(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体レーザ発振装置であって、当該固体レーザ発振装置は：
第１の管に取り付けられたマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と；
第２の管に取り付けられた体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートであって、第２の管は、スリップフィットで第１の管に入れ子式に結合されるように構成されており、それによって、前記体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートは、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と同心状に整列されるとともに該マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）から特定の距離に位置決めされる、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートと；を備えており、
第１の管は第２の管の少なくとも一部を受容するように構成された凹部を含み、該凹部は前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）で終端し、
第２の管の少なくとも前記一部は、前記体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートに取り付けられるとともに、前記凹部内に嵌合するように構成されており、それによって、前記ＶＢＧプレートは、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）に隣接する第１の管内に位置決めされる、
固体レーザ発振装置。
【請求項２】
第１の管は、第１の管の軸線に対して垂直な端面を有しており、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）は、突合せ継手で前記端面に取り付けられる、
請求項１に記載の固体レーザ発振装置。
【請求項３】
前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）は、金属化層を用いて前記端面に取り付けられる、
請求項２に記載の固体レーザ発振装置。
【請求項４】
第２の管は、第２の管の軸線に対して垂直な端面を有しており、前記体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートは、突合せ継手で前記端面に取り付けられる、
請求項１に記載の固体レーザ発振装置。
【請求項５】
前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）からの熱を放散するように構成されたヒートシンクをさらに備えており、該ヒートシンクは、ペルチェ素子と受動ヒートスプレッダとのうちの少なくとも１つを有する、
請求項１に記載の固体レーザ発振装置。
【請求項６】
第１の管と第２の管とが、ガラスで作製される、
請求項１に記載の固体レーザ発振装置。
【請求項７】
光ファイバ入力アセンブリに取り付けられた第３の管をさらに備えており、第３の管は、第２のスリップフィットで第１の管に入れ子式に結合されるように構成されており、それによって、前記光ファイバ入力アセンブリは、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と同心状に整列される、
請求項１に記載の固体レーザ発振装置。
【請求項８】
光ファイバに光学的に結合された光発生装置をさらに備える、
請求項１に記載の固体レーザ発振装置。
【請求項９】
前記光発生装置は、励起ダイオードを有する、
請求項８に記載の固体レーザ発振装置。
【請求項１０】
固体レーザ発振装置であって、当該固体レーザ発振装置は：
第１の管に取り付けられたマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と；
第２の管に取り付けられた体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートであって、第２の管は、スリップフィットで第１の管に入れ子式に結合されるように構成されており、それによって、前記体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートは、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と同心状に整列されるとともに該マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）から特定の距離に位置決めされる、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートと；
光ファイバに光学的に結合された光発生装置であって、前記光ファイバは、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）に光学的に結合される、光発生装置と；
前記光ファイバをコイル形状に保持し且つ前記光発生装置からの熱を放散させるように構成されたスプールと；を備える、
固体レーザ発振装置。
【請求項１１】
方法であって、当該方法は：
マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）を第１の管に取り付けるステップと；
体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートを第２の管に取り付けるステップと；
スリップフィットで第１の管に第２の管を入れ子式に結合するステップであって、該結合するステップによって、前記体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートは、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と同心状に整列されるとともに該マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）から特定の距離に位置決めされる、結合するステップと；を含み、
第１の管は第２の管の少なくとも一部を受容するように構成された凹部を含み、該凹部は前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）で終端し、
第２の管の少なくとも前記一部は、前記体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートに取り付けられるとともに、前記凹部内に嵌合するように構成されており、それによって、前記ＶＢＧプレートは、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）に隣接する第１の管内に位置決めされる、
方法。
【請求項１２】
前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）を第１の管に取り付けるステップは、突合せ継手で第１の管の端面に前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）を取り付けるステップであって、前記端面は、第１の管の軸線に対して垂直である、取り付けるステップを含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）は、金属化層を用いて前記端面に取り付けられる、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートを第２の管に取り付けるステップは、突合せ継手で第２の管の端面に前記体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートを取り付けるステップであって、前記端面は、第２の管の軸線に対して垂直である、取り付けるステップを含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）からの熱を放散するヒートシンクを第１の管に配置するステップをさらに含み、前記ヒートシンクは、ペルチェ素子と受動ヒートスプレッダとのうちの少なくとも１つを有する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
