專利名稱：借助激光輻射進(jìn)行材料處理的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及借助激光輻射進(jìn)行材料處理的裝置，所述裝置具有 激光輻射源，該激光輻射源發(fā)射用于與材料相互作用的脈沖激光輻射； 光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置將脈沖處理激光輻射聚焦到材料中相互作用中 心；掃描單元，該掃描單元在材料內(nèi)調(diào)節(jié)相互作用中心的位置，其中 每個處理激光脈沖在圍繞分配給它的相互作用中心的區(qū)中與材料相互 作用，使得材料在相互作用區(qū)中分離；和控制單元，該控制單元控制 掃描單元和激光輻射源，使得在材料中通過相互作用區(qū)的連續(xù)布置產(chǎn)
生切割面。
本發(fā)明還涉及借助激光輻射進(jìn)行材料處理的方法，其中產(chǎn)生脈沖 激光輻射，為了相互作用而聚焦到材料中相互作用中心上，并且在材 料中調(diào)節(jié)相互作用中心的位置，其中，每個處理激光脈沖在圍繞分配 給它的相互作用中心的區(qū)中與材料相互作用，使材料在相互作用區(qū)中 分離，并且在材料中通過相互作用區(qū)的連續(xù)布置產(chǎn)生切割面。
本發(fā)明還涉及借助激光輻射進(jìn)行材料處理的裝置，所述裝置具有 激光輻射源，該激光輻射源發(fā)射用于與材料相互作用的脈沖激光輻射； 光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置將脈沖處理激光輻射沿光軸聚焦到材料中相互 作用中心；掃描單元，該掃描單元在材料內(nèi)調(diào)節(jié)相互作用中心的位置，
其中，每個處理激光脈沖在圍繞分配給它的相互作用中心的區(qū)中與材
料相互作用，使得材料在相互作用區(qū)中分離；和控制單元，該控制單 元控制掃描單元和激光輻射源，使得在材料中通過相互作用區(qū)的連續(xù) 布置產(chǎn)生切割面。
本發(fā)明還涉及借助激光輻射進(jìn)行材料處理的方法，其中產(chǎn)生脈沖激光輻射，并為了相互作用將該脈沖激光輻射沿光軸聚焦到材料中相 互作用中心上，并且在材料中調(diào)節(jié)相互作用中心的位置，其中每個處 理激光脈沖在圍繞分配給它的相互作用中心的區(qū)中與材料相互作用， 并且材料在相互作用區(qū)中分離，并且在材料中通過相互作用區(qū)的連續(xù) 布置產(chǎn)生切割面。
背景技術(shù)：
這些裝置以及對應(yīng)的材料處理方法尤其適于在透明材料內(nèi)產(chǎn)生彎 曲的切割面。例如以激光手術(shù)方法、并且尤其地在眼科手術(shù)中產(chǎn)生彎 曲的切割面。在這種情況下，治療激光輻射聚焦到組織中，即在組織 的表面下方聚焦到相互作用中心。由此在周圍的相互作用區(qū)中分離材 料層。該區(qū)通常對應(yīng)于焦點(diǎn)斑。通常如此選擇激光脈沖能量，使得在 相互作用區(qū)中在組織內(nèi)產(chǎn)生光學(xué)穿透。
在組織中，由激光輻射脈沖啟動的多個過程在時序上在多個光學(xué) 穿透之后發(fā)生。首先，光學(xué)穿透在材料中產(chǎn)生等離子泡。 一旦這樣的 等離子泡形成，則其由于擴(kuò)展的氣體而成長。接下來，在等離子泡中 產(chǎn)生的氣體由周圍的材料吸收并且泡再次消失。但是，該過程花費(fèi)比 形成泡本身長非常多的時間。如果在甚至可能位于材料結(jié)構(gòu)內(nèi)的材料 界面處產(chǎn)生等離子，則實(shí)現(xiàn)從所述界面的材料去除。然后這稱為光蝕 除作用。結(jié)合先前分離連接的材料層的等離子泡，人們通常講到光致 破裂作用。為簡化起見，所有這樣的過程在此總結(jié)為術(shù)語"相互作用"， 即該術(shù)語不僅包括光學(xué)穿透，而且包括任何其它的材料分離效應(yīng)。
對于高精度的激光手術(shù)方法，不可缺少的是確保激光束效應(yīng)的高 度定位并且如果可能的話，避免對相鄰組織的間接損傷。因此，在現(xiàn) 有技術(shù)中通常是以脈沖形式應(yīng)用激光輻射，使得僅在單個的脈沖中超
過啟動光學(xué)穿透所需的能量密度的閾值。在這方面，US5，984，916清楚 地示出只要脈沖持續(xù)時間超過2ps，則相互作用區(qū)的空間范圍僅取決于 脈沖持續(xù)時間。對于不多的100fs的值，相互作用區(qū)的尺寸幾乎獨(dú)立于脈沖持續(xù)時間。因此，與非常短的脈沖、即低于lps的脈沖結(jié)合的激光
束的高度聚焦允許相互作用區(qū)在高度精確性的情況下插入材料。
近年來這樣的脈沖激光輻射的使用已建立，尤其用于眼科學(xué)中視 覺缺陷的激光手術(shù)矯正。眼睛的視覺缺陷常常是由于角膜和晶狀體的 屈光特性不會在視網(wǎng)膜上形成最優(yōu)聚焦。這種類型的脈沖也是在此描 述的本發(fā)明的主題。
前述US 5，984，916描述了通過合適地產(chǎn)生光學(xué)穿透來產(chǎn)生切割的 方法，從而最終對角膜的屈光特性施加選擇性的影響。連續(xù)布置多重 光學(xué)穿透，使得切割面在眼睛的角膜內(nèi)隔離透鏡狀的部分體積。然后 經(jīng)由側(cè)向開放切割從角膜去除與剩余的角膜組織分開的透鏡狀部分體 積。選擇部分體積的形狀，使得在去除時，角膜的形狀改變并因此的 屈光特性改變以便產(chǎn)生視覺缺陷期望的矯正。在此所需的切割面是彎 曲的并且圍繞部分體積，這需要焦點(diǎn)的三維調(diào)節(jié)。因此，激光輻射的 二維偏轉(zhuǎn)同時與焦點(diǎn)沿第三空間方向的調(diào)節(jié)相結(jié)合。這在此通過術(shù)語 "掃描"、"調(diào)節(jié)"或"偏轉(zhuǎn)"總結(jié)。
當(dāng)在材料中通過光學(xué)穿透的連續(xù)布置構(gòu)成切割面時，比直到由此 產(chǎn)生的等離子由組織再次吸收為止快許多倍的速度產(chǎn)生光學(xué)穿透。從 A. Heisterkamp等人，在Der Ophthalmologe, 2001， 98:623-628中的公開
物中已知在已產(chǎn)生光學(xué)穿透之后，等離子泡在眼睛角膜中形成在產(chǎn) 生光學(xué)穿透的焦點(diǎn)處，該等離子泡能夠與相鄰的泡一起成長以形成宏 觀泡。公開物解釋徑直地成長的等離子泡的結(jié)合降低切割的質(zhì)量。因 此，所述公開物提出其中不產(chǎn)生彼此直接相鄰的單個的等離子泡。相 反，在連續(xù)產(chǎn)生的光學(xué)穿透之間以螺旋形輪廓留有間隙，該間隙在第 二次通過螺旋時被填充以光學(xué)穿透和由此得到的等離子泡。這用于防 止相鄰等離子泡在成長中的結(jié)合并改善切割的質(zhì)量。
