モード光ファ
イバであって、長さは約20メートルである。本発明に
より、発振器14から放射された光ビーム16の中のパ
ルスは光ファイバ68の中を透過するが、そのさい、光
ビーム16の中のパルスが受ける光路長が異なるために
、光ビーム16の各パルスの中の波長が伸長する。光ビ
ーム16の中の波長が光ファイバ68を透過するさいに
伸長した後、光ファイバ68から光ビームが出る時、対
物レンズ70が光ビーム16のパルスに再び焦点を合う
ようにされる。
第3図に示されているように、分散線路20を出たパル
ス状レーザ光ビーム16は反射鏡22によって反射され
て、再生増幅器24に向って進む。
ス状レーザ光ビーム16は反射鏡22によって反射され
て、再生増幅器24に向って進む。
第4図に示されているように、パルス状レーザ光ビーム
16は、反射鏡22で反射された後、非被覆ガラス・ビ
ーム・スプリッタ72に入射する。
16は、反射鏡22で反射された後、非被覆ガラス・ビ
ーム・スプリッタ72に入射する。
この非被覆ガラス・ビーム・スプリッタ72はレーザ光
ビーム16の一部分を偏光ビーム・スプリッタ74に向
けて進め、そしてパルス状レーザ光 −ビーム16の残
りの部分をフォトダイオード・トリガ76に向けて進め
る。非被覆ガラス・ビーム・スプリッタ72によって取
り出されて偏光ビーム・スプリッタ74へ向けて進むパ
ルス状レーザ光ビーム16部分は、ビーム・スプリッタ
74によって偏光され、そして光路78に沿って進む。
ビーム16の一部分を偏光ビーム・スプリッタ74に向
けて進め、そしてパルス状レーザ光 −ビーム16の残
りの部分をフォトダイオード・トリガ76に向けて進め
る。非被覆ガラス・ビーム・スプリッタ72によって取
り出されて偏光ビーム・スプリッタ74へ向けて進むパ
ルス状レーザ光ビーム16部分は、ビーム・スプリッタ
74によって偏光され、そして光路78に沿って進む。
レーザ光ビーム16の中の各パルスは1/4波長板80
と電気光学結晶82とを順に通過して、反射率100%
の平面1184に入射する。平面1184に入射した光
はそこで反射されて、電気光学結晶82と1/4波長板
80とを再び通る。四分の一波長板80は当業者には周
知のどの型式のものであってもよく、また電気光学結晶
82は通常ポッケルスφセルと呼ばれている形式のもの
であることを断っておく。
と電気光学結晶82とを順に通過して、反射率100%
の平面1184に入射する。平面1184に入射した光
はそこで反射されて、電気光学結晶82と1/4波長板
80とを再び通る。四分の一波長板80は当業者には周
知のどの型式のものであってもよく、また電気光学結晶
82は通常ポッケルスφセルと呼ばれている形式のもの
であることを断っておく。
反射率100%の平面ll84で反射された光ビームの
パルスは光路78上の1/4波長板80を透過するので
、この光ビームのパルスは1/4波長板80を2回透過
する。このために、レーザ光ビーム16の中のパルスの
偏光面は合計で90度向回転る。偏光面がこのように9
0度向回転ることにより、パルスは偏光ビーム・スプリ
ッタ74を透過することができ、そして光路78に沿っ
てさらに進行を続けて結晶86に入射し、そして結晶8
6を透過したレーザ光ビームは開口部88を通って、反
射率100%の曲面鏡90に入射する。
パルスは光路78上の1/4波長板80を透過するので
、この光ビームのパルスは1/4波長板80を2回透過
する。このために、レーザ光ビーム16の中のパルスの
偏光面は合計で90度向回転る。偏光面がこのように9
0度向回転ることにより、パルスは偏光ビーム・スプリ
ッタ74を透過することができ、そして光路78に沿っ
てさらに進行を続けて結晶86に入射し、そして結晶8
6を透過したレーザ光ビームは開口部88を通って、反
射率100%の曲面鏡90に入射する。
曲面190に入射したレーザ光ビームは反射されて、開
口部88と結晶86を順次に通る。レーザ光ビーム16
が最初にこの再生増幅器24を通る時、結晶82は励振
されていない。けれども、次に通過する時、レーザ光ビ
ーム16の中のパルスを再生増幅器24の中に閉じ込め
ることが可能である。レーザ光ビームが電気光学結晶8
2を通過する時、レーザ光ビームのパルスの偏光面がさ
らに回転するその大きさによっては、レーザ光ビームは
光路78に沿って反射により往復運動をする。
口部88と結晶86を順次に通る。レーザ光ビーム16
が最初にこの再生増幅器24を通る時、結晶82は励振
されていない。けれども、次に通過する時、レーザ光ビ
ーム16の中のパルスを再生増幅器24の中に閉じ込め
ることが可能である。レーザ光ビームが電気光学結晶8
