激光脈沖聚焦的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開大體上涉及激光系統(tǒng)，并且更具體地說涉及激光脈沖聚焦。
【背景技術】
[0002]常規(guī)地使用超短激光脈沖來處理醫(yī)學材料和科學材料。在某些情況下，可需要非常高的峰值強度。在某些應用中，激光脈沖通過光學裝置并且然后聚焦在目標上的聚焦點處。然而，光學裝置可相對于時間展寬激光脈沖，這降低了在目標處的脈沖的峰值強度。另夕卜，較短的激光脈沖可經(jīng)歷比較長的激光脈沖更大的展寬。
[0003]簡述
[0004]在某些實施方案中，系統(tǒng)包括激光源、一個或多個光學元件、監(jiān)視裝置以及控制計算機。激光源發(fā)射一個或多個激光脈沖。光學元件改變激光脈沖的脈沖長度，并且監(jiān)視裝置測量激光脈沖的脈沖長度以檢測脈沖長度的變化。控制計算機接收來自監(jiān)視裝置的所測量的脈沖長度，確定對脈沖長度的變化進行補償?shù)囊粋€或多個激光參數(shù)，以及根據(jù)激光參數(shù)控制激光源。
[0005]在某些實施方案中，方法包括:由激光源發(fā)射一個或多個激光脈沖；由一個或多個光學元件改變激光脈沖的脈沖長度；由監(jiān)視裝置測量激光脈沖的脈沖長度以檢測脈沖長度的變化；在控制計算機處接收來自監(jiān)視裝置的所測量的脈沖長度；由控制計算機確定對脈沖長度的變化進行補償?shù)囊粋€或多個激光參數(shù)；以及由控制計算機根據(jù)激光參數(shù)來控制激光源。
【附圖說明】
[0006]現(xiàn)在將參考附圖，通過舉例更詳細地描述本公開的示例性實施方案，在附圖中:
[0007]圖1示出根據(jù)某些實施方案的配置成將激光脈沖聚焦在目標上的系統(tǒng)的實例；
[0008]圖2A和圖2B示出根據(jù)某些實施方案的可同圖1的系統(tǒng)一起使用的聚焦物鏡和監(jiān)視裝置的實例；
[0009]圖3示出影響脈沖持續(xù)時間的循環(huán)次數(shù)的實例；以及
[0010]圖4示出根據(jù)某些實施方案的可借以使用圖1的系統(tǒng)的裝置的實例。
【具體實施方式】
[0011]現(xiàn)在參照描述和附圖，詳細示出了所公開的設備、系統(tǒng)和方法的示例性實施方案。描述和附圖不旨在是詳盡的或以其它方式將權利要求限制于或限定于附圖中示出以及描述中公開的特定實施方案。盡管附圖代表可能的實施方案，但是附圖不必按比例繪制并且某些特征可被放大、移除或部分剖開以更好地說明實施方案。
[0012]圖1示出根據(jù)某些實施方案的配置成將激光束22的激光脈沖聚焦在目標26上的系統(tǒng)10的實例。在實例中，系統(tǒng)10包括激光源20、一個或多個光學元件24、監(jiān)視裝置28以及控制計算機30。在某些實施方案中，監(jiān)視裝置28測量從光學元件24輸出的激光脈沖的脈沖長度，以檢測脈沖長度的變化(例如增加或減少)并且將測量信息發(fā)送到控制計算機30。控制計算機30和/或激光源20對脈沖長度的變化進行補償。在某些實施方案中，控制計算機30確定可對變化(例如脈沖長度)進行補償?shù)募す庠磪?shù)，并且然后控制使用所述參數(shù)的激光源20來朝目標26引導激光束22。
[0013]在某些實施方案中，光學元件24和/或激光源20可產(chǎn)生脈沖長度變化。在實施方案中，可使用激光源20的元件(如光學元件)來應用合適的調(diào)整(如負啁啾)，以對引起啁啾(如正啁啾)的光學元件24和/或激光源20的色散(如正色散)進行補償?；蛘?，可應用正啁啾以對引起負啁啾的光學元件24和/或激光源20的負色散進行補償。系統(tǒng)10可將具有期望脈沖長度和脈沖能量的激光脈沖輸出到目標26。在某些情況下，可將脈沖長度最小化。
[0014]激光源20產(chǎn)生和發(fā)射具有超短波激光脈沖的激光束。在本文中，光的“超短”脈沖指具有小于或等于納秒的持續(xù)時間的光脈沖，如納秒、皮秒、飛秒或阿秒數(shù)量級。激光源20的實例包括納秒、飛秒、皮秒和阿秒激光。激光束可具有任何合適波長，如在300納米到1900 納米(nm)范圍內(nèi)的波長，例如在 300nm 到 650nm、650nm 到 1050nm、1050nm 到 1250nm或IlOOnm到1900nm范圍內(nèi)的波長。激光束可包括任何合適的脈沖持續(xù)時間的脈沖，如I飛秒到1000飛秒(fs)，例如大約1fso
[0015]光學元件24可包括可對光進行操作(例如反射光、折射光、衍射光和/或透射光)的一個或多個元件。光學元件24可包括任何可適用的元件，如可將激光束22聚焦到目標26上的聚焦物鏡。光學元件24可改變(例如增加或減少)激光脈沖的脈沖長度。在某些實施方案中，光學元件24可應用在時間上展寬脈沖的正啁啾。例如，光學元件24可將脈沖長度從1fs增加到200fs。另外，更短的(例如200fs或更少)激光脈沖可經(jīng)歷比更長的(例如約400fs)的激光脈沖更大的展寬。