為了實(shí)現(xiàn)良好的切割質(zhì)量，因此現(xiàn)有技術(shù)使用以其產(chǎn)生光學(xué)穿透的特定的順序。這用于防止成長的等離子泡的結(jié)合。當(dāng)然由于需要切 割，其中盡可能少的橋狀物連接材料或組織，所以最終，所產(chǎn)生的等 離子泡在任何情況下都必須成長到一起以形成切割面。否則，材料連 接將保留并且切割不完全。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于不需要確定激光脈沖引入的順序地在材 料中產(chǎn)生良好質(zhì)量的切割。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)在第一變體中通過首先提及的根據(jù)本發(fā)明類 屬的裝置來實(shí)現(xiàn)，其中控制單元控制激光輻射源和掃描單元，使得相
鄰的相互作用中心以彼此位置間隔a《10um地定位。在第一變體中， 該任務(wù)還通過首先提及的類屬的方法實(shí)現(xiàn)，其中相鄰的相互作用中心 以位置間隔a《10y m地定位。
在本發(fā)明的第二變體中，該任務(wù)通過首先提及的類屬的裝置實(shí)現(xiàn)， 其中對于每個相互作用中心，脈沖能流F低于5 J/cm2。在第二變體中， 該任務(wù)還同樣通過首先提及的類屬的方法實(shí)現(xiàn)，其中相互作用區(qū)被施 加以脈沖，所述脈沖的能流F各自低于5 J/cm2。
在本發(fā)明的第三變體中，該任務(wù)通過第二提及的類屬的裝置實(shí)現(xiàn)， 其中控制單元控制激光輻射源和掃描單元，使得切割面具有兩個沿光 軸相鄰的部分，并且所述部分至少部分地在時間間隔t《5s內(nèi)由激光脈 沖照射。在第三變體中，該任務(wù)還通過第二提及的類屬的方法實(shí)現(xiàn)， 其中切割面具有兩個沿光軸相鄰的部分，所述部分至少部分地在時間 間隔t《5s內(nèi)被施加以激光脈沖。
本發(fā)明從以下認(rèn)知出發(fā)，即材料中相互作用區(qū)彼此影響。因此， 激光束脈沖的效應(yīng)取決于在多大范圍內(nèi)、在相互作用中心附近已出現(xiàn) 先前的激光作用。通過這種情形，發(fā)明人推斷產(chǎn)生光學(xué)穿透或形成光學(xué)穿透所需的脈沖能量取決于到最接近的相互作用中心的間隔。根據(jù) 本發(fā)明的所有的變體均利用該認(rèn)知。
根據(jù)變體1，相互作用中心之間的間隔，例如相鄰光學(xué)穿透的焦點(diǎn) 位置之間的間隔的，根據(jù)發(fā)明的最小化使得減少處理脈沖能量成為可 能。描述脈沖能量的參數(shù)是能流、即每單位面積的能量或能量面密度。
因此，具有小于10um的間隔的、根據(jù)本發(fā)明的變體1提出可歸因于
發(fā)明人的首次發(fā)現(xiàn)的方面。
另一方面在于現(xiàn)在明顯減少處理激光脈沖的能流。因此，變體2 涉及與變體1相同的方面，但其未規(guī)定間隔的上限，而是規(guī)定了能流 的上限。
因此，本發(fā)明所有的變體提供通過引入脈沖激光輻射產(chǎn)生切割的 框架條件，其中，所述框架條件考慮直接相鄰引入的脈沖的效應(yīng)。關(guān)
于脈沖長度，在此應(yīng)用US 5,984,916的解釋，即使用低于lps、優(yōu)選地 幾個100fs、例如300-500fs的脈沖。盡管本發(fā)明限定了間隔的上限， 但這指的是空間最靠近的相互作用中心的間隔。由于通常通過多重連 續(xù)布置的相互作用中心產(chǎn)生切割面，所以為簡化起見，該間隔可理解 成在材料中單個激光脈沖的激光焦點(diǎn)間隔的平均值。如果沿切割面基
本上為二維的出自相互作用中心的柵格不對稱，則該間隔也能夠是特 征平均間隔。在現(xiàn)有技術(shù)中已知使用激光輻射源并改進(jìn)由此給出的激 光輻射源，使得它們不會在材料中引起處理效應(yīng)。于是僅僅部分激光 輻射脈沖將用于處理。對于本說明書使用的術(shù)語"激光輻射脈沖"、 "激光脈沖"或"脈沖"，這總是意味著處理激光脈沖，即設(shè)置用于 或形成用于或適合于與材料相互作用的激光輻射脈沖。
通過本發(fā)明降低器械的開支，因?yàn)闇p少脈沖尖峰性能。由于相互 作用中心減小的間隔，所以如果處理持續(xù)時間保持恒定則增加脈沖序 列頻率。此外，在光學(xué)穿透的情況下產(chǎn)生的等離子泡越小，則切割越精細(xì)。但是，現(xiàn)有技術(shù)總是以較大的相互作用中心的間隔來工作，并 且相應(yīng)高地選擇脈沖的能流，以便可靠地獲得光學(xué)穿透和對應(yīng)地適于 該間隔的大等離子泡。
同時，較小的能流也在材料處理期間減小人員危險。這在眼外科 手術(shù)方法中尤其重要。證實(shí)了尤其有利的是現(xiàn)在能夠以1M危險級的激 光來工作，然而在現(xiàn)有技術(shù)中需要激光等級3。該等級需要操作人員、 例如醫(yī)生或護(hù)士穿戴保護(hù)鏡，這自然使患者感覺不安?，F(xiàn)在根據(jù)本發(fā)
明可能在1M等級的激光的情況下，不再需要這樣的保護(hù)措施。
因此，根據(jù)本發(fā)明還為借助激光輻射進(jìn)行材料處理提供改進(jìn)的或
獨(dú)立的裝置，所述裝置具有發(fā)射激光輻射源，該激光輻射源發(fā)射用 于與材料相互作用的脈沖激光輻射；光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置將脈沖激
光輻射聚焦到材料中相互作用中心；掃描單元，該掃描單元在材料內(nèi)
調(diào)節(jié)相互作用中心的位置，其中，每個處理激光脈沖在圍繞分配給它 的相互作用中心的區(qū)中與材料相互作用，使得材料在相互作用區(qū)中分
離；以及具有控制單元，該控制單元控制掃描單元和激光輻射源，使
得在材料中通過相互作用區(qū)的連續(xù)布置產(chǎn)生切割面，其中，采用危險
