JP2000091678A - ファイバレーザ照射装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザビームと物質の相互作用において，異
なる作用を有する複数の波長成分を内包するレーザビー
ムを空間的に自在に誘導し、照射対象物体の任意の位置
に容易に照射可能で、装置コストが低く、装置サイズが
小さく、高い動作効率を有する、ファイバレーザ照射装
置を提供する。 【解決手段】 複数の波長成分を内包したレーザビーム
６を発生するファイバレーザ装置１４から出射されるレ
ーザビーム６を、移動自在な誘導手段１３によって照射
対象物体１１まで誘導し、該誘導手段１３の一部にとり
つけたビーム整形手段１０によって該照射対象物体１１
に照射する。
なる作用を有する複数の波長成分を内包するレーザビー
ムを空間的に自在に誘導し、照射対象物体の任意の位置
に容易に照射可能で、装置コストが低く、装置サイズが
小さく、高い動作効率を有する、ファイバレーザ照射装
置を提供する。 【解決手段】 複数の波長成分を内包したレーザビーム
６を発生するファイバレーザ装置１４から出射されるレ
ーザビーム６を、移動自在な誘導手段１３によって照射
対象物体１１まで誘導し、該誘導手段１３の一部にとり
つけたビーム整形手段１０によって該照射対象物体１１
に照射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，複数の波長成分を
内包する一つのレーザビームを出射するファイバレーザ
を利用したファイバレーザ照射装置に関する。
内包する一つのレーザビームを出射するファイバレーザ
を利用したファイバレーザ照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在，レーザビームを物質に照射するレ
ーザ照射装置が金属加工，半導体加工，医療などの分野
において実用化されているが，そのレーザビームに内包
される波長成分は一である。レーザ光と金属，半導体加
工，生体の相互作用はその波長に大きく依存し，目的と
する作用に応じて，搭載するレーザ発振装置の発振波長
を決定する。例えば，生体は，その構成要素である蛋白
質，脂肪，骨，水などに対する吸収係数が異なるため
に，軟組織の凝固には波長２μｍ帯が，歯象牙質の穿孔
には９μｍ帯が，微細切開には３μｍ帯が，普通切開に
は１０μｍ帯などが適していることが知られている。そ
のため，レーザ発振器として波長１０μｍ帯の炭酸ガス
レーザ装置を具備したレーザメスが実用化されている。
さらに，レーザメスなどでは，各種作用を同時に行うた
めの複数の波長成分を包含するレーザビームを照射す
る，新しい機能を持つレーザ照射装置が実現できる。
ーザ照射装置が金属加工，半導体加工，医療などの分野
において実用化されているが，そのレーザビームに内包
される波長成分は一である。レーザ光と金属，半導体加
工，生体の相互作用はその波長に大きく依存し，目的と
する作用に応じて，搭載するレーザ発振装置の発振波長
を決定する。例えば，生体は，その構成要素である蛋白
質，脂肪，骨，水などに対する吸収係数が異なるため
に，軟組織の凝固には波長２μｍ帯が，歯象牙質の穿孔
には９μｍ帯が，微細切開には３μｍ帯が，普通切開に
は１０μｍ帯などが適していることが知られている。そ
のため，レーザ発振器として波長１０μｍ帯の炭酸ガス
レーザ装置を具備したレーザメスが実用化されている。
さらに，レーザメスなどでは，各種作用を同時に行うた
めの複数の波長成分を包含するレーザビームを照射す
る，新しい機能を持つレーザ照射装置が実現できる。
【０００３】ここで，二以上の波長成分を有するレーザ
ビームを照射可能なレーザ照射装置３１として従来のレ
ーザ装置からなる一例を，図２を参照して以下に説明す
る。なお，同図はレーザ照射装置３１の全体構造を示す
模式図である。ここで例示するレーザ照射装置３１で
は，異なる波長で発振する２個の第一レーザ装置２１，
第二レーザ装置２４から出射した第一レーザビーム２
２，第二レーザビーム２５を同一方向に光伝搬させるた
めにコリメートレンズ２３，２６によって平行光にした
後，ダイクロイックミラー２７で結合し，反射ミラー２
９によって光を誘導し，集光レンズ３０を通して照射対
象物体１１に照射する。各波長成分のレーザ特性の変
調，たとえば強度の増減は各レーザ装置２１，２４でお
こなうことができる。ダイクロイックミラー２７はレー
ザビーム２２の波長に対しては高い透過率を有し，レー
ザビーム２５に対しては高い反射率を有する。
ビームを照射可能なレーザ照射装置３１として従来のレ
ーザ装置からなる一例を，図２を参照して以下に説明す
る。なお，同図はレーザ照射装置３１の全体構造を示す
模式図である。ここで例示するレーザ照射装置３１で
は，異なる波長で発振する２個の第一レーザ装置２１，
第二レーザ装置２４から出射した第一レーザビーム２
２，第二レーザビーム２５を同一方向に光伝搬させるた
めにコリメートレンズ２３，２６によって平行光にした
後，ダイクロイックミラー２７で結合し，反射ミラー２
９によって光を誘導し，集光レンズ３０を通して照射対
象物体１１に照射する。各波長成分のレーザ特性の変
調，たとえば強度の増減は各レーザ装置２１，２４でお
こなうことができる。ダイクロイックミラー２７はレー
ザビーム２２の波長に対しては高い透過率を有し，レー
ザビーム２５に対しては高い反射率を有する。
【０００４】レーザメスとして上記レーザ照射装置３１
を使用する場合，生体の微細加工に好適な波長３μｍ
と，蛋白質の変成を利用する組織凝固ならびに止血に好
適な２μｍの２波長のレーザビームを結合して照射する
ことが望まれる。この場合，第１レーザ装置２１を波長
９７０ｎｍのレーザダイオードで励起する発振波長２．
９４μｍのエルビウム（Ｅｒ）ドープイットリウムアル
ミニウムガーネット（ＹＡＧ）結晶レーザとし，第２レ
ーザ装置２４を波長７９０ｎｍのレーザダイオードで励
起する発振波長２．０６μｍのツリウム（Ｔｍ），ホル
ミウム（Ｈｏ）コドープイットリウムリチウムフロライ
ド（ＹＬＦ）結晶レーザとすることができる。第３の波
長で発振するレーザ装置から出射するレーザビームを，
上記２波長を結合したレーザビーム２８にさらに結合す
ることが必要な場合にはダイクロイックミラー２７と同
様な結合手段を追加することで達成できる。
を使用する場合，生体の微細加工に好適な波長３μｍ
と，蛋白質の変成を利用する組織凝固ならびに止血に好
適な２μｍの２波長のレーザビームを結合して照射する
ことが望まれる。この場合，第１レーザ装置２１を波長
９７０ｎｍのレーザダイオードで励起する発振波長２．
９４μｍのエルビウム（Ｅｒ）ドープイットリウムアル
ミニウムガーネット（ＹＡＧ）結晶レーザとし，第２レ
ーザ装置２４を波長７９０ｎｍのレーザダイオードで励
起する発振波長２．０６μｍのツリウム（Ｔｍ），ホル
ミウム（Ｈｏ）コドープイットリウムリチウムフロライ
ド（ＹＬＦ）結晶レーザとすることができる。第３の波
長で発振するレーザ装置から出射するレーザビームを，
上記２波長を結合したレーザビーム２８にさらに結合す
ることが必要な場合にはダイクロイックミラー２７と同
様な結合手段を追加することで達成できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のような２個のレ
ーザ装置２１，２４を使用するレーザ照射装置をレーザ
メスに適用する場合，照射対象物体に同時にそれぞれの
波長成分特有の作用を与えることが可能となる。照射対
象物体の特性ならびに如何なる作用を与えるかに応じ
