(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームダンプにおいて、
エンクロージャであって、前記エンクロージャが、少なくとも１つの光ファイバに接続するように構成され、前記エンクロージャが、少なくとも１つの光ファイバを介して、前記エンクロージャの内部に光を受光するための開口を備えるように構成され、前記光が、前記少なくとも１つの光ファイバを介して、遠隔に配置された光源から前記エンクロージャに伝送される、エンクロージャであって、前記受光した光を前記エンクロージャ内に少なくとも実質的に封じ込めるように構成されるエンクロージャと、
第１のテーパ構造と、
第２のテーパ構造と、を備え、
前記第１のテーパ構造および前記第２のテーパ構造は、前記エンクロージャの内部に配置され、
前記第１のテーパ構造および前記第２のテーパ構造は、前記エンクロージャに受光された光が前記第２のテーパ構造内の開口を通過し、前記第１のテーパ構造に衝突するように構成され、
前記第１のテーパ構造は、前記第１のテーパ構造の表面全体に前記衝突光を拡散すること、前記衝突光を反射すること、前記衝突光を散乱させること、および前記衝突光を吸収することのうちの１つを行うように構成され、
前記第２のテーパ構造は、前記第２のテーパ構造内の開口からの入射光路を挟んで対向するとともに前記入射光路に沿って前記第２のテーパ構造内の開口から前記第２のテーパ構造の末端部に至るまで漸次対向距離が拡がるように傾斜が形成され、戻り反射光または戻り散乱光を拡散すること、戻り反射光または戻り散乱光を吸収すること、戻り反射光または戻り散乱光を反射すること、戻り反射光または戻り散乱光を散乱させることのうち少なくとも１つを行うことで戻り散乱光の前記第２のテーパ構造内の開口への戻りを抑制するように構成される、ビームダンプ。
【請求項２】
前記エンクロージャが、不透明なエンクロージャである、請求項１に記載のビームダンプ。
【請求項３】
前記エンクロージャが、押し出し成型されたアルミニウムで形成される、請求項１に記載のビームダンプ。
【請求項４】
前記受光した光が、レーザ発振器からの残留励起光、増幅器からの残留励起光、および周波数変換プロセスからの残留光のうちの１つである、請求項１に記載のビームダンプ。
【請求項５】
前記受光した光が、前記エンクロージャの内側表面に衝突する、請求項１に記載のビームダンプ。
【請求項６】
前記エンクロージャの前記内部に配置された少なくとも１つの吸収体をさらに備え、前記少なくとも１つの吸収体が、前記光を吸収するように構成される、請求項１に記載のビームダンプ。
【請求項７】
前記エンクロージャの外側表面に接続された冷却構造をさらに備え、前記冷却構造が、前記エンクロージャの表面温度を下げるように構成される、請求項１に記載のビームダンプ。
【請求項８】
前記内側表面が、前記衝突光を反射すること、前記衝突光を散乱させること、および前記衝突光を吸収することのうちの１つを行うように構成される、請求項５に記載のビームダンプ。
【請求項９】
前記エンクロージャの前記内側表面が、粗面部分、ビードブラストされた部分、金属部分、および光吸収性材料で被覆された部分のうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載のビームダンプ。
【請求項１０】
前記第１のテーパ構造および前記第２のテーパ構造の少なくとも１つが、熱伝導性材料、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、金属合金、カーボン、およびグラファイトのうちの１つで形成される、請求項１に記載のビームダンプ。
【請求項１１】
前記第１のテーパ構造および前記第２のテーパ構造の少なくとも１つが、金属、ニッケル、銀および金のうちの１つで少なくとも部分的に被覆される、請求項１に記載のビームダンプ。
【請求項１２】
前記第１のテーパ構造および前記第２のテーパ構造の少なくとも１つが、粗面およびビードブラスト表面のうちの１つを含む、請求項１に記載のビームダンプ。
【請求項１３】
前記第１のテーパ構造および前記第２のテーパ構造の少なくとも１つが、多角形構造および円錐構造のうちの１つである、請求項１に記載のビームダンプ。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの吸収体が、液体吸収体、ガラスで形成された吸収体、メッシュで形成された吸収体、スチールウールで形成された吸収体、カッパーウールで形成された吸収体のうちの１つである、請求項６に記載のビームダンプ。
【請求項１５】
前記冷却構造が、ファン、ヒートパイプ冷却構造、熱電冷却構造、熱放射フィン、および液体冷却構造のうちの１つである、請求項７に記載のビームダンプ。
【請求項１６】
前記光を、選択された発散角で前記第２のテーパ構造を通過させるように、前記第２のテーパ構造の前記開口がサイズ設定される、請求項１に記載のビームダンプ。
【請求項１７】
レーザシステムにおいて、
少なくとも１つの遠隔に配置されたレーザと、
少なくとも１つの光ファイバと、