等級低于3的激光、優(yōu)選地危險等級為1M的激光。危險等級的指示涉 及國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60825-1在其2005年10月13日生效的版本中。類似 地，(作為獨(dú)立的或作為改進(jìn))提供借助激光輻射進(jìn)行材料處理的裝置， 所述裝置具有激光輻射源，該激光輻射源發(fā)射用于與材料相互作用 的脈沖激光輻射；光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置沿光軸將脈沖激光輻射聚焦 到材料中相互作用中心；掃描單元，該掃描單元在材料內(nèi)調(diào)節(jié)相互作 用中心的位置，其中，每個激光脈沖在圍繞分配給所述激光脈沖的相 互作用中心的區(qū)中與材料相互作用，并且材料在相互作用區(qū)中分離； 所述裝置還具有控制單元，該控制單元控制掃描單元和激光輻射源， 使得在材料中通過相互作用區(qū)的連續(xù)布置產(chǎn)生切割面，其中使用危險 等級低于3的激光、優(yōu)選地危險等級為1M的激光。這作為改進(jìn)也分別 可用于前述每個裝置或前述每個方法。除非另有說明，這應(yīng)適用于每個所描述的有利的設(shè)計、改進(jìn)或?qū)嵤?br> 由發(fā)明人進(jìn)行的研究表明，光學(xué)穿透僅在超過特定的閾值M時產(chǎn)
生，該閾值M根據(jù)等式1V^3.3 J/cm2-(2.4 J/cm2)/(l+(a/r2)2)而依賴于相 鄰的相互作用中心的間隔a。僅在高于閾值M的脈沖能流時通過各個 單個的激光脈沖確保光學(xué)穿透。出現(xiàn)在所述等式中的參數(shù)r在此表示相 鄰的相互作用區(qū)的影響的、實(shí)驗(yàn)得知的平均作用范圍。取決于應(yīng)用， 在此可存在波動，使得值可能有3至10um之間的變化，優(yōu)選地r=5 u m。
在本發(fā)明的改進(jìn)中，對于本發(fā)明的變體2所提及的脈沖能流的上 限同樣基于閾值關(guān)于相鄰的相互作用中心的間隔的前述關(guān)系。因此， 改進(jìn)優(yōu)選地在于能流超過閾值M不多于3 J/cm2的過多能量。由此限定 的范圍提供特別好的切割質(zhì)量，而與此同時確保光學(xué)穿透的引發(fā)。如 果過多的能量進(jìn)一步增加，則將產(chǎn)生不必要地大的等離子泡，并且切 割的質(zhì)量將惡化。
但是，現(xiàn)在產(chǎn)生切割不再嚴(yán)苛地需要以光學(xué)穿透來工作。發(fā)明人 已發(fā)現(xiàn)如果相互作用區(qū)重疊，即使在脈沖激光輻射的能量低于用于引 發(fā)光學(xué)穿透的閾值的情況下，也能夠分離材料，進(jìn)而能夠形成切割面。 因此，提供改進(jìn)，其中兩個彼此跟隨的脈沖的相互作用中心的位置間 隔a小于焦點(diǎn)的尺寸d，使得彼此跟隨地被施加以激光輻射的材料體積、 即相互作用區(qū)，相互重疊。通過該實(shí)施，在不形成等離子泡的情況下 導(dǎo)致材料分離，這將產(chǎn)生特別平滑的切割。
有利地，于是激光脈沖的能流也能夠減小到低于已說明的閾值， 因?yàn)橛捎谙嗷プ饔脜^(qū)的重疊所以整體仍然實(shí)現(xiàn)組織分離效應(yīng)。于是單 個激光脈沖不再可靠地產(chǎn)生光學(xué)穿透；只有當(dāng)相互作用區(qū)重疊時才形 成組織的分離。這使得脈沖能量比現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的脈沖能量低幾個數(shù) 量級；同時又提高切割的質(zhì)量，因?yàn)闀r間上彼此跟隨地產(chǎn)生的相互作用區(qū)重疊。因此，當(dāng)考慮1/^直徑(e-歐拉常數(shù))時，相互作用中心的間 隔從零變化到焦點(diǎn)的直徑，所述焦點(diǎn)直徑例如在1與5ym之間。
根據(jù)本發(fā)明的切割產(chǎn)生非常精細(xì)的切割，因?yàn)榉謩e由于減小的間 隔或減小的脈沖能量，以、或者能夠以對應(yīng)小等離子泡來工作，或者 甚至在沒有、或者能夠在沒有等離子泡的情況下工作。但是，精細(xì)的 切割面也可能是不利的，例如如果操作者必須至少部分視覺識別切割 面時。這是例如在根據(jù)飛秒準(zhǔn)分子激光原位角膜磨鑲術(shù) (fs-LASIK-Verfahren)的激光手術(shù)中的情形。在此通過激光輻射的作 用隔離的部分體積首先通常由外科醫(yī)生利用抹刀從到周圍的材料的任 何殘余橋狀物中釋放出來，該部分體積通過側(cè)向切割從組織中去除。 為此目的，外科醫(yī)生將抹刀推入由側(cè)向開放切割形成的凹口中，并且 通過抹刀抽出該部分體積。在非常精細(xì)的、即平滑的切割面的情況下， 可能出現(xiàn)外科醫(yī)生不再能夠從外部看到材料中切割面的分布。因此， 他不能知道部分體積的周邊處于哪里，并且將不能可靠地引導(dǎo)抹刀。 為了解決這些問題，提供開頭所述類型的方法，其中切割面分成至少 兩個部分表面，并且一個部分表面通過產(chǎn)生較粗糙的、從而較不平滑 的切割面的操作參數(shù)形成。在上述類屬的裝置中，控制單元進(jìn)行激光 源和掃描單元的對應(yīng)的控制。優(yōu)選地，所述較粗糙的切割面將設(shè)置在 周邊處，這由此對于用戶容易識別，并且這例如在眼科手術(shù)中對于切 割面的質(zhì)量而言并不重要。因此，兩個部分表面至少在影響切割面的 精細(xì)度的一個參數(shù)上彼此不同。例如，可能的參數(shù)是所使用的激光脈 沖的能流或相互作用中心的位置間隔。
將可原則上以不同的方式實(shí)現(xiàn)并且不局限于在此描述的本發(fā)明的 方法與本發(fā)明的前述變體結(jié)合，便利的是，控制單元控制激光輻射源 和掃描單元，使得切割面至少由第一和第二部分切割面構(gòu)成，其中，
該第一部分切割面通過根據(jù)前述發(fā)明的概念的、激光輻射源和掃描裝 置的控制來產(chǎn)生，而第二部分切割面通過控制激光輻射源形成，其實(shí) 施大于3J/cm2，優(yōu)選地大于5 J/cn^的脈沖能流。在此當(dāng)然也能夠設(shè)置a>10/mi，因?yàn)榇蟮牡入x子泡。于是后一部分表面自動具有期望的較粗 糙的結(jié)構(gòu)并且便于切割面由操作者或外科醫(yī)生的識別。類似的方法相 應(yīng)地設(shè)計，以本發(fā)明的方法之一、以大于3 J/cn^的脈沖能流、優(yōu)選地 大于5 J/cr^的脈沖能流來產(chǎn)生第二部分切割面。
便利地，較粗糙的部分表面選擇成使得其圍繞較精細(xì)的部分表面， 以便外科醫(yī)生能夠很好地識別切割面的周邊，并且不會有害地影響(在 眼科手術(shù)的情況下)所治療的眼睛處的光學(xué)成像。
