Zusammenfassung
Ultrakurz gepulste Laser haben in den letzten 2 Jahrzehnten einen immer größer werdenden
Stellenwert in der Augenheilkunde eingenommen. Mit herkömmlichen Glasfasern ist die
Führung ultrakurzer Laserpulse jedoch nicht möglich. Die energiereichen Femtosekundenpulse
würden das Fasermaterial zerstören und nichtlineare Dispersionseffekte die Strahlparameter
erheblich verändern. Im Gegensatz dazu werden Laserpulse in photonischen Kristallfasern
(engl. Photonic Crystal Fibers) hauptsächlich in Luft geleitet, sodass Absorption
und Pulsverbreiterungen aufgrund der Dispersion eine deutlich geringere Rolle spielen.
Im Folgenden werden insbesondere Freistrahloptiken und photonische Kristallfasern
als mögliche Strahlführungsvarianten vorgestellt und hinsichtlich ihrer technischen
Parameter und dem aktuellen Stand der Technik verglichen. Es zeigt sich, dass hinsichtlich
der optischen Eigenschaften ein klassischer Spiegelgelenkarm deutlich variabler ist,
während die HCF (engl. Hollow-Core Photonic Crystal Fiber) hinsichtlich der Laserenergie
und des Laserspektrums genau abgestimmt werden muss. Demgegenüber weist die HCF in
Bezug auf Handhabung, Systemintegration und Kosten eine Reihe von Vorteilen auf. Die
im Gegensatz zu einem Freistrahlaufbau vergleichsweise geringe Zerstörschwelle der
photonischen Kristallfasern ist für Applikationen, die auf einer photodisruptiven
Laser-Gewebe-Wechselwirkung basieren, nicht akzeptabel. Wenn hingegen mit Laserstrahlung
genügend geringer Spitzenintensität gearbeitet wird – z. B. im Regime der plasmainduzierten
Ablation – kann die Strahlführung mittels photonischer Kristallfasern durchaus als
alternative Lösung betrachtet werden.
Abstract
In the last 20 years, the role of ultrashort pulsed lasers in ophthalmology has become
increasingly important. However, it is still impossible to guide ultra-short laser
pulses with standard glass fibres. The highly energetic femtosecond pulses would destroy
the fibre material, and non-linear dispersion effects would significantly change beam
parameters. In contrast, photonic crystal fibres mainly guide the laser pulses in
air, so that absorption and dispersive pulse broadening have essentially no effect.
This article compares classical beam guidance with mirrors, lenses and prisms with
photonic crystal fibres and describes the underlying concepts and the current state
of technology. A classical mirror arm possesses more variable optical properties,
while the HCF (Hollow-Core Photonic Crystal Fibre) must be matched in terms of the
laser energy and the laser spectrum. In contrast, the HCF has more advantages in respect
of handling, system integration and costs. For applications based on photodisruptive
laser-tissue interaction, the relatively low damage threshold of photonic crystal
fibres compared to classic beam guiding systems is unacceptable. If, however, pulsed
laser radiation has a sufficiently low peak intensity, e.g. as used for plasma-induced
ablation, photonic crystal fibres can definitely be considered as an alternative solution
to classic beam guidance.
Schlüsselwörter
Strahlführungssystem - ultrakurze Laserpulse - photonische Kristallfaser - Freistrahlsystem
Key words
beam guidance - ultrashort laser pulses - photonic crystal fiber - articulated arm