エンクロージャであって、前記エンクロージャが、前記少なくとも１つの光ファイバに接続されるように構成され、前記エンクロージャが、前記少なくとも１つの光ファイバを介して、前記エンクロージャの内部に光を受光するための開口を備えるように構成され、前記光が、前記少なくとも１つの光ファイバを介して、前記遠隔に配置されたレーザから前記エンクロージャに伝送される、エンクロージャと、
第１のテーパ構造と、
第２のテーパ構造と、を備え、
前記第１のテーパ構造および前記第２のテーパ構造は、前記エンクロージャの内部に配置され、
前記第１のテーパ構造および前記第２のテーパ構造は、前記エンクロージャに受光された光が前記第２のテーパ構造内の開口を通過し、前記第１のテーパ構造に衝突するように構成され、
前記第１のテーパ構造は、前記第１のテーパ構造の表面全体に前記衝突光を拡散すること、前記衝突光を反射すること、前記衝突光を散乱させること、および前記衝突光を吸収することのうちの１つを行うように構成され、
前記第２のテーパ構造は、前記第２のテーパ構造内の開口からの入射光路を挟んで対向するとともに前記入射光路に沿って前記第２のテーパ構造内の開口から前記第２のテーパ構造の末端部に至るまで漸次対向距離が拡がるように傾斜が形成され、戻り反射光または戻り散乱光を拡散すること、戻り反射光または戻り散乱光を吸収すること、戻り反射光または戻り散乱光を反射すること、戻り反射光または戻り散乱光を散乱させることのうち少なくとも１つを行うことで戻り散乱光の前記第２のテーパ構造内の開口への戻りを抑制するように構成され、
前記エンクロージャが、前記エンクロージャ内に前記受光した光を少なくとも実質的に封じ込めるように構成される、レーザシステム。
【請求項１８】
ビームダンプにおいて、
エンクロージャであって、前記エンクロージャが、少なくとも１つの光ファイバに接続されるように構成され、前記エンクロージャが、少なくとも１つの光ファイバを介して、前記エンクロージャの内部に光を受光するための開口を備えるように構成され、前記光が、前記少なくとも１つの光ファイバを介して、遠隔に配置された光源から前記エンクロージャに伝送される、エンクロージャと、
第１のテーパ構造と、
第２のテーパ構造と、であって
前記第１のテーパ構造および前記第２のテーパ構造は、前記エンクロージャの内部に配置され、
前記第１のテーパ構造および前記第２のテーパ構造は、前記エンクロージャに受光された光が前記第２のテーパ構造内の開口を通過し、前記第１のテーパ構造に衝突するように構成され、
前記第１のテーパ構造は、前記第１のテーパ構造の表面全体に前記衝突光を拡散すること、前記衝突光を反射すること、前記衝突光を散乱させること、および前記衝突光を吸収することのうちの１つを行うように構成され、
前記第２のテーパ構造は、前記第２のテーパ構造内の開口からの入射光路を挟んで対向するとともに前記入射光路に沿って前記第２のテーパ構造内の開口から前記第２のテーパ構造の末端部に至るまで漸次対向距離が拡がるように傾斜が形成され、戻り反射光または戻り散乱光を拡散すること、戻り反射光または戻り散乱光を吸収すること、戻り反射光または戻り散乱光を反射すること、戻り反射光または戻り散乱光を散乱させることのうち少なくとも１つを行うことで戻り散乱光の前記第２のテーパ構造内の開口への戻りを抑制するように構成され、
少なくとも１つの吸収体であって、前記少なくとも１つの吸収体が、前記エンクロージャの前記内部の、前記第１のテーパ構造と前記第２のテーパ構造との間に配置され、前記少なくとも１つの吸収体が前記光を吸収するように構成される、少なくとも１つの吸収体と、を備え、
前記エンクロージャが、前記エンクロージャ内に前記受光した光を少なくとも実質的に封じ込めるように構成される、ビームダンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、本明細書にその全体が参照として組み込まれる、２０１０年７月３０日出願の「Ｌｏｗ  Ｓｔｒａｙ  Ｌｉｇｈｔ  Ｂｅａｍ  Ｄｕｍｐ  ｗｉｔｈ  Ｆｉｂｅｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ」と題する米国仮特許出願第６１／３６９，５９１号に基づく米国特許法１１９（ｅ）の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に、半導体ウエハ検査システムおよびフォトマスク検査システムのような検査システムと併せて使用される照明器に関する。より詳細には、そのような検査システムとともに使用するための周波数変換された光源に関する。
【背景技術】
【０００３】
検査システム（たとえば、半導体ウエハ検査システムおよびフォトマスク検査システム）と併せて利用される現在利用可能な照明器（たとえば、レーザシステム、レーザ）は、典型的には、吸収性媒体またはビームダンプに残留光を送ることによって、周波数変換プロセスからの残留光を処理する。これらの現在実装されているレーザシステムは、過剰に発生した熱、過剰な散乱光、および光汚染（光汚染）のような問題を経験することがあり、これらの問題は、レーザシステムの安定性および性能を損なうおそれがある。
【０００４】