本發(fā)明所基于的發(fā)現(xiàn)還表明可靠地實(shí)現(xiàn)光學(xué)穿透所需的閾值隨 相互作用中心的間隔減小而減小。
由發(fā)明人進(jìn)行的分析還表明由于激光脈沖分別與材料或組織的
相互作用所形成的等離子泡能夠隨時間變化，正如由Heisterkamp等人 公開的那樣。但是，該公開物集中在防止相互作用中心靠近剛剛成長 的等離子泡，而本發(fā)明的變體3的目的是使宏觀泡的變形不會影響切 割的質(zhì)量。如果光學(xué)穿透在變形的材料或組織中位于特定的位置，則 一旦通過放松所述變形回復(fù)，則材料或組織內(nèi)的相互作用中心的位置 移動。因此，在第三變體中設(shè)想在材料或組織的彼此潛在影響的兩 個區(qū)域中保持激光能量應(yīng)用之間的時間如此的小，以致該時間小于用 于形成宏觀泡的特征時間。其大約為5s。當(dāng)然，只有存在兩個沿光軸 彼此相鄰的切割面的部分時才需要該方法，因?yàn)橹挥性诖藭r通過產(chǎn)生 切割面部分所引起的變形對沿光軸鄰近該切割面部分的其它切割面的 形成有影響。
該設(shè)想在飛秒準(zhǔn)分子激光原位角膜磨鑲術(shù)(fs-LASIK-Verfahren) 期間對產(chǎn)生部分體積尤其重要。所述也稱為扁豆體(Lentikel)的部分 體積由切割面的后部和前部產(chǎn)生，以便切割面總體上圍繞該扁豆體。 但是，在用于形成宏觀泡的特征時間內(nèi)一起產(chǎn)生后部和前部可導(dǎo)致對 掃描單元偏轉(zhuǎn)速度相對高的要求或不可避免地導(dǎo)致特定的掃描路徑。優(yōu)選地，這能夠通過將后部和前部分成部分表面和巧妙地選擇這些部 分表面的處理順序來避免。
在一個實(shí)施例中，兩個區(qū)域分成環(huán)形部分表面。由于在扁豆體的 情況下，中心部分表面比周邊區(qū)域?qū)鈱W(xué)質(zhì)量具有強(qiáng)得多的影響，所 以首先產(chǎn)生與后部的中心部分表面相對應(yīng)的切割，并接著產(chǎn)生與前部 的中心部分表面相對應(yīng)的切割，以便彼此時間上相鄰地形成部分表面。 然后，切割后部的環(huán)形部分表面，并接著切割前部的環(huán)形部分表面。 該原理同樣能夠在任意多的部分表面的情況下實(shí)現(xiàn)。實(shí)際限制在于前 部與后部之間的切換總是需要沿光軸移動激光焦點(diǎn)，這在掃描期間出 于技術(shù)原因占用大部分的時間。
在該設(shè)想中，需重點(diǎn)注意的是每個環(huán)形或圓形后部分表面的直 徑應(yīng)稍大于接下來產(chǎn)生的各個前部分表面的直徑。這確保接下來待產(chǎn) 生的后部分切割不僅僅使用作散射中心的、位于前面的干擾泡不可能。 后部分切割必須比與其相關(guān)的前部分切割大出的最小量由聚焦光學(xué)器 件的數(shù)值孔徑給出。
使時間間隔低于特征時間的另一可能性在于以從外到內(nèi)延伸的 相互作用中心的螺旋來產(chǎn)生后部和以從內(nèi)到外延伸的螺旋來產(chǎn)生前 部。這確保在5s的時間間隔內(nèi)、至少在中心區(qū)域中形成沿光軸相鄰的 部分。當(dāng)然，該方法能夠應(yīng)用于已提及的部分表面劃分。
因此優(yōu)選的是控制單元控制激光輻射源以及掃描單元，使得鄰近 光軸的部分至少部分地直接在時間上彼此跟隨地通過相互作用中心的 連續(xù)布置來照射。
類似地考慮同樣適用于根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例。


以下將參考附圖示例性地更詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中 圖1示出用于眼睛治療的激光手術(shù)器械；圖2示出在圖1的器械中激光輻射作用到眼睛的角膜上的示意圖； 圖3示出對如何通過圖1的器械產(chǎn)生并隔離部分體積進(jìn)行說明的 示意圖；圖4示出圖1的器械的偏轉(zhuǎn)裝置；圖5示出對圖1的器械的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖6示出由圖1的器械產(chǎn)生的光學(xué)穿透的中心的間隔與脈沖能量 之間的關(guān)系，其中示出用于圖l器械的可能操作范圍； 圖7示出與圖6相類似的示意圖；圖8示出用于更清楚地說明產(chǎn)生的等離子泡的位置或由此產(chǎn)生的 切割面的示意性平面圖；圖9示出沿線A1-A1的圖8示意圖的剖視圖；圖IO示出當(dāng)通過根據(jù)圖1的器械產(chǎn)生切割面時，多個相互作用區(qū) 的布置的示意圖，以及圖11和12示出與圖IO相類似的用于改進(jìn)的操作模式的視圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出用于患者眼睛1的治療的激光手術(shù)器械，其中，所述激 光手術(shù)器械2用于實(shí)施屈光矯正。為此，器械2將治療激光束3發(fā)射 到其頭部固定在頭部保持器4中的患者的眼睛1上。激光手術(shù)器械2 能夠產(chǎn)生脈沖激光束3，使得能夠?qū)嵤┰赨S5,984,916中所描述的方法。 例如，治療激光束3由具有10至50kHz之間的脈沖重復(fù)頻率的飛秒激 光脈沖組成。在實(shí)施例中，器械2的結(jié)構(gòu)部件組由一體化的控制單元 控制。如圖2示意性所示，激光手術(shù)器械2具有輻射源S，其輻射聚焦 到眼睛1的角膜5中。利用激光手術(shù)器械2，通過從角膜5去除材料來 矯正患者的眼睛1的視覺缺陷，使得角膜的屈光特性改變期望的程度。 在此，從位于上皮和前彈力膜(BowmanscherMembran)下方以及位于后彈力膜(DecemetscherMembran)和內(nèi)皮上方的角膜基質(zhì)去除所述材 料。通過利用可調(diào)節(jié)的透鏡系統(tǒng)6將高能量脈沖激光束3在位于角膜5 中的焦點(diǎn)7上聚焦，以在角膜中分離組織層，來實(shí)現(xiàn)材料去除。在此， 脈沖激光輻射3中的每個脈沖在組織中產(chǎn)生光學(xué)穿透，這樣的光學(xué)穿 透又啟動等離子泡8。因此，組織層分離覆蓋比激光輻射3的焦點(diǎn)7大 的區(qū)域，即使僅在焦點(diǎn)7中達(dá)到用于實(shí)現(xiàn)穿透的條件。于是，在治療 中通過激光束3的合適偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生許多等離子泡8。這在圖3中示意性示 出。然后等離子泡形成限定基質(zhì)的部分體積T、即要從角膜5去除的材 料的切割面9。