光離解指材料與入射在該材料處的激光輻射之間的特定類型的交互。該光離解源于被稱為激光感生的光學(xué)擊穿(縮寫為LIOB)的物理現(xiàn)象并且與機(jī)械效應(yīng)相關(guān)聯(lián)，這些機(jī)械效應(yīng)包括但不限于由利用激光輻射來輻射的材料中的等離子體形成導(dǎo)致的空泡化。該光離解已經(jīng)證明是對在透明材料(即，對激光輻射透明)中制造切口的有用危害作用。盡管LIOB自身可以基本上被限制于激光輻射的焦區(qū)，但是LIOB感生空泡可以將損傷區(qū)域擴(kuò)展超過焦點(diǎn)體積，從而損壞在材料中制造的切口的精度。

光離解可以被看作受強(qiáng)度驅(qū)動的過程，因?yàn)樵撊肷浼す廨椛鋺?yīng)當(dāng)超過特定強(qiáng)度閾值以便致使該材料中的光離解。該光離解閾值可以取決于此類因素，如材料的類型以及激光輻射的波長和脈寬。觸發(fā)光離解所必須的總能量可以通過輻射的單個分組或脈沖(即，單脈沖施加)或通過輻射的單獨(dú)分組或脈沖的時間序列(即，多脈沖施加)施加到該材料。這些序列可以由多于一個的任何數(shù)量的脈沖組成，并且這些序列的脈沖可以具有相同或不同能量。已經(jīng)觀察到對于多脈沖施加，這些序列的每個脈沖的能量可以小于針對單個脈沖施加的可施加閾能(假定相同材料、波長、脈寬和焦點(diǎn)尺寸)，然而這些序列脈沖的累積效應(yīng)仍然可以致使光離解。還已經(jīng)觀察到空泡化的損傷尺寸對于多脈沖施加可以小于對于單脈沖施加，從而最小化損傷區(qū)域并且增強(qiáng)切割精度。

常規(guī)雙脈沖施加包括在生物材料中的多個處理部位的每個處的光離解的產(chǎn)生，其中每次利用激光輻射來輻射這些處理部位中的僅一個。利用相對較低能量的預(yù)脈沖和相對較高能量的后續(xù)主脈沖輻射每個處理部位，其中該主脈沖致使光離解在被輻射的該處理部位發(fā)生。在這些處理部位中的一個處制造光離解之后，掃描器將激光輻射的焦點(diǎn)移動到下一個處理部位以便施加另一對預(yù)脈沖和主脈沖。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種激光處理生物或非生物材料的方法包括：提供脈沖激光輻射的衍射光束；利用來自該衍射光束的一組輻射脈沖的輻射在目標(biāo)位置處輻射該材料以便在該目標(biāo)位置處產(chǎn)生光離解，其中來自該組輻射脈沖的每個輻射脈沖以該衍射光束的截面部分入射在該目標(biāo)位置處，該截面部分包括該衍射光束的局部強(qiáng)度最大值，其中該組輻射脈沖的這些脈沖的至少一子集的這些光束截面部分各自包括不同局部強(qiáng)度最大值。

該方法因此實(shí)施多脈沖施加，因?yàn)樵撃繕?biāo)位置是利用來自激光束的多個時間上偏移脈沖的輻射來輻射的。由于該光束的衍射，每個脈沖的橫向強(qiáng)度分布展現(xiàn)多個(即，兩個或更多個)局部最大值。光離解通過利用多個橫向脈沖區(qū)段以空間重疊方式輻射該材料產(chǎn)生，每個橫向脈沖區(qū)段屬于該激光輻射的時間上不同的脈沖并且各自包括來自該衍射光束的該多個局部強(qiáng)度最大值中的僅一個。該橫向區(qū)段在此還被稱為該衍射光束的截面部分。對于實(shí)現(xiàn)光離解所需要的該組脈沖的至少一子集，該光束可以在該子集的連續(xù)脈沖之間橫向移位，即，垂直于該光束的傳播方向。通過在橫向方向上這樣移位(或：掃描)該衍射光束，至少該子集的每個脈沖利用光束截面部分輻射該目標(biāo)位置，該光束截面部分包括對應(yīng)不同局部強(qiáng)度最大值。在某些實(shí)施例中，該光束在該組的所有脈沖之間被橫向地掃描，這樣使得由這些橫向區(qū)段中的一個包括的局部強(qiáng)度最大值不由這些橫向區(qū)段中的任何其他包括。