て，レーザ装置２１，２４においてそれぞれの波長成分
のレーザ特性，たとえば強度を個別に増減し，波長成分
の強度を目的に応じた所望の状態とすることも可能であ
る。しかし，異なる複数のレーザビームを結合して誘導
手段によってレーザビームを伝搬する場合，異なる波長
のレーザビームの結合における軸ずれや，レーザ装置の
特性で決まる波長成分ごとのレーザビーム伝搬特性の差
異が，集光した場合特に，照射対象物体上での照射位置
の位置ずれや光強度のばらつきを引き起こす問題があ
る。さらに，使用するレーザ光は必ずしも可視光ではな
く，照射対象物体１１上における照射位置の決定や確認
が容易ではない。
ーザ装置２１，２４を使用するレーザ照射装置をレーザ
メスに適用する場合，照射対象物体に同時にそれぞれの
波長成分特有の作用を与えることが可能となる。照射対
象物体の特性ならびに如何なる作用を与えるかに応じ
て，レーザ装置２１，２４においてそれぞれの波長成分
のレーザ特性，たとえば強度を個別に増減し，波長成分
の強度を目的に応じた所望の状態とすることも可能であ
る。しかし，異なる複数のレーザビームを結合して誘導
手段によってレーザビームを伝搬する場合，異なる波長
のレーザビームの結合における軸ずれや，レーザ装置の
特性で決まる波長成分ごとのレーザビーム伝搬特性の差
異が，集光した場合特に，照射対象物体上での照射位置
の位置ずれや光強度のばらつきを引き起こす問題があ
る。さらに，使用するレーザ光は必ずしも可視光ではな
く，照射対象物体１１上における照射位置の決定や確認
が容易ではない。
【０００６】また，レーザ装置を２以上必要とするの
で，主要部品としてレーザ光源に資する費用が約２倍と
なり，装置全体のコストが高くなる，消費電力が大き
い，サイズが必然的に大きい，という問題がある。
で，主要部品としてレーザ光源に資する費用が約２倍と
なり，装置全体のコストが高くなる，消費電力が大き
い，サイズが必然的に大きい，という問題がある。
【０００７】本発明は上述のような課題に鑑みてなされ
たものであり，複数の波長成分が内包された一つのレー
ザビームを発生するファイバレーザ装置を利用し，発生
した該レーザビームを移動自在な誘導手段によって対象
物体に照射可能な，低コスト，高効率，小サイズのファ
イバレーザ照射装置を提供することを目的とする。
たものであり，複数の波長成分が内包された一つのレー
ザビームを発生するファイバレーザ装置を利用し，発生
した該レーザビームを移動自在な誘導手段によって対象
物体に照射可能な，低コスト，高効率，小サイズのファ
イバレーザ照射装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第一のファイバ
レーザ照射装置は，複数の波長で同時発振するファイバ
レーザと，該ファイバレーザから出射するレーザビーム
を自在に伝搬する誘導手段と，ビーム整形手段とを具備
する。
レーザ照射装置は，複数の波長で同時発振するファイバ
レーザと，該ファイバレーザから出射するレーザビーム
を自在に伝搬する誘導手段と，ビーム整形手段とを具備
する。
【０００９】本発明のファイバレーザ照射装置では，前
記ファイバレーザがカスケード発振方式により２以上の
波長帯で発振し，該波長成分を内包する一つのレーザビ
ームを発生する。該ファイバレーザの基本構造および基
本原理は，本願の発明者および出願人による先願である
特願平０９−１４６７３５号に詳述されている。該レー
ザビームは前記ビーム整形手段で平行光となり，前記誘
導手段によって伝搬し，前記ビーム整形手段によって照
射対象物体に与える作用に好適なビーム強度を有したの
ち，各波長成分が該照射対象物体上の同一位置に照射さ
れる。該レーザビームは各波長成分の同軸性を損なうこ
となく照射対象物体照射される。
記ファイバレーザがカスケード発振方式により２以上の
波長帯で発振し，該波長成分を内包する一つのレーザビ
ームを発生する。該ファイバレーザの基本構造および基
本原理は，本願の発明者および出願人による先願である
特願平０９−１４６７３５号に詳述されている。該レー
ザビームは前記ビーム整形手段で平行光となり，前記誘
導手段によって伝搬し，前記ビーム整形手段によって照
射対象物体に与える作用に好適なビーム強度を有したの
ち，各波長成分が該照射対象物体上の同一位置に照射さ
れる。該レーザビームは各波長成分の同軸性を損なうこ
となく照射対象物体照射される。
【００１０】本発明の第二のファイバレーザ照射装置
は，複数の波長で同時発振するファイバレーザと，該フ
ァイバレーザから出射するレーザビームを自在に伝搬す
る誘導手段と，該レーザビームの波長成分ごとの光特性
を変調する変調手段と，該レーザビームを整形するビー
ム整形手段とを具備する。
は，複数の波長で同時発振するファイバレーザと，該フ
ァイバレーザから出射するレーザビームを自在に伝搬す
る誘導手段と，該レーザビームの波長成分ごとの光特性
を変調する変調手段と，該レーザビームを整形するビー
ム整形手段とを具備する。
【００１１】従って，本発明のファイバレーザ照射装置
では，前記ファイバレーザで発生した複数の波長成分を
内包するレーザビームの各波長ごとのレーザ特性，たと
えばレーザパワーが個別に変化する。
では，前記ファイバレーザで発生した複数の波長成分を
内包するレーザビームの各波長ごとのレーザ特性，たと
えばレーザパワーが個別に変化する。
【００１２】上述のようなファイバレーザ照射装置にお
いて，該誘導手段の中の前記変調手段として，レーザパ
ワーの波長成分を個別に変化させることが可能な該複数
波長において透過率の異なるフィルターを設置すること
が可能である。この場合，照射対象物体に与える作用，
たとえば切開と凝固に好適な該レーザビームの出力を波
長成分毎に調整することができる。
いて，該誘導手段の中の前記変調手段として，レーザパ
ワーの波長成分を個別に変化させることが可能な該複数
波長において透過率の異なるフィルターを設置すること
が可能である。この場合，照射対象物体に与える作用，
たとえば切開と凝固に好適な該レーザビームの出力を波
長成分毎に調整することができる。
【００１３】上述のようなファイバレーザ照射装置にお
いて，前記誘導手段を，前記レーザビームを高効率に透
過し平行光に整形するビーム整形手段と，高効率に反射
する複数の反射手段と，高効率に透過し全波長成分を同
様に集光するビーム整形手段とから構成する多関節アー
ムにすることが可能である。
いて，前記誘導手段を，前記レーザビームを高効率に透
過し平行光に整形するビーム整形手段と，高効率に反射
する複数の反射手段と，高効率に透過し全波長成分を同
様に集光するビーム整形手段とから構成する多関節アー
ムにすることが可能である。
【００１４】この場合，多関節アームの全反射手段を一
つもしくは複数から構成される関節の数の増大によって
レーザビームの移動の容易性が向上する。
つもしくは複数から構成される関節の数の増大によって
レーザビームの移動の容易性が向上する。
【００１５】上述のようなファイバレーザ照射装置にお
いて，前記誘導手段を該レーザビームに対して高い透過
率を有する伝搬用光ファイバとすることが可能である。
この場合，前記ファイバレーザのレーザ出射端と該伝搬
用光ファイバを突き合わせ接続もしくは融着接続によっ
て結合することができる。前記変調手段は該伝搬用光フ
ァイバと前記ビーム整形手段の間，もしくは複数の光学
部品からなるビーム整形手段の中に設置される。
いて，前記誘導手段を該レーザビームに対して高い透過
率を有する伝搬用光ファイバとすることが可能である。
