KR101865652B1 - 물질의 광파괴 다중-펄스 처치를 위한 기술 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 물질을 레이저 처리하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 상기 방법 및 장치에 있어서, 펄스형 레이저 방사선의 회절-제한된 빔은 펄스형 레이저 방사선의 회절된 빔을 발생시키도록 회절 디바이스에 의해 회절된다. 그 후에, 회절된 빔은 물질상에 집속되고, 회절된 빔의 방사선 펄스의 세트로부터의 방사선으로 타깃 위치에 있는 물질을 조사하도록 시간 및 공간적으로 제어되고, 그에 따라 방사선 펄스의 세트로부터의 각 방사선 펄스는 회절된 빔의 단면 부분으로 타깃 위치에 입사되고, 단면 부분은 회절된 빔의 국소 강도 최대값을 포함한다. 상기 세트의 펄스의 적어도 하나의 서브세트의 빔 단면 부분은 각각 상이한 국소 강도 최대값을 포함한다. 이와 같은 방식으로, 물질의 타깃 위치에서 광파괴를 발생시키기 위한 다중-펄스 인가가 구현될 수 있다.

Description

물질의 광파괴 다중-펄스 처치를 위한 기술{TECHNIQUE FOR PHOTODISRUPTIVE MULTI-PULSE TREATMENT OF A MATERIAL}

본 개시는 펄스형 집속 레이저 방사선을 사용한 물질의 광파괴 처치(photodisruptive treatment)를 위한 기술에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 개시는 물질에 광파괴를 발생시키기 위한 다중-펄스(multi-pulse) 기법에 관한 것이다. 특정 실시예에 있어서, 물질은 인간 눈 조직을 포함하지만 이에 한정되지 않는 생물학적 물질(biological material)이다. 다른 실시예에 있어서, 물질은 비생물학적 물질이다.

광파괴(photo-disruption)는 물질과 이 물질에 입사하는 레이저 방사선 사이의 상호작용의 특정 타입을 지칭한다. 광파괴는 레이저-유도식 광학적 파괴(laser-induced optical breakdown)(LIOB로 약칭됨)로 불리는 물리적 현상으로부터 비롯되고, 레이저 방사선이 조사되는 물질에서의 플라즈마 형성으로부터 생기는 캐비테이션(cavitation)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 기계적 작용과 연관된다. 광파괴는 투명한 물질(즉, 레이저 방사선에 대해 투명함)에 절개부를 생성하기에 유용한 손상 작용을 입증하였다. LIOB 자체는 레이저 방사선의 초점 영역에 실질적으로 국한될 수 있지만, LIOB-유도된 캐비테이션 기포는 초점 용적부를 지나서 손상 영역을 확장시켜 물질에서 이루어지는 절개부의 정밀도를 저하시킬 수 있다.

광파괴는 입사되는 레이저 방사선이 특정 강도 문턱값을 초과하여 물질에 광파괴를 야기하여야 한다는 점에서 강도-구동형 프로세스(intensity-driven process)라고 볼 수 있다. 광파괴 문턱값은 물질의 타입 및 레이저 방사선의 파장 및 펄스 폭과 같은 인자에 따라 달라질 수 있다. 광파괴를 개시하는 데 필요한 에너지의 총량은 방사선의 단일 패킷(packet) 또는 펄스(즉, 단일-펄스 인가)를 통해, 또는 방사선의 시계열(temporal series)의 별개의 패킷 또는 펄스(즉, 다중-펄스 인가)를 통해 물질에 인가될 수 있다. 시계열은 하나 초과인 임의의 개수의 펄스로 구성될 수 있고, 시계열의 펄스는 동일하거나 상이한 에너지를 가질 수 있다. 다중-펄스 인가에서 시계열의 각 펄스의 에너지는 (동일한 물질, 파장, 펄스 폭 및 초점 치수를 가정하면) 단일-펄스 인가에서 인가 가능한 문턱 에너지보다 작을 수 있지만, 그럼에도 불구하고 시계열의 펄스의 축적 작용(cumulative effect)이 광파괴를 야기할 수 있다는 것이 관찰되었다. 또한, 캐비테이션의 손상 치수가 단일-펄스 인가보다 다중-펄스 인가에서 짧아지고, 그에 따라 손상 영역을 최소화하고 절단 정밀도를 향상시킬 수 있다는 것이 관찰되었다.

통상의 이중-펄스 인가는 생물학적 물질에 있어서의 복수의 처리 사이트(processing site) 각각에서의 광파괴 발생을 포함하고, 여기서 처리 사이트 중 하나만이 한 번에 레이저 방사선으로 조사된다. 각 처리 사이트는 비교적 낮은 에너지의 사전 펄스(pre-pulse) 및 비교적 높은 에너지의 후속의 메인 펄스로 조사되고, 메인 펄스는 조사되는 처리 사이트에서 광파괴가 일어나게 한다. 처리 사이트 중 하나에서의 광파괴의 발생에 이어서, 스캐너는 레이저 방사선의 초점을 다음 처리 사이트로 이동시켜서 사전 펄스 및 메인 펄스의 다른 쌍을 인가한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 생물학적 또는 비생물학적 물질을 레이저 처리하는 방법은, 펄스형 레이저 방사선의 회절된 빔을 제공하는 단계; 회절된 빔의 방사선 펄스의 세트로부터의 방사선으로 타깃 위치에 있는 물질을 조사하여 타깃 위치에서 광파괴를 발생시키는 단계로서, 방사선 펄스의 세트로부터의 각 방사선 펄스는 회절된 빔의 단면 부분(cross-sectional portion)으로 타깃 위치에 입사되고, 이 단면 부분은 회절된 빔의 국소 강도 최대값(local intensity maximum)을 포함하고, 상기 세트의 펄스의 적어도 하나의 서브세트(subset)의 빔 단면 부분은 각각 상이한 국소 강도 최대값을 포함하는, 단계를 포함한다.