通過衍射初始衍射極限光束，可以制造多個部分光束，每個與來自該衍射光束的該多個局部強(qiáng)度最大值的不同局部強(qiáng)度最大值相關(guān)聯(lián)。在某些實(shí)施例中，這些部分光束可以具有位于x-y-z坐標(biāo)系中的公共x-y平面中的焦點(diǎn)，其中z指該衍射光束的傳播方向并且x-y指正交該z方向的方向。在此情況下，該衍射光束的橫向掃描允許制造二維延伸的切口，該切口具有相對于x-y平面平行的切割平面。在其他實(shí)施例中，這些部分光束中的至少一些可以具有位于不同x-y平面中的焦點(diǎn)，即，具有不同z位置。更確切地，某些實(shí)施例可以提供這些部分光束的焦點(diǎn)的二維排和行分布，其中當(dāng)在該分布的排方向上觀察時，這些焦點(diǎn)的z位置改變，但是當(dāng)在該分布的行方向上觀察時，保持不變或基本上不變。在行方向上橫向掃描該衍射光束隨后可以允許制造二維延伸的切口，該切口具有相對于x-y平面傾斜的切割平面。

由于該衍射光束，多個目標(biāo)位置可以每次利用對應(yīng)橫向脈沖區(qū)段輻射，其中這些橫向脈沖區(qū)段中的每個包括該光束的不同局部強(qiáng)度最大值。以此方式，該材料可以時間上重疊的方式在多個目標(biāo)位置(或：處理部位)處被同時處理。這允許在不增加該激光束的橫向掃描速度的情況下，用于完成該材料的所希望處理所需的總處理時間的減少。

在某些實(shí)施例中，當(dāng)投射到橫向平面上時(即，橫向于該激光束的傳播方向)，至少該子集的這些光束截面部分是相異的(即，不重疊)。在其他實(shí)施例中，當(dāng)投射到橫向平面上時，至少該子集的這些光束截面部分的至少一對部分地重疊。

在優(yōu)選實(shí)施例中，該衍射光束在該光束的焦區(qū)中具有局部強(qiáng)度最大值的點(diǎn)分布。該點(diǎn)分布可以是一維分布或二維分布。該一維分布是沿著曲線的規(guī)則和不規(guī)則分布中的一個，其中該曲線具有零曲率和非零曲率中的一個。零曲率的曲線還可以被稱為直線，而非零曲率的曲線是不直的，即，是彎曲的。非零曲率的示例性曲線是螺線和圓。在規(guī)則分布中，相鄰局部強(qiáng)度最大值具有距彼此基本上相等的距離，而在不規(guī)則分布中，這個距離對于該分布的所有局部強(qiáng)度最大值不相等。該二維分布可以是矩陣分布和基于同心圓的分布中的一個。在某些實(shí)施例中，該矩陣分布是規(guī)則的，即，該局部強(qiáng)度最大值在該矩陣的排和行方向上具有基本上相等的相互距離。在其他實(shí)施例中，該矩陣分布是不規(guī)則的，即，相鄰局部強(qiáng)度最大值之間的距離不論在排方向上或在行方向上，在該矩陣中每個地方不相等。

根據(jù)某些實(shí)施例，該衍射光束的局部強(qiáng)度最大值的至少一子集沿著線分布，其中該方法包括在該線的方向上在該目標(biāo)位置上方移動該衍射光束。該線可以是直線或其可以是曲線，例如，圓形曲線或螺旋曲線。曲線可以是有用的，例如，對于環(huán)形或部分環(huán)形切口的制造(例如像LASIK處理中的側(cè)面切割，其中該側(cè)面切割從基質(zhì)床切割延伸到前部角膜表面)。在一個實(shí)施例中，該衍射光束的局部強(qiáng)度最大值全部沿著單線分布。在替代實(shí)施例中，該衍射光束的局部強(qiáng)度最大值的分布圖案限定多個相互平行的線，例如，以矩陣形式或以多個同心圓的形式，其中每條線包括局部強(qiáng)度最大值的不同子集，其中每個子集可以包括相同數(shù)量或不同數(shù)量的局部強(qiáng)度最大值。

在某些實(shí)施例中，線分布的局部強(qiáng)度最大值，即，沿著同一條線分布的那些局部強(qiáng)度最大值，按照增加的強(qiáng)度值的順序被安排，由此更小的局部強(qiáng)度最大值在第一時間點(diǎn)入射在該目標(biāo)位置處并且更大的局部強(qiáng)度最大值在該第一時間點(diǎn)后的第二時間點(diǎn)入射在該目標(biāo)位置處。以此方式，利用時間序列的輻射分組來輻射該目標(biāo)位置，其中這些輻射分組的強(qiáng)度隨著這些序列的輻射分組一個接一個到達(dá)而增加。

根據(jù)實(shí)施例，該線分布局部強(qiáng)度最大值全部具有不同強(qiáng)度值，這樣使得入射在該目標(biāo)位置處的這些時間序列的輻射分組中，該強(qiáng)度從一個分組到另一個分組增加。

