CN102665622A - 用于眼科内照明的单纤多点激光探针 - Google Patents

Abstract

提供了一种眼科内照明器。该眼科内照明器包括光源、第一光学组件、光耦合元件和光纤，所述光纤具有在远端位于该光纤上的光学光栅，所述光纤光学耦合到所述光耦合元件。第一光学组件接收并基本上校准白光。光耦合元件从所述第一光学组件接收基本上校准后的白光并将光引导到光纤。所述光学光栅耦合到光纤的远端，该光学光栅具有表面起伏光栅和光学耦合到该表面起伏光栅的覆盖层。所述光学光栅可操作成基本上把入射光衍射成N个衍射级，这N个衍射级具有基本上均匀的强度。

Description

用于眼科内照明的单纤多点激光探针

技术领域

本公开内容涉及用在眼科手术中的照明器，尤其涉及产生适于照射眼睛内部的光的眼科内照明器。

背景技术

在解剖学上，眼睛分成两个不同的部分——前节和后节。前节包括晶状体并且从角膜的最外层（角膜内皮）延伸到晶状体囊的后面。后节包括眼睛在晶状体囊后面的部分。后节从前玻璃体膜（hyaloidface）延伸到视网膜，玻璃体的后玻璃体膜与视网膜直接接触。后节比前节大得多。

后节包括玻璃体——一种清澈、无色、象凝胶一样的物质。它构成眼睛体积的大约三分之二，在出生之前就赋予了其形态与形状。它是由1%的胶原蛋白和透明质酸钠及99%的水构成的。玻璃体的前界是前玻璃体膜，其接触晶状体的后囊，而后玻璃体膜构成玻璃体的后界而且与视网膜接触。玻璃体不像房水那样自由流动而是具有正常的解剖学附着部位。这些部位中的一个是玻璃体基部，这是一个位于视网膜锯齿缘之上的3至4mm宽的带。视神经头、视网膜黄斑和血管弓也是附着部位。玻璃体的主要功能是把视网膜保持在适当的位置、维持眼球的完整性和形状、吸收由于运动而造成的震动并从后面给予晶状体支撑。与房水相反，玻璃体不会持续地被替换。玻璃体会随着年龄在称为脱水收缩的过程中变得更易流动。脱水收缩导致玻璃体的收缩，这会对其正常的附着部位施加压力或拉力。如果施加了足够的拉力，玻璃体可能本身拉离其视网膜附着并造成视网膜撕裂或孔。

各种外科手术，例如玻璃体-视网膜手术，通常是在眼睛的后节中执行的。玻璃体-视网膜手术适于治疗后节的许多严重情况。玻璃体-视网膜手术治疗多种情况，例如与年龄相关的黄斑变性（AMD）、糖尿病性视网膜病变和糖尿病玻璃体出血、黄斑裂孔、视网膜脱离、视网膜前膜、CMV视网膜炎以及许多其它的眼科情况。

外科医生利用设计成提供后节的清楚图像的专门透镜和显微镜来执行玻璃体-视网膜手术。在巩膜的平坦部分（pars plana）上做几个小切口。外科医生通过所述切口***显微仪器，例如照射眼睛内部的光纤光源、在手术中维持眼睛形状的输液线（infusion line）及切割并除去玻璃体的仪器。

在这种外科手术中，对眼睛内部的适当照明是很重要的。一般来说，薄的光纤***到眼睛中，以便提供照明。例如金属卤化物灯、卤素灯，氙灯或汞蒸气灯的光源常常用来产生被光纤带入眼睛中的光。光通过若干光学元件（一般是透镜、反射镜和衰减器）并且在把光带入眼睛中的光纤发射。这种光的质量依赖于几个因素，包括所选光学元件的类型。

常常用来照射眼睛内部的技术是明场成像、暗场成像和梯度场成像。梯度场成像是这样产生的，即通过由部分重叠照明点来照射一个特征部，使得该特征部的一部分被直接照明很好地照亮，而该特征部的一部分是昏暗的或者被散射光背光照亮，或者是通过在视网膜特征部之上移动照明束的动态对比。因为内窥镜照明是通过经小的切口***探针尖端来提供的，探针可能必须活动连接（articulate）地通过该切口点以及照明探针关于查看显微镜处于有限的入射角，所以提供期望的对比度在实际的手术设置中是难以实现的。