この場合，前記ファイバレーザのレーザ出射端と該伝搬
用光ファイバを突き合わせ接続もしくは融着接続によっ
て結合することができる。前記変調手段は該伝搬用光フ
ァイバと前記ビーム整形手段の間，もしくは複数の光学
部品からなるビーム整形手段の中に設置される。
【００１６】上述のようなファイバレーザ照射装置にお
いて，前記ファイバレーザの複数波長のレーザを発生す
る光ファイバをそのまま前記誘導手段として使用するこ
とも可能である。
いて，前記ファイバレーザの複数波長のレーザを発生す
る光ファイバをそのまま前記誘導手段として使用するこ
とも可能である。
【００１７】本発明の第三のファイバレーザ照射装置
は，複数の波長で同時発振するファイバレーザと，該フ
ァイバレーザから出射するレーザビームを自在に伝搬す
る誘導手段と，該レーザビームの波長成分ごとの光特性
を変調する変調手段と，該レーザビームを整形するビー
ム整形手段と，該レーザビームの照射位置を指示する光
とを具備する。
は，複数の波長で同時発振するファイバレーザと，該フ
ァイバレーザから出射するレーザビームを自在に伝搬す
る誘導手段と，該レーザビームの波長成分ごとの光特性
を変調する変調手段と，該レーザビームを整形するビー
ム整形手段と，該レーザビームの照射位置を指示する光
とを具備する。
【００１８】従って，本発明のファイバレーザ照射装置
では，該ファイバレーザ照射装置の使用者が好適なビー
ム強度に達した前記レーザビームの位置を指示光によっ
て照射対象物体上で確認することで，均一な照射および
作用を与えることが可能である。この場合，前記指示光
は前記多関節アーム内の一つの反射ミラーを透過させる
ことによって該レーザビームと同軸に結合させ，該照射
対象上に該レーザビームと同一位置に照射させることが
可能である。該反射ミラーは該指示光を透過することが
必要である。さらに，前記指示光は該レーザビームとは
異なる伝搬光路から投射されることも可能である。ま
た，該指示光の波長は該照射対象物体上で確認する必要
があるため可視波長帯もしくは電子カメラ装置などによ
って確認できる波長である必要がある。
では，該ファイバレーザ照射装置の使用者が好適なビー
ム強度に達した前記レーザビームの位置を指示光によっ
て照射対象物体上で確認することで，均一な照射および
作用を与えることが可能である。この場合，前記指示光
は前記多関節アーム内の一つの反射ミラーを透過させる
ことによって該レーザビームと同軸に結合させ，該照射
対象上に該レーザビームと同一位置に照射させることが
可能である。該反射ミラーは該指示光を透過することが
必要である。さらに，前記指示光は該レーザビームとは
異なる伝搬光路から投射されることも可能である。ま
た，該指示光の波長は該照射対象物体上で確認する必要
があるため可視波長帯もしくは電子カメラ装置などによ
って確認できる波長である必要がある。
【００１９】本発明の第四のファイバレーザ照射装置
は，複数の波長で同時発振し，可視波長帯域のレーザも
しくは蛍光をも発生するファイバレーザと，該ファイバ
レーザから出射するレーザビームを自在に伝搬する誘導
手段と，該レーザビームの波長成分ごとの光特性を変調
する変調手段と，該レーザビームを整形するビーム整形
手段を具備する。
は，複数の波長で同時発振し，可視波長帯域のレーザも
しくは蛍光をも発生するファイバレーザと，該ファイバ
レーザから出射するレーザビームを自在に伝搬する誘導
手段と，該レーザビームの波長成分ごとの光特性を変調
する変調手段と，該レーザビームを整形するビーム整形
手段を具備する。
【００２０】上述のようなファイバレーザ照射装置にお
いて，ファイバレーザから出射するレーザビームには照
射対象物体に必要とされる複数の波長成分の他に，該レ
ーザビームを空間的に指示できる可視波長帯の発光また
はレーザ光をも内包している。この場合，ファイバレー
ザの光ファイバ内にドープされているレーザイオンは一
種類または複数種であり，励起発光手段からの発光が，
該レーザイオンを効率良く励起し，必要とされる複数波
長の発振の他に，励起準位からさらに励起するなどの多
段階の励起過程を経て可視波長帯においても発光させ
る。該可視波長帯の発光が前記指示光と同等の役割を果
たす。
いて，ファイバレーザから出射するレーザビームには照
射対象物体に必要とされる複数の波長成分の他に，該レ
ーザビームを空間的に指示できる可視波長帯の発光また
はレーザ光をも内包している。この場合，ファイバレー
ザの光ファイバ内にドープされているレーザイオンは一
種類または複数種であり，励起発光手段からの発光が，
該レーザイオンを効率良く励起し，必要とされる複数波
長の発振の他に，励起準位からさらに励起するなどの多
段階の励起過程を経て可視波長帯においても発光させ
る。該可視波長帯の発光が前記指示光と同等の役割を果
たす。
【００２１】上述のようなファイバレーザ照射装置にお
いて，前記光ファイバにドープされたレーザイオンがホ
ルミウムイオンからなり，前記励起発光手段が８９０ｎ
ｍ帯か１．１μｍ帯のどちらか一方，またはその両方の
波長の発光であることが可能である。この場合カスケー
ド発振により，生体加工において精細加工と蛋白質凝固
および止血に好適な3μｍ帯と2μｍ帯の波長成分を内包
したレーザビームを発生し，さらに，該励起発光手段に
より同時にホルミウムイオン内のエネルギー準位を多段
階励起することによって，波長約５５０ｎｍの緑色のレ
ーザまたは蛍光も発生し，該緑色光は出射するレーザビ
ームの中に同軸で内包される。
いて，前記光ファイバにドープされたレーザイオンがホ
ルミウムイオンからなり，前記励起発光手段が８９０ｎ
ｍ帯か１．１μｍ帯のどちらか一方，またはその両方の
波長の発光であることが可能である。この場合カスケー
ド発振により，生体加工において精細加工と蛋白質凝固
および止血に好適な3μｍ帯と2μｍ帯の波長成分を内包
したレーザビームを発生し，さらに，該励起発光手段に
より同時にホルミウムイオン内のエネルギー準位を多段
階励起することによって，波長約５５０ｎｍの緑色のレ
ーザまたは蛍光も発生し，該緑色光は出射するレーザビ
ームの中に同軸で内包される。
【００２２】上述のようなファイバレーザ照射装置にお
いて，前記光ファイバにドープされたレーザイオンがホ
ルミウムイオンとツリウムイオンであることも可能であ
る。この場合，該レーザイオンは該光ファイバ中にコド
ープされるだけでなく，それぞれのレーザイオンを単一
ドープされた光ファイバが接続されることも可能であ
る。前記励起発光手段が１．１μｍ帯の波長光を発生す
る場合は，ホルミウムイオンにおいて３μｍ帯と2μｍ
帯の波長成分を有するレーザビームが発生し，さらに
は，該励起発光手段からの１．１μｍ帯の波長光によっ
てツリウムイオンが多段階励起されて発生する波長約４
８０ｎｍの青色のレーザまたは蛍光をも発生し，それら
の波長成分が内包されるレーザビームが出射される。
いて，前記光ファイバにドープされたレーザイオンがホ
ルミウムイオンとツリウムイオンであることも可能であ
る。この場合，該レーザイオンは該光ファイバ中にコド
ープされるだけでなく，それぞれのレーザイオンを単一
ドープされた光ファイバが接続されることも可能であ
る。前記励起発光手段が１．１μｍ帯の波長光を発生す
る場合は，ホルミウムイオンにおいて３μｍ帯と2μｍ
帯の波長成分を有するレーザビームが発生し，さらに
は，該励起発光手段からの１．１μｍ帯の波長光によっ
てツリウムイオンが多段階励起されて発生する波長約４
８０ｎｍの青色のレーザまたは蛍光をも発生し，それら
の波長成分が内包されるレーザビームが出射される。