したがって、レーザの温度を上昇させず、許容可能な低いレベルの散乱光で済み、最小限の光汚染で済み、低コストで、サイズの小さなビームダンプを提供することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４，８６４，０９８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７７５，３１５号明細書
【発明の概要】
【０００６】
したがって、本発明の一実施形態は、エンクロージャを含むビームダンプである。エンクロージャは、少なくとも１つの光ファイバに接続するように構成される。さらに、エンクロージャは、少なくとも１つの光ファイバを介して、エンクロージャの内部に光を受光するための開口（たとえば、開口面積は、エンクロージャの表面積の１／１０００未満でよい）を備えるように構成される。また、前記光は、少なくとも１つの光ファイバを介して、遠隔に配置された光源からエンクロージャに伝達される。さらに、エンクロージャは、受光した光をエンクロージャ内に少なくとも実質的に封じ込めるように構成される。受光した光は、エンクロージャの内側表面に衝突し得る。内側表面は、衝突光を反射し、散乱させ、および／または吸収するように構成される。たとえば、エンクロージャの内側表面は、粗面にされた（たとえば、ビードブラストされた）部分、金属部分、および／または光吸収性材料（たとえば、１０％以上の光吸収レベル／割合を有する光吸収性材料）で被覆された部分を含み得る。受光した光は、レーザ発振器からの残留励起光、増幅器からの残留励起光、および／または周波数変換プロセスからの残留光であり得る。エンクロージャは、不透明なエンクロージャであってよく、押し出し成型されたアルミニウムのような金属で形成してもよい。
【０００７】
本開示のさらなる実施形態は、エンクロージャを含むビームダンプである。エンクロージャは、少なくとも１つの光ファイバに接続されるように構成される。また、エンクロージャは、少なくとも１つの光ファイバを介して、エンクロージャの内部に光を受光するための開口を備えるように構成される。前記光は、前記少なくとも１つの光ファイバを介して、遠隔に配置された光源からエンクロージャに伝達される。また、少なくとも１つのテーパ構造が、エンクロージャの内部に配置される。受光した光が前記少なくとも１つのテーパ構造に衝突し、前記少なくとも１つのテーパ構造が、その表面全体に衝突光を拡散すること、衝突光を反射すること、衝突光を散乱させること、および衝突光を吸収することのうちの１つを行うように構成される。さらに、エンクロージャが、エンクロージャ内に受光した光を少なくとも実質的に封じ込めるように構成される。例示的な実施形態では、第１のテーパ構造および第２のテーパ構造は、エンクロージャ内で実装することができ、エンクロージャによって受光した光が第１のテーパ構造を通過し、第２のテーパ構造の開口に衝突するように構成することができる。たとえば、第２のテーパ構造の表面積への光の分布の拡散を促進するために、光を所望の発散角で第１のテーパ構造を通過させるように、第１のテーパ構造の開口をサイズ設定することができる。（１つまたは複数の）テーパ構造は、熱伝導性材料、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、金属合金、カーボン、および／またはグラファイトで形成することができる。さらなる実施形態では、（１つまたは複数の）テーパ構造は、金属、ニッケル、銀および／または金で少なくとも部分的に被覆することができる。さらなる実施形態では、（１つまたは複数の）テーパ構造は、粗表面（たとえば、ビーズブラスト表面）を含むことができる。さらなる実施形態では、（１つまたは複数の）テーパ構造は、（１つまたは複数の）多角形構造および／または円錐形構造とすることができる。さらなる実施形態では、（１つまたは複数の）テーパ構造は、１０％超の光吸収パーセントを有することができる。
【０００８】
本開示のさらに追加の実施形態は、エンクロージャを含むビームダンプである。エンクロージャは、少なくとも１つの光ファイバに接続されるように構成される。また、エンクロージャは、少なくとも１つの光ファイバを介して、エンクロージャの内部に光を受光するための開口を備えるように構成される。前記光は、少なくとも１つの光ファイバを介して、遠隔に配置された光源からエンクロージャに伝達される。また、少なくとも１つのテーパ構造が、エンクロージャの内部に配置される。受光した光が、前記少なくとも１つのテーパ構造に衝突し、前記少なくとも１つのテーパ構造が、その表面全体に衝突光を拡散すること、衝突光を反射すること、衝突光を散乱させること、衝突光を吸収することのうちの１つを行うように構成される。また、少なくとも１つの吸収体（volume absorber）が、エンクロージャの内部に配置される。前記少なくとも１つの吸収体は光を吸収するように構成される。さらに、エンクロージャは、エンクロージャ内に受光した光を少なくとも実質的に封じ込めるように構成される。例示的な実施形態では、（１つまたは複数の）吸収体は、液体吸収体、ガラスで形成された（１つまたは複数の）吸収体、メッシュで形成された（１つまたは複数の）吸収体、スチールウールで形成された（１つまたは複数の）吸収体、カッパーウールで形成された（１つまたは複数の）吸収体のうちの１つとすることができる。さらなる実施形態では、ビームダンプは、エンクロージャの外側表面に接続され得る冷却構造を含むことができる。冷却構造は、エンクロージャの表面温度を下げるように構成することができる。たとえば、冷却構造は、ファン、ヒートパイプ冷却構造、熱電冷却構造、熱放射フィン、および／または液体冷却構造とすることができる。