2を通過する時、レーザ光ビームのパルスの偏光面がさ
らに回転するその大きさによっては、レーザ光ビームは
光路78に沿って反射により往復運動をする。
もし電子スイッチ92によって電気光学結晶82が励振
されてレーザ光ビームの各パルスが電気光学結晶82を
2回通過するさいにその偏光面がさらに回転する大きさ
が90’ならば174波長板80と結晶82との両方の
効果を合わせて、各パルスの偏光面が180度回転する
。この場合には、偏光ビーム・スプリッタ74にパルス
が入射する度にいつも、パルスは偏光ビーム・スプリッ
タを透過する条件を満たし、そして両端での反射により
、実効的に光路78に沿って閉じ込められる。
されてレーザ光ビームの各パルスが電気光学結晶82を
2回通過するさいにその偏光面がさらに回転する大きさ
が90’ならば174波長板80と結晶82との両方の
効果を合わせて、各パルスの偏光面が180度回転する
。この場合には、偏光ビーム・スプリッタ74にパルス
が入射する度にいつも、パルスは偏光ビーム・スプリッ
タを透過する条件を満たし、そして両端での反射により
、実効的に光路78に沿って閉じ込められる。
その後、予め定められたオペレータの要請により、電子
スイッチ92によって電気光学結晶82が励振されて、
パルスが電気光学結晶82を2回通過する間に各パルス
の偏光面が180度回転するならば、電気光学結晶82
によるこの回転は、1/4波長板80による回転と組み
合わされて、レーザ光ビーム16の各パルスを偏光整合
させ、偏光ビーム・スプリッタ74によってパルスは光
路78の外に反射される。
スイッチ92によって電気光学結晶82が励振されて、
パルスが電気光学結晶82を2回通過する間に各パルス
の偏光面が180度回転するならば、電気光学結晶82
によるこの回転は、1/4波長板80による回転と組み
合わされて、レーザ光ビーム16の各パルスを偏光整合
させ、偏光ビーム・スプリッタ74によってパルスは光
路78の外に反射される。
前記の動作により、レーザ光ビーム16の中のパルスは
再生増幅器24に入射しそして光路78に沿って進む。
再生増幅器24に入射しそして光路78に沿って進む。
この時、電気光学結晶82を励振してパルスが電気光学
結晶82を2回透過する間に偏光面を90度回転させる
と、パルスは反射率100%の平面鏡84と反射率10
0%の曲面鏡90との間を光路78に沿って反射されな
がら往復し、パルスが再生増幅器24の中に閉じ込めら
れる。その俊、電気光学結晶82を励振してパルス光の
偏光面を180度回転した状態にすると、増幅されたパ
ルスが偏光ビーム・スプリッタ74によって反射されて
、光路78の外に出る。
結晶82を2回透過する間に偏光面を90度回転させる
と、パルスは反射率100%の平面鏡84と反射率10
0%の曲面鏡90との間を光路78に沿って反射されな
がら往復し、パルスが再生増幅器24の中に閉じ込めら
れる。その俊、電気光学結晶82を励振してパルス光の
偏光面を180度回転した状態にすると、増幅されたパ
ルスが偏光ビーム・スプリッタ74によって反射されて
、光路78の外に出る。
第4図にまた示されているように、パルス状し一ザ光ビ
ーム16が光路78に沿って進行している時、このレー
ザ光ビーム16が発振器14に用いられたボンピング装
置と同様のボンピング装置によって作用を受ける。この
ボンピング装置の中では、レーザ・ダイオード94がら
放射された光がコリメータ・レンズ96を通って進み、
そしてレーザ・ダイオード98から放射された光がコリ
メータ・レンズ100を通って進む。レーザ・ダイオー
ド94とレーザ・ダイオード98から放射された光はビ
ーム・スプリッタ102で結合され、そしてこの結合さ
れた光ビームが円柱レンズ104を通って進む。同じよ
うに、レーザ・ダイオード106から放射された光はコ
リメータ・レンズ108を通り、そしてレーザ・ダイオ
ード110から放射された光はコリメータ・レンズ11
2を通り、そしてこれらの平行光線がビーム・スプリッ
タ114で結合され、そしてこの結合された光ビームが
円柱レンズ116を通って進む。円柱レンズ104を通
過した光ビームと円柱レンズ116を通過した光ビーム
は、結晶54のところで考察したのと同様の方式で、結
晶86に入射する。
ーム16が光路78に沿って進行している時、このレー
ザ光ビーム16が発振器14に用いられたボンピング装
置と同様のボンピング装置によって作用を受ける。この
ボンピング装置の中では、レーザ・ダイオード94がら
放射された光がコリメータ・レンズ96を通って進み、
そしてレーザ・ダイオード98から放射された光がコリ
メータ・レンズ100を通って進む。レーザ・ダイオー
ド94とレーザ・ダイオード98から放射された光はビ