根據(jù)其他實(shí)施例，該線分布局部強(qiáng)度最大值包括基本上相等強(qiáng)度值中的兩個或更多個最大值。在某些實(shí)施例中，沿著該分布圖案的同一條線分布的這些局部強(qiáng)度最大值全局具有基本上相等的強(qiáng)度值。

不考慮沿著分布圖案的線安排的局部強(qiáng)度最大值中的具體強(qiáng)度分布，來自該組輻射脈沖中的時間上最后的脈沖的輻射在某些實(shí)施例中致使針對該材料的光離解損傷的閾值被超過。換言之，無論利用相互不同強(qiáng)度的一組輻射脈沖輻射該目標(biāo)位置還是利用基本上相同強(qiáng)度的一組輻射脈沖輻射，該組的時間上最后的脈沖在此類實(shí)施例中具有以下效果：用于材料中的光離解的制造的多脈沖閾值被超過。

以上已經(jīng)指示用于通過光離解實(shí)現(xiàn)損傷的單脈沖強(qiáng)度閾值可以對于不同材料是不同的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該衍射光束的每個局部強(qiáng)度最大值低于用于人眼組織中的激光感生的光學(xué)擊穿的單脈沖強(qiáng)度閾值。單脈沖強(qiáng)度閾值是適用于人眼組織中通過激光輻射的單個脈沖的LIOB和產(chǎn)生光離解的產(chǎn)生的閾值。人眼組織包括但不限于角膜組織、晶狀體組織和視網(wǎng)膜組織中的一個。

根據(jù)實(shí)施例，本發(fā)明的方法包括：根據(jù)預(yù)先確定的照射圖案相對于光束傳播方向在該材料上橫向地移動該衍射光束以便相對于每個照射位置將激光輻射的脈沖遞送到該材料，其中相鄰照射位置之間的距離對應(yīng)于該點(diǎn)分布的相鄰局部強(qiáng)度最大值之間的距離。

在某些實(shí)施例中，來自該組輻射脈沖中的時間上最后的脈沖的輻射具有該組中的最高強(qiáng)度。確切地，來自該組中的時間上最后的脈沖的輻射可以包括該衍射光束的全局強(qiáng)度最大值。

用于輻射該材料以便在該目標(biāo)位置處產(chǎn)生光離解的該組輻射脈沖可以由多于一個的任何數(shù)量的脈沖組成。例如，該組可以由兩個、三個、四個或五個脈沖組成。在其他實(shí)施例中，該組可以包括實(shí)質(zhì)上更大數(shù)量的脈沖。例如，脈沖的數(shù)量可以在兩位數(shù)或三位數(shù)范圍內(nèi)。

該激光輻射的這些脈沖可以具有在阿秒、飛秒、皮秒或納秒范圍內(nèi)的脈寬。

在某些實(shí)施例中，該衍射光束的空間上相鄰的局部強(qiáng)度最大值在該光束的焦區(qū)中具有不大于20μm或15μm或10μm或8μm或6μm或5μm或4μm或3μm或2μm的距離。

在另一個方面中，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于激光處理材料的設(shè)備，該設(shè)備包括：激光源，該激光源被配置成提供脈沖激光輻射的衍射極限光束；衍射裝置，該衍射裝置被配置成衍射該衍射極限光束以便產(chǎn)生脈沖激光輻射的衍射光束；聚焦裝置，該聚焦裝置被配置成將該衍射光束聚焦到該材料上；以及控制器，該控制器被配置成在時間和空間上控制該衍射光束以便在目標(biāo)位置處利用來自該衍射光束的一組輻射脈沖的輻射來輻射該材料，這樣使得來自該組輻射脈沖的每個輻射脈沖以該衍射光束的截面部分入射在該目標(biāo)位置處，該截面部分包括該衍射光束的局部強(qiáng)度最大值，其中該組的這些脈沖的至少一子集的這些光束截面部分各自包括不同局部強(qiáng)度最大值。

該衍射裝置可以包括至少一個光柵以便衍射該激光束。另外地或可替代地，該衍射裝置可以包括一個或多個其他衍射結(jié)構(gòu)，包括但不限于孔口、葉片、聲學(xué)光調(diào)制器和全息照相(例如，二維或三維全息照相)。在某些實(shí)施例中，該衍射裝置包括DOE(衍射性光學(xué)元件)，該DOE具有用于其光學(xué)功能的微結(jié)構(gòu)化表面。

本公開的又一方面提供一種包括指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，這些指令當(dāng)由激光裝置的控制器執(zhí)行時，致使以上方法被執(zhí)行。