따라서, 상기 방법은, 타깃 위치가 레이저 빔의 복수의 시간적으로 오프셋 된 펄스로부터의 방사선으로 조사된다는 점에서 다중-펄스 인가를 구현한다. 빔의 회절로 인해서, 각 펄스의 횡방향 강도 분포는 복수(즉, 2개 이상)의 국소 최대값을 나타낸다. 복수의 횡방향 펄스 세그먼트로 공간적으로 중첩하는 방식으로 물질을 조사함으로써 광파괴가 발생하며, 복수의 횡방향 펄스 세그먼트 각각은 레이저 방사선의 시간적으로 상이한 펄스에 속하고, 회절된 빔의 복수의 국소 강도 최대값에서 하나만을 포함한다. 본 명세서에서는, 횡방향 세그먼트는 또한 회절된 빔의 단면 부분으로도 지칭된다. 광파괴를 달성하는 데 요구되는 펄스의 세트의 적어도 하나의 서브세트의 경우에, 빔은 서브세트의 연속적인 펄스 사이에서 빔의 전파 방향에 대해 횡방향으로, 즉 수직으로 변위 될 수 있다. 회절된 빔을 횡방향으로 그렇게 변위(또는 스캐닝)시킴으로써, 적어도 하나의 서브세트의 각 펄스는 각각의 상이한 국소 강도 최대값을 포함하는 빔 단면 부분으로 타깃 위치를 조사한다. 특정 실시예에서, 빔은 세트의 모든 펄스 사이에서 횡방향으로 스캐닝되고, 그에 따라 횡방향 세그먼트 중 하나에 의해 포함되는 국소 강도 최대값은 횡방향 세그먼트 중 임의의 다른 것에 의해 포함되지 않는다.

초기의 회절-제한된 빔을 회절시키는 것에 의해서, 복수의 부분 빔이 생성될 수 있으며, 복수의 부분 빔 각각은 회절된 빔의 복수의 국소 강도 최대값과 상이한 국소 강도 최대값과 연관되어 있다. 특정 실시예에 있어서, 부분 빔은 x-y-z 좌표계에 있어서의 공통의 x-y 평면에 놓이는 초점을 가질 수 있으며, 여기서 z는 회절된 빔의 전파 방향을 지칭하고, x-y는 z-방향에 직교하는 방향을 지칭한다. 이와 같은 경우에, 회절된 빔의 횡방향 스캐닝은 x-y 평면에 대해 평행한 절단 평면을 갖는 이차원으로 연장된 절개부를 생성하게 한다. 다른 실시예에 있어서, 부분 빔의 적어도 일부는 상이한 x-y 평면에 놓이는 초점, 즉 상이한 z-위치를 갖는 초점을 가질 수 있다. 보다 구체적으로는, 특정 실시예는 부분 빔의 초점의 이차원적인 행 및 열 분포를 제공할 수 있으며, 여기서 초점의 z-위치는 분포의 행 방향에서 볼 때는 변하지만, 분포의 열 방향에서 볼 때는 일정하거나 실질적으로 일정하게 유지된다. 그러면, 열 방향에서 횡방향으로 회절된 빔을 스캐닝하는 것은 x-y 평면에 대해 경사진 절단 평면을 갖는 이차원으로 연장된 절개부를 생성하게 할 수 있다.

회절된 빔 때문에, 복수의 타깃 위치는 한 번에 각각의 횡방향 펄스 세그먼트로 조사될 수 있으며, 횡방향 펄스 세그먼트 각각은 빔의 상이한 국소 강도 최대값을 포함한다. 이와 같은 방식으로, 물질은 복수의 타깃 위치(또는 처리 사이트)에서 시간적으로 중첩하는 방식으로 동시에 처리될 수 있다. 이것은, 레이저 빔의 횡방향 스캐닝의 속도를 증가시키지 않고서, 물질의 원하는 처치의 완료에 요구되는 전체 처리 시간의 감소를 허용한다.

특정 실시예에 있어서, 적어도 하나의 서브세트의 빔 단면 부분은 (즉, 레이저 빔의 전파 방향에 횡방향인) 횡방향 평면(transverse plane) 상에 투영될 때 별개이다(즉, 중첩하지 않음). 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 서브세트의 빔 단면 부분 중 적어도 하나의 쌍은 횡방향 평면상에 투영될 때 부분적으로 중첩된다.

바람직한 실시예에 있어서, 회절된 빔은 이 빔의 초점 영역에서 국소 강도 최대값의 점 분포(point distribution)를 갖는다. 점 분포는 일차원 분포 또는 이차원 분포일 수 있다. 일차원 분포는 곡선을 따른 규칙적인 분포 및 불규칙적인 분포 중 하나이고, 이 곡선은 영(zero)의 곡률 및 영이 아닌 곡률 중 하나를 갖는다. 영의 곡률의 곡선은 또한 직선으로 지칭될 수도 있는 반면, 영이 아닌 곡률의 곡선은 비직선형, 즉 곡선형이다. 영이 아닌 곡률의 예시적인 곡선은 나선 또는 원이다. 규칙적인 분포에서는, 인접한 국소 강도 최대값이 서로로부터 실질적으로 동일한 거리를 갖는 반면, 불규칙적인 분포에서는, 이와 같은 거리가 분포의 모든 국소 강도 최대값에 대해 동일하지 않다. 이차원 분포는 매트릭스 분포 및 동심원에 기초한 분포 중 하나일 수 있다. 특정 실시예에서는, 매트릭스 분포가 규칙적이고, 즉 국소 강도 최대값은 매트릭스의 행 및 열 방향으로 실질적으로 동일한 상호 간 거리를 갖는다. 다른 실시예에서는, 매트릭스 분포가 불규칙적이고, 즉 인접한 국소 강도 최대값 사이의 거리는, 행 방향이든 열 방향이든, 매트릭스 내의 어느 곳에서도 동일하지 않다.

특정 실시예에 따르면, 회절된 빔의 국소 강도 최대값의 적어도 하나의 서브세트는 라인을 따라 분포되고, 상기 방법은 라인의 방향으로 타깃 위치에 걸쳐서 회절된 빔을 이동시키는 단계를 포함한다. 라인은 직선일 수 있거나, 곡선, 예를 들어 원형 곡선 또는 나선형 곡선일 수 있다. 곡선은 예를 들어 환형 또는 부분 환형 절개부(예를 들면, 기질 층 절단부(stromal bed cut)로부터 각막 전면까지 연장되는, 라식(LASIK) 처치에서의 사이드 절단부(side cut) 등)의 생성에 유용할 수 있다. 하나의 실시예에 있어서, 회절된 빔의 국소 강도 최대값은 모두 단일 라인을 따라 분포된다. 대안적인 실시예에 있어서, 회절된 빔의 국소 강도 최대값의 분포 패턴은 예를 들어 매트릭스 형태 또는 복수의 동심원의 형태인 복수의 상호 평행한 라인을 규정하고, 각 라인은 국소 강도 최대값의 상이한 서브세트를 포함하며, 각 서브세트는 동일한 개수 또는 상이한 개수의 국소 강도 최대값을 포함할 수 있다.

특정 실시예에 있어서, 라인-분포된 국소 강도 최대값, 즉 동일한 하나의 라인을 따라 분포된 이러한 국소 강도 최대값은 증가하는 강도 값의 순서로 배열되고, 이에 의해 보다 작은 국소 강도 최대값은 제1 시점에서 타깃 위치에 입사되고, 보다 큰 국소 강도 최대값은 제1 시점 이후인 제2 시점에서 타깃 위치에 입사된다. 이와 같은 방식으로, 타깃 위치는 시계열의 방사선 패킷으로 조사되고, 방사선 패킷의 강도는 시계열의 방사선 패킷이 차례로 도달함에 따라 증가한다.