【００２３】なお，本発明で言う各種手段は，個々に独
立した部品である必要もなく，ある手段が他の手段の一
部であるようなことも許容する。例えば，波長ごとにレ
ーザビームの特性を変化させる変調手段をファイバレー
ザ装置内に具備することも可能である。さらに,一例と
して，光ファイバの端部でレーザビームを反射する部分
反射手段として，専用の反射素子を光ファイバの端面に
接合することも可能であるが，光ファイバの端面を反射
手段として利用することも可能である。
立した部品である必要もなく，ある手段が他の手段の一
部であるようなことも許容する。例えば，波長ごとにレ
ーザビームの特性を変化させる変調手段をファイバレー
ザ装置内に具備することも可能である。さらに,一例と
して，光ファイバの端部でレーザビームを反射する部分
反射手段として，専用の反射素子を光ファイバの端面に
接合することも可能であるが，光ファイバの端面を反射
手段として利用することも可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を，図面を
参照して以下に説明する。なお，図１は本実施の形態の
ファイバレーザ照射装置を示す模式図，図３ないし５は
変形例のファイバレーザ照射装置を示す模式図，図６は
前記ファイバレーザ装置において前記指示光を発生させ
る基本原理を示す模式図，である。
参照して以下に説明する。なお，図１は本実施の形態の
ファイバレーザ照射装置を示す模式図，図３ないし５は
変形例のファイバレーザ照射装置を示す模式図，図６は
前記ファイバレーザ装置において前記指示光を発生させ
る基本原理を示す模式図，である。
【００２５】本実施の形態のファイバレーザ照射装置１
２に使用したファイバレーザ装置１４は，利得媒質とし
てコア直径１０μｍで全長２ｍの光ファイバ４を具備し
ている。この光ファイバ４は，フッ化ジルコニウムを主
成分とするフッ化物ガラスからなり，そのコアにはレー
ザイオンとして希土類イオンであるホルミウムイオンが
濃度０．２５重量パーセント程度にドープされている。
２に使用したファイバレーザ装置１４は，利得媒質とし
てコア直径１０μｍで全長２ｍの光ファイバ４を具備し
ている。この光ファイバ４は，フッ化ジルコニウムを主
成分とするフッ化物ガラスからなり，そのコアにはレー
ザイオンとして希土類イオンであるホルミウムイオンが
濃度０．２５重量パーセント程度にドープされている。
【００２６】光ファイバ４の一端には，全反射手段３で
ある一個の全反射素子が接合されており，この全反射素
子を介して励起発光手段１であるレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）またはファイバラマンレーザが対向されている。こ
の励起発光手段１は，ホルミウムイオンが有するエネル
ギー帯に一致する８９０ｎｍ帯もしくは１．１μｍ帯で
発光するので，この発光により光ファイバ４のホルミウ
ムイオンを励起させて，３μｍ帯，２μｍ帯との波長成
分を内包した一つのレーザビームをカスケード発振で発
生させる。
ある一個の全反射素子が接合されており，この全反射素
子を介して励起発光手段１であるレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）またはファイバラマンレーザが対向されている。こ
の励起発光手段１は，ホルミウムイオンが有するエネル
ギー帯に一致する８９０ｎｍ帯もしくは１．１μｍ帯で
発光するので，この発光により光ファイバ４のホルミウ
ムイオンを励起させて，３μｍ帯，２μｍ帯との波長成
分を内包した一つのレーザビームをカスケード発振で発
生させる。
【００２７】この全反射素子は，例えば，ダイクロイッ
クミラーからなり，前記ＬＤまたはファイバラマンレー
ザが発生する８９０ｎｍ帯と１．１μｍ帯のいずれか，
またはその両方の励起波長の光線は高効率に透過する
が，光ファイバ４で共振される３μｍ帯と２μｍ帯の発
振波長の光線は高効率に一律に反射する。このダイクロ
イックミラーと対となってレーザ共振器を構成する部分
反射手段５はファイバ端におけるフレネル反射（約４
％）である。
クミラーからなり，前記ＬＤまたはファイバラマンレー
ザが発生する８９０ｎｍ帯と１．１μｍ帯のいずれか，
またはその両方の励起波長の光線は高効率に透過する
が，光ファイバ４で共振される３μｍ帯と２μｍ帯の発
振波長の光線は高効率に一律に反射する。このダイクロ
イックミラーと対となってレーザ共振器を構成する部分
反射手段５はファイバ端におけるフレネル反射（約４
％）である。
【００２８】なお，上述のようなファイバレーザ装置１
４の基本構造および基本原理は，本願の発明者および出
願人による先願である特願平０９−１４６７３５号に詳
述されている。
４の基本構造および基本原理は，本願の発明者および出
願人による先願である特願平０９−１４６７３５号に詳
述されている。
【００２９】ファイバレーザ装置１４から出射される，
３μｍ帯ならびに２μｍ帯の波長成分を内包するレーザ
ビーム６はビーム整形手段７であるゲルマニウムレンズ
で平行光に整形され，全反射手段９である金コートミラ
ーによって反射を繰り返し，照射対象物体１１に伝搬さ
れる。このビーム整形手段７はレーザビーム６を高効率
で透過するように３μｍ帯と２μｍ帯において無反射コ
ーティングが施される。また，ゲルマニウムの屈折率は
３μｍ帯と２μｍ帯において大きな差異がなく，ゲルマ
ニウムレンズを透過したレーザビーム６に内包される両
波長成分はほぼ同一の伝搬特性を有する平行光となる。
３μｍ帯ならびに２μｍ帯の波長成分を内包するレーザ
ビーム６はビーム整形手段７であるゲルマニウムレンズ
で平行光に整形され，全反射手段９である金コートミラ
ーによって反射を繰り返し，照射対象物体１１に伝搬さ
れる。このビーム整形手段７はレーザビーム６を高効率
で透過するように３μｍ帯と２μｍ帯において無反射コ
ーティングが施される。また，ゲルマニウムの屈折率は
３μｍ帯と２μｍ帯において大きな差異がなく，ゲルマ
ニウムレンズを透過したレーザビーム６に内包される両
波長成分はほぼ同一の伝搬特性を有する平行光となる。
【００３０】平行光に整形されたレーザビーム６に内包
される３μｍ帯と２μｍ帯のレーザパワー比は，およそ
５０％対５０％であるが，変調手段８である光学フィル
ターを通過することにより，本ファイバレーザ照射装置
１２をレーザメスとして使用とした場合に，照射対象物
体１１である小動物皮膚に与える作用に好適な，２波長
成分におけるレーザパワー比，たとえば３μｍ帯成分６
０％で２μｍ帯４０％となる。
される３μｍ帯と２μｍ帯のレーザパワー比は，およそ
５０％対５０％であるが，変調手段８である光学フィル
ターを通過することにより，本ファイバレーザ照射装置
１２をレーザメスとして使用とした場合に，照射対象物
体１１である小動物皮膚に与える作用に好適な，２波長
成分におけるレーザパワー比，たとえば３μｍ帯成分６
０％で２μｍ帯４０％となる。
【００３１】レーザビーム６をビーム整形手段１０であ
るゲルマニウムレンズによって集光し，照射対象物体１
１であるウサギの皮膚に照射した。なお，ユーザが所望
によりシャッター１５の開閉を制御することで，レーザ
照射をオン／オフできる。この皮膚上で，レーザビーム
６が集光照射された部位においては，３μｍ帯の作用で
ある集光スポット径程度の微細な切開と，その周辺に２
μｍ帯の作用である蛋白質の凝固による止血が同時に発
現した。
るゲルマニウムレンズによって集光し，照射対象物体１
１であるウサギの皮膚に照射した。なお，ユーザが所望
