用于材料的光离解多脉冲处理的技术制造技术

在此披露一种用于激光处理材料的方法和设备。在该方法和设备中，脉冲激光辐射的衍射限制光束由衍射装置衍射以便产生脉冲激光辐射的衍射光束。该衍射光束随后被聚焦到该材料上并且在时间和空间上被控制以便在目标位置处利用来自该衍射光束的一组辐射脉冲的辐射来辐射该材料，这样使得来自该组辐射脉冲的每个辐射脉冲以该衍射光束的截面部分入射在该目标位置处，该截面部分包括该衍射光束的局部强度最大值。该组辐射脉冲的这些脉冲的至少一子集的这些光束截面部分各自包括不同局部强度最大值。以此方式，用于在该材料的目标位置处产生光离解的多脉冲施加可以被实施。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本公开涉及一种用于材料的使用脉冲聚焦激光辐射的光离解处理的技术。更确切地，本公开涉及一种用于在材料中产生光离解的多脉冲方案。在某些实施例中，该材料是生物材料，包括但不限于人眼组织。在其他实施例中，该材料是非生物材料。光离解指材料与入射在该材料处的激光辐射之间的特定类型的交互。该光离解源于被称为激光感生的光学击穿(缩写为LIOB)的物理现象并且与机械效应相关联，这些机械效应包括但不限于由利用激光辐射来辐射的材料中的等离子体形成导致的空泡化。该光离解已经证明是对在透明材料(即，对激光辐射透明)中制造切口的有用危害作用。尽管LIOB自身可以基本上被限制于激光辐射的焦区，但是LIOB感生空泡可以将损伤区域扩展超过焦点体积，从而损坏在材料中制造的切口的精度。光离解可以被看作受强度驱动的过程，因为该入射激光辐射应当超过特定强度阈值以便致使该材料中的光离解。该光离解阈值可以取决于此类因素，如材料的类型以及激光辐射的波长和脉宽。触发光离解所必须的总能量可以通过辐射的单个分组或脉冲(即，单脉冲施加)或通过辐射的单独分组或脉冲的时间序列(即，多脉冲施加)施加到该材料。这些序列可以由多于一个的任何数量的脉冲组成，并且这些序列的脉冲可以具有相同或不同能量。已经观察到对于多脉冲施加，这些序列的每个脉冲的能量可以小于针对单个脉冲施加的可施加阈能(假定相同材料、波长、脉宽和焦点尺寸)，然而这些序列脉冲的累积效应仍然可以致使光离解。还已经观察到空泡化的损伤尺寸对于多脉冲施加可以小于对于单脉冲施加，从而最小化损伤区域并且增强切割精度。常规双脉冲施加包括在生物材料中的多个处理部位的每个处的光离解的产生，其中每次利用激光辐射来辐射这些处理部位中的仅一个。利用相对较低能量的预脉冲和相对较高能量的后续主脉冲辐射每个处理部位，其中该主脉冲致使光离解在被辐射的该处理部位发生。在这些处理部位中的一个处制造光离解之后，扫描器将激光辐射的焦点移动到下一个处理部位以便施加另一对预脉冲和主脉冲。根据本专利技术的实施例，一种激光处理生物或非生物材料的方法包括：提供脉冲激光辐射的衍射光束；利用来自该衍射光束的一组辐射脉冲的辐射在目标位置处辐射该材料以便在该目标位置处产生光离解，其中来自该组辐射脉冲的每个辐射脉冲以该衍射光束的截面部分入射在该目标位置处，该截面部分包括该衍射光束的局部强度最大值，其中该组辐射脉冲的这些脉冲的至少一子集的这些光束截面部分各自包括不同局部强度最大值。该方法因此实施多脉冲施加，因为该目标位置是利用来自激光束的多个时间上偏移脉冲的辐射来辐射的。由于该光束的衍射，每个脉冲的横向强度分布展现多个(即，两个或更多个)局部最大值。光离解通过利用多个横向脉冲区段以空间重叠方式辐射该材料产生，每个横向脉冲区段属于该激光辐射的时间上不同的脉冲并且各自包括来自该衍射光束的该多个局部强度最大值中的仅一个。该横向区段在此还被称为该衍射光束的截面部分。对于实现光离解所需要的该组脉冲的至少一子集，该光束可以在该子集的连续脉冲之间横向移位，即，垂直于该光束的传播方向。通过在横向方向上这样移位(或：扫描)该衍射光束，至少该子集的每个脉冲利用光束截面部分辐射该目标位置，该光束截面部分包括对应不同局部强度最大值。在某些实施例中，该光束在该组的所有脉冲之间被横向地扫描，这样使得由这些横向区段中的一个包括的局部强度最大值不由这些横向区段中的任何其他包括。通过衍射初始衍射极限光束，可以制造多个部分光束，每个与来自该衍射光束的该多个局部强度最大值的不同局部强度最大值相关联。