【０００９】
前述の一般的な説明も以下の詳細な説明も、単に例示的なものにすぎず、必ずしも、本発明を特許請求するように限定するものではないことを理解されたい。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を例示したものであり、一般的な説明とともに本発明の原理を説明するものである。
【００１０】
添付の図面を参照すると、当業者には本発明の数多くの利点が理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の例示的な実施形態による、光ファイバを介してビームダンプに接続されたレーザを含むレーザシステムの概略ブロック図である。
【図２】本開示のさらなる例示的な実施形態によるレーザシステムの概略ブロック図である。
【図３】本開示の例示的な実施形態による図１および図２の（１つまたは複数の）レーザシステム中に実装され得るレーザ（たとえば、周波数変換レーザ）の概略ブロック図である。
【図４】本開示の例示的な実施形態による、レーザと光ファイバとの相互接続の断面図である。
【図５】本開示のさらなる例示的な実施形態による、リモートヘッドまたはレーザエンクロージャと光ファイバとを相互接続するように構成することができるファイバサポートの概略ブロック図である。
【図６】本開示のさらなる例示的な実施形態による遠隔式のエンクロージャ（たとえば、ビームダンプ、ビームダンプエンクロージャ）の概略ブロック図であり、ビームダンプエンクロージャは、ファイバ伝送と単一のテーパ構造とを含む。
【図７】本開示のさらなる例示的な実施形態による、ファイバ伝送と複数のテーパ構造とを含むビームダンプエンクロージャの概略ブロック図である。
【図８】本開示のさらなる例示的な実施形態による、複数のテーパ構造を含み、ファイバ伝送を介して低開口数（ＮＡ）光を受光するように構成されたビームダンプエンクロージャの概略ブロック図である。
【図９】本開示のさらなる例示的な実施形態による、ファイバ伝送と、複数のテーパ構造と、（１つまたは複数の）吸収体とを含むビームダンプエンクロージャの概略ブロック図である。
【図１０】本開示のさらなる例示的な実施形態による、２つのファイバ伝送と、複数のテーパ構造とを含むビームダンプエンクロージャの概略ブロック図である。
【図１１】本開示のさらなる例示的な実施形態による、ファイバ伝送を含むビームダンプエンクロージャの概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の現時点で好ましい実施形態を以下に詳細に示し、それらの例は添付の図面に示されている。
【００１３】
半導体業界では、高スループットおよび分解能の向上した、ウエハ検査システムおよびフォトマスク検査システムが現在も求められている。そのような検査システムの継続的な産出は、高出力の光エネルギー（たとえば、遠紫外（ＤＵＶ）光エネルギー）を使用して、ウエハまたはレクチルを照明することによってより高い分解能を達成する傾向がある。適当なＤＵＶパワーを提供するための主な方法は、より長い波長の光からより短い波長の光を発生させることを伴う。波長を変えるこのプロセスは、一般に、周波数変換と呼ばれる。周波数変換は、光学結晶における非線形応答を生成するために、ピーク出力の高い光および／または平均出力の高い光を必要とする。オリジナル光は、典型的には、基本光と呼ばれる。
【００１４】
周波数変換システム内で光を制御することは、とても重要であり、課題が多い。安定したレーザ動作には、安定したレーザ温度が必要とされる。また、安定したレーザ動作には、迷光を最小限に抑える機能が必要とされるが、この機能はレーザ出力測定のような組込み型診断（ＢＩＤ）と干渉することがある。周波数変換プロセスは、非常に低効率である場合がある。たとえば、基本光を第２次高調光に変換するプロセスの効率は、しばしば５０％未満となり、したがって、基本光の残りの５０％（たとえば、望ましくない光、残留光）が残る。さらに、第４次高調光が望ましい場合、第２次高調光を第４次高調光に変換するプロセスの効率は、１０％未満となることがあり、したがって、第２次高調光の残りの９０％（たとえば、残留光）が対処すべきまま残る。
【００１５】
現在利用可能なレーザシステム（たとえば、レーザ）は、残留光を吸収性媒体またはビームダンプに送ることによって残留光を処理する。これにより、発生した光および散乱光に関する重大な問題が生じることがある。たとえば、高出力レーザは、空冷ビームダンプを１００℃まで容易に加熱することがある。この問題を克服しようと試みるために現在利用されている解決策は、ビームダンプから熱を除去するための水冷を実装することである。しかしながら、水冷ビームダンプは、非常に大型で、非常に高価で、および／または信頼できないことがある。また、上述のように、残留光をビームダンプに送ることにより、散乱光に関する重大な問題が生じることがある。たとえば、現在利用可能なビームダンプは、１０００分の１を超える後方散乱光を有することがある。これは、１ピコワット（ｐＷ）／ｃｍ2以下の感度の低出力検出器を隔離するには不十分である。