該切割面9由脈沖聚焦的激光束3的焦點(diǎn)7的持續(xù)移位 所形成的等離子泡8的連續(xù)布置來形成。所以激光手術(shù)器械2通過激光輻射3像手術(shù)刀那樣作用，其在角 膜5之內(nèi)直接分離材料層，而不會損傷角膜5的表面。如果通過進(jìn)一 步產(chǎn)生等離子泡8將切割16引導(dǎo)直到角膜的表面，則由切割面9隔離 的角膜5的材料能夠被側(cè)向沿箭頭17的方向拔出并因此能夠被去除。在此， 一方面在實(shí)施例中借助圖4中示意性所示的偏轉(zhuǎn)單元10實(shí) 現(xiàn)焦點(diǎn)移位，所述偏轉(zhuǎn)單元10使在光軸H上射入眼睛1的激光束3繞 兩根相互正交的軸線偏轉(zhuǎn)。為此目的，偏轉(zhuǎn)單元IO使用線式鏡11以 及框式鏡12，這形成兩根彼此前后定位的空間偏轉(zhuǎn)軸線。于是光軸H 與偏轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)是各自的偏轉(zhuǎn)點(diǎn)。另一方面，合適地調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)6 用于焦點(diǎn)移位。由此能夠在圖4示意性示出的x/y/z坐標(biāo)系統(tǒng)中沿三根 正交軸調(diào)節(jié)焦點(diǎn)7。偏轉(zhuǎn)單元10在x/y平面中調(diào)節(jié)焦點(diǎn)，其中，線式 鏡允許沿x方向調(diào)節(jié)焦點(diǎn)，并且框式鏡允許沿y方向調(diào)節(jié)焦點(diǎn)。與此 相反，透鏡系統(tǒng)6作用在焦點(diǎn)7的z坐標(biāo)上。因此，總體上實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)7 的三維偏移。由于角膜曲率，其在7與10mm之間，所以部分體積T也必須相應(yīng)地彎曲。因此，角膜曲率要求彎曲的切割面。這通過合適地控制偏 轉(zhuǎn)單元10和透鏡系統(tǒng)6來起作用。圖5示出用于人類眼睛1上的屈光手術(shù)的激光手術(shù)器械2的簡化 方框圖。僅示出了最重要的結(jié)構(gòu)部件組用作輻射源S的飛秒激光器， 其由飛秒振蕩器V以及一個或多個放大級13組成，并且其在此之后還 布置有壓縮機(jī)或預(yù)壓機(jī)14;激光脈沖調(diào)制器15，其被施加以來自激光 器S的激光輻射；偏轉(zhuǎn)單元IO，在此實(shí)現(xiàn)為掃描器；物鏡，該物鏡用 于聚焦到待治療的組織，所述物鏡實(shí)現(xiàn)透鏡系統(tǒng)6;以及控制單元17。激光器S產(chǎn)生具有在飛秒范圍內(nèi)的持續(xù)時間的激光脈沖。首先， 激光脈沖到達(dá)激光脈沖調(diào)制器15內(nèi)，其(以仍待描述的方式)按照來自控制單元17的控制信號影響激光脈沖。接下來，至少治療激光脈沖到 達(dá)掃描器10并通過物鏡6進(jìn)入患者眼睛1內(nèi)。在那里，激光脈沖聚焦 并在焦點(diǎn)7中產(chǎn)生光學(xué)穿透。調(diào)制器設(shè)定激光脈沖的能量，即設(shè)定單 個激光脈沖的能流。聲光調(diào)制器(AOM)或電光調(diào)制器(EOM)、泡克耳斯 盒(Pockelszelle)、液晶元件(LC元件)、纖維光學(xué)開關(guān)元件或可變衰 減器，例如灰色濾波片(Graufilter)，可被用作調(diào)制器。于是激光手術(shù)器械1能夠以不同的操作方式工作，所述操作方式 分別可單獨(dú)或以組合的形式實(shí)現(xiàn)，并且涉及每個激光脈沖的能量或能流F或者位置間隔，以所述位置間隔連續(xù)布置激光脈沖以便產(chǎn)生切割 面9。圖6中將閾值M示出為曲線，該曲線再現(xiàn)為間隔a與每個激光脈 沖的能流F之間的關(guān)系，單個激光脈沖的相互作用中心以所述間隔a 連續(xù)布置在眼睛角膜5內(nèi)。僅在能流超過閾值時，產(chǎn)生具有緊隨的等 離子泡的光學(xué)穿透。在曲線上畫出的圓圈來自試驗(yàn)測量并表示測量點(diǎn)。以300飛秒的脈沖持續(xù)時間和焦點(diǎn)7的3um的斑直徑來進(jìn)行測量。器械1可在根據(jù)圖6的操作范圍18中操作，所述操作范圍18可 由各種邊界條件限定。不同的限定條件對應(yīng)于本發(fā)明不同的變體。所 有的變體都利用能流F的閾值M的分布作為間隔a的函數(shù)。該相關(guān)性 由以下公式近似地給出M=3.3 J/cm2-(2.4 J/cm2)/(l+(a/r2)2)，其中r是 表示能流平均作用范圍的參數(shù)，并位于3與lOum之間、優(yōu)選地為5在第一變體中，器械1以激光焦點(diǎn)7、即相互作用中心的間隔a 來工作，該間隔a低于最大值amax=10um。從該值起，閾值M的曲 線明顯朝較小的間隔a下降，使得能夠以明顯減小的能流F來工作。在第二變體中，以能流F的上限Fmax來工作。所述值在此為5 J/cm2。在第一和第二變體的組合中，既滿足a《amax也滿足F《Fmax。 相互作用中心的間隔以及激光脈沖的能流都位于由仍待說明的部分范 圍18.1和18.2構(gòu)成的范圍內(nèi)。由于在兩個變體本身以及這兩個變體的 組合中的激光手術(shù)器械1分別在材料、例如角膜5中產(chǎn)生光學(xué)穿透， 所以當(dāng)然能流F —直高于閾值M，因?yàn)槊總€激光脈沖只有超過所述閾 值才可靠地產(chǎn)生光學(xué)穿透8。第三變體修改第二變體，使得每個激光脈沖的能流F僅超過閾值 M至多位于3與3.5 J/ci^之間的過多能量。于是保持能流F在圖6的 虛線以下，該虛線將范圍18.1與18.2彼此分開。當(dāng)然，第三變體也能 夠與第一變體組合，以便能流F與間隔a位于陰影范圍18.2中。在另外的實(shí)施例中，激光手術(shù)器械1以激光脈沖來工作，所述激 光脈沖不是每個都可靠地產(chǎn)生光學(xué)穿透8。盡管如此，但為了實(shí)現(xiàn)材料分離，相互作用中心以小于激光焦點(diǎn)的直徑d、即小于相互作用區(qū)的尺寸的間隔a來連續(xù)布置。該工作方式在圖10至12中更詳細(xì)地示出。圖10以一維示例示出與(理論)焦點(diǎn)的位置相對應(yīng)的相互作用中心 Z的布置。每個相互作用由激光脈沖產(chǎn)生，其中，焦點(diǎn)7例如受衍射限 制，并且具有例如圖7中所假定的3"m直徑。