利用激光诱导折射率变化的可扩展制造的制作方法

技术特征：
1.一种对用于修改多个眼科设备的激光写入系统进行设计的方法，所述方法包括：(a)确定所述眼科设备的至少一种材料特征，所述至少一种材料特征在激光写入系统参数的范围内确定；(b)确定所述眼科设备的至少一种设计特征；以及(c)使用至少确定的材料特征和设计特征，配置所述激光写入系统的至少一个系统参数以优化所述激光写入系统的产出量，所述激光写入系统包括：(i)激光器，其配置成产生激光束，(ii)分束器，其配置为将激光束分离为多个输出，以及(iii)多个写入头，每个写入头被配置为将所述输出中的至少一个输出引导至眼科设备，以将一个或多个局部折射率修改写入所述眼科设备。2.根据权利要求1所述的方法：其中，所述至少一种材料特征包括用于所述眼科设备的诱导单层光学相移的损伤阈值；并且其中，所述至少一种设计特征包括设计为用于所述眼科设备的最大相移。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一种材料特征包括至少：在第一激光重复率下用于所述眼科设备的诱导单层光学相移的第一损伤阈值，以及在第二激光重复率下用于所述眼科设备的诱导单层光学相移的第二损伤阈值。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，用于确定所述至少一种材料特征的激光写入系统参数的范围包括：功率范围、扫描速度范围、激光重复率范围和聚焦透镜数值孔径的范围中的至少一个。5.根据权利要求4所述的方法，其中，用于确定所述至少一种材料特征的激光写入系统参数的范围包括：功率范围、扫描速度范围、激光重复率范围和聚焦透镜数值孔径的范围中的至少两个。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所确定的材料特征还包括定量模型的至少一个拟合参数，所述定量模型将所述眼科设备中的诱导相移与所述激光写入系统的配置相关联。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所确定的材料特征还包括所述定量模型的多光子阶。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述定量模型是两光子体制模型，包括：其中，δφ为单层写入相移，p为平均功率，na为数值孔径，v为激光重复率，λ为激光波长，s为扫描速度，τ为脉冲持续时间，并且β为拟合参数。9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述定量模型是三光子体制模型，包括：其中，δφ为单层写入相移，p为平均功率，na为数值孔径，v为激光重复率，λ为激光波长，s为扫描速度，τ为脉冲持续时间，并且γ为拟合参数。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述定量模型是四光子体制模型，包括：其中，δφ为写入的单层相移，p为平均功率，na为数值孔径，v为激光重复率，λ为激光波长，s为扫描速度，τ为脉冲持续时间，并且γ为拟合参数。11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述定量模型还包括饱和度因子。12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述定量模型是第n光子体制模型，包括：其中，δφ为单层写入相移，p为平均功率，na为数值孔径，v为激光重复率，λ为激光波长，s为扫描速度，τ为脉冲持续时间，并且γ为拟合参数。13.根据权利要求7所述的方法，其中，所述定量模型的多光子阶为两光子体制、三光子体制或四光子体制。14.根据权利要求6所述的方法，其中，所述定量模型包括多个多光子体制模型的总和。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述定量模型包括：其中，δφ为单层写入相移，p为平均功率，na为数值孔径，v为激光重复率，λ为激光波长，s为扫描速度，τ为脉冲持续时间，β为二阶拟合参数，γ为三阶拟合参数，并且δ为四阶拟合参数。16.根据权利要求2至15中任一所述的方法，其中，优化激光写入系统的产出量包括确定用于修改眼科设备的最优写入层数，以及用于优化激光写入系统产出量的激光写入系统的最优写入头数。17.