【００１６】
さらに、高出力の紫外（ＵＶ）光または遠紫外（ＤＵＶ）光を発生させるとき、ビームダンプを実装している複数の現在利用可能な検査システム（たとえば、レーザシステム）が経験する別の重大な問題は、光汚染であり得る。たとえば、ビームダンプ中の材料、具体的には吸収性コーティングからのガス放出および汚染は、レーザシステムには望ましくない特徴および／または許容できない特徴である。したがって、レーザの温度を上昇させず、初期光の１／１０００未満の散乱光で済み、最小限の光汚染で済み、低コストでサイズが小さいビームダンプを有することが望ましい。
【００１７】
Ｂａｓａｎｅｓｅらによる米国特許第４，８６４，０９８号（以下、Ｂａｓａｎｅｓｅ）には、１０．６ミクロン波長の二酸化炭素レーザとともに使用するための典型的な高出力ビーム用ビームダンプが提示されている。Ｂａｓａｎｅｓｅに開示されたビームダンプは空冷式であり、反射性円筒形エレメントの外側表面を使用してビームを吸収体に反射する。Ｂａｓａｎｅｓｅに開示されたビームダンプは、典型的には、機械加工アプリケーションで実装され、少量の迷光は問題にならない。しかしながら、Ｂａｓａｎｅｓｅに開示されたビームダンプは、２ミクロン未満の波長で使用されるとき、かなりの量の反射した散乱光を有する。さらに、Ｂａｓａｎｅｓｅに開示されたビームダンプは封入されておらず、入射光の直接ファイバ伝送は可能ではない。それに加えて、Ｂａｓａｎｅｓｅに開示されたビームダンプとともに実装された水冷では、依然として、ビームダンプの領域における大幅な温度上昇が可能であり得る。
【００１８】
Ｎｉｅｌｄらによる米国特許第６，７７５，３１５号（以下、Ｎｉｅｌｄ）には、光学システムの外側に装着された空冷ビームダンプを含む、医療レーザを制御するためのシステムが提示されている。Ｎｉｅｌｄに開示されたシステムは、光ファイバからの入力光を、出力光ファイバとビームダンプの間で切り替えるように設計される。Ｎｉｅｌｄでは、ビームダンプは空冷式であり、吸収性コーンの内側部分を使用する。しかしながら、コーンの内側表面を使用することにより反射の数、したがって、コーン領域を射出する前に吸収され得る光の量が制限される。さらに、コーンの内側表面を使用することにより、高出力光が効率的に分散せず、吸収性コーティングにダメージを与える可能性がある。これらの特徴により、Ｎｉｅｌｄに開示されたビームダンプは、高出力光および長寿命に望ましくないものになる。さらに、Ｎｉｅｌｄのビームダンプは、散乱光または反射光のかなりの部分を逃がすように、透明なウィンドウによって１つの側面に封入されている。さらに、Ｎｉｅｌｄのビームダンプは、光学アセンブリに直接装着されており、いかなる加熱もそのアセンブリに直接伝達される。Ｎｉｅｌｄのビームダンプは、光学システムに直接接続されているので、発生したいかなる熱も、やはり光学システムのハウジングに伝達される。Ｎｉｅｌｄに開示されたビームダンプを実装すると、１０Ｗのレーザパワーであっても、温度が２０℃上昇し得る。
【００１９】
本開示は、複数のビームダンプ（たとえば、遠隔式のエンクロージャ）の実施形態を開示するものである。ビームダンプは、光源を備えて実装され、ファイバ伝送を介して（たとえば、光ファイバを介して）光源からビームダンプに伝送される光を封じ込めるように構成することができる。これらの遠隔式のエンクロージャは、熱源を取り除き、光源から遠くへ散乱させる上で効果的な機構を提供する。それに加えて、本明細書に開示される遠隔式のエンクロージャは、重要な光汚染源を取り除くことができる。光汚染は、４００ナノメータ（ｎｍ）未満の波長を有するレーザ源の寿命を制限する。光汚染の影響を最小限に抑えるために、遠隔式のエンクロージャを構築する際に、ニッケル被覆アルミニウムおよびステンレス鋼を使用することができる。さらに、残留表面汚染を最小限に抑えるために、エンクロージャの一部を電界研磨すること、および／またはエンクロージャの一部に特別な清浄プロセスを施すことも望ましいことがある。これにより、そのような状態になるように設計されている任意の部分には、大幅にコストが加算されることがある。このため、本明細書に開示されたビームダンプ（たとえば、遠隔式のエンクロージャ）の実施形態は、高出力の周波数変換レーザのような、レーザを備える実装形態を使用するのが好ましいことがある。
【００２０】
図１を参照すると、本開示の例示的な実施形態によるレーザシステム１００が示されている。レーザシステム１００は、レーザエンクロージャ（たとえば、レーザ）１０１を含む。レーザシステム１００はさらに、遠隔式のエンクロージャ（たとえば、ビームダンプ）１０３を含む。レーザ１０１は、光ファイバ１０２を介してビームダンプ１０３に接続されている。レーザ１０１からの残留光は、光ファイバ１０２中に向けられ（たとえば、光ファイバ１０２中に伝送され、光ファイバ１０２中に結合され）、前記光ファイバ１０２は、残留光をビームダンプ１０３に導く。残留光は、そうでない場合には、レーザ１０１の内部で吸収される、または、レーザ１０１の外側の自由伝搬によって伝達される必要がある光である。この残留光は、光学発振器または光学増幅器のための励起光、あるいは、周波数変換プロセスの一部である光とすることができる。