第１の管と第２の管とが、ガラスから作製される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
光ファイバアセンブリに第３の管を取り付けるとともに、第２のスリップフィットで第１の管に第３の管を入れ子式に結合するステップをさらに含み、それによって、前記光ファイバアセンブリは、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と同心状に整列される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
光発生システムであって、当該光発生システムは：
固体レーザ発振装置を備えており、該固体レーザ発振装置は：
第１の管に取り付けられたマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と；
スリップフィットで第１の管に入れ子式に結合されるように構成された第２の管に取り付けられた体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートであって、それによって、該体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートは、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と同心状に整列されるとともに該マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）から特定の距離に位置決めされる、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートと；
光ファイバを使用して前記固体レーザ発振装置に光学的に結合された光発生装置と；を有しており、
第１の管は第２の管の少なくとも一部を受容するように構成された凹部を含み、該凹部は、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）で終端し、
第２の管の少なくとも前記一部は、前記体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートに取り付けられるとともに、前記凹部内に嵌合するように構成されており、それによって、前記ＶＢＧプレートは、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）に隣接する第１の管に位置決めされる、
光発生システム。
【請求項１９】
前記光発生装置は、励起ダイオードを有する、
請求項１８に記載の光発生システム。
【請求項２０】
光発生システムであって、当該光発生システムは：
固体レーザ発振装置であって、該固体レーザ発振装置は：
第１の管に取り付けられたマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）；
スリップフィットで第１の管に入れ子式に結合されるように構成された第２の管に取り付けられた体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートであって、それによって、該体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートは、前記マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と同心状に整列されるとともに該マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）から特定の距離に位置決めされる、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート；
光ファイバを使用して前記固体レーザ発振装置に光学的に結合された光発生装置；を有している、固体レーザ発振装置と；
光ファイバを使用して前記固体レーザ発振装置に光学的に結合された光発生装置と；
前記光ファイバをコイル形状に保持し且つ前記光発生装置からの熱を放散させるように構成されたスプールと；を備える、
光発生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、光学及び電気光学の小型化装置を対象としており、より具体的には、固体レーザ発振装置、及び関連するシステム及びパッケージ方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
放射線（レーザ）装置の誘導放出による光増幅は、光増幅を用いて光の狭ビームを発生させる。レーザからの発光は、シングルモード又はマルチモード発振のいずれかとして特徴付けることができる。シングルモード発振は、概して、１つのみ又は比較的少数の主波長を有するレーザによって生成される光を指す。一方、マルチモード発光は、概して、複数の主波長を有するレーザによって生成される光を指す。シングルモード発振は、大抵の場合に、通信に使用される場合に低減したノイズによって、及び主波長の動作で動作するように設計された簡略化された光学系によって、マルチモード発振に対して有利である。
【０００３】
ダイオードで励起された固体レーザ技術における最近の進歩によって、各種レーザ近接センサ及びヒューズ、空間通信システム、固体レーザ送信機、及び他の多くのレーザシステムにおいて主要部品として大抵の場合に使用されるマイクロチップ発振レーザ（ＭＣＯ）等のレーザ装置の開発が容易になった。ダイオード励起型マイクロチップレーザは、比較的広範な周波数範囲に亘ってその向上したシングルモードの性能によって、これらの用途において魅力的であるように思われる。これらのダイオード励起型マイクロチップレーザは、１つ又は比較的少数のモードが機能的な発振モードになる場合のみに広く分離される縦モードを示す。他の全ての要件に加えて、マイクロチップベースの発振器及びそのレーザ送信機は、正確で信頼性の高いシングルモード動作を提供する必要がある。適切なパッケージ手法は、シングルモード短パルス動作及びほぼ熱的に独立したレーザ発振のためのいくつかの重要な条件を容易にする必要がある。最も重要なものは、マルチモード及び／又は混合モード動作を除外する能力である。レーザ共振器内の温度上昇とマイクロチップレーザにおける熱ストレスとが、大抵の場合に、マルチモード及び／又は混合モード動作に影響を与えている。これらのシングルモード動作のいくつかでは、波長又は位相同期を可能にするために、波長は、調整可能でなければならない。これらのパッケージ手法は、新規な戦略的なレーザ送信機、ＬＡＤＡＲ、空間センサシステム、及び低質量近接ヒューズについて必須となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の試みは、商業用途及び軍事用途のために比較的大きなサイズと乏しい有用性とを有する市販の熱管理装置と一緒に結合されたレーザ部品を特徴としている。これは、小型化した電気光学レーザシステム及びパッケージデザインの必要性を強く駆り立てる。これらの設計は、低い光吸収性を有するように組み合わされた全ての筐体ユニットに低い部品ストレスを与える。
【０００５】
従来技術における上述した欠点及び／又は他の欠点の１つ以上に対処するために、本開示は、固体レーザ発振装置、及び関連するシステム及び製造方法を提供する。本開示は、コリメートされた光ファイバ入力アセンブリ（光ファイバピグテール）、マイクロチップレーザ共振器、ファブリペロー型の出力カプラや体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）、及び設定可能な熱管理に関する規定を含むような小型化されたレーザパッケージの詳細を示す。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