によりシャッター１５の開閉を制御することで，レーザ
照射をオン／オフできる。この皮膚上で，レーザビーム
６が集光照射された部位においては，３μｍ帯の作用で
ある集光スポット径程度の微細な切開と，その周辺に２
μｍ帯の作用である蛋白質の凝固による止血が同時に発
現した。
【００３２】さらに，前記ウサギの生きた肝臓表面に，
上記レーザビームを照射したところ，３μｍ帯レーザの
みの照射では，穿孔もしくは切開と同時に出血が認めら
れ，２μｍ帯レーザのみの照射では，凝固層が厚く盛り
上がるように形成されるが，穿孔もしくは切開のスピー
ドは遅かった。最後に，３μｍ帯と２μｍ帯の両波長同
時照射では，好適な厚みで凝固層が形成し，止血しなが
ら好適なスピードで微細に穿孔もしくは切開できること
を確認した。
上記レーザビームを照射したところ，３μｍ帯レーザの
みの照射では，穿孔もしくは切開と同時に出血が認めら
れ，２μｍ帯レーザのみの照射では，凝固層が厚く盛り
上がるように形成されるが，穿孔もしくは切開のスピー
ドは遅かった。最後に，３μｍ帯と２μｍ帯の両波長同
時照射では，好適な厚みで凝固層が形成し，止血しなが
ら好適なスピードで微細に穿孔もしくは切開できること
を確認した。
【００３３】この微細切開と蛋白質凝固層の面積は，集
光用ゲルマニウムレンズと照射対象物体１１の間のどの
位置で照射するかに依存しする。さらには，ビーム整形
手段７とビーム整形手段１０に使用する光学素子の組み
合わせにより，変化させることができる。
光用ゲルマニウムレンズと照射対象物体１１の間のどの
位置で照射するかに依存しする。さらには，ビーム整形
手段７とビーム整形手段１０に使用する光学素子の組み
合わせにより，変化させることができる。
【００３４】たとえば，ビーム整形手段７として，サフ
ァイアレンズとフッ化カルシウムレンズの組み合わせレ
ンズを使用すると，レンズ材質特有の焦点距離の波長依
存性によって，レーザビーム６に内包する３μｍ帯の波
長成分は平行光で，２μｍ帯の波長成分は緩やかに拡が
りを有するビームに整形させることができ，ビーム整形
手段１０であるゲルマニウムレンズによって集光された
レーザビーム６は，照射対象物体１１上で3μｍ帯の波
長成分よりも２μｍ帯の波長成分のビーム直径が大きく
なる特性をもたせることができる。
ァイアレンズとフッ化カルシウムレンズの組み合わせレ
ンズを使用すると，レンズ材質特有の焦点距離の波長依
存性によって，レーザビーム６に内包する３μｍ帯の波
長成分は平行光で，２μｍ帯の波長成分は緩やかに拡が
りを有するビームに整形させることができ，ビーム整形
手段１０であるゲルマニウムレンズによって集光された
レーザビーム６は，照射対象物体１１上で3μｍ帯の波
長成分よりも２μｍ帯の波長成分のビーム直径が大きく
なる特性をもたせることができる。
【００３５】上述のような構成からなる本実施の形態の
ファイバレーザ照射装置１２は，一つのレーザビーム６
に内包される３μｍ帯と２μｍ帯の波長成分の同軸性を
損なうことなく，凹凸な形状の照射対象物体１１上にレ
ーザビーム６を伝搬し，任意の位置に容易に照射するこ
とができる。
ファイバレーザ照射装置１２は，一つのレーザビーム６
に内包される３μｍ帯と２μｍ帯の波長成分の同軸性を
損なうことなく，凹凸な形状の照射対象物体１１上にレ
ーザビーム６を伝搬し，任意の位置に容易に照射するこ
とができる。
【００３６】上述のような構成からなる本実施の形態の
ファイバレーザ照射装置１２は，全反射手段９，シャッ
ター１５，ビーム整形手段１０を一つのコンポーネント
として，座標軸１６に示すＺ軸方向に自在に移動でき，
さらに，ビーム整形手段１０はＸ軸方向に自在に移動で
きるのでビーム整形されたレーザビーム６の好適な位置
を照射対象物体１１の表面上に移動してレーザビーム６
を照射可能である。
ファイバレーザ照射装置１２は，全反射手段９，シャッ
ター１５，ビーム整形手段１０を一つのコンポーネント
として，座標軸１６に示すＺ軸方向に自在に移動でき，
さらに，ビーム整形手段１０はＸ軸方向に自在に移動で
きるのでビーム整形されたレーザビーム６の好適な位置
を照射対象物体１１の表面上に移動してレーザビーム６
を照射可能である。
【００３７】さらに，上記形態のファイバレーザ照射装
置１２では，レーザビーム６を一つの全反射手段９を含
む誘導手段１３によって，自在に任意の位置に照射する
ことを例示したが，図３に例示するファイバレーザ照射
装置１８のように，複数の全反射手段９，１７，変調手
段８，シャッター１５から構成される多関節アーム状の
誘導手段１３によって，さらにレーザビーム６の移動の
自在性を向上させることができる。
置１２では，レーザビーム６を一つの全反射手段９を含
む誘導手段１３によって，自在に任意の位置に照射する
ことを例示したが，図３に例示するファイバレーザ照射
装置１８のように，複数の全反射手段９，１７，変調手
段８，シャッター１５から構成される多関節アーム状の
誘導手段１３によって，さらにレーザビーム６の移動の
自在性を向上させることができる。
【００３８】さらに，上記形態のファイバレーザ照射装
置１８では，レーザビーム６を誘導手段１３として多関
節アームによって，自在に任意の位置に照射することを
例示したが，図４に例示するファイバレーザ照射装置４
１のように，誘導手段１３として伝搬用光ファイバ４０
を使用することが可能である。
置１８では，レーザビーム６を誘導手段１３として多関
節アームによって，自在に任意の位置に照射することを
例示したが，図４に例示するファイバレーザ照射装置４
１のように，誘導手段１３として伝搬用光ファイバ４０
を使用することが可能である。
【００３９】伝搬用光ファイバ４０はレーザビーム６を
吸収しない物質や，機械的強度特性にすぐれた物質で作
製することが可能である。その光ファイバとして，フッ
化物ガラスファイバ，サファイアファイバ，カルコゲナ
イトファイバ，テルライトファイバ，中空導波路型ファ
イバなどが使用できる。
吸収しない物質や，機械的強度特性にすぐれた物質で作
製することが可能である。その光ファイバとして，フッ
化物ガラスファイバ，サファイアファイバ，カルコゲナ
イトファイバ，テルライトファイバ，中空導波路型ファ
イバなどが使用できる。
【００４０】また，本実施の形態のファイバレーザ照射
装置４１では，変調手段８をビーム整形手段７に内包す
る形態を例示している。ビーム整形手段７はレーザビー
ム６を平行光にする1枚のコリメートレンズと，変調手
段８と，伝搬用光ファイバ４０に結合するための集光レ
ンズからなる。
装置４１では，変調手段８をビーム整形手段７に内包す
る形態を例示している。ビーム整形手段７はレーザビー
ム６を平行光にする1枚のコリメートレンズと，変調手
段８と，伝搬用光ファイバ４０に結合するための集光レ
ンズからなる。
【００４１】さらに，光ファイバ４と伝搬用光ファイバ
４０が部分反射手段５を介して結合することが可能であ
る。この場合，変調手段８をビーム整形手段１０に内包
することにより，ユーザが所望するレーザパワーに関す
る波長成分比を得ることができる。
４０が部分反射手段５を介して結合することが可能であ
る。この場合，変調手段８をビーム整形手段１０に内包
することにより，ユーザが所望するレーザパワーに関す
る波長成分比を得ることができる。
【００４２】上述のように本発明で言う各種手段は，個
々に独立した部品である必要もなく，ある手段が他の手
段の一部であるようなことも許容する。
々に独立した部品である必要もなく，ある手段が他の手
段の一部であるようなことも許容する。