【００２１】
例示的な周波数変換プロセスは、安定的な非線形結晶を使用して、１０６４ｎｍ光から５３２ｎｍ光を発生させる。そのような場合には、１０６４ｎｍ光の４０％を５３２ｎｍ光へと変換することができ、１０６４ｎｍ光の６０％が残り、この６０％が残留光となる。この残留した１０６４ｎｍ光は、残留光を遠隔式のエンクロージャ１０３（たとえば、ビームダンプ）に導くように構成された光ファイバ１０２中に集束することができる。遠隔式のエンクロージャ１０３は、ファイバ１０２によって伝送されたレーザ１０１からの残留光を吸収するように構成される。ビームダンプ１０３はレーザ１０１から遠隔に配置されるので、図１に示されたレーザシステム１００は、周波数変換中に生成され得る上昇した熱負荷および散乱光からレーザ１０１を効果的に隔離し、光汚染源からもレーザ１０１を隔離する。さらに、遠隔式のエンクロージャ１０３は、レーザ１０１の外側にある、したがって、レーザ１０１に対して重要でない場所にあるので、ビームダンプ１０３のコストを大幅に低減できる可能性がある。これは、特に、非常に高出力の残留光を実装するレーザシステム１００に当てはまる可能性がある。さらなる実施形態では、レーザシステム１００は、冷却手段に組み込むことができる。冷却手段（図示せず）は、遠隔式のエンクロージャ１０３に取り付けることができる。可能な冷却手段は、ヒートパイプ冷却器、熱電冷却器、強制空冷、および液体冷却を含み、および／またはそれらを実装することができる。
【００２２】
図２を参照すると、本開示のさらなる例示的な実施形態によるレーザシステム２００が示されている。レーザシステム２００は、レーザ電源２０１を含む。レーザシステム２００はさらに、レーザ電源２０１から遠隔に配置されたレーザヘッド（たとえば、レーザリモートヘッド、レーザ）２０３を含む。レーザリモートヘッド２０３は、光ファイバ２０２を介してレーザ電源に接続されている。さらなる実施形態では、レーザ電源２０１は、励起ダイオード、ならびに／あるいは（たとえば、ファイバレーザ発振器に基づいてレーザ２０３を使用するときに実装することができる）レーザ発振器および前置増幅器を含むことができる（たとえば、含有することができる）。例示的な実施形態では、レーザシステム２００はさらに、１つまたは複数の光ファイバ２０４を介してリモートヘッド２０３に接続することができるエンクロージャ（たとえば、外部吸収体）２０５を含むことができる。たとえば、エンクロージャ２０５は、電源２０１から分離（たとえば、電源２０１から遠隔に配置）しても、あるいは、電源２０１と一体化してもよい。
【００２３】
例示的な実施形態では、励起光または初期レーザ光は、電源２０１からファイバ２０２を介してリモートヘッド２０３に伝達される。さらに、１つまたは複数の光ファイバ２０４を使用して、リモートヘッド２０３から外部吸収体２０５に残留光を伝達することができる。多くの場合、励起エネルギーまたはレーザエネルギーの伝送のための光ファイバ２０２を、残留光エネルギーの伝送のための光ファイバ２０４と１つに結束することが望ましいことがある。また、光ファイバは、任意の制御ケーブルまたは電力ケーブルと結束してもよい。これにより、レーザ電源２０１とレーザリモートヘッド２０３との間の多くのケーブルの経路設定（ルーティング）が単純になる。
【００２４】
図３を参照すると、本開示の例示的な実施形態による、上述した（１つまたは複数の）レーザシステム（１００、２００）で実装することができるレーザ３０１（たとえば、周波数変換レーザ３０１）が示されている。たとえば、周波数変換レーザ３０１は、（たとえば、図１に示されたようなレーザエンクロージャ１０１とすることができる）ほぼ自己内蔵型のレーザとして構成しても、あるいは、（図２に示されたような）リモートヘッド２０３としてもよい。周波数変換レーザは、２ステップ周波数変換プロセスを実行するように構成され、第１の周波数（たとえば、周波数１ω）の第１の光源３０２からの光は、非線形結晶３０３を使用して、第２の（たとえば、より高い）周波数（たとえば、周波数２ω）の第２次高調光に部分的に変換される。追加の光学部品（図示せず）を使用して、光の分極、空間プロファイル、または一時プロファイルを修正することができる。周波数変換プロセスおよびミキシングプロセスの効率は１００％ではなく、周波数１ωの残留光が残る。典型的には、周波数を２逓倍する際の効率は４０〜５０％であり、したがって、５０〜６０％の残留した１ω光が残る。図３に示された周波数変レーザ３０１の実施形態では、残留した１ω光は、ダイクロイックミラー３０４を使用して、２ω周波数光から分離されるが、そのような分離を実行するその他の技法も可能である。
【００２５】