실시예에 따르면, 라인-분포된 국소 강도 최대값은 모두 상이한 강도 값을 가지며, 그에 따라 타깃 위치에 입사되는 시계열의 방사선 패킷에 있어서 강도는 패킷마다 증가한다.

다른 실시예에 따르면, 라인-분포된 국소 강도 최대값은 실질적으로 동일한 강도 값의 2개 이상의 최대값을 포함한다. 특정 실시예에 있어서, 분포 패턴의 동일한 하나의 라인을 따라 분포된 국소 강도 최대값은 모두 실질적으로 동일한 강도 값을 갖는다.

분포 패턴의 라인을 따라 배열된 국소 강도 최대값 중에서의 특정 강도 분포와 무관하게, 방사선 펄스의 세트에 있어서의 시간적으로 최후 펄스로부터의 방사선은 특정 실시예에서 물질의 광파괴 손상을 위한 문턱값이 초과되게 한다. 다시 말해서, 타깃 위치가 서로 상이한 강도의 방사선 펄스의 세트로 조사되든지, 또는 실질적으로 동일한 강도의 방사선 펄스의 세트로 조사되든지 간에, 상기 세트의 시간적으로 최후 펄스는 그와 같은 실시예에서 물질 내에서의 광파괴의 생성을 위한 다중-펄스 문턱값이 초과되는 결과를 초래한다.

광파괴를 통한 손상을 달성하는 단일-펄스 강도 문턱값은 상이한 물질에 대해 상이할 수 있다는 것이 상기에 언급되어 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 회절된 빔의 각 국소 강도 최대값은 인간 눈 조직에서의 레이저-유도식 광학적 파괴를 위한 단일-펄스 강도 문턱값 미만이다. 단일-펄스 강도 문턱값은 레이저 방사선의 단일 펄스를 통한 인간 눈 조직에서의 LIOB 및 결과적인 광파괴의 발생을 위해 인가 가능한 문턱값이다. 인간 눈 조직은 각막 조직, 수정체 조직 및 망막 조직 중 하나를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

실시예에 따르면, 본 발명의 방법은, 사전결정된 샷 패턴에 따라 빔 전파 방향에 대해 횡방향으로 물질을 가로질러 회절된 빔을 이동시켜서 각 샷 패턴에 대하여 물질에 레이저 방사선의 펄스를 전달하는 단계를 포함하며, 인접한 샷 위치 사이의 거리는 점 분포의 인접한 국소 강도 최대값 사이의 거리에 대응한다.

특정 실시예에 있어서, 방사선 펄스의 세트에 있어서의 시간적으로 최후 펄스로부터의 방사선은 상기 세트 중에서 가장 높은 강도를 갖는다. 구체적으로는, 상기 세트에 있어서의 시간적으로 최후 펄스로부터의 방사선은 회절된 빔의 전체적인 강도 최대값을 포함할 수 있다.

타깃 위치에서 광파괴를 발생시키기 위해 물질을 조사하는 데 사용된 방사선 펄스의 세트는 하나 초과인 임의의 개수의 펄스로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 세트는 2개, 3개, 4개 또는 5개의 펄스로 구성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 세트는 실질적으로 더 많은 개수의 펄스를 포함할 수 있다. 예를 들면, 펄스의 개수는 두 자릿 수 또는 세 자릿 수의 범위일 수 있다.

레이저 방사선의 펄스는 아토초(attosecond), 펨토초(femtosecond), 피코초(picosecond) 또는 나노초(nanosecond)의 범위의 펄스 폭을 가질 수 있다.

특정 실시예에 있어서, 회절된 빔의 공간적으로 인접한 국소 강도 최대값은 빔의 초점 영역에서 20 ㎛ 또는 15 ㎛ 또는 10 ㎛ 또는 8 ㎛ 또는 6 ㎛ 또는 5 ㎛ 또는 4 ㎛ 또는 3 ㎛ 또는 2 ㎛ 이하의 거리를 갖는다.

다른 양태에 있어서, 본 발명의 실시예는 물질을 레이저 처리하기 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는, 펄스형 레이저 방사선의 회절-제한된 빔을 제공하도록 구성된 레이저원; 펄스형 레이저 방사선의 회절된 빔을 생성하기 위해 회절-제한된 빔을 회절시키도록 구성된 회절 디바이스; 회절된 빔을 물질상에 집속시키도록 구성된 집속 디바이스; 및 회절된 빔의 방사선 펄스의 세트로부터의 방사선으로 타깃 위치에 있는 물질을 조사하기 위해 회절된 빔을 시간 및 공간적으로 제어하도록 구성된 제어기로서, 방사선 펄스의 세트로부터의 각 방사선 펄스는 회절된 빔의 단면 부분으로 타깃 위치에 입사되고, 단면 부분은 회절된 빔의 국소 강도 최대값을 포함하고, 상기 세트의 펄스의 적어도 하나의 서브세트의 빔 단면 부분은 각각 상이한 국소 강도 최대값을 포함하는, 제어기를 포함한다.

회절 디바이스는 레이저 빔을 회절시키는 적어도 하나의 광학 격자(optical grating)를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 회절 디바이스는 개구(aperture), 블레이드(blade), 음향 광 변조기(acoustic optical modulator) 및 홀로그램(예를 들면, 이차원 또는 삼차원 홀로그램)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 하나 이상의 다른 회절 구조체를 포함할 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 회절 디바이스는 그 광학 기능을 위한 미세구조 표면을 갖는 DOE(Diffractive Optical Element; 회절 광학 요소)를 포함한다.

본 개시의 또 다른 양태는, 레이저 장치의 제어기에 의해 실행될 때, 상기 방법이 수행되게 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터-프로그램 제품을 제공한다.

본 개시의 또 다른 양태는 상기 컴퓨터-프로그램 제품이 저장되는 정보 저장 매체(예를 들면 디스크, 저장 카드 또는 스틱(stick)과 같은 정보 저장 매체)를 제공한다.

이하, 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 실시예에 따른 타깃 물질의 레이저-수술 처치용 장치의 구성요소를 개략적으로 도시하고;
도 2는 도 1의 장치에 의해 방사된 집속 레이저 빔의 횡방향 강도 분포와 레이저 방사선을 위한 타깃 위치 사이의 예시적인 관계를 개략적으로 도시한다.