【００４３】たとえば，光ファイバ４が伝搬用光ファイ
バ４０の機能も合わせもち，光ファイバ４のレーザ出射
端が直接，ビーム整形手段１０に結合できる。この場
合，変調手段８はビーム整形手段１０に内包される。さ
らに，シャッター１５もビーム整形手段１０に内包する
ことが可能である。
バ４０の機能も合わせもち，光ファイバ４のレーザ出射
端が直接，ビーム整形手段１０に結合できる。この場
合，変調手段８はビーム整形手段１０に内包される。さ
らに，シャッター１５もビーム整形手段１０に内包する
ことが可能である。
【００４４】さらに，図５に例示するファイバレーザ照
射装置５０のように，レーザビーム６に指示光発光手段
５１の指示光５２を重畳させることができる。指示光発
光手段５１としてヘリウムネオンレーザ（波長５４４ｎ
ｍまたは６３３ｎｍ）を使用した。全反射手段９はレー
ザビーム６に対して高い反射率を有し，指示光５２に対
しては，ユーザが照射対象物体１１上で視認できる程度
以上に透過率を有する誘電体多層膜をコーティングした
ミラーを使用した。
射装置５０のように，レーザビーム６に指示光発光手段
５１の指示光５２を重畳させることができる。指示光発
光手段５１としてヘリウムネオンレーザ（波長５４４ｎ
ｍまたは６３３ｎｍ）を使用した。全反射手段９はレー
ザビーム６に対して高い反射率を有し，指示光５２に対
しては，ユーザが照射対象物体１１上で視認できる程度
以上に透過率を有する誘電体多層膜をコーティングした
ミラーを使用した。
【００４５】このため，本実施の形態のファイバレーザ
照射装置５０は，ユーザが照射対象物体１１上において
レーザビーム６の照射位置を正確に認知できるので，レ
ーザビーム６を照射しながらそのレーザ照射位置を正確
に移動できる。
照射装置５０は，ユーザが照射対象物体１１上において
レーザビーム６の照射位置を正確に認知できるので，レ
ーザビーム６を照射しながらそのレーザ照射位置を正確
に移動できる。
【００４６】しかも，照射対象物体１１へのレーザ照射
時の作用状態を指示光５２の反射強度を測定するなどし
てモニタすることが可能である。
時の作用状態を指示光５２の反射強度を測定するなどし
てモニタすることが可能である。
【００４７】さらに，上記形態のファイバレーザ照射装
置５０の誘導手段１３は，図３で例示した誘導手段１３
の多関節アームであることも可能である。
置５０の誘導手段１３は，図３で例示した誘導手段１３
の多関節アームであることも可能である。
【００４８】また，図４に示したファイバレーザ照射装
置４１に，指示光５２を付与する場合には，伝搬用光フ
ァイバ４０に，レーザビーム６に内包される波長成分と
指示光５２の波長に適した光カプラによって，レーザビ
ーム６に指示光５２を重畳することができる。
置４１に，指示光５２を付与する場合には，伝搬用光フ
ァイバ４０に，レーザビーム６に内包される波長成分と
指示光５２の波長に適した光カプラによって，レーザビ
ーム６に指示光５２を重畳することができる。
【００４９】さらに，上記形態のファイバレーザ照射装
置５０では，指示光発光手段５１をファイバレーザ照射
装置１２に新たに付与したが，ファイバレーザ装置１４
の利得媒質である光ファイバ４から指示光５２を発生
し、その指示光をレーザビーム６と同軸に出射すること
もできる。
置５０では，指示光発光手段５１をファイバレーザ照射
装置１２に新たに付与したが，ファイバレーザ装置１４
の利得媒質である光ファイバ４から指示光５２を発生
し、その指示光をレーザビーム６と同軸に出射すること
もできる。
【００５０】たとえば，図６に例示するように，ホルミ
ウムイオンのエネルギー準位７３において，８９０ｎｍ
帯の励起光２を使用した場合，８９０ｎｍ帯励起準位６
１から無放射緩和６４を経て，３μｍ帯レーザ遷移６６
と2μｍ帯レーザ遷移６７の連続したカスケード発振が
生じる。この場合，同時に８９０ｎｍ帯励起遷移６２が
生じ，無放射緩和６３を経て５５０ｎｍ帯励起準位６８
から５５０ｎｍ帯発光遷移６９が生じる。
ウムイオンのエネルギー準位７３において，８９０ｎｍ
帯の励起光２を使用した場合，８９０ｎｍ帯励起準位６
１から無放射緩和６４を経て，３μｍ帯レーザ遷移６６
と2μｍ帯レーザ遷移６７の連続したカスケード発振が
生じる。この場合，同時に８９０ｎｍ帯励起遷移６２が
生じ，無放射緩和６３を経て５５０ｎｍ帯励起準位６８
から５５０ｎｍ帯発光遷移６９が生じる。
【００５１】さらに，８９０ｎｍ帯励起と同様に，１．
１μｍ帯の励起光２を使用した場合，１．１μｍ帯励起
遷移６５によって，３μｍ帯レーザ遷移６６と2μｍ帯
レーザ遷移６７の連続したカスケード発振が生じる。こ
の場合，同時に１．１μｍ帯励起遷移７０のあと無放射
緩和７２を経て，１．１μｍ帯励起遷移７１によって５
５０ｎｍ帯励起準位６８から５５０ｎｍ帯発光遷移６９
が生じる。
１μｍ帯の励起光２を使用した場合，１．１μｍ帯励起
遷移６５によって，３μｍ帯レーザ遷移６６と2μｍ帯
レーザ遷移６７の連続したカスケード発振が生じる。こ
の場合，同時に１．１μｍ帯励起遷移７０のあと無放射
緩和７２を経て，１．１μｍ帯励起遷移７１によって５
５０ｎｍ帯励起準位６８から５５０ｎｍ帯発光遷移６９
が生じる。
【００５２】上述のような励起過程で発生する５５０ｎ
ｍ帯発光遷移６９は，３μｍ帯レーザ遷移６６と２μｍ
帯レーザ遷移６７と比較すると発生確率が低く，多くの
場合蛍光であるが，レーザビーム６と同軸に出射される
ので，指示光５２としての役割を果たすことができる。
ｍ帯発光遷移６９は，３μｍ帯レーザ遷移６６と２μｍ
帯レーザ遷移６７と比較すると発生確率が低く，多くの
場合蛍光であるが，レーザビーム６と同軸に出射される
ので，指示光５２としての役割を果たすことができる。
【００５３】従って，可視波長帯における指示光発光手
段５１をファイバレーザ装置１４の利得媒質である光フ
ァイバ４中に内在するファイバレーザ照射装置１２，４
１が構成できる。なお，励起発光手段１は８９０ｎｍ帯
と１．１μｍ帯の両方発光し，その波長成分比を変化さ
せることによって，５５０ｎｍ帯発光遷移６９の発光量
を増減できる。
段５１をファイバレーザ装置１４の利得媒質である光フ
ァイバ４中に内在するファイバレーザ照射装置１２，４
１が構成できる。なお，励起発光手段１は８９０ｎｍ帯
と１．１μｍ帯の両方発光し，その波長成分比を変化さ
せることによって，５５０ｎｍ帯発光遷移６９の発光量
を増減できる。
【００５４】また，光ファイバ４にドープしたレーザイ
オンのホルミウムイオン以外に希土類イオンをコドープ
する場合，異なる波長の蛍光を発生させることが可能
で，その蛍光を指示光５２として利用することができ
る。たとえば，ツリウムイオンを１．１μｍ帯の励起光
２で励起した場合，３回の励起遷移を経て，４８０ｎｍ
帯の青い発光が得られる。
オンのホルミウムイオン以外に希土類イオンをコドープ
する場合，異なる波長の蛍光を発生させることが可能
で，その蛍光を指示光５２として利用することができ
る。たとえば，ツリウムイオンを１．１μｍ帯の励起光
２で励起した場合，３回の励起遷移を経て，４８０ｎｍ
帯の青い発光が得られる。
【００５５】さらに，ツリウムイオンをホルミウムイオ
ンと同じ位置にコドープすることなく，ツリウムイオン
をドープした光ファイバを光ファイバ４に結合すること
によっても，上記青色蛍光を得ることができる。
ンと同じ位置にコドープすることなく，ツリウムイオン
をドープした光ファイバを光ファイバ４に結合すること
によっても，上記青色蛍光を得ることができる。
【００５６】さらに，上述のような構成において，全反