本公開的再一方面提供一種信息存儲介質(zhì)(例如像光盤、存儲卡或棒)，以上計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品存儲在該信息存儲介質(zhì)上。

此后將參考附圖來更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，在附圖中：

圖1示意性地示出根據(jù)一個實(shí)施例的用于靶材料的激光外科處理的裝置的部件；并且

圖2示意性地示出用于激光輻射的目標(biāo)位置與由圖1的裝置照射的聚焦激光束的橫向強(qiáng)度分布之間的示例性關(guān)系。

圖1示出用于使用脈沖聚焦激光輻射處理靶材料的激光設(shè)備，該設(shè)備總體上被指示為10。在圖1中示出的示例性情況中，設(shè)備10用于在人眼12上執(zhí)行激光手術(shù)，如在眼睛12的視力損傷或疾病的情況下可能必須的。例如，設(shè)備10可以用于在眼睛12的角膜組織、晶狀體組織、玻璃體纖維或視網(wǎng)膜組織中制造一個或多個切口。此類切口可以作為旨在通過折射校正改善患者視力的手術(shù)的一部分被需要。衍射眼睛手術(shù)的示例性類型是LASIK(激光原位角膜磨削術(shù))。無需說明設(shè)備10的適用性不限于在LASIK手術(shù)的過程中在眼睛12中產(chǎn)生切口。需要眼睛12中的一個或多個切口的制造的其他類型的眼睛外科手術(shù)可以使用設(shè)備10相同地執(zhí)行，此類其他類型的手術(shù)包括但不限于角膜內(nèi)微透鏡提取、角膜形成術(shù)(層狀的或貫通的)、白內(nèi)障手術(shù)等等。此外，設(shè)備10可以可用于無生命材料的激光處理，諸如在照相平版印刷應(yīng)用中。

設(shè)備10對于需要在激光設(shè)備10的x-y-z坐標(biāo)系中的一個或多個x-y平面中的每個中在靶材料中產(chǎn)生一串或多串并列光離解的應(yīng)用可以尤其有用。如在此所使用的，z指該光束的縱向方向并且x-y指相對于該光束的傳播方向的橫向平面。該串可以是直線串或彎曲串。光離解的直線串可以在每次該光束焦點(diǎn)沿著蛇形掃描路徑的直線路徑部分移動時被制造，該蛇形掃描路徑包括平行于彼此延伸的多個直線路徑部分，其中這些直線路徑部分中相鄰的由反向路徑部分終端連接。蛇形掃描圖案可以可用于在x-y平面中產(chǎn)生二維延伸的切口，例如，用于LASIK瓣的床切割，其中該床切割限定該瓣的基質(zhì)床。相反地，光離解的彎曲串可以在該光束焦點(diǎn)在x-y平面中沿著曲線，例如圓形線移動時被制造，諸如可能必須在LASIK手術(shù)中產(chǎn)生從床切割的外圍邊緣延伸到前部角膜表面的橫向切口。

設(shè)備10包括激光源14、光束擴(kuò)展器16、衍射裝置18、掃描器20、聚焦物鏡22、控制單元24、存儲器26和存儲在存儲器26中用于控制控制單元24的操作的控制程序28。

該激光源產(chǎn)生由激光輻射的脈沖32的規(guī)則(即，周期性)列組成的衍射極限激光束30。如可以從圖1中的若干激光脈沖32的示例性圖示看出，激光脈沖32的空間(即，橫向)強(qiáng)度分布是高斯或近高斯的并且包括單個強(qiáng)度最大值。由激光源14產(chǎn)生的激光輻射的波長被適當(dāng)?shù)剡x擇以便確保從設(shè)備10照射的輻射可以充分地貫穿到眼睛12的靶組織(或更一般地：該靶材料)中，以便實(shí)現(xiàn)LIOB和通過多脈沖施加產(chǎn)生的光離解。對于人眼治療，例如，該激光脈沖可以在約700nm與約1900nm的紅外線范圍內(nèi)或可以在約300nm以上的紫外線范圍內(nèi)。其他波長可以適于其他材料的處理。由激光源14產(chǎn)生的激光脈沖的脈寬可以在阿秒與納秒之間的任何地方，并且例如，在兩位數(shù)或三位數(shù)飛秒范圍內(nèi)。

激光擴(kuò)展器16以總體上本身已知的方式擴(kuò)展激光束30，使用例如伽利略望遠(yuǎn)，伽利略望遠(yuǎn)鏡包括發(fā)散鏡片和相對于激光束30的傳播方向安排在該發(fā)散鏡片下游的會聚鏡片。從光束擴(kuò)展器16輸出的擴(kuò)展激光束在圖1中指示為30_exp并且由激光脈沖32_exp的周期性列組成。如圖1中示意性地示出，擴(kuò)展激光束30_exp的激光脈沖32_exp具有比衍射極限激光束30的激光脈沖32更大的橫截面積，但是具有更小的最大強(qiáng)度。