도 1은 펄스형 집속 레이저 방사선을 사용하여 타깃 물질을 처리하기 위한 레이저 장치를 도시하고, 이 장치는 일괄적으로 10으로 지시된다. 도 1에 도시된 예시적인 상황에 있어서, 장치(10)는 인간 눈(12)의 질환 또는 손상된 시력의 경우에 필요할 수 있는 레이저 수술을 인간 눈(12) 상에 수행하는 데 사용된다. 예를 들면, 장치(10)는 눈(12)의 각막 조직, 수정체 조직, 유리체 가닥(vitreous strand) 또는 망막 조직에 하나 이상의 절개부를 생성하는 데 사용될 수 있다. 그와 같은 절개부는 굴절 교정을 통해 환자의 시력을 개선하는 것을 목적으로 한 수술의 일부로서 요구될 수 있다. 예시적인 타입의 굴절교정 눈 수술(refractive eye surgery)은 라식(LASIK; Laser in-situ Keratomileusis)이다. 장치(10)의 적용성은 라식 수술 과정에서 눈(12)에 절개부를 생성하는 것에 한정되지 않다는 것은 말할 필요도 없다. 눈(12)에의 하나 이상의 절개부의 생성에 요구되는 다른 타입의 눈 수술이 이러한 장치(10)를 사용하여 동등하게 수행될 수 있으며, 그와 같은 다른 타입의 수술은 각막내 렌티큘 적출술(intracorneal lenticule extraction), 각막 이식술(keratoplasty)(표층(lamellar) 또는 전층(penetrating)), 백내장 수술(cataract surgery) 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 또한, 장치(10)는 포토리소그래피 응용에서와 같이 무생물 물질(non-living material)을 레이저 처리하는 데 유용할 수도 있다.

이러한 장치(10)는 병치된 광파괴의 하나 이상의 스트링(string)이 레이저 장치(10)의 x-y-z 좌표계에 있어서의 하나 이상의 x-y 평면 각각에서 타깃 물질에 발생하는 것을 필요로 하는 응용에 특히 유용할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, z는 빔의 종방향을 지칭하고, x-y는 빔의 전파 방향에 대한 횡방향 평면(transverse plane)을 지칭한다. 스트링은 직선형 스트링 또는 곡선형 스트링일 수 있다. 광파괴의 직선형 스트링은, 빔 초점이 서로 평행하게 연장되는 복수의 직선형 경로 부분을 포함하는 사행 스캔 경로(serpentine scan path)의 직선형 경로 부분을 따라 이동될 때마다 매번 생성될 수 있으며, 직선형 경로 부분의 인접한 경로 부분은 역전 경로 부분(reversing path portion)에 의해 말단이 연결되어 있다. 사행 스캔 패턴은 x-y 평면에서의 이차원적으로 연장된 절개부, 예를 들어 라식 플랩(LASIK flap)을 위한 층 절단부(bed cut)를 생성하는 데 유용할 수 있으며, 층 절단부는 플랩의 기질 층(stromal bed)을 규정한다. 반대로, 광파괴의 곡선형 스트링은, 예를 들어 라식 수술에서 층 절단부의 주변 에지로부터 각막 전면까지 연장되는 측방향 절개부를 생성하는 데 필요할 수 있는 곡선형, 예컨대 원형 라인을 따라 빔 초점이 x-y 평면에서 이동됨에 따라 생성될 수 있다.

장치(10)는 레이저원(14), 빔 확대기(beam expander)(16), 회절 디바이스(18), 스캐너(20), 집속 대물렌즈(focusing objective)(22), 제어 유닛(24), 메모리(26), 및 제어 유닛(24)의 작동을 제어하기 위해 메모리(26)에 저장된 제어 프로그램(28)을 포함한다.

레이저원은 레이저 방사선의 펄스(32)의 규칙적인(즉, 주기적인) 열(train)로 구성된 회절-제한된 레이저 빔(30)을 발생한다. 도 1에서 몇 개의 레이저 펄스(32)의 개략적인 도시로부터 알 수 있는 바와 같이, 레이저 펄스(32)의 공간적(즉, 횡방향) 강도 분포가 가우스 분포 또는 유사 가우스 분포이고, 단일의 강도 최대값을 포함한다. 레이저원(14)에 의해 발생된 레이저 방사선의 파장은 장치(10)로부터 방사된 방사선이 눈(12)의 타깃 조직(또는 보다 일반적으로는 타깃 물질) 내로 충분히 투과하여 다중-펄스 인가를 통한 LIOB 및 결과적인 광파괴를 달성할 수 있는 것을 보장하도록 적절하게 선택된다. 인간 눈 처치의 경우, 예를 들면, 레이저 파장은 약 700 ㎚ 내지 약 1900 ㎚의 적외선 범위일 수 있거나 약 300 ㎚ 초과의 자외선 범위일 수 있다. 다른 파장이 다른 물질의 처치에 적합할 수 있다. 레이저원(14)에 의해 발생된 레이저 펄스의 펄스 폭은 아토초와 나노초 사이의 어느 곳일 수 있는데, 예를 들면 두 자릿 수 또는 세 자릿 수의 펨토초 범위일 수 있다.

빔 확대기(16)는 그 자체가 일반적으로 알려진 방식으로, 예를 들어 발산 렌즈, 및 레이저 빔(30)의 전파 방향에 대해 발산 렌즈의 하류 측에 배열된 수렴 렌즈를 포함하는 갈릴레이 망원경(Galilei telescope)을 사용하여 레이저 빔(30)을 확대시킨다. 빔 확대기(16)로부터 출력된 확대된 레이저 빔이 도 1에서 30_exp로 지시되어 있으며, 레이저 펄스(32_exp)의 주기적인 열로 구성되어 있다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 확대된 레이저 빔(30_exp)의 레이저 펄스(32_exp)는 회절-제한된 레이저 빔(30)의 레이저 펄스(32)보다 큰 단면적을 갖지만, 작은 최대 강도를 갖는다.

회절 디바이스(18)는 확대된 레이저 빔(30_exp)을 회절시켜서 회절된 레이저 빔(30_diff)을 발생하는 데 효과적이다. 회절된 레이저 빔(30_diff)은 회절된 레이저 펄스(32_diff)의 규칙적인 열로 구성된다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 회절된 레이저 펄스(32_diff) 각각은 복수의 국소 강도 최대값(36_i)(인덱스 i는 1 내지 N의 값을 취하고, N은 회절된 레이저 펄스(32_diff)의 국소 강도 최대값의 총 개수를 표시함)을 나타내는 공간적(즉, 횡방향) 강도 분포를 갖는다. 회절 패턴, 즉 횡방향 강도 분포는 열의 모든 회절된 펄스(32_diff)에 대해 동일하다. 쉽게 이해되는 바와 같이, 한 쌍의 공간적으로 인접한 국소 강도 최대값은 국소 강도 최소값(도면에서는 구체적으로 지시되지 않음)에 의해 분리될 것이다.