射手段３と部分反射手段５に，前記ホルミウムから発生
する５５０ｎｍ帯光に対して，または，前記ツリウムイ
オンから発生する４８０ｎｍ光に対して好適な反射率を
与えることによって，ファイバレーザ装置１４において
第３のレーザ発振を起こすことが可能である。
射手段３と部分反射手段５に，前記ホルミウムから発生
する５５０ｎｍ帯光に対して，または，前記ツリウムイ
オンから発生する４８０ｎｍ光に対して好適な反射率を
与えることによって，ファイバレーザ装置１４において
第３のレーザ発振を起こすことが可能である。
【００５７】また，上記形態では3μｍ帯と２μｍ帯と
の波長のレーザビームを発生させるために，光ファイバ
４にレーザイオンとして希土類イオンとしてホルミウム
イオンをドープすることを例示したが，これをツリウム
イオン，エルビウムイオン，イッテルビウムイオン，プ
ラセオジムなどにすることも可能である。
の波長のレーザビームを発生させるために，光ファイバ
４にレーザイオンとして希土類イオンとしてホルミウム
イオンをドープすることを例示したが，これをツリウム
イオン，エルビウムイオン，イッテルビウムイオン，プ
ラセオジムなどにすることも可能である。
【００５８】上述のようなファイバレーザ照射装置４１
を実際に試作したところ，部分反射手段５に３μｍ帯，
２μｍ帯，５５０ｎｍ帯の発振に好適な反射率を与える
ことで，それら３波長帯で発振するのを確認した。励起
ＬＤの全出力が１０Ｗの時，３μｍ帯と2μｍ帯のレー
ザ出力はともに３Ｗで，５５０ｎｍ帯のレーザ出力は５
ｍＷであった。励起発光手段１として８９０ｎｍ帯ＬＤ
と１．１μｍ帯ＬＤを合わせて使用した。
を実際に試作したところ，部分反射手段５に３μｍ帯，
２μｍ帯，５５０ｎｍ帯の発振に好適な反射率を与える
ことで，それら３波長帯で発振するのを確認した。励起
ＬＤの全出力が１０Ｗの時，３μｍ帯と2μｍ帯のレー
ザ出力はともに３Ｗで，５５０ｎｍ帯のレーザ出力は５
ｍＷであった。励起発光手段１として８９０ｎｍ帯ＬＤ
と１．１μｍ帯ＬＤを合わせて使用した。
【００５９】さらに，ビーム整形手段１０はサファイア
レンズを３枚組み合わせて使用し，レーザビーム６の各
波長帯成分が照射対象物体１１の表面上で，同一軸上
で，ほぼ同一の面積を有する照射特性を得た。なお，照
射対象物体１１であるウサギの皮膚からの，５５０ｎｍ
帯指示光の散乱光の強度変化をモニタすることによっ
て，皮膚組織表面の炭化の状態がリアルタイムで測定で
きた。
レンズを３枚組み合わせて使用し，レーザビーム６の各
波長帯成分が照射対象物体１１の表面上で，同一軸上
で，ほぼ同一の面積を有する照射特性を得た。なお，照
射対象物体１１であるウサギの皮膚からの，５５０ｎｍ
帯指示光の散乱光の強度変化をモニタすることによっ
て，皮膚組織表面の炭化の状態がリアルタイムで測定で
きた。
【００６０】また，ビーム整形手段７，１０にサファイ
アレンズとフッ化カルシウムレンズからなる組み合わせ
レンズを使用することにより，図７に例示するように，
ウサギの皮膚８５上に２μｍ帯レーザ８２の直径を２０
０μｍに，３μｍ帯レーザ８１の直径を１００μｍにな
るように集光できた。これらのビーム断面形状は同心円
である。このレーザビームを線状に移動することによっ
て３μｍ帯ビームによって精細切断した部位８３の外側
に，２μｍ帯ビームにより凝固層８４が形成でき，十分
な止血効果を合わせ持つ精細切開が実現できた。
アレンズとフッ化カルシウムレンズからなる組み合わせ
レンズを使用することにより，図７に例示するように，
ウサギの皮膚８５上に２μｍ帯レーザ８２の直径を２０
０μｍに，３μｍ帯レーザ８１の直径を１００μｍにな
るように集光できた。これらのビーム断面形状は同心円
である。このレーザビームを線状に移動することによっ
て３μｍ帯ビームによって精細切断した部位８３の外側
に，２μｍ帯ビームにより凝固層８４が形成でき，十分
な止血効果を合わせ持つ精細切開が実現できた。
【００６１】なお，本試作装置の電気入力に対する，照
射対象物体１１上でのレーザビーム６のレーザパワーへ
の電気−光変換効率は１０％で，図２で例示した従来例
であるレーザ照射装置３１における１％未満と比較する
と電気−光変換効率が格段に向上した。
射対象物体１１上でのレーザビーム６のレーザパワーへ
の電気−光変換効率は１０％で，図２で例示した従来例
であるレーザ照射装置３１における１％未満と比較する
と電気−光変換効率が格段に向上した。
【００６２】さらに，図２で例示した従来例の，ユーザ
が所望する波長ごとにレーザ装置２１，２４を搭載する
レーザ照射装置３１と比較すると，本試作装置はその複
数の波長を同時に内包する一つのレーザビームを発生す
るファイバレーザ装置１４を搭載することによって，装
置体積がほぼ半分に小型化できた。また，レーザ装置２
１，２４を作製するコストが，ファイバレーザ装置１４
のみの作製ですむので，約１／２のコストダウンが図れ
た。
が所望する波長ごとにレーザ装置２１，２４を搭載する
レーザ照射装置３１と比較すると，本試作装置はその複
数の波長を同時に内包する一つのレーザビームを発生す
るファイバレーザ装置１４を搭載することによって，装
置体積がほぼ半分に小型化できた。また，レーザ装置２
１，２４を作製するコストが，ファイバレーザ装置１４
のみの作製ですむので，約１／２のコストダウンが図れ
た。
【００６３】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので，２波長以上，複数波長成分を内包するレーザ
ビームを，個々の波長成分でレーザパワー，照射形状，
照射面積を変化させて照射することにより，従来にない
新しいレーザ加工が実現できる。さらに，以下に記載す
るような効果を奏する。
いるので，２波長以上，複数波長成分を内包するレーザ
ビームを，個々の波長成分でレーザパワー，照射形状，
照射面積を変化させて照射することにより，従来にない
新しいレーザ加工が実現できる。さらに，以下に記載す
るような効果を奏する。
【００６４】本発明の第一のファイバレーザ照射置で
は，複数の波長成分を同軸上に内包した一つのレーザビ
ームを移動自在な誘導手段によって伝搬するので，表面
に凹凸のある照射対象物体上においても，各波長成分の
レーザビームが軸ずれを起こすことなく，同一位置に照
射可能である。
は，複数の波長成分を同軸上に内包した一つのレーザビ
ームを移動自在な誘導手段によって伝搬するので，表面
に凹凸のある照射対象物体上においても，各波長成分の
レーザビームが軸ずれを起こすことなく，同一位置に照
射可能である。
【００６５】また，上述のようなファイバレーザ照射装
置において，所望する波長ごとにレーザ装置を使用する
ことなく，同一のレーザ装置から複数波長を好適な効率
で取り出せるファイバレーザを使用することと，それに
伴い装置の光学部品点数が少ないことの２つの理由か
ら，低コスト化，小型化，高効率化を図ることができ
る。
置において，所望する波長ごとにレーザ装置を使用する
ことなく，同一のレーザ装置から複数波長を好適な効率
で取り出せるファイバレーザを使用することと，それに
伴い装置の光学部品点数が少ないことの２つの理由か
ら，低コスト化，小型化，高効率化を図ることができ
る。
【００６６】本発明の第二のファイバレーザ照射装置で
は，複数の波長成分を有する一つのレーザビームを変調
手段によって各波長成分ごとにレーザパワーを変化させ
ることができる。
は，複数の波長成分を有する一つのレーザビームを変調
手段によって各波長成分ごとにレーザパワーを変化させ
ることができる。
【００６７】上述のようなファイバレーザ照射装置で