图案化的（结构化的）照明可以用来提供外科医生可以看到眼睛结构（例如，视网膜结构）的对比度。为了获得期望的对比度照明，优选地是产生规则的照明图案（不规则的照明图案，例如螺旋环图案或甜甜圈图案，不提供有利的对比度）。然而，可以有效地提供安全地用在眼科手术中的结构化照明的照明器探针是未知的。

发明内容

本公开内容提供了基本上消除或减少了与之前所开发的***相关联的缺点和问题的眼科内照明器。更具体而言，本公开内容提供了光纤耦合到眼科内照明器光纤以便照射眼睛内部区域的眼科内照明器光源。在一种实施方式中，该眼科内照明器包括光源、第一光学组件、光耦合元件和光纤，该光纤具有远端位于所述光纤上的光学光栅，所述光纤光学耦合到所述光耦合元件。第一光学组件接收并基本上校准白光。然后，光耦合元件从所述第一光学组件接收基本上校准后的白光并将光引导到所述光纤。所述光学光栅耦合到光纤的远端，该光学光栅具有表面起伏光栅和光学耦合到该表面起伏光栅的覆盖层（overlayer）。所述光学光栅可操作成基本上把入射光衍射成N个衍射级，这N个衍射级具有基本上均匀的强度。

附图说明

为了更完整地理解本公开内容及其优点，现在联系附图参考以下描述，附图中相同的标号指示相同的特征，附图中：

图1例示了眼睛的解剖结构，根据本公开内容实施方式的眼科内照明器可以放到眼睛中；

图2例示了根据本公开内容实施方式的照射眼睛内部的眼科内照明器；

图3是根据本公开内容实施方式的LED眼科内照明器300的截面图；

图4A和4B绘出了在空气和盐水溶液中的标准衍射分束器光栅；

图5A和5B绘出了在空气和盐水溶液中的根据本公开内容实施方式的衍射分束器光栅；

图6绘出了现有技术的单纤多点激光探针；

图7A绘出了其衍射分束器衬底的衍射表面在远端面向视网膜的衍射分束器；

图7B绘出了其衍射分束器衬底的衍射表面在近端面向光束源的衍射分束器；

图8绘出了与具有超薄衍射光栅衬底相关联的问题；

图9和10绘出了根据本公开内容实施方式的可以组合起来产生图11的光栅结构的方法；

图11绘出了根据本公开内容实施方式的由高折射率紫外光固化胶粘剂制成的光栅，该光栅具有由低折射率紫外光固化胶粘剂制成的介电覆盖层；

图12绘出了根据本公开内容实施方式的在GRIN透镜的远端表面上的双胶粘剂层光栅；及

图13提供了与利用根据本公开内容实施方式的眼科内照明器照射眼睛的内部玻璃体区域的方法相关联的逻辑流程图。

具体实施方式

本公开内容的优选实施方式在附图中例示，相同的标号用于指代各个图中相同和对应的部分。

本公开内容的实施方式基本上解决了与照射眼睛内部相关的问题。更具体而言，提供了一种眼科内照明器，这种眼科内照明器包括光源、第一光学组件、光耦合元件和光纤，该光纤具有远端位于所述光纤上的光学光栅，所述光纤光学耦合到所述光耦合元件。第一光学组件接收并基本上校准白光。然后，光耦合元件从所述第一光学组件接收基本上校准后的白光并将光引导到光纤。光学光栅耦合到光纤的远端，该光学光栅具有表面起伏光栅和光学耦合到该表面起伏光栅的覆盖层。光学光栅可操作成基本上把入射光衍射成N个衍射级，这N个衍射级具有基本上均匀的强度。光纤/光栅把光引导到眼睛的内部区域中。