于是相互作用中心、即 聚焦的激光輻射的中心這樣移位，使得相鄰地覆蓋的相互作用區(qū)20、 21、 23和24分別與它們直接的鄰居重疊。因此，存在分別由兩個相互 作用區(qū)覆蓋的重疊區(qū)域25、 26和27。傳入相互作用區(qū)中的能量低于閾 值M，使得相互作用區(qū)20至24中的每個區(qū)本身不會可靠地引起光學(xué) 穿透。但是，由于所述重疊，所以仍然實(shí)現(xiàn)材料分離效果。因此，對 于該工作方式重要的是，相互作用中心坐標(biāo)之間的間隔小于相互作用 區(qū)的分布范圍d。圖10清楚地示出單個的坐標(biāo)X1、 X2、 X3和X4之 間的間隔大致對應(yīng)于相互作用區(qū)20至24的直徑的一半，這導(dǎo)致單重 重疊。圖11示出相互作用區(qū)更緊湊的分度，使得導(dǎo)致相互作用區(qū)的四重 重疊。這允許能流F的進(jìn)一步減小。圖12說明，為了簡化起見，圖10和11的表示僅僅是一維地、即 只考慮x坐標(biāo)地示出。沿x方向彼此重疊的相互作用區(qū)沿y方向的移 位實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的重疊，使得取決于間距地，盡管沿x方向?qū)嶋H上只有 單重重疊，但沿y方向?qū)崿F(xiàn)相互作用區(qū)的三重或五重重疊。在該情況 下，沿x方向或沿y方向的間隔選擇分別允許任意的重疊因子(2、 3、 4、 5、 6、 7…)。結(jié)果，器械1在操作范圍19中工作，其特征在于，兩個彼此跟隨 的相互作用中心之間的間隔小于相互作用區(qū)的分布范圍或小于焦點(diǎn)斑 尺寸，并且能流F低于產(chǎn)生光學(xué)穿透所需的閾值M。實(shí)際上，大約3至5ym的激光焦點(diǎn)或相互作用中心的間隔被證 實(shí)非常適于以盡可能少的脈沖能量和有限的時間開支來產(chǎn)生高質(zhì)量的 切割。在產(chǎn)生非常精細(xì)的切割的激光手術(shù)器械1中，例如如果上述低能 流值用于激光脈沖，則切割不會直接在產(chǎn)生之后立即可見，因?yàn)槌霈F(xiàn) 的等離子泡或氣泡，其比在范圍18之外操作的情況下出現(xiàn)的那些更小 且壽命更短，或者因?yàn)?在范圍19中操作的情況下)根本沒有泡形成。 這可能使得更加難于例如通過抹刀來制備隔離的切割。在許多應(yīng)用中 使用的手動過程(在所述過程中，借助抹刀或其它工具來刺穿在切割 面中尚未完全分開的殘橋)可能在平滑的切割的情況下變得非常困難。為了避免這種情形，激光手術(shù)器械1的控制裝置17例如進(jìn)行圖8 和9所示的切割劃分。切割面分成具有不同精細(xì)程度的部分切割面。 這些部分切割面以不同的平滑度切割，使得區(qū)域形成，其中切割面具 有比其它區(qū)域更好的光學(xué)可見度。圖8示出患者眼睛1的角膜5的平面圖，而圖9示出沿圖8的線 A1-A1的剖視圖。如所能看到的，切割面9這樣設(shè)置，使它隔離部分 體積T，如已在圖3中示意性標(biāo)識的那樣。于是切割面9由前部F和后 部L組成。前部F經(jīng)由導(dǎo)向角膜表面的、側(cè)向開放的切割16引導(dǎo)向周 邊開口S。因此，透鏡狀部分體積T在實(shí)施具有部分F、 L、 16和S的 切割面9之后，位于由周邊開口 S形成的凹口中。為了外科醫(yī)生能夠通過抹刀或其它手術(shù)器械感覺該凹口以便切實(shí) 分開角膜5的透鏡狀部分體積T與其余部分之間的可能的組織橋狀物， 前部F以及后部L分別分成兩個部分區(qū)域。大致圓形的核心區(qū)域Fl或 Ll分別由環(huán)形周邊區(qū)域F2或L2圍繞。在靠近光學(xué)視軸的核心區(qū)域中， 以小尺寸的等離子泡、即以精細(xì)的切割引導(dǎo)來工作。這可例如分別通 過圖6和7的范圍18或19中的操作來實(shí)現(xiàn)。與此相反，在(環(huán)形)周邊區(qū)域L2和F2中，例如通過故意地在范圍18或19以外的操作來產(chǎn)生 比較粗糙的切割，以便形成相對大的等離子泡。因此，在這些周邊區(qū) 域中，切割面粗糙得多并且較容易被外科醫(yī)生識別。中心區(qū)域Fl和Ll的直徑優(yōu)選地大于被治療的眼睛的瞳孔直徑P。 因此，采用較粗糙切割引導(dǎo)來處理的周邊區(qū)域F2和Ll位于用于光學(xué) 感知的角膜5的區(qū)域以外并相應(yīng)地不干擾地起作用。分開部分L和F 的目的在于通過不同的處理，同時實(shí)現(xiàn)最高切割精度方面以及由于 在周邊區(qū)域中切割的可見性所引起的良好的可操作性方面。如果以等離子泡用于材料分離，則激光脈沖的能量高于閨值M。 如以提及的，在組織中由激光能量的吸收所產(chǎn)生的泡的形態(tài)隨時間改 變。在單個的泡形成的第一階段之后是多個單個的泡結(jié)合形成較大的 宏觀泡的泡聚集階段。最終，最后階段以消散聞名，在該階段中宏觀 泡的氣體內(nèi)容物被周圍的的組織吸收，直到泡再次最終完全消失為止。 現(xiàn)在，宏觀泡具有使周圍的組織變形的干擾特性。如果其它相互作用 中心在變形的組織中設(shè)置到某一位置作為等離子泡的起源，則相互作 用中心的位置將改變并且實(shí)現(xiàn)的組織分離的位置也將改變，從而同時 消散階段開始，其中泡消失并且變形的組織(至少部分地)放松。由 于宏觀泡僅在特征時間之后形成并且在引入激光脈沖能量之后沒有馬 上出現(xiàn)，所以對于激光手術(shù)器械1的一個變體設(shè)想在組織的潛在彼 此影響的兩個區(qū)域中應(yīng)用激光能量之間的時間保持足夠地短，使得它 比形成宏觀泡所需的特征時間短。在透鏡狀部分體積T的隔離期間，切割面9的彼此干擾影響的前 部和后部的區(qū)域位于光學(xué)視軸的區(qū)域中。如果在先前處理的后部L已 具有宏觀泡的時間點(diǎn)上，才在切割面9的前部F中產(chǎn)生切割，則前部F 的切割面位于變形的組織內(nèi)。結(jié)果是放松之后切割面9在前部F中不 希望有的波動。因此，激光手術(shù)器械1在比形成宏觀泡所消耗的特征 時間短的時間間隔內(nèi)、在前部F和后部L中產(chǎn)生切割面。這樣的時間典型地大約為5s。實(shí)現(xiàn)這種情形的一種可能性在于將前部和后部分成對應(yīng)的部分表 面，并在切割面的形成期間，在后部與前部的部分表面之間交替，以 便至少在中心區(qū)域中，在產(chǎn)生部分表面時，不會在后地和在前地超過 所述特征時間。另一可能性在于相互作用中心合適的連續(xù)布置。