は，生体加工において好適な波長３μｍ帯と２μｍ帯を
内包するレーザビームのレーザパワーを波長別に最適化
することができる。
は，生体加工において好適な波長３μｍ帯と２μｍ帯を
内包するレーザビームのレーザパワーを波長別に最適化
することができる。
【００６８】本発明の第三のファイバレーザ照射装置で
は，レーザビームの照射位置を指示する指示光発光手段
を有するので，ユーザは照射対象物体上でどこにレーザ
ビーム照射位置がくるかを正確に把握することができ，
均一な照射条件でレーザビームを自在に移動し，任意の
位置に照射することができる。
は，レーザビームの照射位置を指示する指示光発光手段
を有するので，ユーザは照射対象物体上でどこにレーザ
ビーム照射位置がくるかを正確に把握することができ，
均一な照射条件でレーザビームを自在に移動し，任意の
位置に照射することができる。
【００６９】本発明の第四のファイバレーザ照射装置で
は，指示光発光手段をも具備する，複数波長を内包する
レーザビームを発生するファイバレーザ装置を使用して
おり，光学部品の点数を増やすことなく，レーザ照射位
置を示す指示光をも照射対象物体に照射することを可能
にし，装置製作の低コスト化が図れる。また，作業性が
向上する。
は，指示光発光手段をも具備する，複数波長を内包する
レーザビームを発生するファイバレーザ装置を使用して
おり，光学部品の点数を増やすことなく，レーザ照射位
置を示す指示光をも照射対象物体に照射することを可能
にし，装置製作の低コスト化が図れる。また，作業性が
向上する。
【００７０】上述のようなファイバレーザ照射装置で
は，指示光をレーザ光として取り出すことも可能であ
る。この指示光の照射面における反射，散乱を測定する
ことにより，レーザビーム照射時の照射対象物体の特性
変化をモニターすることが可能である。
は，指示光をレーザ光として取り出すことも可能であ
る。この指示光の照射面における反射，散乱を測定する
ことにより，レーザビーム照射時の照射対象物体の特性
変化をモニターすることが可能である。
【図１】本発明の実施の一形態であるファイバレーザ照
射装置を示す模式図である。
射装置を示す模式図である。
【図２】従来例のレーザ照射装置を示す模式図である。
【図３】一変形例のファイバレーザ照射装置を示す模式
図である。
図である。
【図４】一変形例のファイバレーザ照射装置を示す模式
図である。
図である。
【図５】一変形例のファイバレーザ照射装置を示す模式
図である。
図である。
【図６】ホルミウムイオンのエネルギー準位において，
励起過程，レーザ発振過程，蛍光発生過程の関係を示す
エネルギー準位図である。
励起過程，レーザ発振過程，蛍光発生過程の関係を示す
エネルギー準位図である。
【図７】３μｍ帯と２μｍ帯の波長成分を内包するレー
ザビームを，ウサギの皮膚に照射した場合の効果を説明
する図である。
ザビームを，ウサギの皮膚に照射した場合の効果を説明
する図である。
１ 励起発光手段 ２ 励起光 １０ ビーム整形手段 １３ 誘導手段 １４ ファイバレーザ装置 ６０ ８９０ｎｍ帯励起遷移 ６１ ８９０ｎｍ帯励起準位 ６２ ８９０ｎｍ帯励起遷移 ６３，６４，７２ 無放射緩和 ６５ １．１μｍ帯励起遷移 ６６ ３μｍ帯レーザ遷移 ６７ ２μｍ帯レーザ遷移 ６８ ５５０ｎｍ帯励起準位 ６９ ５５０ｎｍ帯発光遷移 ７０ １．１μｍ帯励起遷移 ７１ １．１μｍ帯励起遷移 ７３ ホルミウムイオンのエネルギー準位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｚ Ｆターム(参考） 4C026 AA02 AA03 BB06 FF02 FF11 FF14 FF17 FF32 FF33 FF34 GG01 HH02 HH03 HH05 HH13 HH23 4C082 RA05 RC06 RE02 RE11 RE14 RE17 RE32 RE33 RE34 RE35 RJ01 RL02 RL03 RL05 RL13 RL23 4E068 CA04 CA05 CE08 CK01 5F004 BB03 BB32 5F072 AB07 AB09 AK06 HH05 HH06 JJ01 JJ02 JJ08 KK01 KK30 MM03 MM05 MM08 PP07 PP10 RR01 YY02 YY06
Claims (15)
- 【請求項１】 光ファイバにドープしたレーザイオンを
励起発光手段の光により励起させて２波長以上，複数の
波長成分を内包した一つのレーザビームを発生させるフ
ァイバレーザと，前記レーザビームを移動自在な光誘導
手段と，前記レーザビームの整形手段とを具備するファ
イバレーザ照射装置。 - 【請求項２】 前記レーザビームに内包される複数の波
長成分ごとに光特性を変調する光変調手段を具備する請
求項１記載のファイバレーザ照射装置。 - 【請求項３】前記光誘導手段として反射手段を一段もし
くは複数段有する多関節アームを具備する請求項１，２
いずれか一記載のファイバレーザ照射装置。 - 【請求項４】前記光誘導手段として光ファイバを具備す
る請求項１，２いずれか一記載のファイバレーザ照射装
置。 - 【請求項５】前記ファイバレーザの光ファイバ自体が光
誘導手段として機能する請求項１，２いずれか一記載の
ファイバレーザ照射装置。 - 【請求項６】 前記レーザビームの光軸もしくは集光点
位置を示す指示光発生装置を具備する請求項１ないし５
いずれか一記載のファイバレーザ照射装置。 - 【請求項７】 前記照射位置を示す指示光を前記レーザ
ビームと同軸に結合する光結合手段をも具備する請求項
１ないし６いずれか一記載のファイバレーザ照射装置。 - 【請求項８】 前記レーザビームに内包される複数波長
のうち一もしくは複数が可視光であり，これを前記指示
光発生装置として使用する請求項１ないし７いずれか一
記載のファイバレーザ照射装置。 - 【請求項９】 前記光変調手段として，前記レーザビー
ムに内包される複数の波長ごとにパワー透過率を変化可
能な光学フィルターを具備する請求項１ないし８いずれ
か一記載のファイバレーザ照射装置。 - 【請求項１０】 前記レーザイオンとして一または複数
の種類の希土類イオンをドープする請求項１ないし９い
ずれか一記載のファイバレーザ照射装置。 - 【請求項１１】 前記励起発光手段として一もしくは複
数の光源を具備し，その発光が一もしくは複数の波長成
分を内包する光である請求項１ないし１０いずれか一記
載のファイバレーザ照射装置。 - 【請求項１２】 ホルミウムイオンとツリウムイオンを
ドープする前記光ファイバを具備する請求項１ないし１
１いずれか一記載のファイバレーザ照射装置。 - 【請求項１３】 前記レーザイオンとしてホルミウムイ
オンをドープし，前記励起発光手段の発光が波長８９０
ｎｍ帯と１．１μｍ帯の少なくとも一以上の波長成分を
内包し，前記レーザビームに少なくとも波長３μｍ帯と
波長２μｍ帯を含む請求項１ないし１２いずれか一記載
のファイバレーザ照射装置。 - 【請求項１４】 前記レーザビームに内包される波長成
分として480 nm帯，550 nm帯，640 nm帯のいずれか
一もしくは複数のレーザまたは蛍光をも有する請求項１
２，１３いずれか一記載のファイバレーザ照射装置。 - 【請求項１５】 前記レーザビームの整形手段によっ
て，前記レーザビームの照射位置における波長成分ごと
の照射形状，照射面積，照射強度を変化する請求項１な
いし１４記載のファイバレーザ照射装置。
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