衍射裝置18對于衍射擴(kuò)展激光束30_exp以便產(chǎn)生衍射激光束30_diff有效。衍射激光束30_diff由衍射激光脈沖32_diff的規(guī)則列組成。如圖1中示意性地示出，衍射脈沖32_diff各自具有示出多個局部強(qiáng)度最大值36_i(下標(biāo)i從1至N取值，其中N指示衍射激光脈沖32_diff的局部強(qiáng)度最大值的總數(shù))的空間(即，橫向)強(qiáng)度分布。該衍射圖案，即，該橫向強(qiáng)度分布對于該列的所有衍射脈沖32_diff相同。如容易理解的，一對空間上相鄰的局部強(qiáng)度最大值將由局部強(qiáng)度最小值(圖中未確切指示)分離。

在圖1中所示的示例性情況下，衍射脈沖32_diff各自具有共兩個局部強(qiáng)度最大值36₁、36₂。應(yīng)當(dāng)理解的是設(shè)備10不旨在限制于產(chǎn)生具有精確兩個強(qiáng)度最大值的衍射激光脈沖。替代地，衍射裝置18可以被配置成產(chǎn)生具有多于兩個的任何數(shù)量的局部強(qiáng)度最大值的衍射激光脈沖，例如三個、四個、五個或六個強(qiáng)度最大值。這些最大值可以具有一維分布圖案，例如像沿著直線，或二維分布圖案，例如像矩陣圖案。

在圖1中所示的示例性情況下，每個衍射脈沖32_diff的局部強(qiáng)度最大值36₁、36₂具有不同強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)理解的是在其他實(shí)施例中，局部強(qiáng)度最大值36₁、36₂可以是基本上相等的強(qiáng)度。一般而言并且不管局部強(qiáng)度最大值的總數(shù)，衍射光束30_diff可以具有展示基本上相等大小的兩個或更多個局部強(qiáng)度最大值，并且可替代地或另外地，不相等大小的兩個或更多個局部強(qiáng)度最大值的截面強(qiáng)度分布。

衍射裝置18包括至少一個衍射構(gòu)件，該衍射構(gòu)件具有當(dāng)輻射橫跨該衍射構(gòu)件時，針對激光輻射的衍射效應(yīng)?？梢栽谘苌溲b置18中使用的示例性衍射構(gòu)件時衍射性光學(xué)元件(DOE)，該衍射構(gòu)件被普遍地理解為指具有透明基底(例如，玻璃基底)的光學(xué)元件，該透明基底已經(jīng)通過照相平版印刷過程圖案化以便具有一個或多個微光柵結(jié)構(gòu)，這些微光柵結(jié)構(gòu)對于將原始光束圖案轉(zhuǎn)換為不同光束圖案有效。例如，衍射裝置18可以被配置成將激光束30_exp的橫向(即，x-y)光束圖案轉(zhuǎn)換為衍射光束30_diff的點(diǎn)線圖案或點(diǎn)陣圖案，其中該衍射圖案的每個點(diǎn)包括衍射光束30_diff的局部強(qiáng)度最大值。全息光學(xué)元件(HOE)是可用于實(shí)現(xiàn)用于該激光輻射的所希望衍射效果的衍射構(gòu)件的另一個實(shí)例。

在此未確切示出的實(shí)施例中，衍射裝置18可以被布置在光束擴(kuò)展器16的上游。

聚焦物鏡22聚焦衍射光束30_diff，從而導(dǎo)致聚焦激光束30_foc(在圖1中由虛線示意性地示出)。聚焦物鏡22可以例如是F-θ類型的并且可以是單透鏡物鏡或多透鏡物鏡。聚焦激光束30_foc由聚焦激光脈沖32_foc的周期性列組成，為了說明的目的在圖1中示意性地示出這些聚焦激光脈沖中的一個。從設(shè)備10照射的聚焦激光脈沖32_foc的重復(fù)率在kHz、MHz或GHz范圍內(nèi)，并且例如在從50kHz至5MHz或從5MHz至50MHz或從50MHz至100MHz或從100MHz至500MHz或高達(dá)1GHz或更高的范圍。