本開示のさらなら実施形態では、残留した１ω光は、レーザ３０１から、残留した１ω光をレーザから（遠隔式のエンクロージャ１０３のような）遠隔式のエンクロージャに伝える光ファイバ３０５中に集束することができる。周波数２ωの光は、その後、別の非線形結晶３０６を使用して４ω光に変換される。典型的には、２ωから４ωへの周波数２逓倍の効率は５〜１０％である。これにより、残留した２ω光の９０〜９５％が残る。図３に示された周波数変レーザ３０１の実施形態では、ダイクロイックミラー３０７を使用することによって、残留した２ω光を４ω周波数光から分離することができる。残留した２ω光は、次いで、ファイバ３０８を介して遠隔式のエンクロージャ（図示せず）に伝送される。例示的な実施形態では、残留した１ω光と残留した２ω光とを、同じ遠隔式のエンクロージャに送ってもよい。その他の周波数変換プロセスおよびミキシングプロセスは周波数変換プロセスまたはミキシングプロセスによって生成された残留光を除去するために、上述の技法を利用することができる。
【００２６】
図４を参照すると、本開示の例示的な実施形態による、（リモートヘッド２０３またはレーザエンクロージャ１０１のような）レーザと光ファイバ４１０との相互接続４００が示されている。本開示の例示的な実施形態では、相互接続４００は、ファイバサポート４０１を含むことができる。たとえば、ファイバサポート４０１は、レーザエンクロージャ１０１またはリモートヘッド２０３の（たとえば、サイドパネルの）一部分としても、あるいは、レーザエンクロージャ１０１またはリモートヘッド２０３に取り付けられた別個の構造としてもよい。さらに、ファイバ４１０は、ファイバサポート４０１に接続されており、残留光エネルギーをレーザから遠隔式のエンクロージャに伝えるように構成される。例示的な実施形態では、ファイバサポート４０１内に形成された入力開口４０２の直径は、ファイバ４１０のファイバコア４０４の直径以下とすることができる。これは、高出力光がファイバ４１０のファイバクラッド４０５を損傷しないようにする点で有利となり得る。
【００２７】
本開示のさらなる実施形態では、ファイバサポート４０１、ファイバコア４０４、ファイバクラッド／ケース４０５、および／またはインターコネクト４００中に実装された任意の接着剤は、光汚染が低い環境において使用するのに好適となるように構成することができる。たとえば、この構造中に実装される理想的な材料は、ニッケル被覆アルミニウムおよびステンレス鋼であり得る。さらなる実施形態では、外部コンタミネーションがレーザに入らないようにするために、ファイバコネクタ４０３とファイバサポート構造４０１との間にＯリングシールを設置するのが有利なことがある。ファイバ４１０のファイバコア４０４（たとえば、表面または面）は露出面としても、あるいは、反射しないように反射防止（ＡＲ）コーティングとしてもよい。反射防止コーティングは、ファイバ４１０の表面で反射する光を劇的に低減させることができるが、コストが高くなる。また、ファイバ４１０の表面を入力光の光軸に対して傾けることができ、それによって、任意の低出力の反射光を、レーザまたはリモートヘッド内の第２の吸収体に効果的に向けることができる。
【００２８】
図５を参照すると、本開示のさらなる例示的な実施形態による、（リモートヘッド２０３またはレーザエンクロージャ１０１と光ファイバ５０４とを相互接続するように構成することができる）ファイバサポート５００が示されている。上述のように、ファイバサポート４０１は、図５に示されたファイバサポート５００のように、レーザエンクロージャ１０１またはリモートヘッド２０３に取り付けられた別個の構造とすることができる。例示的な実施形態では、ファイバサポート５００は、ファイバ面５０４で反射する迷光の量を低減させるように構成される。さらなる実施形態では、ファイバサポート５００は、入力キャビティ５０１を形成する。接続されたレーザエンクロージャ１０１またはリモートレーザヘッド２０３からの光は、ファイバサポート５００の表面に、または表面を貫通して形成された小さな（たとえば、直径１〜２ミリメートルの）開口５０２を介して、ファイバサポート５００の入力キャビティ５０１に入射することができる。開口５０２の直径は、集束したビームの直径の数倍になるように構成することができ、したがって、位置誤差または合焦の位置のずれは、開口５０２のエッジ部には接触しない。さらなる実施形態では、開口５０２を介して入力キャビティ５０１に入射した光は、入力キャビティ５０１内に構成されたレンズ５０３へと進む。次いで、光は、レンズ５０３によってファイバ（たとえば、光ファイバ）５０４中に再び集束される。ファイバ５０４は、上述の光ファイバ４１０と同様の様式で構成することができる。
【００２９】
例示的な実施形態では、ファイバ入力開口５０６の中にファイバサポート５００が形成されていることがある。レンズ５０３によって再び集束された光は、ファイバ入力開口５０６を通って、ファイバ５０４中に向けることができる。レンズ５０３によって入力キャビティ５０１内に再び集束された反射光が開口５０２から逸れ、ファイバサポート５００の内側表面５０５で集束するように、ファイバ入力（たとえば、ファイバ入力開口５０６およびファイバ５０４）を十分に傾けることができる。この焦点位置（たとえば、内側表面５０５）は、光を散乱および反射するように構成された露出金属面とすることができ、あるいは第２の吸収体とすることができる。