因此，例如能夠首先以從外到內(nèi)朝光學(xué)視軸引導(dǎo)的螺旋線切割后部L，并且緊 接著能夠以從視軸向外延伸的螺旋線切割前部F。于是至少在圍繞視軸的核心區(qū)域中，產(chǎn)生的相互作用位于通過特征時間所給出的時間窗內(nèi)， 以便在前部的處理期間不存在宏觀泡影響。在激光手術(shù)器械1在控制裝置17的控制下劃分部分表面的期間考慮待處理的后區(qū)域不受已處理的、用作散射中心的前區(qū)域或相互作 用區(qū)的干擾。描述的切割形狀、表面劃分等通過激光手術(shù)器械在控制裝置17的 控制下實(shí)現(xiàn)?？刂蒲b置17通過在此描述的過程特征使激光手術(shù)器械1操作。就以上已描述的激光手術(shù)器械的實(shí)施而言，取決于激光手術(shù)器械1 的具體實(shí)現(xiàn)，它們能夠單獨(dú)實(shí)現(xiàn)也能夠以組合的形式實(shí)現(xiàn)。除了在激 光手術(shù)中使用，器械1也能夠用于非手術(shù)的材料處理，例如在產(chǎn)生波 導(dǎo)或柔性材料的處理中使用。
權(quán)利要求
1. 借助激光輻射進(jìn)行材料處理的裝置，所述裝置包括激光輻射源(S)，所述激光輻射源發(fā)射用于與材料(5)相互作用的脈沖激光輻射(3)；光學(xué)裝置(6)，所述光學(xué)裝置將所述脈沖激光輻射(3)聚焦到所述材料(5)中相互作用中心(7)；掃描單元(10)，所述掃描單元在所述材料(5)內(nèi)調(diào)節(jié)相互作用中心的位置，其中，每個處理激光脈沖在圍繞分配給它的所述相互作用中心(7)的區(qū)(8)中與所述材料(5)相互作用，使得所述材料(5)在所述相互作用區(qū)(8)中分離；和控制單元(17)，所述控制單元控制所述掃描單元(10)和所述激光輻射源(S)，使得在所述材料(5)中通過相互作用區(qū)(8)的連續(xù)布置產(chǎn)生切割面(9)，其特征在于，所述控制單元(17)控制所述激光輻射源(S)和所述掃描單元(10)，使得相鄰的相互作用中心(7)以彼此位置間隔a≤10μm地定位。
2. 借助激光輻射進(jìn)行材料處理的裝置，所述裝置包括激光輻射 源(S)，所述激光輻射源發(fā)射用于與材料(5)相互作用的脈沖激光輻射 (3);光學(xué)裝置(6)，所述光學(xué)裝置將所述脈沖處理激光輻射(3)聚焦到所 述材料(5)中相互作用中心(7)上；掃描單元(IO)，所述掃描單元在所述 材料(5)內(nèi)調(diào)節(jié)所述相互作用中心的位置，其中，每個處理激光脈沖在 圍繞分配給它的所述相互作用中心(7)的區(qū)(8)中與所述材料(5)相互作 用，使得所述材料(5)在所述相互作用區(qū)(8)中分離；和控制單元(n)， 所述控制單元控制所述掃描單元(10)和所述激光輻射源(S)，使得在所述 材料(5)中通過相互作用區(qū)(8)的連續(xù)布置產(chǎn)生切割面(9)，其特征在于， 對于每個相互作用中心(7)，所述處理激光脈沖能流F低于5 J/cm2。
3. 如前述權(quán)利要求中之一所述的裝置，其特征在于，每個處理激 光脈沖的所述能流高于閾值M，所述閾值M由<formula>formula see original document page 2</formula>給出，其中a是兩個相鄰的相互作用中心(7)之間的間隔，而r是 參數(shù)，并且3 " m《r《10" m。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，每個處理激光脈沖的 所述能流F最多不超過3 J/cn^地高于閾值M。
5. 如前述權(quán)利要求中之一所述的裝置，其特征在于，所述控制單 元(17)控制所述激光輻射源(S)和所述掃描單元(10)，使得所述切割面(9) 至少由第一和第二部分切割面(F1， F2; Ll， L2)構(gòu)成，其中，所述第 一部分切割面(F1; L1)借助所述激光輻射源(S)和所述掃描單元(10)的所 述控制，如上述權(quán)利要求中之一所述地，來形成，而所述第二部分切 割面(F2; L2)借助控制所述激光輻射源(S)來形成，其使得處理激光脈 沖能流F〉3J/cm2，優(yōu)選地F〉5J/cm2。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(17)控 制所述激光輻射源(S)和所述掃描單元(IO)，使得所述第一部分表面(F2; L2)圍繞所述第二部分表面(F1; Ll)。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，兩個彼此跟隨的 處理激光脈沖的所述相互作用中心(7)的所述位置間隔a小于焦點(diǎn)的尺 寸d，使得彼此跟隨地產(chǎn)生的相互作用區(qū)(20-24)在所述材料(5)中相互重疊。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，每個處理激光脈沖的 所述能流F低于閾值M，超過所述閩值M在所述材料(5)中形成光學(xué)穿 透(8)。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，每個處理激光脈沖的 所述能流低于權(quán)利要求3的所述閾值M。
10. 借助激光輻射進(jìn)行材料處理的裝置，所述裝置包括激光輻 射源(S)，所述激光輻射源發(fā)射用于與材料(5)相互作用的脈沖激光輻射(3);光學(xué)裝置(6)，所述光學(xué)裝置將所述脈沖處理激光輻射(3)沿光軸(H) 聚焦到所述材料(5)中相互作用中心(7);掃描單元(IO)，所述掃描單元 在所述材料(5)內(nèi)調(diào)節(jié)所述相互作用中心的位置，其中，每個處理激光 脈沖在圍繞分配給它的相互作用中心(7)的區(qū)(8)中與所述材料(5)相互 作用，使得材料(5)在所述相互作用區(qū)(8)中分離；和控制單元(17)，所 述控制單元控制所述掃描單元(10)和所述激光輻射源(S)，使得在所述材 料(5)中通過相互作用區(qū)(8)的連續(xù)布置產(chǎn)生切割面(9)，其特征在于，所 述控制單元(17)控制所述激光輻射源(S)和所述掃描單元(10)，使得所述 切割面(9)具有兩個沿所述光軸(H)相鄰的部分(F， L)，并且至少部分地 在時間間隔t《5s內(nèi)以脈沖處理激光輻射(3)來對其施加作用。
11. 如權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(17) 將沿著所述光軸(H)相鄰的所述部分(L， F)分成相應(yīng)的部分切割面(F1， F2; Ll， L2)，并控制所述激光輻射源(S)和所述掃描單元(IO)，使得沿 所述光軸(H)相鄰的部分切割面(F1， F2; Ll， L2)直接在時間上彼此跟 隨地通過所述相互作用中心(7)的所述連續(xù)布置而被施加以處理激光輻 射(3)。