主要な実施形態は、第１の管に取り付けられたマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と、第２の管に取り付けられた体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートとを含む。第１の管は、スリップフィットで第２の管に入れ子式に結合するように構成されており、それによって、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）は、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートと同心状に整列されるともに体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートから特定の距離に位置決めされる。提案された管状パッケージは、光路を適切にカプセル化し、且つ光学部品及びレーザの部品の汚染を防ぐことができる。
【０００７】
特定の実施形態は、実装形態に応じて、様々な技術的利点を提供することができる。例えば、固体レーザ発振装置の特定の実施形態は、従来の固体レーザ発振装置の設計に対して１つ又は複数の利点を提供することができる。利点は、遠隔に位置する１つ又は複数の光ファイバ供給システムを使用して、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）を供給するような、光発生装置に対してマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）の熱的に独立した動作を含むことができる。特定の場合において、遠隔の光ファイバ供給システムは、１つ又は複数の光発生装置でスケーリングすることができる。従って、光発生装置及びマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）の熱管理は、互いに独立して取り扱うことができる。別の特定の利点は、シングルモード光の波長が、生成された光ビームの波長又は位相同期を提供するために調整可能になっているパッケージを提供することを含み得る。
【０００８】
多くの場合に、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）／体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）レーザ発振装置のシングルモードの機能が、二次的拍動モードによって阻害され、或いはさらに破壊される。多くの市販マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）チップは、典型的に５〜７つの縦モードを発生させる。多くの防衛用途に短パルスのシングルモードが必要とされており、従ってマルチモード動作は抑制すべきである。本発明の特定の実施形態は、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）／体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）のレーザ発振装置を使用する際に、シングル縦モード動作を保証するような熱機械的設計を提供する。具体的には、熱機械的な設計の実施形態は、他の熱相溶性材料と一緒に透明なガラス筐体を組み込む。レーザ共振器の内部に形成された熱流束が、十分に消散又は制御されておらず且つＣＴＥ不整合を引き起こす場合に、不要な動作モードが典型的に現れる。従って、透明な筐体は、比較的低い光吸収特性を有する溶融シリカで作製されており、それによって、分離された(decoupled)光のいくつか、ほとんど、又は全てが、共振器を容易に出ることができる。このように、二次のモードで生じる熱流束を生成する光の吸収及び散乱部分が、減少され又は軽減される。不要な熱流束の問題が、発生した熱をシンクするための比較的大きな熱質量を有する筐体ユニットの軸線方向の対称的な配置によってさらに解決される。このように、物理的ストレスは、比較的小さいままであり、温度勾配が低減され、レーザ共振器の長さは、動作中に比較的一定のままとなる。レーザ共振器の長さが一貫性を有しているので、主モードの外部の光エネルギーを、低減又は排除することができ、こうして、モードビーティング（拍動）現象を減少させる。
【０００９】
特定の利点が上記に列挙されているが、種々の実施形態は、列挙された利点のいくつか、又は全てを含むことができ、或いは含まないこともできる。さらに、他の技術的利点は、以下の図面及び詳細な説明を検討した後に当業者には容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本開示の教示による小型化された固体レーザ発振装置用の軸対称なガラスパッケージの概念の例を示す図である。
【図１Ｂ】本開示の教示による小型化された固体レーザ発振装置用の軸対称なガラスパッケージの概念の例を示す図である。
【図２】本開示の教示による小型化された固体レーザ発振装置の主要な実施形態を示す図である。
【図３Ａ】本開示の一実施形態による励起ダイオードに結合された光ファイバを含む図２に示される固体レーザ発振装置の例の斜視図である。
【図３Ｂ】本開示の一実施形態による励起ダイオードに結合された光ファイバを含む図２に示される固体レーザ発振装置の例の分解図である。
【図４Ａ】本開示の教示による小型化された固体レーザ発振装置上に配置された例示的な取付構造を示す図である。
【図４Ｂ】本開示の教示による小型化された固体レーザ発振装置上に配置された例示的な取付構造を示す図である。
【図４Ｃ】本開示の教示による小型化された固体レーザ発振装置上に配置された例示的な取付構造を示す図である。
【図５】本開示の一実施形態による固体レーザ発振装置を製造するプロセスの一例を示す図である。
【図６】本開示の一実施形態による小型化された固体レーザ発振装置と一緒に、光ファイバカプラと、遠隔に取り付けられた光ファイバ励起スプールとを含む光学アセンブリの例を示す図である。
【図７】本開示の一実施形態によるＱスイッチによる漂白を含む固体レーザ発振装置と、光学マウント及び受動ヒートシンクの組み合せとを含む別の光学アセンブリの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示及びその利点をより完全に理解するために、参照が、添付の図面と併せて考慮されるような以下の詳細な説明について行われる。
以下に説明する図１Ａ〜図７の図面、及び本明細書内の本開示の原理を説明するために使用される様々な実施形態は、単なる例示であり、開示の範囲を限定するように決して解釈すべきではない。当業者は、本開示の原理が、適切に配置された装置又はシステムの任意のタイプとして実現してもよいことを理解するであろう。さらに、図面は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。
【００１２】
図１Ａ及び図１Ｂには、本開示の教示による小型化された固体レーザ発振装置１００の例が示されている。固体レーザ発振装置１００は、第１の管１０４に取り付けられたマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２と、第２の管１０８に取り付けられた体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６とを含んでおり、第２の管１０８は、スリップフィットで第１の管１０４内に入れ子式に挿入されるように構成されており、それによって、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２は、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６と同心状に整列されるとともにＶＢＧプレート１０６から特定の距離ｄに位置決めされる。