图1例示了眼睛的解剖结构，由本公开内容提供的改进设计的用于眼科植入物可以放到眼睛中。眼睛100包括角膜102、虹膜104、瞳孔106、晶状体108、晶状体囊110、小带124、睫状体122、巩膜112、玻璃体凝胶114、视网膜116、黄斑120和视神经118。角膜102是眼睛表面上清澈的拱形结构，其充当窗口，让光进入眼睛。虹膜104是眼睛的彩色部分，围绕瞳孔106的肌肉松弛和收缩以便控制进入眼睛的光量。瞳孔106是虹膜104的圆形、中央开口。晶状体108是眼睛内部的结构，主要帮助把光聚焦到视网膜116上。晶状体囊110是包住晶状体108的一个弹性袋，当眼睛聚焦到处于不同距离的对象时帮助控制晶状体的形状。小带124是把晶状体囊110附着到眼睛内部的修长韧带，用以把晶状体108保持在合适的位置。睫状体122是附着到晶状体108的肌肉区域，其收缩和松弛以便控制晶状体108的尺寸用以进行聚焦。巩膜112是眼睛坚韧的最外层，维持眼睛的形状。玻璃体凝胶114填充眼睛朝着眼球背面的大区域，并帮助维持眼睛的曲度。视网膜116是眼睛背面的光敏神经层，其接收光并把它转换成信号以发送到大脑。黄斑120是眼睛背面的包含看精细细节的功能的区域。视神经118连接并且把信号从眼睛发送到大脑。

睫状体122位于虹膜104的正后方。附着到睫状体122的是称为小带124的小纤维“导丝”。晶状体108通过小带纤维124悬挂在眼睛内部。用于睫状体122的营养来自血管，这些血管也供给虹膜104。睫状体122的一个功能是通过改变晶状体108的形状来控制眼调节。当睫状体122收缩时，小带124松弛。这使得晶状体108变厚，由此增加了眼睛近距离聚焦的能力。当看远处的对象时，睫状体122松弛，从而使小带124收缩。于是，晶状体108变薄，以调节眼睛对远处视觉的聚焦。

眼科内照明器先前是基于卤钨灯或者高压弧光灯（金属卤化物、Xe）。弧光灯的优点是发射面积小（<1mm）、接近日光的色温而且具有比卤素灯更长的寿命–例如，大约400小时对大约50小时。弧光灯的缺点是成本高、功率衰退、***复杂和需要在***寿命期间更换若干次灯。

由本公开内容实施方式提供的基于LED的照明器可以提供相当低的成本与复杂性及50,000至100,000小时的特征寿命时间，这将允许在仪器的整个寿命期间运行眼科光纤照明器，且输出下降非常小并且不需要更换LED。

来自典型白色LED的光是通过使用紫外（UV）/紫色/蓝色光激励发射白光的白色磷光体帽产生的。当前，所有的白色LED都可以认为是具有高数值孔径的空间延伸的照明源（3mm直径左右的磷光体区域）。因而，当前的白色LED不是很好地适于耦合到单条光纤中。基于白色LED的可用尾纤光纤照明器使用端接（butt against）LED磷光体的纤维。在这些照明器中，发射出的光中只有一小部分可以耦合到低数值孔径和小直径的光纤中。因此，可用的尾纤白色LED源递送低水平的光。本公开内容的实施方式通过利用UV/紫色/蓝色光照射白色LED的磷光体层的外表面来产生附加的白光光学信号，而不需要过度驱动LED。

图2是根据本公开内容实施方式的位于眼睛中的眼科内照明器160的截面图。图2绘出了使用当中的手柄部分（hand piece）164和探针162。探针162通过平坦区域中的切口***到眼睛100中。探针162照射眼睛100的内部或者玻璃体区域114。在这种配置中，探针162可以用于在玻璃体-视网膜外科手术中照射内部或者玻璃体区域114。

光纤耦合的照明器的输出依赖于光源的亮度和光进入光纤的耦合效率。随着光纤的物理尺寸和/或数值孔径减小，为了维持通过更小光纤的期望输出，光源的亮度级必须成比例地增加。这导致需要比LED可以提供的亮度级更高的光源亮度级。由此，在过去，光纤外科照明器依赖高亮度光源（例如，氙弧灯、汞蒸气灯或金属卤化物灯）在光纤探针的输出处获得用于手术的足够的光。对于光纤耦合的外科照明应用，白色LED有几个优点。然而，如果不使用亮度增强，那么本领域当前现有的白色LED不能提供高到足以与这些灯源竞争的亮度级。本公开内容的实施方式提供了一种亮度增强的光学方法，该方法可以把LED亮度推到超过针对当前高功率白色LED所要求的阈值，从而与用于眼科照明应用的灯源竞争。

对白色LED来说，最简单和最直接的亮度增强就是通过把到LED结的驱动电流增加至超过其额定驱动电流来过度驱动LED，从而获得更高的亮度。LED的寿命（主要）依赖于两个主要的运行参数：运行温度和电流密度，其中增加这两个参数中的任何一个或者两个都导致LED寿命减小。由此，即使有充分的制冷，通过过度驱动LED来获得较高的亮度级也会遭受LED寿命的折中。