도 1에 도시된 예시적인 경우에 있어서, 회절된 펄스(32_diff) 각각은 총 2개의 국소 강도 최대값(36₁, 36₂)을 갖는다. 장치(10)는 정확하게 2개의 강도 최대값을 갖는 회절된 레이저 펄스를 발생하는 것에 한정되는 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 대신에, 회절 디바이스(18)는 2개보다 많은 임의의 개수의 국소 강도 최대값, 예를 들어 3개, 4개, 5개 또는 6개의 강도 최대값을 갖는 회절된 레이저 펄스를 발생하도록 구성될 수 있다. 이들 최대값은, 예를 들어 직선형 라인을 따르는 것과 같은 일차원 분포 패턴, 또는 예를 들어 매트릭스 패턴과 같은 이차원 분포 패턴을 가질 수 있다.

도 1에 도시된 예시적인 경우에 있어서, 각 회절된 펄스(32_diff)의 국소 강도 최대값(36₁, 36₂)은 상이한 강도를 갖는다. 다른 실시예에서는, 국소 강도 최대값(36₁, 36₂)이 실질적으로 동일한 강도를 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 그리고 국소 강도 최대값의 총 개수와 무관하게, 회절된 빔(30_diff)은 실질적으로 동일한 크기의 2개 이상의 국소 강도 최대값을 나타내고, 대안적으로 또는 추가로 다른 크기의 2개 이상의 국소 강도 최대값을 나타내는 단면 강도 분포를 가질 수 있다.

회절 디바이스(18)는 적어도 하나의 회절 부재를 포함하며, 이러한 회절 부재는 레이저 방사선이 회절 부재를 가로지를 때 레이저 방사선에 대한 회절 작용을 갖는다. 회절 디바이스(18)에 사용될 수 있는 예시적인 회절 부재는, 원래의 빔 패턴을 상이한 빔 패턴으로 변환하는 데 효과적인 하나 이상의 미세격자 구조(micrograting structure)를 갖도록 포토리소그래피 프로세스를 통해 패터닝된 투명한 기판(예를 들면, 유리 기판)을 구비하는 광학 요소를 지칭하는 것으로 통상 이해되는 회절 광학 요소(Diffractive Optical Element; DOE)이다. 예를 들면, 회절 디바이스(18)는 레이저 빔(30_exp)의 횡방향(즉, x-y) 빔 패턴을 회절된 빔(30_diff)의 도트 라인 패턴(dot line pattern) 또는 도트 매트릭스 패턴(dot matrix pattern)으로 변환하도록 구성될 수 있으며, 회절 패턴의 각 도트는 회절된 빔(30_diff)의 국소 강도 최대값을 포함한다. 홀로그래픽 광학 요소(holographic optical element; HOE)는 레이저 방사선에 대한 원하는 회절 작용을 달성하는 데 유용한 회절 부재의 다른 예이다.

본 명세서에 구체적으로 나타내지 않은 실시예에 있어서, 회절 디바이스(18)는 빔 확대기(16)의 상류측에 배치될 수 있다.

집속 대물렌즈(22)는 회절된 빔(30_diff)을 집속시키고, 그 결과 집속된 레이저 빔(30_foc)(도 1에 도트 라인으로 개략적으로 나타냄)을 초래한다. 집속 대물렌즈(22)는 예를 들어 F-세타(F-Theta) 타입을 가질 수 있고, 단일-렌즈 대물렌즈 또는 다중-렌즈 대물렌즈일 수 있다. 집속된 레이저 빔(30_foc)은 집속된 레이저 펄스(32_foc)(예시의 목적으로 도 1에는 하나가 개략적으로 도시되어 있음)의 주기적인 열로 구성된다. 장치(10)로부터 방사된 집속된 레이저 펄스(32_foc)의 반복 속도는 kHz, MHz 또는 GHz 범위이고, 예를 들어 50 kHz 내지 5 MHz, 또는 5 MHz 내지 50 MHz, 또는 50 MHz 내지 100 MHz, 또는 100 MHz 내지 500 MHz의 범위이거나, 또는 1GHz 또는 그 이상의 범위까지이다.

장치(10)는 z-방향(즉, 빔 전파 방향)에서의 집속된 레이저 빔(30_foc)의 초점 위치의 종방향 조정을 허용하고, x-y 평면에서의 초점 위치의 횡방향 조정을 허용하기에 적합한 스캐닝 구조체를 구비한다. 빔 초점의 x-y 스캐닝을 위해, 스캐너(20)는, 본 기술분야에 그 자체가 일반적으로 알려진 방식으로, 한 쌍의 스캐닝 미러(37)를 포함할 수 있고, 이러한 스캐닝 미러(37)는, 도 1에서 스캐너(20)를 나타내는 박스 내측에 개략적으로 도시된 바와 같이, 상호 직교하는 경사축을 중심으로 경사질 수 있도록 배치된다. 빔 초점의 z-스캐닝을 위해, 빔 확대기(16)는 확대된 레이저 빔(30_exp)에 대해 가변 발산각을 부여하기 위해 적절하게 조정 가능하도록 구성된 광학 요소(도면에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 그와 같은 광학 요소는 예를 들어 가변 굴절력의 렌즈 또는 빔 전파 방향으로 위치 조정 가능하도록 배치된 렌즈로 구성될 수 있다. 상이한 실시예에서, 예를 들어 스캐너(20) 또는 집속 대물렌즈(22)와 같은 장치(10)의 다른 부분이 z-스캐닝 능력을 구비할 수도 있다.

제어 유닛(24)은 제어 프로그램(28)의 제어 하에서 장치(10)의 전체 작동을 제어하고, 특히 레이저원(14), 및 스캐너(20)를 포함하는 장치(10)의 스캐닝 구조체의 작동을 제어한다. 제어 프로그램(28)은 장치(10)의 x-y-z 좌표계에 있어서의 x, y, z 좌표 값의 세트에 의해 각각 표현되는 복수의 샷 위치(shot position)로 구성된 샷 패턴을 규정하고, 이러한 샷 패턴은 눈(12)에 원하는 기하학적 형상의 절개부를 초래하도록 설계된다. 각 샷 위치는 장치(10)에 의한 하나의 레이저 샷(즉, 하나의 집속된 펄스(32_foc))의 방사에 대응한다.

집속된 펄스(32_foc)의 초점이 샷 패턴에 따라 눈(12)의 타깃 영역(이 타깃 영역이 눈(12)의 외부면 상에 또는 눈(12) 내에 있을 수 있음)을 가로질러 횡방향으로(즉, x-y 평면에서) 이동될 때, 눈(12) 상의 또는 눈(12) 내의 동일한 위치는 복수의 집속된 펄스(32_foc)로부터의 방사선으로 연속적으로 조사되고, 광파괴는 눈 조직에서의 문턱값 아래의 펄스의 합성으로부터의 에너지 퇴적의 축적 작용으로서 그 위치에 있는 눈 조직에서 발생한다. 이것은 도 2를 추가로 참조하여 하기에서 더욱 상세하게 설명된다.