設(shè)備10裝備具有適合的掃描結(jié)構(gòu)以便允許聚焦激光束30_foc的焦點(diǎn)位置在z方向上(即，在光束傳播方向上)的縱向調(diào)節(jié)并且以便允許該焦點(diǎn)位置在x-y平面中的橫向調(diào)節(jié)。對于光束焦點(diǎn)的掃描，掃描器20可以總體上本領(lǐng)域本身已知的方式包括一對掃描鏡37，該對掃描鏡被布置成圍繞相互正交的傾斜軸可傾斜，如圖1中在表示掃描器20的盒子內(nèi)側(cè)示意性指示的。對于光束焦點(diǎn)的z掃描，光束擴(kuò)展器16可以是被配置成適當(dāng)?shù)乜烧{(diào)節(jié)以便在擴(kuò)展激光束30_exp上賦予可變發(fā)散程度的光學(xué)元件(圖中未示出)。此類光學(xué)元件可以例如由可變屈光力的透鏡或被布置以在光束傳播的方向上按位置可調(diào)節(jié)的透鏡構(gòu)成。在不同實(shí)施例中，設(shè)備10的其他部分，例如像掃描器20或聚焦物鏡22可以被裝備具有z掃描能力。

控制單元24在控制程序28的控制下控制設(shè)備10的總體操作并且具體地控制激光源14和包括掃描器20的設(shè)備10的掃描結(jié)構(gòu)的操作。控制程序28限定由多個照射位置構(gòu)成的照射圖案，每個照射位置由設(shè)備10的x-y-z坐標(biāo)系中的一組x、y和z坐標(biāo)值表示，其中該照射圖案被這樣設(shè)計(jì)以便在眼睛12中產(chǎn)生所希望幾何形狀的切口。每個照射位置對應(yīng)于由設(shè)備10照射的一個激光照射(即，一個聚焦脈沖32_foc)。

隨著聚焦光束30_foc的焦點(diǎn)根據(jù)該照射圖案在橫向方向上(即，在x-y平面中)跨過眼睛12的目標(biāo)區(qū)域(該目標(biāo)區(qū)域可以在眼睛12的外表面上或在眼睛12內(nèi))移動，眼睛12上或內(nèi)的相同位置利用來自多個聚焦脈沖32_foc的輻射連續(xù)地輻射，并且光離解在眼睛組織中的該位置處作為來自該組織中的亞閾值脈沖的復(fù)合的能量沉積的累積效應(yīng)而產(chǎn)生。這在以下另外參考圖2進(jìn)一步詳細(xì)解釋。

圖2通過非限制性實(shí)例示出x-y平面中的床切割38的輪廓。床切割38是x-y平面中的二維延伸切口并且可以作用于限定用于在LASIK過程的進(jìn)程中在眼睛12的角膜中制造的角膜瓣的基質(zhì)床。38a指示鉸接線，該瓣沿著該鉸接線與周圍角膜組織保持接觸，這樣使得該瓣可以被折疊到一邊以便暴露下方的角膜組織，用于預(yù)定體積的組織的使用UV激光輻射(例如，激發(fā)物激光輻射)的隨后移除。為了產(chǎn)生床切割38，光離解將在x-y平面中并列的多個損傷部位中的每個處起作用，這樣使得與該多個光離解相關(guān)聯(lián)的組織損傷導(dǎo)致床切割38的制造。

光束照射圖案的用于制造床切割38的一部分在圖2中床切割38的右手側(cè)示意性地可視化并且包括以排和行以矩陣式樣安排的照射位置40。圖2進(jìn)一步示意性地示出聚焦光束30_foc的四個示例性點(diǎn)圖案42a、42b、42c、42d。點(diǎn)圖案42a、42b、42c、42d是用于表示該光束焦點(diǎn)的區(qū)域中的聚焦光束30_foc的x-y能量分布(以及因此x-y光束圖案)的圖形工具；如果不是全部的話，該能量中的大多數(shù)集中在由這些點(diǎn)(“點(diǎn)區(qū)域”)表示的該區(qū)域中，并且如果有的話，僅少許輻射能量在這些區(qū)域外側(cè)相遇。每個點(diǎn)圖案42a、42b、42c、42d對應(yīng)于設(shè)備10的衍射裝置18的不同配置。點(diǎn)圖案的每個點(diǎn)表示聚焦光束30_foc的不同截面(即，x-y)區(qū)段并且可以指示聚焦光束30_foc的對應(yīng)局部強(qiáng)度最大值36_i。在所示實(shí)例中，點(diǎn)圖案的這些點(diǎn)的不同顏色表示這些點(diǎn)區(qū)域的局部強(qiáng)度最大值36_i的不同強(qiáng)度和/或可以表示這些點(diǎn)區(qū)域的不同能量。更確切地，在圖2a的所示實(shí)例情況中，黑點(diǎn)表示比灰點(diǎn)更大強(qiáng)度和/或更大能量的局部強(qiáng)度最大值36_i，并且灰點(diǎn)表示比白點(diǎn)更大強(qiáng)度和/或更大能量的局部強(qiáng)度最大值36_i。