磷光体转换的白色LED通过用磷光体层涂覆蓝色LED管芯来产生白光。一部分蓝光泵浦磷光体，磷光体提供颜色主要为黄色的宽带荧光。调整磷光体层的厚度，使得蓝光的一部分透射通过该磷光体层，以产生白光。LED磷光体在不饱和状态下运行，由此，如果有更多的蓝光从底层LED或者其它的源提供给磷光体，那么LED的亮度将增加。使用从前侧聚焦到LED的第二个泵浦源增加了LED的亮度，使得原始的LED以较低的驱动电流运行，由此导致延长的LED寿命，同时获得了与单个过度驱动的白色LED相同的亮度级。

在一个例子中，如将参考图3讨论的，白色LED的输出通过会聚光学器件被光学提升，基本上校准并引导到光纤中。白色LED的输出是从如下产生的：（1）在磷光体的磷光材料的吸收带内照射白色LED的磷光体层的内表面的LED管芯；和（2）在磷光体的磷光材料的吸收带内照射白色LED的磷光体层的外表面的外部光源。结果是来自磷光体的光学输出增加，而不需要过度驱动LED管芯。然后，该输出通过球透镜或者其它的光学器件很容易地耦合到标准的眼科内照明器光纤中。应当指出，芯直径和数值孔径可以选择成等于或者小于内照明器光纤的芯直径和数值孔径。

图3是根据本公开内容实施方式的LED眼科内照明器300的截面图。眼科内照明器300包括LED 302、磷光体帽304、次泵浦源306（即，蓝色或者UV LED或者激光器、其它LED、灯源，等等）、校准光学器件308、会聚光学器件310和光纤312。次泵浦源306利用在磷光材料的吸收带内的光照射白色LED 302的磷光体层304。对磷光体层的辅助泵浦增加了白色LED源的亮度。此外，光纤312可以是闪烁光纤，其中包层和/或芯部是发荧光的。这种光纤可以用于通过荧光把UV/紫色/蓝色光照明（泵浦）转换成宽带或者白色光。再次发射的白光的一部分传播通过闪烁光纤，而且可以耦合到常规的光纤或者直接输送到照明设备。

光纤312可以通过球透镜316或者其它相当的光学***光学耦合到眼科内照明器光纤314。光纤312的芯直径和数值孔径可以选择成使得其等于或者小于眼科内照明器探针324中的光纤314的芯直径和数值孔径。白光输出322通过光学元件316和光纤314被引导到例如探针324/162，在那里它照射眼睛100的内部。本公开内容的实施方式可以利用一个或多个LED以产生恒定和稳定的输出322。如已知的，存在许多类型的具有不同功率等级和光输出的LED可以选择为源302。

可选的反射镜可以用作反射可见波长的光并且只透射红外和紫外光以便产生过滤掉有害的红外和紫外线的光束的二向色反射镜。这种反射镜反射长波长的红外光和短波长的紫外光，同时透射可见光。眼睛的天然晶状体过滤进入眼睛的光。特别地，天然晶状体吸收会损害视网膜的蓝色和紫外光。提供合适范围的可见光波长的光同时过滤掉有害的短和长波长可以大大降低通过无晶状体危险、蓝光视网膜光化学损伤和红外加热损伤及类似的光毒性危险对视网膜造成损害的风险。一般来说，大约430至700纳米范围内的光对于降低这些危险的风险是优选的。可选的反射镜可以选择成允许合适波长的光发射到眼睛中。其它的过滤器和/或二向色分束器也可以用来产生在这个合适波长范围内的光。

眼外科医生持有的内照明器探针324包括光耦合器316、光纤314、手柄部分326和探针尖端328。光耦合器316设计成把光纤314连接到包含光源300的主控制台（未示出）。光耦合器316正确地对准光纤314与要透射到眼睛中的光束。光纤314一般是可能或者可能没有逐渐变细的小直径光纤。手柄部分326被外科医生拿着并允许在眼睛中操纵探针尖端328。探针尖端328***到眼睛中并载送光纤314，光纤314可以在探针尖端328的末端终止。由此，探针328从在眼睛中的光纤314提供照明。