【００１３】
マイクロチップ振動レーザ（ＭＣＯ）は、レーザ機器に広く用いられるようになってきたが、これらの機器を適切な構造でパッケージすることは、これまでの課題であった。示されるような固体レーザ発振装置１００の特定の実施形態は、従来の固体レーザ発振装置の設計に対して１つ又は複数の利点を提供することができる。これらの利点は、シングルモードの短パルスレーザ発振を容易にするような固体レーザ発振装置１００の熱的に独立した動作を含んでもよいことである。従来のレーザシステムは、典型的には、レーザダイオード光源とマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）とを使用しており、これら両者は、共通のヒートシンクに熱的に結合されていたが、本開示のマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２と光発生源とで発生した熱勾配は、別々に消散される。従って、いずれかの構成要素の熱管理は、互いに独立して取り扱うことができる。別の利点は、不意のマルチモード及び／又は混合モードの動作を除外及び／又は低減させることができる。レーザ共振器内の温度変動によって、熱膨張係数（ＣＴＥ）によって誘起された共振器内の空間変化がもたらされ、及びマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）の熱ストレスは、大抵の場合、マルチモード及び／又は混合モードの動作に影響を与える。マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２によって生成される熱勾配の独立した管理は、これらの不意のマルチモード及び／又は混合モードの動作に対して改良された制御を提供することができる。また、固体レーザ発振装置１００は、シングルモード光の波長が、生成された光ビームの波長又は位相同期を提供するために調整可能にされるようなパッケージを提供する。このような利点によって、固体レーザ発振装置１００が、戦術的なレーザ送信機、光検出測距（ＬＡＤＡＲ）装置、空間センサシステム、空間用途レーザ、低質量近接ヒューズ等の各種レーザ用途に貢献することができる。さらに、提案された管状パッケージは、光学部品及びレーザ部品の内部汚染を防止又は低減するために光路をカプセル化する。
【００１４】
マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２は、周辺突合せ継手を使用して第１の管１０２の端面１１０に取り付けられる。この特定の実施形態では、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２は、１，０６４ナノメートル（ｎｍ）パルス光出力を生成するような、Ｎｄ３＋ＹＡＧ及びＣｒ４＋ＹＡＧの接合プレートと、誘電性コーティング（ミラー）とを含む。他の実施形態は、１，０６４ｎｍよりも大きい又は未満の波長を有する光出力を生成してもよい。本明細書で説明するレーザ部品は、固相拡散接合によって製造された複合ＹＡＧ結晶又はＹＡＧセラミックユニットを含む。この構成により、Ｃｒ４＋でドープされたＹＡＧ結晶は、複数の層を一緒に接合する際に、Ｎｄ３＋ＹＡＧレーザ結晶の受動Ｑスイッチを提供する。具体的には、４価のＣｒ４＋でドープされたガーネットが、数マイクロ秒のパルス時間範囲で約１．０ミクロン（μｍ）の帯域幅の吸収を示す。１，０６４ｎｍで発射するＮｄ３＋ＹＡＧレーザの場合では、Ｃｒ４＋でドープされたＹＡＧの吸収帯は、比較的低い飽和フルエンス(fluence)で反復的なＱスイッチを可能にする。従って、Ｎｄ３＋：ＹＡＧ層及びＣｒ４＋：でドープされたＹＡＧ層を含む複合結晶は、１，０６４ｎｍの発振のために比較的狭い帯域幅の供給源を形成することができ、この複合結晶は、受動Ｑスイッチングの高いピークパワーと高繰り返し速度のレーザパルスを抽出する。ＹＡＧ接合プレートから形成されたマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）が示されているが、他のタイプの構成を有する他の材料から形成された他の実施形態を利用してもよい。
【００１５】
体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６は、周辺突合せ継手を使用して第２の管１０８の端面１１２に取り付けられる。体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６は、ファブリペロー型の単一のガラス板の光取出し(outcoupling)手段等の任意の適切なタイプを含んでもよい。一実施形態では、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６は、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）ガラス板を含んでもよい。体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートは、フォトサーモグラフィ屈折ガラス材料から製造されており、且つ低パワー用途及び高パワー用途の両方に用いることができる。さらに、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートが作製される材料は、第２の管１０８のＣＴＥに比較的似たＣＴＥを有することができ、それによって、残留ストレスによる第２の管１０８の長さへの影響を最小限にすることができる。マイクロチップレーザと体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）装置とのマイクロ光学スタイルのハイブリッド化は、モードの数を１つの主要モードと１つの調整モードとに減らすことができるような、狭スペクトルで且つ高効率の出力能力を提供する。スペクトルの狭小化及び均一なスペクトル同調が、マイクロチップと体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）との間に所定の間隔で適切なマイクロチップ／体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）パッケージのハイブリッド化によって達成することができる。他の実施形態では、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６は、他の材料で作製してもよい。
【００１６】
一実施形態では、第１の管１０４及び第２の管１０８は、比較的高いレベルの透明性を有する溶融シリカから作製することができ、こうして分離された（decoupled）光が脱出できるようになる。第１の管１０４及び第２の管１０８は、生成された全ての熱流束をシンクするためにマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２及び体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６よりも実質的に大きな質量を有してもよい。溶融シリカを組み込んだ特定の実施形態では、この溶融シリカの材料が、取り付けられるマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２と体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６とのＣＴＥに比較的似たＣＴＥを有するという利点を提供することができる。さらに、第１の管１０４及び第２の管１０８内部のレーザ共振器は、主要な光軸線を中心に対称であるが、接合部は、主要な光軸線の周囲に配置されている。このように、物理的特性を、大きな温度変動に亘って比較的一貫して維持することができる。
【００１７】