ーム・スプリッタ102で結合され、そしてこの結合さ
れた光ビームが円柱レンズ104を通って進む。同じよ
うに、レーザ・ダイオード106から放射された光はコ
リメータ・レンズ108を通り、そしてレーザ・ダイオ
ード110から放射された光はコリメータ・レンズ11
2を通り、そしてこれらの平行光線がビーム・スプリッ
タ114で結合され、そしてこの結合された光ビームが
円柱レンズ116を通って進む。円柱レンズ104を通
過した光ビームと円柱レンズ116を通過した光ビーム
は、結晶54のところで考察したのと同様の方式で、結
晶86に入射する。
結晶86は、結晶54と同じ様に、YSGG :Cr
:Nd :Erであることが好ましい。
:Nd :Erであることが好ましい。
第4図にはまた、電気光学結晶82に対するフォトダイ
オード・1−リガ76と電子スイッチ92との配置を概
略的に示されている。レーザ光ビーム16の中の各パル
スのうち非被覆ガラス・ビーム・スプリッタ72を透過
する部分がフォトダイオード・トリガ76に入射し、そ
してこのフォトダイオード・トリガ76が信号を生じて
電子スイッチ92を作動させる。すると、電子スイッチ
92は電気光学結晶82を励振して、レーザ光ビーム1
6のパルスを光路78内に閉じ込めるのに必要な偏光状
態にし、そしてレーザ光ビーム16の中のパルスの増幅
に必要な時間の間、この状態を保つ。結晶82はまた電
子スイッチ92によって励振されて、前記説明に従い、
パルスをさらに偏光させ、それによりビーム・スプリッ
タ74によって光ビームが反射されて、光路78の外に
光ビームが取り出されるようにすることができる。第4
図はまた、レーザ光ビーム16のパルスが光路78の外
に反射された時、レーザ光ビームが非被覆ガラス・ビー
ム・スプリッタ72を透過して反射126に入射し、そ
してパルス圧縮器に向って進むことを示している。
オード・1−リガ76と電子スイッチ92との配置を概
略的に示されている。レーザ光ビーム16の中の各パル
スのうち非被覆ガラス・ビーム・スプリッタ72を透過
する部分がフォトダイオード・トリガ76に入射し、そ
してこのフォトダイオード・トリガ76が信号を生じて
電子スイッチ92を作動させる。すると、電子スイッチ
92は電気光学結晶82を励振して、レーザ光ビーム1
6のパルスを光路78内に閉じ込めるのに必要な偏光状
態にし、そしてレーザ光ビーム16の中のパルスの増幅
に必要な時間の間、この状態を保つ。結晶82はまた電
子スイッチ92によって励振されて、前記説明に従い、
パルスをさらに偏光させ、それによりビーム・スプリッ
タ74によって光ビームが反射されて、光路78の外に
光ビームが取り出されるようにすることができる。第4
図はまた、レーザ光ビーム16のパルスが光路78の外
に反射された時、レーザ光ビームが非被覆ガラス・ビー
ム・スプリッタ72を透過して反射126に入射し、そ
してパルス圧縮器に向って進むことを示している。
第5図に示されているように、レーザ光ビーム16が反
射鏡26で反射された後、回折格子118に入射する。
射鏡26で反射された後、回折格子118に入射する。
レーザ光ビーム16が回折格子118で回折された後、
コーナ・キユーブ120に入射し、そこで反射された後
、少しずれた光路を通って、回折格子118に再び入射
する。回折格子118からのレーザ光ビーム16は反射
率50%の鏡122に入射する。この鏡122はレーザ
光ビーム16の半分を反射して、予め定められた波長を
有する分離したレーザ光ビーム16aが得られる。反射
率50%の鏡122を透過したレーザ光ビーム16の半
分は反射率100%のvL124に入射し、そしてそこ
で反射されて、周波数2倍器130に向って入射する。
コーナ・キユーブ120に入射し、そこで反射された後
、少しずれた光路を通って、回折格子118に再び入射
する。回折格子118からのレーザ光ビーム16は反射
率50%の鏡122に入射する。この鏡122はレーザ
光ビーム16の半分を反射して、予め定められた波長を
有する分離したレーザ光ビーム16aが得られる。反射
率50%の鏡122を透過したレーザ光ビーム16の半
分は反射率100%のvL124に入射し、そしてそこ
で反射されて、周波数2倍器130に向って入射する。
当業考にはよく知られているように、レーザ光ビーム1
6の中の各パルスの持続時間は、コーナ・キユーブ12
0と回折格子118との間の距離を変えることによって
、制御することができる。
6の中の各パルスの持続時間は、コーナ・キユーブ12
0と回折格子118との間の距離を変えることによって
、制御することができる。
この目的のために、コーナ・キユーブ120に付随して