本公开内容的实施方式还可以采用一条或多条荧光光纤，这些光纤可以掺杂有红色、绿色和蓝色（RGB）有机染料。这种有机染料和UV LED泵浦方法对本领域技术人员来说是已知的。例如，放到集成球（integrating sphere）中并用UV LED照射的三卷这种RGB光纤将产生强RGB输出。然后，单个的RGB输出可以组合到单条光纤上。这可以按照多种方式进行，例如但不限于RGB X棱镜、色散棱镜或者衍射分级。

图4A和4B绘出了在空气和盐水溶液中产生光栅的标准衍射分束器。用在标准单纤多点激光探针中的衍射分束器是表面起伏光栅，如图4A和4B中所示出的。光栅设计成把入射光强烈地衍射成N个衍射级，这N个级中的功率分布是非常均匀的。这种特性依赖于表面起伏光栅浸在空气中的事实（见图4A）。然而，在玻璃体-视网膜外科手术中，眼睛一般不是用空气而是用盐水溶液或者油填充的。如果光栅是在光栅衬底的远端侧，那么在玻璃体-视网膜外科手术中它将浸在液体中。其结果将是严重削弱光栅到非零衍射级的衍射效率，如图4B中所例示的。

图5A和5B绘出了在空气和盐水溶液中的根据本公开内容实施方式的衍射分束器光栅。通过使表面起伏结构变厚（见图5A和5B）并且通过用一层介电材料填充该表面起伏结构，结果产生的光栅具有到N个衍射级中的强且均匀的衍射，而不管光栅是浸在空气中还是盐水溶液中。

在图6中例示了现有技术的单纤多点激光探针。图6中的衍射分束器是设计成浸到空气中的表面起伏光栅。图7A中所例示的标准配置是要让衍射分束器衬底的衍射表面在远端面向视网膜。这种配置对于在玻璃体-视网膜外科手术过程中浸入盐水溶液中是易受损的，这将破坏衍射分束器的期望性能。图7B中例示的另选方法是要让衍射分束器衬底的衍射表面在近端面向光束源。在这种配置中，光栅得到保护，不会暴露给盐水溶液，因此将保持其期望的衍射效率属性。然而，如我们可以在图7中看到的，离轴衍射束***管部分地晕映（vignette）。出于如下几个原因，这是有问题的：

·衍射光束与零级光束之间的衍射束功率<10%不均匀性的目标没有满足；及

·离轴衍射束具有比期望值小的激光功率，而且因此，为了在视网膜上产生期望的激光烧蚀图案，将需要更长的暴露时间。

图8例示了与具有超薄衍射光栅衬底相关联的问题。为了最小化这种晕映效果，衍射光栅衬底将需要制成尽可能薄。然而，这种薄的衬底将具有非常小的结构完整性而且将需要光学结合到GRIN透镜。然而，把表面起伏光栅结合到GRIN透镜是不期望的，因为结合胶粘剂的折射率将从根本上与GRIN透镜和衍射分束器衬底的折射率匹配，并且光栅效率特性将被破坏。相反，光栅衬底将需要通过把分束器衬底的柱体侧壁结合到插管来固定。这种胶粘性结合有必要完全把光栅衬底的***密封到插管，以防止盐水溶液渗入到光栅衬底后面的空气空间中。然而，很难避免胶粘剂蔓延到衍射光栅表面之上，就象图8中一样。

图5A和5B中所例示的改进后的衍射分束器比用在单纤多点激光探针中的现有技术的衍射分束器具有以下优点。表面起伏光栅可以在光栅衬底的远端侧，由此避免当光栅在光栅表面的近端侧时的光束晕映（及由其造成的问题）。由于光栅可以前进到光栅衬底的远端侧，因此不需要薄的光栅衬底。这避免了例如胶粘剂渗入或者盐水溶液渗入光栅衬底背面的问题，这个问题在使用薄衬底时会出现。光栅具有进入N个衍射级的每一级中的强且均匀的衍射，而不管光栅是浸入空气中还是例如盐水溶液或者油的液体中。

来自图4A和4B中标准光栅的有效衍射依赖于光栅衬底材料（一般是1.45-1.55）与周围空气（折射率=1）之间大的折射率不匹配Δn。有效衍射还依赖于光栅结构的深度d。对于第一级，光栅的衍射效率依赖于乘积Δn*d。