도 2는 비제한적인 예로서 x-y 평면에서의 층 절단부(38)의 윤곽을 도시하고 있다. 층 절단부(38)는 x-y 평면에서 이차원적으로 연장된 절개부이며, 라식 수술 과정에서 눈(12)의 각막에 생성되는 각막 플랩을 위한 기질 층을 규정하는 역할을 할 수 있다. 38a는 힌지 라인(hinge line)을 지시하고, 이 힌지 라인을 따라 플랩은 주위 각막 조직과 연결된 상태로 유지되고, 그에 따라 플랩은 UV 레이저 방사선(예를 들면, 엑시머 레이저 방사선)을 사용한 조직의 사전지정된 용적부의 차후 제거를 위한 기저 각막 조직이 노출되도록 옆쪽으로 접힐 수 있다. 층 절단부(38)를 발생하기 위해서, 광파괴는 x-y 평면에 병치된 복수의 손상 사이트 각각에서 실행되어야 하고, 그에 따라 복수의 광파괴와 연관된 조직 손상이 층 절단부(38)의 생성을 초래한다.

층 절단부(38)를 생성하기 위한 빔 샷 패턴의 일부분은 도 2에서 층 절단부(38)의 우측에 개략적으로 가시화되어 있고, 행과 열의 매트릭스 방식으로 배열된 샷 위치(40)를 포함한다. 또한, 도 2는 집속된 빔(30_foc)의 4개의 예시적인 도트 패턴(42a, 42b, 42c, 42d)을 개략적으로 도시하고 있다. 도트 패턴(42a, 42b, 42c, 42d)은 빔 초점의 영역에 있어서의 집속된 빔(30_foc)의 x-y 에너지 분포(및 그에 따라 x-y 빔 패턴)를 나타내는 그래프적 도구이고; 모두는 아니더라도 대부분의 에너지는 도트("도트 영역")에 의해 나타낸 영역에 집중되고, 만약에 있더라도 약간의 방사선 에너지만이 이들 영역의 외측에 부딪친다. 각 도트 패턴(42a, 42b, 42c, 42d)은 장치(10)의 회절 디바이스(18)의 상이한 구성에 대응한다. 도트 패턴의 모든 도트는 집속된 빔(30_foc)의 별개의 단면(즉, x-y) 세그먼트를 나타내고, 집속된 빔(30_foc)의 각각의 국소 강도 최대값(36_i)을 나타낼 수 있다. 도시된 예에서, 도트 패턴의 도트의 상이한 색상은 도트 영역의 국소 강도 최대값(36_i)의 상이한 강도를 나타내고, 및/또는 도트 영역의 상이한 에너지를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로는, 도 2의 도시된 예의 경우에서, 흑색 도트는 회색 도트보다 큰 에너지 및/또는 큰 강도의 국소 강도 최대값(36_i)을 나타내고, 회색 도트는 백색 도트보다 큰 에너지 및/또는 큰 강도의 국소 강도 최대값(36_i)을 나타낸다.

도트 패턴(42a, 42b)은 각각 도트 라인 패턴으로 구성되고, 즉 이들의 도트는 도시된 예의 경우에 직선형 라인인 단일 라인을 따라 분포된다. 도트 패턴(42a, 42b)의 경우, 집속된 빔(30_foc)은 각 경우에 총 3개의 국소 강도 최대값(36_i)을 포함하여, 패턴(42a, 42b) 각각에 대해 총 3개의 도트를 초래한다. 도트 패턴(42a)에서, 도트는, 도트 패턴(42a)의 도트의 상이한 색상에 의해 나타낸 바와 같이, 상이한 강도의 국소 강도 최대값(36_i)을 나타낸다. 연관된 예시적인 횡방향 강도 분포(44a)가 도 2에서 도트 패턴(42a)의 우측에 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 강도 분포(44a)는 상이한 강도의 국소 강도 최대값(36₁, 36₂, 36₃)을 나타내고 있다.

도트 패턴(42b)에서는, 반대로, 도트는, 도트 패턴(42b)의 모든 도트에 대해 동일한 색상에 의해 나타낸 바와 같이, 동일하거나 실질적으로 동일한 강도의 국소 강도 최대값(36_i)을 나타낸다. 연관된 예시적인 횡방향 강도 분포(44b)가 도 2에서 도트 패턴(42b)의 우측에 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 강도 분포(44b)는 동일한 강도의 국소 강도 최대값(36₁, 36₂, 36₃)을 나타내고 있다.

도트 패턴(42c, 42d)은 각각 도트 매트릭스 패턴으로 구성되고, 즉 이들의 도트는 m개의 행 및 n개의 열을 갖는 m×n 매트릭스로 배열된다(여기서, m 및 n은 1보다 큰 정수임). 구체적으로는, 도트 패턴(42c)은 도트의 3×5 매트릭스이고, 도트 패턴(42d)은 도트의 3×3 매트릭스이다. 매트릭스의 행 내에서, 집속된 빔(30_foc)은 (도트 패턴(42c)의 경우에서와 같이) 동일한 강도 또는 (도트 패턴(42d)의 경우에서와 같이) 상이한 강도의 국소 강도 최대값을 가질 수 있다. 그렇지만, 각 행은 매트릭스의 어떠한 다른 행과도 동일하거나 실질적으로 동일한 강도 분포를 나타낸다.

특정 실시예에 있어서, 그 초점 영역에서의 집속된 빔(30_foc)의 x-y 단면은 도 2에 도시된 도트의 원 형상에 의해 도시된 것과 같은 원형 세그먼트에 대한 에너지의 집중을 나타낸다. 그럼에도 불구하고, 본 개시의 범위가 그와 같은 실시예에 한정되도록 결코 의도되지 않으며, 집속된 빔(30_foc)은 그 초점 영역에서 복수의 공간적으로 분산된 국소 강도 최대값으로 이어지는 에너지의 임의의 적합한 x-y 분포를 나타낼 수 있다는 것에 주목해야 한다. 집속된 빔(30_foc)의 도트 패턴의 개념은, 본 발명, 및 특히 회절된 레이저 빔의 시간적으로 연속적인 펄스의 적어도 부분적으로 중첩하지 않는 횡방향 세그먼트로부터의 방사선을 공간적으로 겹침으로써 타깃 물질에 광파괴를 생성하는 개념의 이해를 용이하게 하기 위한 목적으로만 본 명세서에서 사용되고 있다.