動作時に発生する熱流束を管理する熱機械設計上の特徴に加えて、シングルモード動作を提供するために、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６の有効な格子は、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）の端面に対して平行でありそのＭＣＯの端面の軸線に対して垂直にする必要がある。約２〜５ミリメートルの全体的な寸法を有する市販の角柱状又は円盤状のマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と一緒に使用される場合に、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６の軸線方向のアライメントは、２０〜２００μｍの間隔許容範囲で、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６及びマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２の位置決めにおいて約１．０μｍの精度を必要とする場合がある。第１の管１０４内への第２の管１０８の摩擦嵌め及び間隙が制御された入れ子式の嵌合は、このレベルの精度を与えることができる。
【００１８】
マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２と体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６とを、任意の適切な方法で、それぞれ第１の管１０４及び第２の管１０８に取り付けることができる。一実施形態では、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６、第１の管１０４及び第２の管１０８が、相溶性を有する熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する場合に、高弾性エポキシ接合を用いることができる。熱膨張係数がミスマッチのアセンブリの場合には、低ストレス接着接合が、低ヤング率を有する熱加硫（ＲＴＶ）シリコーンによって提供される。別の実施形態では、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２及び体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６を、第１の管１０４及び第２の管１０８に確実に取り付けることが、一緒にハンダ付けされるようなマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６、第１の管１０４及び第２の管１０８上に形成された金属化表面によって実現することができる。これらの両方の場合において、接合部品及び保持ユニットの熱的な偏位(excursion)は、レーザ性能が、少なくとも部分的に又は殆どストレスに依存せず独立するように無視できる。特定の実施形態では、光軸線に対して周囲に存在するはんだ付け接合及び接着結合は、有機物を含まない光路を提供することができる。
【００１９】
入れ子式の及び周辺突合せ継手は、それらの隣接する面が、構造体の軸線の周りに実質的に延びているという意味で周辺である。この周辺構造によって、レーザ共振器の熱伸長を最小化することができ、こうして、比較的温度に依存しない動作を比較的ストレスフリーのアセンブリに提供することができる。完全にカプセル化され、保護された光路によって、埃や空気中を浮遊するデブリ等の少なくともいくつかは、殆ど、又は全ての不要な汚染が排除される。示される構成では、電界、温度場、及びストレス場は、軸対称性及び分離によって特徴付けられる。すなわち、光信号は、軸線方向に移動するように構成されるが、周囲の物理的ストレスは、軸線周りの半径方向の周縁に維持される。また、長手方向軸線に近い熱で誘起された偏位は、従って、軽減され得る。
【００２０】
一実施形態では、金属との酸化物のストレスフリー及びボイドフリーのインターフェイスの作製は、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）１０２及び体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６をそれぞれの管に対してはんだ付け又はろう付けする前に、ＹＡＧ結晶（ＹＡＧセラミック又はガラス）の金属化によって達成される。ＹＡＧ結晶（ＹＡＧセラミック又はガラス）の乏しい濡れ性を克服するために、その合わせ面を活性化し、表面改質を施してもよい。表面活性化及び表面改質は、接合部品の汚染除去、その後の金属化を含むレーザ部品における合わせ面のＮイオンプラズマ支援注入、Ｃｕ−Ｗ及び／又はＣｕ−Ｍｏ焼結複合材料でコーティングされたレーザ部品のはんだ付け又はろう付けを含んでもよく、ＹＡＧ材料は、取り付けられる管に一致するＣＴＥである。
【００２１】
Ｎイオンプラズマ支援注入を、真空中で行ってもよい。従来のコーティングを行うための真空チャンバには、Ｎイオン放出源がさらに備えられている。注入技術は、結晶、セラミック、及びガラスの合わせ面を改質し且つ活性化するが、消費した酸素を補償し、濡れ性を向上させ、レーザ発振による酸化物材料と金属コーティングとの相互作用を向上させる。この接合技術は、形成されたはんだプールにおけるボイド形成を最小限に抑え、こうして効率的な界面熱伝達を与える。金属化は、注入後直ぐに開始され、真空中で同じコーティングチャンバ内で行われる。ＹＡＧ結晶（又はセラミックス）とＣｕ−Ｗ複合材料のヒートスプレッダとの融合に使用される低温共晶はんだ（例えば６３／３７  錫／鉛（Ｓｎ／Ｐｂ）又は６０／４０  錫／鉛合金）の特定のケースでは、金属化コーティングが、順次に堆積されたバインダー（すなわち、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、又はＣｒ／Ｔｉの組み合わせ）により、機能性金属（すなわち、ニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ））と一緒に形成される。これらの材料は、選択されたはんだと冶金学的に相溶性を有する。このように、固体レーザ発振装置１００は、精密なレーザ共振器のための入れ子式の配置と、シングルモード短パルスレーザ発振のための精密な条件出しを容易にする熱ストレス管理機能とを有するような革新的で且つ効率的な光ファイバ型パッケージプラットフォームを含む。
【００２２】
図１には、固体レーザ発振装置１００の一例が示されているが、種々の変更を、図１の実施形態に対して行ってもよい。例えば、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート１０６は、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）からの光を調整して、任意の適切なモードの動作を生成するような任意のタイプの格子プレートであってもよい。さらに、第１の管１０４及び／又は第２の管１０８は、光軸線の向きを提供し、且つ固定前に適切なクロック同期を容易にするような平坦な表面輪郭で構成してもよい。
【００２３】
図２には、本開示の教示による小型化された固体レーザ発振装置２００の別の例が示されている。図１の固体レーザ発振装置１００と同様に、固体レーザ発振装置２００は、第１の管２０４に取り付けられたマイクロチップ発振（ＭＣＯ）装置２０２と、第２の管２０８に取り付けられた体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート２０６とを含み、この第２の管２０８は、入れ子式の（スリップ）フィットで第１の管２０４に入れ子式に挿入されるように構成される。固体レーザ発振装置２００は、コリメートされた光ファイバアセンブリ（光ファイバピグテール）２１４が構成されるような第３の管２１２を有する。第３の管２１２は、第１の管２０４の反対側の端部内に入れ子式に挿入されるように構成されており、それによって、光ファイバ入力アセンブリは、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）２０２と体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート２０６とに同軸に整列される。固体レーザ発振装置２００は、第１のレンズ２１６と、第１の管２０４内に構成された第２のレンズ２１８とを含む。
【００２４】
第１の管２０４と第２の管２０８とが、比較的精密な軸線方向のアライメントを提供するために、十分な寸法許容範囲で入れ子式の継手を形成して、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）２０２と体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート２０６との間に特定の空間を実現する。同様に、第１の管２０４と第３の管２１２とが、別の入れ子式の継手を形成して、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）２０２と体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート２０６とに対して光ファイバアセンブリ２１４の比較的精密な軸線方向のアライメントを提供する。特定の実施形態では、入れ子式の継手は、互いに対して回転可能であり、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート２０６と光ファイバアセンブリ２１４とに対してマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）２０２の小さな角度アライメントを提供する。
【００２５】
マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）２０２が、第１の管２０４に取り付けられており、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート２０６が、周辺突合せ継手を使用して第２の管２０８に取り付けられており、この突合せ継手によって、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）と体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートの構成部材を、入れ子式に形成されたアセンブリ内の内管と外管とへの確実な取り付けることが提供される。突合せ継手は、取り付けられたアセンブリの完全な中心決めを解決するようにマイクロチップと体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートとの横方向の小さな並進移動を与えることができる。
【００２６】
管２０４，２０８，２１２は、透明なガラス材料等の任意の適切な材料で形成することができる。透明で低吸収性のガラス管２０４，２０８，２１２は、固体レーザ発振装置の適切な動作に有害な蛍光のパージを提供する。光ファイバパッケージ及び光ファイバーピグテールで広く使用されている市販のガラス製毛細管ユニットは、固体レーザ発振装置２００の製造のための完全に適用可能であることに留意されたい。
【００２７】
蛍光の不利な影響は、レーザ部品のガラスカプセル化によって解決される。レーザ共振器内に形成される局所的な熱流束及び付随する温度勾配は、その形状及び寸法に応じて、高い熱質量及び急速熱時定数の筐体内で等化される。コンパクトなマイクロチップレーザは、小さな熱質量を有しているので、発生した熱勾配は、熱拡散性管状筐体ユニットによって再配分され且つ部分的にヒートシンクされることに留意されたい。既に再配分され且つ実質的に低減された熱流束及び付随する温度勾配は、能動又は受動ヒートシンク装置にさらに伝達させることができる。ヒートシンクの配置は、消費した総出力、マイクロチップの半径方向の熱勾配、熱時定数に基づいて構成することができ、且つマイクロチップと出力カプラとの間の間隔の変化で誘起されるＣＴＥ（熱膨張係数）をさらに最小限に抑えるように構成することができる。様々な結晶、セラミック、又はガラスの構成要素の接合に加えて、この技術は、寄生振動の比較的良好な界面抑制をレーザ利得媒質に提供する一方、反射、散乱、共鳴、熱偏位、ストレスによって誘起される二重屈折性を減少させる。熱的に管理可能なレーザアセンブリとＹＡＧ結晶（例えば、ＹＡＧセラミック又はガラス）とにおける界面伝導性の改善は、大抵の場合に、その合わせ面上に堆積した金属コーティングを使用する。ＹＡＧ成形部材の金属でコーティングされた合わせ面が、次に金属又は伝導性複合材のヒートシンクにはんだ付け又はろう付けされる。形成されたはんだプールは、ボイドフリーの状態に製造され、界面導電性をさらに低減させるような可能な金属間の形成が低減される。また、提案する手法は、ＣＴＥが一致する酸化物及び金属材料を接合することのみに焦点を当てている。全体的な及び局所的なミスマッチストレスが、接着性及び接合性（接着剤及び／又ははんだ付け）材料の適切な材料選択と寸法設計とによって低減される。（温度依存性）のミスマッチ差は、上述した設計上の特徴によっても低減される。構成材料同士の間の熱膨張のミスマッチ差は、アセンブリ内のたわみと層間剥離の不具合の可能性をもたらすことに留意されたい。結晶組成（例えば、セラミック又はガラス）や金属が、ある特定の温度で熱的に一致している場合であっても、それらの熱的ミスマッチ差は、製造及び動作サイクル以内に制限される。従って、実現可能な接合技術の中でも、低温はんだ付け及びろう付けが、ＣＴＥが一致する接着レーザ及び熱管理ユニットのために使用される。
【００２８】
孔２２０は、第２の管２０８を第１の管２０４に接合するための接着剤を挿入するために第１の管２０４に形成される。さらに、別の孔２２２が、第３の管２１２を第１の管２０４に接合するための接着剤を挿入するために第１の管２０４に形成される。透明な材料を使用する特定の実施形態は、多くのマイクロオプトエレクトロニクス・アセンブリに特有の「ブラインド(blind)」アセンブリの特性を緩和し、完成したレーザの下流側の品質検査を容易にすることができる。
【００２９】
２つのレンズ２１６，２１８は、光ビームを集束させるために使用される。レンズ２１６は、反射防止（ＡＲ）コーティングされ、且つ成形プリフォームから作製される。レンズ２１６は、励起光をフォーマットする。レンズ２１６は、その平坦面に見当（位置）合わせされ且つマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）のカートリッジ管内に非熱的に接合される。レンズ２１６の外側面及び管状筐体穴の内面は、比較的精密な入れ子式の継手を形成する。この構成により、ＣＴＥの場合であっても、管に使用されるＣＴＥがミスマッチしたガラスは、過度の横方向変位がなくなるようにすることができる。
【００３０】
レンズ２１８は、スペーサ２２６を用いてレンズ２１６から分離されている。スペーサ２２６は、適切な低ＣＴＥ合金から製造することができる。レンズ２１８は、成形プリフォームから製造されてもよく、反射防止（ＡＲ）コーティングを備えてもよい。レンズ２１８はまた、励起光をフォーマットする。レンズ２１８は、第３の管２１２に取り付けられ、第３の管２１２に非熱的に接合される。
【００３１】
図２には、小型化された固体レーザ発振装置２００の一例が示されているが、種々の変更を、図２の実施形態に対して行ってもよい。例えば、管は、任意の適切なタイプの材料から形成することができる。特定の例として、第１の管２０４、第２の管２０８、及び第３の管２１２のそれぞれは、比較的似たＣＴＥを提供するような材料の組み合わせで形成することができる。さらに、管は、所望の寸法の許容範囲を満たすように機械加工された比較的安価な毛細管プリフォームから作製することができる。
【００３２】
図３Ａ及び図３Ｂには、それぞれ、本開示の一実施形態による励起ダイオード３１６に結合された固体レーザ発振装置３００の例の斜視図又は分解図が示されている。図１の固体レーザ発振装置１００と同様に、固体レーザ発振装置３００は、第１の管３０４上に配置されたマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）３０２と、第２の管３０８上に配置された体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレート３０６と、入れ子式の（スリップ）フィットを用いて一緒に結合することができる第３の管３１２上に配置された光ファイバアセンブリ３１４と、を含む。固体レーザ発振装置３００は、第１の管３０４上に配置されたいくつかのヒートシンク要素３１８を含んでもよい。示される概観は、比較的コンパクトなレーザをもたらすような、構成要素の軸線方向及び半径方向のアセンブリ配置を示す。示される全体的なパッケージのサイズは、約２．５４センチメートル（ｃｍ）（１．０インチ）の直径×７．６２ｃｍ（３．０インチ）の長さで、５６．７０グラム（２オンス）未満の重量である。他の実施形態は、本明細書で説明するサイズ及び重量とは異なる次元のサイズ及び重量を有してもよい。
【００３３】
この特定の実施形態のヒートシンク要素３１８は、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）３０２によって生成された熱や熱エネルギーを吸収するペルチェ素子として一般的に知られている熱電クーラー（ＴＥＣ）を有する。効率的な市販のサーマルプレート・スプレッダーは、比較的に小さな熱流束の大きさによって適用可能である。さらに、示される固体レーザ発振装置３００は、３つのＴＥＣを含むが、他の実施形態は、３つより多くの又は３つ未満のＴＥＣを含んでもよい。ヒートシンク要素３１８は、ガラス管状ユニットの外面上に対称的に配置されており、且つ第１の管３０２上に位置決めされて、比較的短い熱伝導経路をマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）３０２に提供する。ヒートシンク要素３１８は、第１の管３０２の周囲の平坦面に取り付けられる。このように、光吸収性のマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）３０２によって生成された熱勾配は、固体レーザ発振装置３００の軸線に沿って、概して同軸方向モード及び半径方向(redial)支配モードで消散されてもよい。さらに、ヒートシンク要素３１８は、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）３０２の比較的近くに配置することができる。このような配置を有する特定の実施形態は、温度変動による比較的少ないスペクトル変形を含むようなシングルモードの動作で動作する能力を保持することができる。さらに、このような実施形態は、レーザ共振器の温度によって誘起された伸張又は収縮に対して比較的鈍感（無反応）であり得る。従って、パッケージの半径方向の対称性は、異なる温度レベルで保存することができる。これは、シングルモード動作について比較的重要な特徴である。
【００３４】
特定の実施形態は、レーザ出力スケーリングを提供することによって、変動する出力レベルで発生する熱を効率的に放散するような利点を提供することができる。また、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）３０２からヒートシンク要素３１８への主要な半径方向の短い熱伝導経路は、典型的には、レーザ発振特性に変動を引き起こすような、利得媒体内の温度変化及び温度勾配を緩和する。さらに、透明な管３０４，３０６，３１２によって、蛍光が管内の共振器を過熱することなく脱出することが可能になる。フェルール（口金）オプションを越えて延びるような、示される光ファイバ接続オプションは、多重化された励起装置及び／又は遠隔の励起取付具（マウント）を収容することができる。また、管３０４，３０６，３１２は、比較的厚い壁で構成されており、光路の方向に対して半径方向及び軸線方向の両方で、熱によって誘起されるストレスを低減することができる。
【００３５】
図３Ａ及び図３Ｂには、励起ダイオード３１６に結合された、小型化された固体レーザ発振装置３００の一例が示されているが、種々の変更を図３Ａ及び図３Ｂに示される実施形態に対して行ってもよい。例えば、励起ダイオード３１６は、固体レーザ発振装置３００による使用に適した光の列を発生させるような任意のタイプの光発生装置を含むことができる。さらに、ヒートシンク要素３１８は、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）３０２からの熱を積極的に放散させるようなＴＥＣとして示されているが、他の実施形態は、受動ヒートシンク要素（例えば、熱スプレッダ）等の熱を放散するような任意の適切なタイプのヒートシンク要素を含んでもよい。
【００３６】
図４Ａ、図４Ｂ、及び４Ｃには、本開示の教示による小型化された固体レーザ発振装置上に配置された取付構造の例が示されている。図３Ａ及び図３Ｂの固体レーザ発振装置３００と同様に、固体レーザ発振装置４０２の光ファイバーアセンブリ４０２は、光ファイバ４０６を使用する励起ダイオード４０４に結合されている。
図４Ａの実施形態は、管状部材４１２を有する金属ブロック４１０を含んでおり、この金属ブロック４１０は、固体レーザ発振装置４０２と、別の構造体に取り付けるための孔を有するフランジ４１４とを収容する。
【００３７】
図４Ｂの実施形態は、上部材４２２を有する金属ブロック４２０を含んでおり、この上部材４２２は、固体レーザ発振装置４０２を保持するための底部材４２４にボルトで固定される。底部材４２４は、別の構造体に取り付けるための孔を有するフランジ４２６を含んでもよい。底部材４２４は、固体レーザ発振装置４０２に弾性結合するのための内部スプリング（図示せず）を含むＶ字型のサドルを有する。この配置では、光ファイバ相互接続部の予め選択された長さによって、熱的に誘起される変位を含むような、ほぼストレスフリーの変位が可能になる。比較的大きな熱質量を有するので、底部材４２４のＶ字型のサドルは、固体レーザ発振装置４０２上に分布した物理的ストレスを比較的均一にする。さらに、その円筒形状のフォームファクタは、用途と、特定のレーザシステムのパッケージ制約とに応じて調整可能な取付けを提供する。
【００３８】
図４Ｃには、固体レーザ発振装置４０２と一緒に図４Ｂの金属ブロック４２０上に取り付けられた受動ヒートシンク４３０が示されている。ヒートシンク４３０は、伝導性接着剤を使用して、アセンブリの発熱領域に接合されており、固体レーザ発振装置４０２との界面全体の温度上昇を最小限に抑えることができる。
これらの特定の実施形態は、少なくとも部分的に、又は殆ど断熱化されるような取付け構造を提供することができる。金属ブロック４１０，４２０を用いて、励起ダイオード４０４と固体レーザ発振装置４０２との間の光ファイバ相互接続の構造パラメータは、比較的良好な構造的一体性を提供する一方、光ファイバの比較的小さい曲率に起因する光損失を低減する。
【００３９】
図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃには、固体レーザ発振装置４０２を取り付けるために使用される取付構造のいくつかの例が示されているが、各種の変更を、図４Ａ、４Ｂ、及び４Ｃに示される実施形態に対して行ってもよい。例えば、取付構造は、固体レーザ発振装置４０２上に配置されたヒートシンク要素に熱的結合させるための１つ又は複数の追加要素を含んでもよい。さらに、取付構造体は、ハウジングから伝達される物理的ショック及び振動エネルギーを低減するようなゴムグロメット等の取付構造も含み、この取付構造は、固体レーザ発振装置４０２に取り付けられている。
【００４０】
図５には、本開示の一実施形態による小型化された固体レーザ発振装置を製造するためのプロセス５００の例が示されている。
ステップ５０２において、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）は、第１の管の端面に位置決めされており、且つマイクロ波溶融金属化層又は従来のはんだ付けプロセスを使用して第１の管に接合されている。一実施形態では、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）は、空気硬化、熱硬化、又は化学硬化接着剤を使用して第１の管に接合してもよい。
【００４１】
ステップ５０４において、集束レンズは、光ファイバーアセンブリを用いて構成された第３の管内に接合される。１つ以上のスペーサは、互いに、且つ管の軸線に対して適切な位置を確保するために２つのレンズの間に挿入することができる。一実施形態では、アライメント及び光スポット像は、第１の管を介してサンプルビーム光を注入するようなターゲット固定具を使用して確立することができる。
ステップ５０６において、図５Ｂからの第３の管が、図５Ａからの第１の管に挿入される。これらの管を互いに整列した後で、それらの管は、第１の管に配置された孔から注入された接着剤を用いて互いに接合してもよい。
【００４２】
ステップ５０８において、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートは、第２の管に取り付けられる。一実施形態では、第２の管は、格子方向を参照するために、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートを固体レーザ発振装置に半径方向に整列させるようなクロック同期フラット部を含むことができる。
ステップ５１０において、第２の管は、第１の管内に挿入され且つ整列され、適切な接着剤を用いて接合される。また、ヒートシンクは、適切な接合用接着剤を使用して、第１の管に取り付けることができる。第１の管を第２の管に接合する前に、アライメントは、励起ダイオードに電力を供給することにより行われる一方、所望のレーザ発振モードが達成されるとともに経時的に比較的安定したシングルモードになるまで、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）プレートを位置決めする。その後、固体レーザ発振装置の製造プロセスが完了する。
【００４３】
図５には、小型化された固体レーザ発振装置を製造するための方法５００の一例が示されているが、各種の変更を、図５に示される実施形態に対して行ってもよい。例えば、一連のステップとして示されるように、図５の各種ステップを、重複するように行う、並列に行う、異なる順序で行う、又は複数回行ってもよい。
【００４４】
図６には、本開示の一実施形態による光学アセンブリ６００の例が示されている。光学アセンブリ６００は、２つの対応する光ファイバ６０６及びカプラ６０８介して励起ダイオード等の２つの光発生装置６０４に光学的に結合された小型化された固体レーザ発振装置６０２を有する。スプール６１０は、光ファイバ６０６をコイル形状に保持するためのフレームを提供する。
【００４５】
光発生装置６０４は、大抵の場合に、マイクロチップ発振器（ＭＣＯ）が、固体レーザ発振装置６０２内に配置されている場合に、実質的により多くの熱を発生させる。従って、光学アセンブリ６００は、固体レーザ発振装置６０２からの光発生装置６０４の物理的な分離を提供し、それによって、それら装置の熱放散を個別に管理することができる。さらに、固体レーザ発振装置６０２の熱放散は、シングルモード領域で適切な動作を提供するために、光発生装置６０４の精度より高いレベルの精度で管理する必要がある。光発生装置６０４に対して固体レーザ発振装置６０２を遠隔に取り付けることにより、温度に敏感なシングルモードのマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）／体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）構成要素を有する固体レーザ発振装置６０２レーザを、ダイオード・アセンブリ及びその分離したヒートシンクユニットから熱的に分離させる。スプール６１０は、光発生装置６０４用の取付構造を提供し、且つ光発生装置６０４用のヒートシンクを形成する。スプール６１０は、光ファイバケーブル６０６と取付／案内セグメントとの精密な位置決め用の埋め込み型Ｖ字溝機構を含むような熱伝導性合金から製造される。光ファイバの小さな熱質量に対するスプールの大きな熱質量によって、湾曲した光ファイバ内で発生する熱の効率的な熱スプレッダとなる。
【００４６】
カプラ６０８が、２つの光発生装置６０４によって生成された光ビームをまとめるために提供される。他の実施形態では、光学アセンブリ６００は、１つの光発生装置又は２つ以上の光発生装置等の任意の適切な数の光発生装置（例えば、レーザ励起ダイオード）を有してもよい。例えば、バッテリは、本明細書に示されたものと同様の方法で円筒形状のスプールに取り付けられた４〜１６個の光発生装置を有する。示されるような市販されているカプラは、適切なカプラの組み合わせ比の選択によりパワースケーリングを提供してもよい。この配置は、特定の又は指定の光発生装置から選択して光ビームを固体レーザ発振装置６０２内に注入してもよい。
【００４７】
図７には、本開示の一実施形態による別の例の光学アセンブリ７００が示されている。図４Ｃの光学アセンブリと同様に、光学アセンブリは、金属ブロック７０４に配置された、受動ヒートシンク７０６に熱的に結合された、そして光ファイバ７１０のセクションを介して光発生装置７０８に光学的に結合された、小型化された固体レーザ発振装置７０２を有する。光学アセンブリ７００は、励起光ビームをマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）のＱスイッチ層に注入するような受動Ｑスイッチブリーチング（漂白）光発生装置７１２も含んでおり、パルス繰り返し周波数設定と精密なパルスタイミング制御のための固体レーザ発振装置においてレーザ共振器を光学的に漂白する。ブリーチング（漂白）光発生装置７１２は、上述したような方法で、熱管理のための一体型ヒートシンクに取り付けられる。
【００４８】
さらに、固体レーザ発振装置のレーザ共振器は、反射防止（ＡＲ）及びダイクロイック誘電コーティング等の高いレーザ損傷耐性を有する２つの誘電性干渉コーティング（ミラー）を含んでもよい。ダイクロイック干渉フィルタコーティングは、高反射及び反射防止（ＨＲ／ＡＲ）セグメントを含み、こうして、特定の波長を反射し（例えば、励起）、他の（動作）波長を透過させる。これらの両方のコーティングは、Ｔａ２０５／ＳｉＯ２フィルム等の高屈折率及び低屈折率の酸化物材料の干渉薄膜によって形成される。このタイプのフィルムは、比較的良好なレーザ損傷耐性を提供することができ、この耐性は、ブリーチング（漂白）レーザ励起ダイオード７１２のために特に重要である。
【００４９】
図７には、固体レーザ発振装置６０２を含む光学アセンブリ７００の一例が示されているが、各種の変更を、図７の実施形態に対して行ってもよい。例えば、示される光発生装置７１２は、第１の管のポートホールを通してマイクロチップ発振器（ＭＣＯ）のキャビティ内に漂白ビームを導入するような励起ダイオードを有しているが、光発生装置７１２は、取付構造体から遠隔に配置されており、且つ別の光ファイバ（図示せず）を介して固体レーザ発振装置７０２に光学的に結合してもよい。
【００５０】
取付構造は、固体レーザ発振装置４０２上に配置されるヒートシンク要素に熱的に結合させるための１つ又は複数の追加の要素を含んでもよい。さらに、取付構造は、ハウジングから伝達された物理的なショック及び振動エネルギーを低減させるようなラバーグロメット等の取付機構を含んでもよく、この取付構造は、固体レーザ発振装置４０２上に取り付けられる。
【００５１】
本開示は、特定の実施形態及び一般的に関連する方法を説明するが、これらの実施形態及び方法の交換及び並べ替えが当業者には明らかであろう。従って、例示的な実施形態の上述した説明は、本開示を規定又は制限するものではない。以下の特許請求の範囲によって規定されるように、他の変更、置換、及び変更は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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