大型スポットレーザーにおける矩形開口部の機能は何ですか？大規模治療における精度と安全性の実現

矩形開口部は、レーザービームの精密な物理的マスクとして機能します。光学システムの最終段階に配置され、その主な機能は、過剰な周辺エネルギーをトリミングすることです。このプロセスにより、ビームの形状が定義され、出力が拡散した不規則なスポットではなく、鮮明で明確な境界線を持つ均一な長方形になります。

開口部は、ビーム端の不安定なエネルギーを物理的にブロックすることで、品質管理フィルターとして機能し、生のレーザー源を、危険な重複や漏れのない広範囲を治療できる精密ツールに変換します。

ビーム定義のメカニズム

周辺エネルギーのトリミング

生のレーザービームは、エネルギー強度が徐々に低下する不規則または「ぼやけた」エッジを持つことがよくあります。

矩形開口部は、この低品質エネルギーの外側のリングを物理的にブロックします。

これにより、ターゲットに通過する高品質の中心部分のみが残ります。

幾何学的整合性の確保

大型スポットシステムが効果的であるためには、スポットサイズを一定に保つ必要があります。

開口部は剛性のあるテンプレートとして機能し、すべてのレーザー光パルスを特定の寸法に適合させます。

これにより、上流の光学経路の変動によって発生する可能性のあるスポットサイズのばらつきが排除されます。

鮮明な境界線の重要性

シームレスなカバレッジの促進

大型スポットシステムの最終的な目標は、多くの場合、広範な表面積を効率的に治療することです。

開口部が長方形を作成するため、レーザースポットは床のタイルように並べることができます。

これにより、単純なグリッドパターンで広範囲を迅速にカバーできます。

重複照射の回避

開口部がない場合、レーザービームの拡散したエッジは、治療中に重大なリスクをもたらします。

エッジがぼやけたビームを隣接して配置すると、エッジが必然的に重複し、エネルギー線量が実質的に倍増する「ホットスポット」が発生します。

開口部のシャープなカットオフにより、オペレーターは、意図しない二重線量の危険なしに、スポットを互いに隣接して配置できます。

トレードオフの理解

エネルギー効率 vs. ビーム品質

開口部は減算によって機能することを認識することが重要です。

完全に定義された形状を実現するために、システムは生成されたレーザーエネルギーの一部を意図的にブロックして破棄する必要があります。

これにより総出力電力はわずかに低下しますが、安全で均一な適用に必要な幾何学的精度を得るためには必要な犠牲です。

目標に合わせた適切な選択

レーザーシステムの光学設計を評価する際、矩形開口部の存在は、生の出力電力よりも治療の均一性に重点を置いていることを示しています。

• 安全と均一性が最優先事項の場合：開口部を利用して、ビームエッジの重複によって引き起こされる「ホットスポット」を防ぎます。
• プロセス速度が最優先事項の場合：矩形形状を活用して、ギャップを残さずに広範囲にレーザーパルスを迅速に「タイル張り」します。

矩形開口部は、レーザーを単純な光源から大規模カバレッジ用の精密機器に変える重要なコンポーネントです。

概要表：

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参考文献

1. Marcel Isper, Matthew Boyd. Design and optimization of dual-spot size optical systems for medical lasers. DOI: 10.1109/honet.2017.8102208

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Belislaser ナレッジベース .