각 도트 영역의 직경은 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 또는 2 ㎛ 내지 8 ㎛, 또는 3 ㎛ 내지 6 ㎛일 수 있으며, 회절 디바이스(18)의 제거 후에 장치(10)에 의해 생성될 수 있는 비회절 빔의 초점 직경과 실질적으로 동일할 수 있다.

x-y 평면에서의 샷 패턴의 인접한 샷 위치(40)의 상호 간 거리는 도 2에 d1로 지시되어 있으며, 예를 들어 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 또는 2 ㎛ 내지 8 ㎛, 또는 3 ㎛ 내지 6 ㎛의 범위이다. x-y 평면에서의 (빔 초점 영역의) 집속된 빔(30_foc)의 인접한 국소 강도 최대값(36_i)의 상호 간 거리는 도 2에 d2로 지시되어 있으며, 거리 d1과 실질적으로 동일하다. 집속된 빔(30_foc)을 위한 x-y 스캔 경로는 도 2에서 46으로 개략적으로 도시된 바와 같은 사행 스캔 경로로서 규정될 수 있으며, 사행 스캔 경로(46)는 역전 경로 부분(46b)에 의해 말단이 연결된 상호 평행한 직선형 경로 부분(46a)을 포함한다.

따라서, 집속된 빔(30_foc)이 예를 들어 사행 스캔 경로(46)와 같은 사전지정된 스캔 경로를 따라 x-y 평면에서 샷 위치(40)를 가로질러 이동될 때, 눈(12) 상의 또는 눈(12) 내의 동일한 위치는 집속된 빔(30_foc)의 펄스 세트로부터의 상이한 빔 단면 부분으로부터의 방사선으로 연속적으로 조사된다. 예를 들면, 도트 라인 패턴(42a)에 대응하는 집속된 빔(30_foc)의 회절 패턴을 고려하면, 집속된 빔(30_foc)의 제1 펄스는 도트들 중 하나, 예를 들어 도트 패턴(42a)의 도트들 중에서 가장 낮은 피크 강도를 나타내는 좌측의 백색 도트로부터의 방사선으로 샷 위치(40) 중 하나와 연관된 특정 위치에서 눈(12)을 조사한다. 집속된 빔(30_foc)이 사전지정된 스캔 경로를 따라 연속적인 펄스 사이의 거리 d1만큼 이동될 때, 집속된 빔(30_foc)의 차후 제2 펄스는 집속된 빔(30_foc)의 다른 도트, 예를 들어 중간 피크 강도를 나타내는 중간의 회색 도트로부터의 방사선을 동일한 위치, 즉 동일한 샷 위치(40)에 인가한다. 그 후에, 집속된 빔(30_foc)이 사전지정된 스캔 경로를 따라 거리 d1만큼 또다시 한번 이동될 때, 집속된 빔(30_foc)의 제3 펄스는 제3 도트, 예를 들어 가장 높은 피크 강도를 나타내는 우측의 흑색 도트로부터의 방사선을 눈(12)의 동일한 위치에 인가하고, 결국 대응하는 샷 위치(40)에서의 눈 조직에 광파괴를 야기한다. 집속된 빔(30_foc)이 도트 패턴(42b)에 대응하는 에너지/강도 분포를 갖는 경우에 유사한 고려사항이 적용된다.

이와 같은 방식으로, 다중-펄스 인가는 회절된, 집속된 빔(30_foc)을 사용하여 구현될 수 있다. 광파괴는 빔의 일련의 펄스에 걸쳐서 조사된 물질에 있어서의 집속된 빔(30_foc)의 상이한 단면 부분으로부터의 에너지의 퇴적으로부터 생긴다. 광파괴를 야기하는 데 필요한 문턱값은 (예를 들어 도트 패턴(42a)의 경우에서와 같이) 상이한 피크 강도/에너지의 빔 단면 부분, 또는 (예를 들어 도트 패턴(42b)의 경우에서와 같이) 실질적으로 동일한 피크 강도/에너지의 빔 단면 부분을 사용하여 도달될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 조사된 물질의 특정 위치에 입사되는 일련의 펄스 중 최후 펄스는 결국 물질에서의 광파괴를 개시한다. 다시 말해서, 광파괴를 위해 인가 가능한 문턱값은 그와 같은 실시예에서는 단지 일련의 펄스 중 최종 펄스의 도달과 함께 넘어서게 된다.

집속된 빔(30_foc)이 복수의 샷 위치(40)를 커버하는 영역에 걸친 에너지 퍼짐(energy spread)을 갖는 회절된 빔이라는 점 때문에, 또한 집속된 빔(30_foc)이 x-y 평면에 있어서 거리 d1만큼만 연속적인 펄스 사이에서 이동된다는 점 때문에, 복수의 샷 위치(40)는 집속된 빔(30_foc)으로부터 방사선으로 한 번에 조사될 수 있다. 집속된 빔(30_foc)의 주어진 펄스 반복 속도 및 빔의 주어진 x-y 스캐닝 속도에 대해서, 이것은, 빔을 인접한 샷 위치로 스캐닝하기 전에 동일한 샷 위치에 복수의 연속적인 펄스를 배치하도록 회절-제한된 레이저 빔을 사용하는 통상의 다중-펄스 인가와 비교해서, 소망의 절개부(예들 들면, 층 절단부(38) 또는 각막내 렌티큘에 대한 후면 또는 전면 절단부(도시되지 않음))를 발생하는 데 요구되는 전체 시간의 감소를 허용할 수 있다.

패턴(42c) 또는 패턴(42d)과 같은 매트릭스 도트 패턴을 발생시키도록 레이저 빔을 회절시킴으로써 전체 처리 시간의 추가적인 감소가 달성될 수 있다. 패턴(42c) 또는 패턴(42d)과 같은 이차원 도트 패턴은 복수의 평행한 라인에 있어서의 샷 위치(40)에서 동시에 타깃 물질에 대한 조사를 달성할 수 있게 하고, 그에 따라 사행 스캔 경로(40)의 인접한 직선형 경로 부분(46a) 사이의 피치(거리)가 매트릭스 도트 패턴에 의해 커버되는 샷 위치(40)의 라인의 개수에 대응하여 증가될 수 있다. 패턴(42c 또는 42d)과 같은 이차원 도트 패턴은 예를 들어 이차원 광학 격자 또는 홀로그램을 사용하여 발생될 수 있다.