在某些实施例中，这些部分光束可以具有位于x-y-z坐标系中的公共x-y平面中的焦点，其中z指该衍射光束的传播方向并且x-y指正交该z方向的方向。在此情况下，该衍射光束的横向扫描允许制造二维延伸的切口，该切口具有相对于x-y平面平行的切割平面。在其他实施例中，这些部分光束中的至少一些可以具有位于不同x-y平面中的焦点，即，具有不同z位置。更确切地，某些实施例可以提供这些部分光束的焦点的二维排和行分布，其中当在该分布的排方向上观察时，这些焦点的z位置改变，但是当在该分布的行方向上观察时，保持不变或基本上不变。在行方向上横向扫描该衍射光束随后可以允许制造二维延伸的切口，该切口具有相对于x-y平面倾斜的切割平面。由于该衍射光束，多个目标位置可以每次利用对应横向脉冲区段辐射，其中这些横向脉冲区段中的每个包括该光束的不同局部强度最大值。以此方式，该材料可以时间上重叠的方式在多个目标位置(或：处理部位)处被同时处理。这允许在不增加该激光束的横向扫描速度的情况下，用于完成该材料的所希望处理所需的总处理时间的减少。在某些实施例中，当投射到横向平面上时(即，横向于该激光束的传播方向)，至少该子集的这些光束截面部分是相异的(即，不重叠)。在其他实施例中，当投射到横向平面上时，至少该子集的这些光束截面部分的至少一对部分地重叠。在优选实施例中，该衍射光束在该光束的焦区中具有局部强度最大值的点分布。该点分布可以是一维分布或二维分布。该一维分布是沿着曲线的规则和不规则分布中的一个，其中该曲线具有零曲率和非零曲率中的一个。零曲率的曲线还可以被称为直线，而非零曲率的曲线是不直的，即，是弯曲的。非零曲率的示例性曲线是螺线和圆。在规则分布中，相邻局部强度最大值具有距彼此基本上相等的距离，而在不规则分布中，这个距离对于该分布的所有局部强度最大值不相等。该二维分布可以是矩阵分布和基于同心圆的分布中的一个。在某些实施例中，该矩阵分布是规则的，即，该局部强度最大值在该矩阵的排和行方向上具有基本上相等的相互距离。在其他实施例中，该矩阵分布是不规则的，即，相邻局部强度最大值之间的距离不论在排方向上或在行方向上，在该矩阵中每个地方不相等。根据某些实施例，该衍射光束的局部强度最大值的至少一子集沿着线分布，其中该方法包括在该线的方向上在该目标位置上方移动该衍射光束。该线可以是直线或其可以是曲线，例如，圆形曲线或螺旋曲线。曲线可以是有用的，例如，对于环形或部分环形切口的制造(例如像LASIK处理中的侧面切割，其中该侧面切割从基质床切割延伸到前部角膜表面)。在一个实施例中，该衍射光束的局部强度最大值全部沿着单线分布。在替代实施例中，该衍射光束的局部强度最大值的分布图案限定多个相互平行的线，例如，以矩阵形式或以多个同心圆的形式，其中每条线包括局部强度最大值的不同子集，其中每个子集可以包括相同数量或不同数量的局部强度最大值。在某些实施例中，线分布的局部强度最大值，即，沿着同一条线分布的那些局部强度最大值，按照增加的强度值的顺序被安排，由此更小的局部强度最大值在第一时间点入射在该目标位置处并且更大的局部强度最大值在该第一时间点后的第二时间点入射在该目标位置处。以此方式，利用时间序列的辐射分组来辐射该目标位置，其中这些辐射分组的强度随着这些序列的辐射分组一个接一个到达而增加。根据实施例，该线分布局部强度最大值全部具有不同强度值，这样使得入射在该目标位置处的这些时间序列的辐射分组中，该强度从一个分组到另一个分组增加。根据其他实施例，该线分布局部强度最大值包括基本上相等强度值中的两个或更多个最大值。在某些实施例中，沿着该分布图案的同一条线分布的这些局部强度最大值全局具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光处理生物或非生物材料的方法，该方法包括：提供脉冲激光辐射的衍射光束；利用来自该衍射光束的一组辐射脉冲的辐射在目标位置处辐射该材料以便在该目标位置处产生光离解，其中来自该组辐射脉冲的每个辐射脉冲以该衍射光束的截面部分入射在该目标位置处，该截面部分包括该衍射光束的局部强度最大值，其中该组辐射脉冲的这些脉冲的至少一子集的这些光束截面部分各自包括不同的局部强度最大值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光处理生物或非生物材料的方法，该方法包括：提供脉冲激光辐射的衍射光束；利用来自该衍射光束的一组辐射脉冲的辐射在目标位置处辐射该材料以便在该目标位置处产生光离解，其中来自该组辐射脉冲的每个辐射脉冲以该衍射光束的截面部分入射在该目标位置处，该截面部分包括该衍射光束的局部强度最大值，其中该组辐射脉冲的这些脉冲的至少一子集的这些光束截面部分各自包括不同的局部强度最大值。