レール126が備えられていて、コーナ・キユーブ12
0を矢印128で示されている方向に移動させることが
できる。コーナ・キユーブ120を矢印で示された方向
に移動させることにより、レーザ光ビーム16の中の各
パルスの持続時間を変化させることができる。さらに具
体的にいえば、コーナ・キユーブ120の位置を45セ
ンチメートル移動させると、各パルスの持続時間は40
ピコ秒から1ピコ秒まで変わる。
レール126が備えられていて、コーナ・キユーブ12
0を矢印128で示されている方向に移動させることが
できる。コーナ・キユーブ120を矢印で示された方向
に移動させることにより、レーザ光ビーム16の中の各
パルスの持続時間を変化させることができる。さらに具
体的にいえば、コーナ・キユーブ120の位置を45セ
ンチメートル移動させると、各パルスの持続時間は40
ピコ秒から1ピコ秒まで変わる。
レーザ光ビーム16aは反射率50%の1t122で反
射された後、オペレータの要請に従って動作する。同じ
ように、反射率50%の鏡122を透過して反射率10
0%の1124に入射するレーザ光ビーム16の部分は
、反射率100%の鏡124で反射された後、周波数2
倍器130に入射する。その結果、周波数2倍器130
を出たし一ザ光ビーム16の各パルスの光の波長は、周
波数2倍器130に入射する前の光の波長の1/2であ
る。したがって、レーザ光ビーム16bの波長はレーザ
光ビーム16aの波長の1/2であり、このレーザ光ビ
ーム16bはオペレータの要請に従って動作する。具体
的にいえば、レーザ光源10で発生した各パルスは約1
.06ミクロンの波長の可視光成分を含んでいるが、こ
れが周波数2倍器130を通ると約0.532ミクロン
の波長の別の成分光が発生する。これらは可視光の成分
であり、内部アブレーション(1nternalabl
ation)工程において効果を発揮する。また、レー
ザ光源1oは同時に約2.94ミクロンの波長の光の成
分を生ずる。これは赤外光成分であって、外部77 L
/−ジョン(external ablation )
に対して効果を発揮する。これらの成分光がいったん発
生すると、要求された成分光を選択的に集束するための
装置がレーザ光源10にそなえられて使用される。
射された後、オペレータの要請に従って動作する。同じ
ように、反射率50%の鏡122を透過して反射率10
0%の1124に入射するレーザ光ビーム16の部分は
、反射率100%の鏡124で反射された後、周波数2
倍器130に入射する。その結果、周波数2倍器130
を出たし一ザ光ビーム16の各パルスの光の波長は、周
波数2倍器130に入射する前の光の波長の1/2であ
る。したがって、レーザ光ビーム16bの波長はレーザ
光ビーム16aの波長の1/2であり、このレーザ光ビ
ーム16bはオペレータの要請に従って動作する。具体
的にいえば、レーザ光源10で発生した各パルスは約1
.06ミクロンの波長の可視光成分を含んでいるが、こ
れが周波数2倍器130を通ると約0.532ミクロン
の波長の別の成分光が発生する。これらは可視光の成分
であり、内部アブレーション(1nternalabl
ation)工程において効果を発揮する。また、レー
ザ光源1oは同時に約2.94ミクロンの波長の光の成
分を生ずる。これは赤外光成分であって、外部77 L
/−ジョン(external ablation )
に対して効果を発揮する。これらの成分光がいったん発
生すると、要求された成分光を選択的に集束するための
装置がレーザ光源10にそなえられて使用される。
前記において、特定の多波長レーザ光源が詳細に開示さ
れ、本発明の目的と前記利点を十分に達成できることを
示したが、これらは本発明の好ましい実施例を例示した
ものであって、本発明の構成または設計の細部がこれら
に限定されることを意味しないことを断っておく。
れ、本発明の目的と前記利点を十分に達成できることを
示したが、これらは本発明の好ましい実施例を例示した
ものであって、本発明の構成または設計の細部がこれら
に限定されることを意味しないことを断っておく。
第1図は本発明によるレーザ光源の実施例であって、特
にその各構成部分の接続を示したブロック線図、第2図
は本発明のレーザ光源の実施例における発振器の概要図
、第3図は同じく分散線路部品の概要図、第4図は同じ
く再生増幅器の概要図、第5図は同じくパルス圧縮器の
概要図。 [符号の説明] 12 レーザ・ダイオード 14 発振器 20 分散線路 24 再生増幅器 28 パルス圧縮器 62 音響光学同期装置 82 電気光学結晶 118 回折格子 120 コーナ・キユーブ 130 周波数2倍器
にその各構成部分の接続を示したブロック線図、第2図
は本発明のレーザ光源の実施例における発振器の概要図
、第3図は同じく分散線路部品の概要図、第4図は同じ
く再生増幅器の概要図、第5図は同じくパルス圧縮器の
概要図。 [符号の説明] 12 レーザ・ダイオード 14 発振器 20 分散線路 24 再生増幅器 28 パルス圧縮器 62 音響光学同期装置 82 電気光学結晶 118 回折格子 120 コーナ・キユーブ 130 周波数2倍器
Claims (27)
- (1)レーザ・ダイオードと、 前記レーザ・ダイオードに光学的に接続されており、複
数個の単色光パルスを含む光ビームを発生する発振器と
、 前記発振器に光学的に接続されていて、前記パルスを受
け取る分散線路と、 前記分散線路に光学的に接続された再生増幅器と、 前記再生増幅器に光学的に接続されていて前記光ビーム
に対しパルス長を設定するパルス圧縮器と、 を有するレーザ光源。 - (2)請求項1において、前記発振器に光学的におのお
のが接続された複数個のレーザ・ダイオードを有する前
記レーザ光源。 - (3)請求項2において、前記発振器が前記パルスを発
生するための音響光学モード同期装置を有する前記レー
ザ光源。 - (4)請求項3において、前記再生増幅器が前記パルス
の繰り返し周波数を設定する装置を有する前記レーザ光
源。 - (5)請求項4において、前記パルス圧縮器は、前記パ
ルスの繰返し周波数を設定する装置によつて受け取られ
た前記パルスのおのおのの持続時間を変えるための装置
を有する前記レーザ光源。 - (6)請求項5において、前記のパルスの繰り返し周波
数を設定する装置が電気光学結晶である前記レーザ光源
。 - (7)請求項6において、前記パルスの持続時間を変え
るための装置が、回折格子と、前記回折格子に相対的に
移動してパルスの持続時間を設定することができるコー
ナ・キユーブとを有する前記レーザ光源。 - (8)請求項7において、複数個のパルス状レーザ光ビ
ームを得るために前記パルス圧縮器に光学的に接続され
た周波数2倍器をさらに有する前記レーザ光源。 - (9)請求項8において、前記分散線路が単一モード光
ファイバである前記レーザ光源。 - (10)分離した複数個の波長を有する光周波数のパル
スのビームを発生する装置と、 前記発生装置に光学的に接続され前記光周波数のパルス
の波長を伸長するための装置と、 前記拡大装置に光学的に接続されていて前記光周波数の
繰り返し周波数を設定する装置と、前記繰り返し周波数
設定装置に光学的に接続されていて前記パルスのおのお
のの持続時間を設定する装置と、 を有する多波長レーザ光源。 - (11)請求項10において、前記発生装置が発振器で
ある前記多波長レーザ光源。 - (12)請求項11において、前記伸長装置が分散線路
である前記多波長レーザ光源。 - (13)請求項12において、前記繰り返し周波数設定
装置が再生増幅器である前記多波長レーザ光源。 - (14)請求項13において、前記持続時間設定装置が
パルス圧縮器である前記多波長レーザ光源。 - (15)請求項14において、前記発振器が赤外線波長
成分光と可視光線波長成分光とに対し同時にレーザ作用
を行なうことができるYSGG:Cr:Nd:Er結晶
を有する前記多波長レーザ光源。 - (16)請求項15において、前記発生装置がレーザ・
ダイオードのアレイと音響光学モード同期装置とを有す
る前記多波長レーザ光源。 - (17)請求項16において、前記繰り返し周波数設定
装置が電気光学結晶を有する前記多波長レーザ光源。 - (18)請求項17において、前記光周波数パルスの波
長を半分にするための周波数2倍器をさらに有する前記
多波長レーザ光源。 - (19)請求項18において、内部アブレーションのた
めに前記可視波長成分を選定しかつ外部アブレーション
のために前記赤外波長成分を選定する装置をさらに有す
る前記多波長レーザ光源。 - (20)光周波数のパルスのビームを発生する装置と、 前記発生装置に光学的に接続されていて前記光周波数の
パルスの波長を伸長する装置と、 前記波長を伸長する装置に光学的に接続されていて前記
光周波数のパルスの繰り返し周波数を設定する装置と、 前記繰り返し周波数設定装置に光学的に接続されていて
前記パルスのおのおのの持続時間を設定する装置と、 を有するレーザ光源。 - (21)請求項20において、前記発生装置が発振器で
ある前記レーザ光源。 - (22)請求項21において、前記波長を伸長する装置
が分散線路である前記レーザ光源。 - (23)請求項22において、前記繰り返し周波数 3
設定装置が再生増幅器である前記レーザ光源。 - (24)請求項23において、前記持続時間を設定する