點(diǎn)圖案42a、42b各自被配置為點(diǎn)線圖案，即，它們的點(diǎn)沿著單線分布，該單線在所示示例情況下是直線。對于點(diǎn)圖案42a、42b，聚焦光束30_foc在每種情況下包括共三個局部強(qiáng)度最大值36_i，從而導(dǎo)致針對圖案42a、42b中的每個共三個點(diǎn)。在點(diǎn)圖案42a中，這些點(diǎn)表示不同強(qiáng)度的局部強(qiáng)度最大值36_i，如由點(diǎn)圖案42a的這些點(diǎn)的不同顏色指示的。相關(guān)聯(lián)示例性橫向強(qiáng)度分布44a在圖2的點(diǎn)圖案42a的右手側(cè)上描繪。如可以看到的，強(qiáng)度分布44a展示不同強(qiáng)度的局部強(qiáng)度最大值36₁、36₂、36₃。

相反地，在點(diǎn)圖案42b中，這些點(diǎn)表示相同或基本上相同強(qiáng)度的局部強(qiáng)度最大值36_i，如由點(diǎn)圖案42b的所有點(diǎn)的相同顏色指示的。相關(guān)聯(lián)示例性橫向強(qiáng)度分布44b在圖2的點(diǎn)圖案42b的右手側(cè)上描繪。如可以看到的，強(qiáng)度分布44b展示相等強(qiáng)度的局部強(qiáng)度最大值36₁、36₂、36₃。

點(diǎn)圖案42c、42d各自被配置為點(diǎn)陣圖案，即，它們的點(diǎn)被安排在具有m排和n行的m×n矩陣中(其中m和n是大于1的整數(shù))。確切地說，點(diǎn)圖案42c是點(diǎn)的3×5矩陣，并且點(diǎn)圖案42d是點(diǎn)的3×3矩陣。在該矩陣的排內(nèi)，聚焦光束30_foc可以具有相等強(qiáng)度(如在點(diǎn)圖案42c的情況下)或不同強(qiáng)度(如在點(diǎn)圖案42d的情況下)的局部強(qiáng)度最大值。但是每排表示與該矩陣的任何其他排相同或基本上相同的強(qiáng)度分布。

在某些實(shí)施例中，聚焦光束30_foc在其焦區(qū)中的的x-y截面將能量的集中展現(xiàn)為圓形區(qū)段，諸如由圖2中所示的這些點(diǎn)的圓形形狀所示的。然而應(yīng)當(dāng)指出的是本披露的范圍決不意圖限制于此類實(shí)施例并且聚焦光束30_foc可以在其焦區(qū)中展示伴隨多個空間上分散的局部強(qiáng)度最大值的任何適合的x-y能量分布。聚焦光束30_foc的點(diǎn)圖案的概念在此僅用于促進(jìn)本發(fā)明，并且具體地通過空間上疊加來自衍射激光束的時間上連續(xù)脈沖的至少部分不重疊橫向區(qū)段的輻射在靶材料中制造光離解的概念的理解的目的。

每個點(diǎn)區(qū)域的直徑可以在1μm與10μm之間或在2μm與8μm之間或在3μm與6μm之間，并且可以基本上等于非衍射光束的焦點(diǎn)直徑，該非衍射光束可以在移除衍射裝置18后由設(shè)備10產(chǎn)生。

x-y平面中的照射圖案的相鄰點(diǎn)位置40的相互距離在圖2中指示為d1，并且例如在1μm與10μm之間或2μm與8μm之間或3μm與6μm之間的范圍內(nèi)。聚焦光束30_foc的相鄰局部強(qiáng)度最大值36_i在x-y平面中的相互距離(在光束焦點(diǎn)的區(qū)域中)在圖2中指示為d2并且基本上等于距離d1。用于聚焦光束30_foc的x-y掃描路徑可以被限定為蛇形掃描路徑，如圖2中的46處示意性地描繪的，其中蛇形掃描路徑46包括由反向路徑部分46b終端連接的相互平行的直線路徑部分46a。