同样，图5A和5B中的改进后的光栅需要光栅衬底材料与介电材料之间显著的折射率不匹配Δn_mod，其中光栅表面浸入到介电材料中。它还依赖于光栅材料的深度d。对于第一级，光栅的衍射效率依赖于乘积Δn_mod*d_mod。折射率调制Δn_mod将一般比Δn小得多，因为浸泡的介电材料的折射率可能比空气的折射率（~1.0）高得多而且非常接近光栅衬底的折射率。为了补偿，光栅特征部的深度必须根据以下公式按比例增加：

$d_{\mathrm{mod}}=d\left(\frac{\mathrm{\&Delta;n}}{{\mathrm{\&Delta;n}}_{\mathrm{mod}}}\right)$

例如，如果Δn_mod=1/3Δn，那么，为了获得大致相等的高效率，d_mod必须比d深三倍。在改进后的光栅中，如果浸泡的介电材料的折射率是大约1.5，那么，为了获得显著的Δn_mod，光栅衬底应当由折射率比1.5高得多的高折射率玻璃制成。

图5A和5B中的浸泡介电层应当具有平面的镜面远端表面，以避免当衍射束从介电层出射再朝着视网膜进入周围介质和头部时的变形或像差。利用蓝色或者UV光固化光学胶产生这种介电层的实践方法在图9中例示。

本公开内容实施方式的标准实现将类似于图6中的配置，其中远端朝向的衍射表面是图5A和5B中的光栅结构。这种光栅一般是在光栅衬底中通过把光栅图案激光直写或者电子束直写到光致抗蚀剂层上产生的，所述图案随后利用标准的光刻工艺蚀刻到玻璃光栅衬底中。

一种另选方法将是产生光栅母板，其中该母板是要复制的光栅的精确反转，然后在一层光学胶中产生光栅拷贝，如图10中所示。

图9和10中所例示的方法可以组合起来，以产生图11中的光栅结构，该结构组合了由高折射率UV固化胶制成的光栅和由较低折射率UV固化胶制成的介电覆盖层。

图12绘出了根据本公开内容实施方式的GRIN透镜的远端表面上的双胶粘剂层光栅。两层的胶粘剂光栅结构还有可能在柱体GRIN透镜的远端面上产生（如图12中所例示的），由此绕过对光栅的单独玻璃衬底的需求。

图13提供了与利用根据本公开内容实施方式的眼科内照明器照射眼睛的内部玻璃体区域的方法相关联的逻辑流程图。操作900在块902开始，在块902中光是利用至少一个白色LED产生的。在块904，可以产生附加的光。在块906，光基本上被校准。块908把这种白光光学耦合到眼科内照明器，在块910中，该眼科内照明器可以用于照射眼睛的内部区域。这允许眼科内照明器的光纤引导光，以在块910中照射眼睛的内部区域。

总的来说，实施方式提供了眼科内照明器。根据以上所述，可以认识到，本公开内容提供了一种用于照射眼睛内部的改进***。眼科内照明器包括光源、第一光学组件、光耦合元件和光纤，该光纤具有在远端位于所述光纤上的光学光栅，所述光纤光学耦合到所述光耦合元件。第一光学组件接收并基本上校准白光。光耦合元件从所述第一光学组件接收基本上校准后的白光并将光引导到光纤。光学光栅耦合到光纤的远端，该光学光栅具有表面起伏光栅和光学耦合到该表面起伏光栅的覆盖层。光学光栅可操作成基本上把入射光衍射成N个衍射级，这N个衍射级具有基本上均匀的强度。然后，光纤/光栅用于把白光引导到眼睛中。

本公开内容在这里是通过例子例示的，而且可以由本领域普通技术人员进行各种修改。尽管本公开内容已经具体地进行了描述，但是应当理解，在不背离所描述的公开内容的主旨与范围的情况下，可以进行各种改变、替换和变更。

Claims (20)