装置がパルス圧縮器である前記レーザ光源。 - (25)(イ)分離した複数個の波長を有する光周波数
のパルスのビームを生ずるためにモード周期装置を通し
て単色光を進める段階と、 (ロ)前記パルスのおのおのの中の光の波長を伸長させ
る段階と、 (ハ)前記光周波数のパルスの繰り返し周波数を設定す
る段階と、 (ニ)前記光周波数のパルスのおのおのの持続時間を設
定する段階と、 を有するレーザ光ビームの発生方法。 - (26)請求項25において、前記繰り返し周波数が毎
秒10,000パルス以上である前記レーザ光ビームの
発生方法。 - (27)請求項25において、前記光周波数のパルスの
持続時間が40ピコ秒以下である前記レーザ光ビームの
発生方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US148866 | 1988-01-27 | ||
US07/148,866 US4764930A (en) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | Multiwavelength laser source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01296688A true JPH01296688A (ja) | 1989-11-30 |
Family
ID=22527764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63228306A Pending JPH01296688A (ja) | 1988-01-27 | 1988-09-12 | 多波長レーザ光源 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4764930A (ja) |
EP (1) | EP0325832A1 (ja) |
JP (1) | JPH01296688A (ja) |
AU (1) | AU601136B2 (ja) |
CA (1) | CA1291254C (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003052737A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-25 | 20 10 Perfect Vision Optische Geraete Gmbh | 多数の焦点を備えたレーザビーム発射システム |
JP2008518488A (ja) * | 2004-12-20 | 2008-05-29 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 調整可能なグレーティングコンプレッサを備えたパルスレーザ光源 |
US9774160B2 (en) | 2004-03-31 | 2017-09-26 | Imra America, Inc. | Femtosecond laser processing system with process parameters controls and feedback |
JP2019502459A (ja) * | 2015-12-22 | 2019-01-31 | クアンタ システム ソチエタ ペル アチオーニ | 皮膚の温度上昇を軽減したニキビの選択的治療用レーザ装置 |
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DE3830378C2 (de) * | 1988-09-07 | 1997-11-27 | Zeiss Carl Fa | Ophthalmologisches Gerät |
US5009658A (en) * | 1989-04-14 | 1991-04-23 | Karl Storz Endoscopy-America, Inc. | Dual frequency laser lithotripter |
GB8909362D0 (en) * | 1989-04-25 | 1989-06-14 | British Telecomm | High gain semiconductor laser amplifier package |
US5453871A (en) * | 1989-06-14 | 1995-09-26 | Hewlett-Packard Company | Temporal imaging with a time lens |
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