[0016]監(jiān)視裝置28測量激光脈沖的脈沖長度以檢測相對于時間的脈沖展寬，并且然后將測量信息發(fā)送到控制計算機30。可以任何合適的方式來測量脈沖長度。在某些實施方案中，監(jiān)視裝置28使用非線性測量技術，在所述非線性測量技術中復制脈沖并且將副本組合到非線性媒質中。非線性媒質只有在脈沖副本同時存在時產(chǎn)生特定的信號，因此改變在脈沖副本之間的延遲并且針對所述信號測量給出脈沖長度的估計的每個延遲。這些監(jiān)視裝置可包括SHG晶體、光敏二極管和/或檢測兩個或多個光子的多光子檢測器。這些監(jiān)視裝置的實例包括頻率分辨光學門(FROG)裝置、自動校正監(jiān)視器以及(用于近紅外激光脈沖的多光子吸收的)日盲檢測器。
[0017]控制計算機30被配置成以接收來自監(jiān)視裝置28的所測量的脈沖長度，確定一個或多個大體上對脈沖長度的展寬在時間上進行補償?shù)募す鈪?shù)，并且根據(jù)激光參數(shù)控制激光源20。激光參數(shù)和/或激光源元件以任何合適的方式可對脈沖寬度的變化進行補償。例如，激光源元件可產(chǎn)生負啁啾以對光學元件24應用到激光脈沖的正色散進行補償(或反之亦然)。作為另一實例，參數(shù)可增加激光源20的再生式放大器的循環(huán)次數(shù)以誘導相位調(diào)制來應用負啁啾。
[0018]在某些實例中，由光學元件24應用的正色散或波群速延遲(GVD)可表示為GVDp()S。由激光參數(shù)應用的負啁啾可表示為IgvdmsI = IgvdixJ。負啁啾可具有任何合適的值，例如在小于O飛秒2 (fs2)到大于-20，000飛秒2 (fS2)的范圍內(nèi)的值。在某些實施方案中，激光源20可執(zhí)行全補償來大體上對脈沖長度變化進行補償。在其它實施方案中，激光源20可執(zhí)行大體上對脈沖長度變化并不進行補償?shù)牟糠盅a償，并且另一裝置在將脈沖輸出到目標26之前可執(zhí)行剩余的補償。
[0019]目標26可代表任何合適的材料，例如活體生物組織或非活體生物組織。在某些實施方案中，目標26是眼組織，例如角膜組織。激光束的聚焦點可在目標26處產(chǎn)生激光引發(fā)的光學擊穿(L1B)。最小化的脈沖長度可以較低的脈沖能量而產(chǎn)生L10B，所述較低的脈沖能量可減少或避免不希望的影響，如散射輻射、氣泡或不透明的氣泡層。
[0020]圖2A和圖2B示出可同系統(tǒng)10—起使用的聚焦物鏡32和監(jiān)視裝置28的實例。聚焦物鏡32是光學元件24，并且可以是可聚焦激光束22的任何合適的光學元件，例如F- Θ物鏡。在某些實施方案中，聚焦物鏡32可以是融蝕錐。
[0021]監(jiān)視裝置28可在任何合適的位置測量脈沖長度，在所述任何合適的位置處測量可向控制計算機30提供可允許控制計算機30計算可大體上對脈沖寬度的變化進行補償?shù)募す鈪?shù)的信息。在實例中，監(jiān)視裝置28測量在聚焦物鏡32的出口處輸出的脈沖的脈沖長度。監(jiān)視裝置28可耦接到聚焦物鏡32(如圖2A中的實例所示)或安置在聚焦物鏡32內(nèi)(如圖2B中的實例所示)。
[0022]監(jiān)視裝置28可在任何合適的時間測量脈沖長度，如無論何時希望進行校準。在某些情況下，可機械地或自動地執(zhí)行測量，如定期地(例如每周、每天或每小時)或響應于觸發(fā)事件(例如當打開系統(tǒng)10或當輸入新的患者信息時)。在其它情況下，可響應于可由任何合適的用戶例如由外科醫(yī)生、檢修人員或制造商作出的用戶請求而執(zhí)行測量。
[0023]圖3示出展示在循環(huán)次數(shù)和脈沖持續(xù)時間之間的關系的圖表的實例。在圖表中，脈沖持續(xù)時間40是在激光源20的輸出處的脈沖持續(xù)時間，并且脈沖持續(xù)時間42是在目標26處的脈沖持續(xù)時間。參照箭頭50指示從激光源20的輸出處的脈沖持續(xù)時間40到目標26處的脈沖持續(xù)時間42的脈沖持續(xù)時間的增長。參照箭頭52指示從90次循環(huán)到83至85次循環(huán)的循環(huán)次數(shù)的變化，從而產(chǎn)生更靠近光學系統(tǒng)中的脈沖的最小脈沖持續(xù)時間40的脈沖持續(xù)時間42。
[0024]圖4示出根據(jù)某些實施方案的可借以使用圖1的系統(tǒng)10的裝置110的實例?？墒褂孟到y(tǒng)10用于任何合適的激光應用。應用的實例包括科學的和醫(yī)療的應用，例如外科手術應用或診斷應用。例如，可將系統(tǒng)10和激光外科手術系統(tǒng)(如下文描述的一個系統(tǒng))、多光子光譜學或其它診斷系統(tǒng)一起使用。
[0025]在某些實施方案中，裝置110在眼睛122上執(zhí)行激光屈光外科手術。裝置110包