因此，隨著聚焦光束30_foc根據(jù)預(yù)定掃描路徑，例如像蛇形掃描路徑46在x-y平面中跨過照射位置40移動，眼睛12上或內(nèi)的相同位置利用來自聚焦光束30_foc的一組脈沖的不同光束截面部分的輻射連續(xù)地輻射。例如，考慮聚焦光束30_foc的對應(yīng)于點(diǎn)線圖案42a的衍射圖案，聚焦光束30_foc的第一脈沖在與照射位置40中的一個相關(guān)聯(lián)的特定位置處利用來自這些點(diǎn)中的一個，例如，表示點(diǎn)圖案42a的這些點(diǎn)中的最低峰值強(qiáng)度的左側(cè)白點(diǎn)的輻射來輻射眼睛12。隨著聚焦光束30_foc根據(jù)預(yù)定掃描路徑在連續(xù)脈沖之間移動距離d1，聚焦光束30_foc的后續(xù)第二脈沖將來自聚焦光束30_foc的另一個點(diǎn)，例如，表示中間峰值強(qiáng)度的中間灰點(diǎn)的輻射施加到相同位置，即，相同照射位置40。隨著聚焦光束30_foc此后又一時間根據(jù)預(yù)定掃描路徑移動距離d1，聚焦光束30_foc的第三脈沖將來自第三點(diǎn)，例如表示最高峰值強(qiáng)度的右側(cè)黑點(diǎn)的輻射施加到眼睛12的相同位置，并且最終致使眼睛組織中的相應(yīng)照射位置40處的光離解。當(dāng)聚焦光束30_foc具有對應(yīng)于點(diǎn)圖案42b的能量/強(qiáng)度分布時，應(yīng)用類似考慮。

以此方式，多脈沖施加可以使用衍射聚焦光束30_foc實(shí)施。該光離解由來自該輻射過的材料中的該光束的一系列脈沖內(nèi)的聚焦光束30_foc的不同截面部分的能量沉積產(chǎn)生。用于引起該光離解的必須閾值可以使用(如在此情況下，例如點(diǎn)圖案42a的)不同峰值強(qiáng)度/能量的光束截面部分或(如在此情況下，例如點(diǎn)圖案42b的)基本上相等峰值強(qiáng)度/能量的光束截面部分達(dá)到。在優(yōu)選實(shí)施例中，這些序列脈沖的入射在該輻射過的材料的特定位置處的最后脈沖最終觸發(fā)該材料中的光離解。換言之，用于光離解的可適用閾值在此類實(shí)施例中僅在這些序列的最后脈沖到達(dá)的情況下被超過。

由于聚焦光束30_foc是在覆蓋多個照射位置40的區(qū)域內(nèi)具有其能量散度的衍射光束的事實(shí)，并且進(jìn)一步由于聚焦光束30_foc在x-y平面中在連續(xù)脈沖之間僅移動距離d1的事實(shí)，多個照射位置40可以一次利用來自聚焦光束30_foc的輻射來輻射。對于聚焦光束30_foc的給定脈沖重復(fù)率和該光束的給定x-y掃描速度，當(dāng)相比于使用衍射極限激光束的常規(guī)多脈沖施加以在將該光束掃描到相鄰照射位置之前將多個連續(xù)脈沖放置在相同照射位置處時，這允許減少產(chǎn)生所希望切口(例如，針對角膜內(nèi)微透鏡(未示出)的床切割38或后部或前部切割)所需要的總時間。

總處理時間的進(jìn)一步減少可以通過衍射該激光束以產(chǎn)生矩陣點(diǎn)圖案，諸如圖案42c或圖案42d來實(shí)現(xiàn)。二維點(diǎn)圖案，諸如圖案42c或圖案42d允許以多條平行線在照射位置40處同時實(shí)現(xiàn)該靶材料的輻射，這樣使得蛇形掃描路徑40的相鄰直線路徑部分46a之間的間距(距離)可以對應(yīng)于由矩陣點(diǎn)圖案覆蓋的照射位置40的線的數(shù)量增加。二維點(diǎn)圖案，諸如圖案42c或42d可以例如使用二維光柵或全息照相產(chǎn)生。

在點(diǎn)圖案42c、42d中，這些點(diǎn)區(qū)域可以各自表示該衍射光束的部分光束，其中每個部分光束具有相關(guān)聯(lián)焦點(diǎn)。根據(jù)某些實(shí)施例，這些部分光束的這些焦點(diǎn)全部具有相同或基本上相同的z位置。根據(jù)其他實(shí)施例，這些部分光束的這些焦點(diǎn)不全部在相同x-y平面中。例如，在點(diǎn)圖案42d中，當(dāng)在該矩陣的排方向上(即，在圖中水平地)從部分光束移動到部分光束時，該焦點(diǎn)位置可以在z方向上不變，而當(dāng)在該矩陣的行方向上(即，在圖中垂直地)從部分光束移動到部分光束時，該焦點(diǎn)位置可以在z方向上改變。因此，盡管與來自該矩陣的相同排的白點(diǎn)、灰點(diǎn)和黑點(diǎn)的三重相關(guān)聯(lián)的這些部分光束可以使它們的焦點(diǎn)定位在相同z位置處，但是與三個黑點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的這些部分光束可以具有它們的焦點(diǎn)的不同z位置(并且類似地對于與三個灰點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的這些部分光束和與三個白點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的這些部分光束)。