12. 借助激光輻射進(jìn)行材料處理的方法，其中產(chǎn)生脈沖激光輻射 (3)，為了相互作用而聚焦到材料(5)中相互作用中心(7)上，并且在所述 材料(5)中調(diào)節(jié)所述相互作用中心(7)的位置，其中，每個處理激光脈沖 在圍繞分配給它的所述相互作用中心(7)的區(qū)(8)中與所述材料(5)相互 作用，使得所述材料(5)在所述相互作用區(qū)(8)中分離，并且在所述材料 (5)中通過所述相互作用區(qū)(8)的連續(xù)布置產(chǎn)生切割面(9)，其特征在于相 鄰的相互作用中心(7)以位置間隔a《10 n m地定位。
13. 借助激光輻射進(jìn)行材料處理的方法，其中產(chǎn)生脈沖激光輻射 (3)，為了相互作用而聚焦到材料(5)中相互作用中心(7)上，并且在所述 材料(5)中調(diào)節(jié)所述相互作用中心(7)的位置，其中，每個處理激光脈沖 在圍繞分配給它的所述相互作用中心(7)的區(qū)(8)中與所述材料(5)相互作用，使得所述材料(5)在所述相互作用區(qū)(8)中分離，并且在所述材料 (5)中通過所述相互作用區(qū)(8)的連續(xù)布置產(chǎn)生切割面(9)，其特征在于， 所述相互作用區(qū)(8)被脈沖照射，所述脈沖的能流F各自低于5 J/cm2。
14. 如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，其特征在于，每個處理 激光脈沖的所述能流F高于閾值M，所述閾值M由M=3.3 J/cm2-(2.4 J/cm2)/(l+(a/r2)2)給出，其中s是所述相互作用中心C7)的所述位置間隔，而r是參 數(shù)，并且m《r《10u m。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，每個處理激光脈沖 的所述能流F最大不超過3 J/cm4也高于閾值M。
16. 如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，其特征在于，所述切割 面(9)至少由第一和第二部分切割面(F1， Ll; F2， L2)構(gòu)成，其中，所 述第一部分切割面(F1， Ll)通過上述方法權(quán)利要求的方法產(chǎn)生，而所述 第二部分切割面(F2， L2)以處理激光脈沖能流F>3 J/cm2、優(yōu)選地F>5 J/cm2來產(chǎn)生。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述第二部分切割 面(F2， L2)圍繞所述第一部分切割面(F1， Ll)。
18. 借助激光輻射進(jìn)行材料處理的方法，其中產(chǎn)生脈沖激光輻射 (3)，為了相互作用而聚焦到材料(5)中相互作用中心(7)上，并且在所述 材料(5)中調(diào)節(jié)所述相互作用中心(7)的位置，其中，每個處理激光脈沖 在圍繞分配給它的相互作用中心(7)的區(qū)(8)中與所述材料(5)相互作用， 使得所述材料(5)在所述相互作用區(qū)(8)中分離，并且在所述材料(5)中通 過所述相互作用區(qū)(8)的連續(xù)布置產(chǎn)生切割面(9)，其特征在于，兩個彼 此跟隨的處理激光脈沖的所述相互作用中心(7)的位置間隔a小于焦點(diǎn) 的尺寸d，使得彼此跟隨地產(chǎn)生的相互作用區(qū)(20-24)在所述材料(5)中相互重疊。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，每個處理激光脈沖 的所述能流F低于閾值M，超過所述閾值M在所述材料(5)中形成光學(xué) 穿透(8)。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述能流F低于權(quán) 利要求14的所述閾值M。
21. 借助激光輻射進(jìn)行材料處理的方法，其中產(chǎn)生脈沖激光輻射 (3)，為了相互作用而沿光軸(H)聚焦到材料(5)中相互作用中心(7)上， 并且在所述材料(5)中調(diào)節(jié)所述相互作用中心(7)的位置，其中，每個處 理激光脈沖在圍繞分配它的所述相互作用中心(7)的區(qū)(8)中與所述材料 (5)相互作用，使得所述材料(5)在所述相互作用區(qū)(8)中分離，并且在所 述材料(5)中通過所述相互作用區(qū)(8)的連續(xù)布置產(chǎn)生切割面(9)，其特征 在于，為所述切割面(9)設(shè)置兩個沿所述光軸(H)相鄰的部分(F， L)，所 述部分至少部分地在時間間隔t《5s內(nèi)被施加以處理激光脈沖。
22. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，沿著所述光軸(H) 相鄰的所述部分(F， L)分別分成部分切割面(F1， F2， Ll， L2)，并分成 沿著所述光軸(H)相鄰的部分切割面(F1， Ll; F2， L2)，其直接時間上 彼此跟隨地通過所述光學(xué)穿透(8)的所述連續(xù)布置來產(chǎn)生。
全文摘要
在用于借助激光輻射進(jìn)行材料處理的裝置中，所述裝置包括激光輻射源(S)，該激光輻射源發(fā)射用于與材料(5)相互作用的脈沖激光輻射(3)；光學(xué)裝置(6)，該光學(xué)裝置將脈沖激光輻射(3)聚焦到材料(5)中的相互作用中心(7)，其中激光脈沖在圍繞每個分配給所述激光脈沖的相互作用中心(7)的區(qū)(8)中與材料(5)相互作用，使得材料(5)在相互作用區(qū)(8)中分離；掃描單元(10)，該掃描單元在材料(5)內(nèi)調(diào)節(jié)相互作用中心的位置；和控制單元(17)，該控制單元控制掃描單元(10)和激光輻射源(S)，使得在材料(5)中通過相互作用區(qū)(8)的連續(xù)布置產(chǎn)生切割面(9)，設(shè)計控制單元(17)控制激光輻射源(S)和掃描單元(10)，使得相互作用中心(7)以彼此位置間隔a≤10μm地定位。
文檔編號A61F9/011GK101287428SQ200680038169
公開日2008年10月15日 申請日期2006年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者德克·米爾霍夫, 格雷戈?duì)枴な┩胁祭? 馬克·比朔夫 申請人:卡爾蔡司醫(yī)療技術(shù)股份公司