2.如权利要求1所述的方法，其中当投射到横向平面上时，至少该子集的这些光束截面部分相异。3.如权利要求1所述的方法，其中当投射到横向平面上时，至少该子集的这些光束截面部分中的至少一对部分地重叠。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中该衍射光束在该光束的焦区中具有局部强度最大值的点分布。5.如权利要求4所述的方法，其中该点分布是一维分布。6.如权利要求5所述的方法，其中该一维分布是沿着曲线的规则和不规则分布中的一个，其中该曲线具有零曲率和非零曲率中的一个。7.如权利要求4所述的方法，其中该点分布是二维分布。8.如权利要求7所述的方法，其中该二维分布是矩阵分布和基于同心圆的分布中的一个。9.如权利要求4至8中任一项所述的方法，其中该衍射光束的这些局部强度最大值的至少一子集沿着线分布，并且其中该方法包括在该线的方向上在该目标位置上方移动该衍射光束。10.如权利要求9所述的方法，其中沿着该线分布的这些局部强度最大值包括不同强度值中的两个或更多个最大值。11.如权利要求10所述的方法，其中沿着该线分布的这些局部强度最大值按照强度值增加的顺序被安排，由此更小强度值的最大值在第一时间点入射在该目标位置处并且更大强度值的最大值在该第一时间点后的第二时间点入射在该目标位置处。12.如权利要求10或11所述的方法，其中沿着该线分布的这些局部强度最大值包括基本上相等的强度值中的两个或更多个最大值。13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中来自该组辐射脉冲中的时间上最后的脉冲的该辐射致使该材料的离解阈值被超过。14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中该衍射光束的每个局部强度最大值低于用于人眼组织中的激光感生的光学击穿的单脉冲强度阈值。15.如权利要求4至14中任一项所述的方法，包括：根据预先确定的照射图案相对于光束传播方向在该材料上横向地移动该衍射光束，以便在由该照射图案限定的多个照射位置中的每个处产生光离解，其中相邻照射位置之间的距离对应于该点分布的相邻的局部强度最大值之间的距离。16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其中来自该组辐射脉冲中的时间上最后的脉冲的该辐射具有该组辐射脉冲中的最高强度。17.如权利要求16所述的方法，其中来自该组辐射脉冲中的该时间上最后的脉冲的该辐射包括该衍射光束的全局强度最大值。18.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其中该组辐射脉冲由两个或更多个辐射脉冲组成。19.如权利要求1至18中任一项所述的方法，其中该材料是人眼组织。20.如权利要求1至19中任一项所述的方法，其中该激光辐射具有在阿秒、飞秒、皮秒或纳秒范围内的脉冲时长。21.如权利要求1至20中任一项所述的方法，其中该衍射光束的空间上相邻的局部强度最大值在该光束的焦区中具有小于20μm或15μm或10μm或8μm或6μm或5μm或4μm或3μm或2μm的距离。22.一种用于激光处理材料的设备，该设备包括：激光源(14)，该激光源被配置成提供脉冲激光辐射的衍射极限光束(30)；衍射装置(18)，该衍射装置被配置成衍射该衍射极限光束以便产生脉冲激光辐射的衍射光束(30diff)；聚焦装置(22)，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·沃格勒，C·多尼茨基，
申请(专利权)人：视乐有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE