利用红外波长范围中的脉冲热沉积进行激光选择性切割用于直接驱动烧蚀

摘要

本发明提供了一种激光加工材料的方法，具体而言是一种在医疗和牙科应用中特别重要的用于去除材料的激光引发的烧蚀过程，在医疗和牙科应用中，应当以如此方式进行激光去除材料，以便不损伤任何周围的软生物材料或硬生物材料。该烧蚀过程是通过脉冲热沉积(IHD)实现的，方式是以如此方式直接和特定地激发材料的短暂振动或声子，从而不通过多光子吸收产生高活性和破坏性离子。在用于激光照射的预定时间和波长条件下的热沉积和随后的烧蚀过程实现的比通过否则会导致与过量热相关的损伤的声或热膨胀或热扩散将热转移到周围组织更快。结果，所有沉积的激光能量都最佳地被引导到烧蚀过程中，其中，源自光机械膨胀力和热驱动相变二者的惯性约束的应力与相关的体积变化相长干涉来驱动尽可能最有效的烧蚀过程，该烧蚀过程具有最小的由电离辐射或热效应导致的对周围区域的损伤。通过选择特定范围的波长，对红外激光脉冲进行空域和时域整形，可以以如此方式最佳地沉积能量，以进一步地就最小化附带损伤而言提高烧蚀过程的效率。

主权项

1.一种用激光处理材料的方法，包括如下步骤：用脉冲激光束照射材料的一体积，其中激光脉冲具有：i)足够大的能量，使得在激光照射体积中吸收的光产生超过所述激光照射体积中含有的材料的至少一种成分的汽化点的过热温度，ii)满足脉冲热沉积要求的脉冲持续时间和波长，使得所述脉冲持续时间短于从所述激光照射体积向外热扩散所需的时间且短于所述激光照射体积的热驱动的膨胀所需的时间，以及iii)所述脉冲持续时间足够长且所述脉冲能量足够低，使得所述激光脉冲的峰值强度低于在所述材料中发生电离的阈值，从而所述激光脉冲中所含的大部分能量将被转变为所述激光照射体积中材料的烧蚀，任何残余能量不足以显著损伤所述激光照射体积周围的材料。