根据权利要求2至16中任一所述的方法，其中，优化激光写入系统的产出量包括确定最优激光重复率、激光波长、激光脉冲宽度和扫描速度中的至少一个，以优化激光写入系统的产出量。18.根据权利要求2至17中任一所述的方法，其中，确定眼科设备的至少一种材料特征包括在激光写入系统参数的第一范围和激光写入系统参数的第二范围内确定至少一种材料特征，所述第一范围和第二范围包括至少一个不同的激光重复率参数、激光波长参数、激光脉冲宽度参数和扫描速度参数。19.根据权利要求2至18中任一所述的方法，还包括确定所述眼科设备的行间距特征。20.一种用于修改多个眼科设备的激光写入系统，所述激光写入系统包括：(a)激光器，其配置成产生激光束，(b)分束器，其配置为将所述激光束分离为多个输出，以及(c)多个写入头，每个写入头被配置为将所述输出中的至少一个输出引导至眼科设备，以将一个或多个局部折射率修改写入所述眼科设备；其中，根据权利要求1至19中任一所述的方法配置所述激光写入系统。21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述激光器被配置为产生脉冲激光束，所述脉冲激光束具有小于350飞秒的脉冲宽度以及在1mhz和60mhz之间的重复率。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述激光器被配置为产生具有在340nm至1100nm范围内的波长的脉冲激光束。23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述激光器被配置为产生具有在515nm至520nm、或1030nm至1040nm、或400nm至410nm、或795nm至805nm范围内的波长的脉冲激光束。24.根据权利要求20所述的系统，其中，所述分束器被配置为将所述激光束分离为2至64个输出。25.根据权利要求20所述的系统，其中，所述眼科设备是隐形眼镜或人工晶状体或水凝胶角膜植入物。26.一种使用激光写入系统将局部折射率变化写入眼科设备的方法，所述方法包括提供根据权利要求20至25中的任一项所述的激光写入系统，以及(a)在所述激光写入系统中产生脉冲激光束；(b)将所述脉冲激光束分离成多个输出，所述输出中的至少一些输出各自与所述激光写入系统中的写入头相关联；(c)在每个写入头处，相对于眼科设备扫描所述脉冲激光束以将一个或多个折射率变化写入所述眼科设备。27.一种使用激光写入系统将局部折射率变化写入眼科设备的方法，所述方法包括：(a)产生脉冲激光束，所述脉冲激光束具有在1030nm至1040nm范围内的波长、小于350飞秒的脉冲宽度和小于20mhz的重复率；(b)将脉冲激光束分离成多个输出，所述输出中的至少一些输出各自与写入头相关联；(c)在每个写入头处，相对于眼科设备扫描脉冲激光束以将一个或多个折射率变化写入所述眼科设备，其中，所述激光写入系统被配置为使得其能够以写入头处小于1500mw的平均功率以及大于100mm/s的扫描速度，诱导至少0.3个波的单个写入层相移。28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述眼科设备是水凝胶材料，所述水凝胶材料具有在以下公式中在1e-59m6·
波/(w4·
s)至3e-59m6·
波/(w4·
s)范围内的四光子吸收参数：其中，δφ为写入的单层相移，p为写入头处脉冲激光束的平均功率，na为写入头的数值孔径，v为激光重复率，λ为激光波长，s为扫描速度，τ为激光脉冲持续时间，并且γ为四光子吸收参数。

技术总结
设计用于修改多个眼科设备的激光写入系统的方法，以及根据这些方法设计的系统。这种方法的一个实例包括：(a)确定眼科设备的至少一种材料特征，所述至少一种材料特征在激光写入系统参数的范围内确定；(b)确定眼科设备的至少一种设计特征；以及(c)使用至少确定的材料特征和设计特征，配置激光写入系统的至少一个系统参数以优化激光写入系统的产出量，激光写入系统包括：(i)激光器，配置成产生激光束，(ii)分束器，配置为将激光束分离为多个输出，以及(iii)多个写入头，每个写入头被配置为将所述输出中的至少一个输出引导至眼科设备以将一个或多个局部折射率修改写入眼科设备。将一个或多个局部折射率修改写入眼科设备。将一个或多个局部折射率修改写入眼科设备。


技术研发人员：W
受保护的技术使用者：罗切斯特大学
技术研发日：2019.11.14
技术公布日：2022/1/14