도트 패턴(42c, 42d)에 있어서, 도트 영역은 각각 회절된 빔의 부분 빔을 나타내고, 각 부분 빔은 연관된 초점을 갖는다. 특정 실시예에 따르면, 부분 빔의 초점 모두는 동일하거나 실질적으로 동일한 z-위치를 갖는다. 다른 실시예에 따르면, 부분 빔의 초점은 반드시 동일한 x-y 평면에 있지는 않다. 예를 들면, 도트 패턴(42d)에서, 초점 위치는 매트릭스의 행 방향(즉, 도면에서 수평방향)으로 부분 빔 간을 이동할 때 z-방향으로 일정할 수 있는 반면, 초점 위치는 매트릭스의 열 방향(즉, 도면에서 수직방향)으로 부분 빔 간을 이동할 때 z-방향으로 변할 수 있다. 따라서, 매트릭스의 동일한 행으로부터의 삼중의 백색, 회색 및 흑색 도트와 연관된 부분 빔은 그 초점이 동일한 z-위치에 위치될 수 있지만, 3개의 흑색 도트와 연관된 부분 빔은 그 초점이 상이한 z-위치를 가질 수 있다(또한, 3개의 회색 도트와 연관된 부분 빔 및 3개의 백색 도트와 연관된 부분 빔에 대해서도 유사함).

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22. 물질을 레이저 처리하기 위한 장치에 있어서,
    펄스형 레이저 방사선의 회절-제한된 빔(30)을 제공하도록 구성된 레이저원(14);
    펄스형 레이저 방사선의 회절된 빔(30_diff)을 발생하기 위해 상기 회절-제한된 빔을 회절시키도록 구성된 회절 디바이스(18);
    상기 회절된 빔을 상기 물질상에 집속시키도록 구성된 집속 디바이스(22); 및
    상기 회절된 빔의 방사선 펄스들의 세트로부터의 방사선으로 타깃 위치에 있는 물질을 조사하기 위해 상기 회절된 빔을 시간 및 공간적으로 제어하도록 구성된 제어기(24) － 상기 방사선 펄스들의 세트로부터의 각 방사선 펄스는 상기 회절된 빔의 단면 부분으로 상기 타깃 위치에 입사되고, 상기 단면 부분은 상기 회절된 빔의 국소 강도 최대값을 포함하고, 상기 세트의 펄스들의 적어도 하나의 서브세트의 빔 단면 부분들은 각각 상이한 국소 강도 최대값을 포함함 －
    를 포함하고,
    상기 회절된 빔의 국소 강도 최대값들의 적어도 하나의 서브세트는 라인을 따라 분포되고, 상기 제어기는 상기 라인의 방향으로 상기 타깃 위치에 걸쳐서 상기 회절된 빔을 이동시키기 위해 상기 회절된 빔을 제어하도록 구성되는, 장치.
23. 제22항에 있어서,
    적어도 상기 서브세트의 빔 단면 부분들은 횡방향 평면상에 투영될 때 별개인, 장치.
24. 제22항에 있어서,
    적어도 상기 서브세트의 빔 단면 부분들 중 적어도 하나의 쌍은 횡방향 평면상에 투영될 때 부분적으로 중첩되는, 장치.
25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절된 빔은 상기 빔의 초점 영역에서 국소 강도 최대값들의 점 분포를 갖는, 장치.
26. 제25항에 있어서,
    상기 점 분포는 일차원 분포인, 장치.
27. 제26항에 있어서,
    상기 일차원 분포는 곡선을 따른 규칙적인 분포 및 불규칙적인 분포 중 하나이고, 상기 곡선은 영의 곡률 및 영이 아닌 곡률 중 하나를 갖는, 장치.
28. 제25항에 있어서,
    상기 점 분포는 이차원 분포인, 장치.
29. 제28항에 있어서,
    상기 이차원 분포는 매트릭스 분포 및 동심원에 기초한 분포 중 하나인, 장치.
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31. 제22항에 있어서,
    상기 라인을 따라 분포된 국소 강도 최대값들은 상이한 강도 값의 2개 이상의 최대값들을 포함하는, 장치.
32. 제31항에 있어서,
    상기 라인을 따라 분포된 국소 강도 최대값들은 증가하는 강도 값의 순서로 배열되고, 이에 의해 상기 라인을 따라 분포된 국소 강도 최대값들 중 제1 국소 강도 최대값은 제1 시점에서 타깃 위치에 입사되고, 상기 제1 국소 강도 최대값 보다 큰 제2 국소 강도 최대값은 상기 제1 시점 이후인 제2 시점에서 상기 타깃 위치에 입사되는, 장치.
33. 제31항에 있어서,
    상기 라인을 따라 분포된 국소 강도 최대값들은 동일한 강도 값의 2개 이상의 최대값들을 포함하는, 장치.
34. 제22항에 있어서,
    상기 회절된 빔의 각 국소 강도 최대값은 인간 눈 조직에서의 레이저-유도식 광학적 파괴를 위한 단일-펄스 강도 문턱값 미만인, 장치.
35. 제26항에 있어서,
    상기 제어기는, 사전결정된 샷 패턴에 따라 빔 전파 방향에 대해 횡방향으로 상기 물질을 가로질러 상기 회절된 빔을 이동시켜서 상기 샷 패턴에 의해 규정된 복수의 샷 위치들 각각에서 광파괴를 발생시키기 위해 상기 회절된 빔을 제어하도록 구성되고, 상기 복수의 샷 위치들 중에서 서로 인접한 샷 위치들 사이의 거리는 복수의 국소 강도 최대값들 중에서 서로 인접한 상기 점 분포의 국소 강도 최대값들 사이의 거리에 대응하는, 장치.
36. 제22항에 있어서,
    상기 방사선 펄스들의 세트에 있어서의 시간적으로 최후의 펄스로부터의 방사선은 상기 세트 중에서 가장 높은 강도를 갖는, 장치.
37. 제36항에 있어서,
    상기 세트에 있어서의 시간적으로 최후의 펄스로부터의 방사선은 상기 회절된 빔의 전역 강도 최대값을 포함하는, 장치.
38. 제22항에 있어서,
    상기 세트는 2개 이상의 방사선 펄스들로 구성되는, 장치.
39. 제22항에 있어서,
    상기 회절 디바이스는 개구, 블레이드, 음향 광 변조기, 회절 광학 요소, 광학 격자 및 홀로그래픽 격자 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
40. 제22항에 있어서,
    상기 레이저 방사선은 아토초, 펨토초, 피코초 또는 나노초의 범위인 펄스 지속시간을 갖는, 장치.
41. 제22항에 있어서,
    상기 회절된 빔에서 국소 강도 최대값들 중에서 공간적으로 서로 인접한 국소 강도 최대값들은 상기 빔의 초점 영역에서 20 ㎛ 또는 15 ㎛ 또는 10 ㎛ 또는 8 ㎛ 또는 6 ㎛ 또는 5 ㎛ 또는 4 ㎛ 또는 3 ㎛ 또는 2 ㎛ 미만의 거리를 갖는, 장치.
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