1.一种眼科内照明器，包括：

光源，操作成产生光；

第一光学组件，耦合到所述光源，该第一光学组件操作成接收并基本上校准来自所述光源的光；

光耦合元件，该光耦合元件操作成从所述第一光学组件接收基本上校准后的白光；

光纤，光学耦合到所述光耦合元件，该光纤操作成把白光引导到眼睛中；及

光学光栅，耦合到所述光纤的远端，该光学光栅包括：

表面起伏光栅；及

覆盖层，该覆盖层光学耦合到所述表面起伏光栅，所述光学光栅操作成基本上把入射光衍射成N个衍射级，这N个衍射级具有基本上均匀的强度。

2.如权利要求1所述的眼科内照明器，其中，所述覆盖层包括介电材料层。

3.如权利要求1所述的眼科内照明器，其中，当所述光学光栅浸入空气或者盐水溶液时，所述光学光栅把光衍射成具有基本上均匀强度的N个衍射级。

4.如权利要求1所述的眼科内照明器，其中，在所述表面起伏光栅的折射率与所述覆盖层的折射率之间存在折射率不匹配。

5.如权利要求1所述的眼科内照明器，其中：

所述表面起伏光栅的折射率大于所述覆盖层的折射率。

6.如权利要求1所述的眼科内照明器，其中，所述覆盖层包括平面的镜面远端表面，该表面操作成避免当N个衍射级光束从所述覆盖层出射到周围介质中时这些光束的变形或像差。

7.如权利要求1所述的眼科内照明器，所述光学光栅的深度是根据下式确定的：

$d_{\mathrm{mod}}=d\left(\frac{\mathrm{\&Delta;n}}{{\mathrm{\&Delta;n}}_{\mathrm{mod}}}\right).$

8.如权利要求1所述的眼科内照明器，其中，所述覆盖层是从固化光学胶产生的。

9.一种眼科内照明器，包括：

光源，操作成产生光；

第一光学组件，耦合到所述光源，该第一光学组件操作成接收并基本上校准来自所述光源的光；

光耦合元件，该光耦合元件操作成从所述第一光学组件接收基本上校准后的白光；

光纤，光学耦合到所述光耦合元件，该光纤操作成把白光引导到眼睛中；及

光学光栅，耦合到所述光纤的远端，该光学光栅包括：

表面起伏光栅；及

覆盖层，该覆盖层光学耦合到所述表面起伏光栅，其中在所述表面起伏光栅的折射率与所述覆盖层的折射率之间存在折射率不匹配，所述光学光栅操作成基本上把入射光衍射成N个衍射级，当所述光学光栅浸入空气或盐水溶液中时，这N个衍射级具有基本上均匀的强度。

10.如权利要求1所述的眼科内照明器，其中，所述覆盖层包括介电材料层。

11.如权利要求1所述的眼科内照明器，其中：

所述表面起伏光栅的折射率大于所述覆盖层的折射率。

12.如权利要求1所述的眼科内照明器，其中，所述覆盖层包括平面的镜面远端表面，该表面操作成避免当N个衍射级光束从所述覆盖层出射到周围介质中时这些光束的变形或像差。

13.如权利要求1所述的眼科内照明器，所述光学光栅的深度是根据下式确定的：

$d_{\mathrm{mod}}=d\left(\frac{\mathrm{\&Delta;n}}{{\mathrm{\&Delta;n}}_{\mathrm{mod}}}\right).$

14.如权利要求1所述的眼科内照明器，其中，所述覆盖层是从固化光学胶产生的。

15.一种方法，包括：

利用光源产生光；

基本上校准所述光；

把白光光学耦合到至少一条光纤，以产生至少一个光学输出；

利用光耦合元件把所述至少一个光学输出光学耦合到眼科内照明器光纤；及

利用所述眼科内照明器光纤引导所述光学输出以照射眼睛的内部区域，所述眼科内照明器光纤具有耦合到所述眼科内照明器光纤的远端的光学光栅，该光学光栅操作成基本上把入射光衍射成N个衍射级，当所述光学光栅浸入空气或者盐水溶液中时，这N个衍射级具有基本上均匀的强度。

16.如权利要求15所述的方法，所述光学光栅包括：

表面起伏光栅；及

覆盖层，该覆盖层光学耦合到所述表面起伏光栅。

17.如权利要求16所述的方法，其中，在所述表面起伏光栅的折射率与所述覆盖层的折射率之间存在折射率不匹配。

18.如权利要求16所述的方法，其中，所述覆盖层包括平面的镜面远端表面，该表面操作成避免当N个衍射级光束从所述覆盖层出射到周围介质中时这些光束的变形或像差。

19.如权利要求16所述的方法，所述光学光栅的深度是根据下式确定的：

$d_{\mathrm{mod}}=d\left(\frac{\mathrm{\&Delta;n}}{{\mathrm{\&Delta;n}}_{\mathrm{mod}}}\right).$

20.如权利要求15所述的方法，所述覆盖层包括介电材料层。

Images