【００３０】
図６を参照すると、本開示のさらなる例示的な実施形態による遠隔式のエンクロージャ（たとえば、ビームダンプ、ビームダンプエンクロージャ）６００が示されている。例示的な実施形態では、エンクロージャ６００は、ファイバ伝送によって（たとえば、光ファイバ６０４を介して）光を受光するためのテーパ構造６０２を含む。標準的なファイバコネクタを使用して、エンクロージャ６００にファイバ６０４を取り付けることができる。エンクロージャ６００は、限定的ではなく、金属を含むさまざまな材料で作製することができる。たとえば、押し出し成型されたアルミニウムは、エンクロージャ６００を非常に安価に構築できるようにし得るので、エンクロージャ６００用の材料として良い選択であり得る。例示的な実施形態では、エンクロージャ６００の内部面積は、ファイバ出力面の面積の１，０００倍超となり得る。たとえば、エンクロージャ６００の内部面積は、ファイバ出力面の面積の１，０００，０００倍超となり得る。
【００３１】
本開示のさらなる実施形態では、ファイバ６０４から射出した光６０６は発散し、テーパ構造（たとえば、テーパ面）６０２に衝突し得る。たとえば、テーパ構造６０２は、円錐構造および／または多角形構造とすることができる。テーパ構造６０２は、テーパ構造６０２の表面領域全体に、可能な限り多くの入射光出力を拡散させるように設計することができる。これは、出力密度および構造（たとえば、表面）６０２に対する潜在的なダメージを低減させるために役立つことがある。高出力光６０６を実装するときには、銅、アルミニウム、またはこれらの材料のうちの１つまたは複数を含有している合金のような熱伝導率が高い材料で、テーパ面６０２を構築することが望ましいことがある。テーパ構造を構築する際に使用することができる別の材料はステンレス鋼であり得るが、ステンレス鋼の熱伝導率は、銅またはアルミニウムのいずれに比べてもかなり低い。
【００３２】
高出力光６０６を実装するときには、テーパ面６０２に入射光６０６の相当な部分を反射させるのが望ましいことがある。これにより、テーパ構造（たとえば、テーパエレメント）６０２の表面に対するダメージを防止することができる。たとえば、テーパ面６０２をニッケルで被覆することによって、入射光６０６の相当な部分を反射することができ、したがって、テーパ構造６０２の表面に対するダメージを防止することができる。さらなる実施形態では、テーパ面に対して光散乱を増強させることも可能である。光散乱が増強されるテーパ面６０２を作成することは、ビードブラストによって、またはテーパ面６０２の粗さを増大させるための何らかのその他の技法を使用して達成することができる。さらなる実施形態では、光吸収表面となるようにテーパ面６０２を構築することも可能であるが、これは、一般には、低出力光が実装されているときしか推奨しない。
【００３３】
本開示の例示的な実施形態では、光６０６が散乱し、テーパ面６０２で反射すると、前記光６０６は、エンクロージャ６０２の（１つまたは複数の）内側表面６０８に接触し得る。本開示の一実施形態では、エンクロージャ６０２の（１つまたは複数の）内側表面６０８は、露出金属、表面粗さが増強された金属、または吸収体で被覆された金属とすることができる。さらなる実施形態では、エンクロージャ６００の内側に吸収体を配置することができる。たとえば、吸収体は、液体構造、ガラス構造、またはメッシュ構造とすることができる。実装されている光６０６が赤外波長光であるとき、液体吸収体については、水が良い選択であり得る。さらなる実施形態では、さまざまな波長を吸収するのに好適とするために、吸収体内に特製のガラスを実装することができる。さらなる実施形態では、吸収体について、スチールウールまたはカッパーウールが良い選択であり得る。さらなる実施形態では、光吸収を増強するために、および／または光をファイバ６０４に再び入射させないために、エンクロージャ６００内部で追加のテーパ構造を使用してもよい。
【００３４】
高レベルの光が実装されているとき、およびエンクロージャの表面積が小さいとき、エンクロージャ６００の表面温度は５０℃超まで上昇し得る。エンクロージャ６００の外側表面積を増大させることによって、エンクロージャの温度を大幅に低減することができる。さらなる実施形態では、ファン、ヒートパイプ冷却器、熱電冷却器の実装によって、および／または液体冷却によって、エンクロージャ６００を冷却することができる。レーザまたはリモートヘッドから遠隔にエンクロージャ６００が配置され得るシステム中に、前記エンクロージャ６００を実装することができるので、レーザの性能に影響を与えることなく、より簡単に冷却を実装することができる。さらに、光汚染の問題なく、冷却を行うこともできる。
【００３５】
図７を参照すると、本開示のさらなる例示的な実施形態による遠隔式のエンクロージャ（たとえば、ビームダンプ）７００が示されている。本開示の例示的な実施形態では、第１のテーパ構造７０２および第２のテーパ構造７０４は、エンクロージャ内に実装され、ファイバ伝送によって（たとえば、光ファイバ７０８を介して）エンクロージャ７００に提供された光７０６を受光する（たとえば、エンクロージャ７００に接続される）。標準的なファイバコネクタを使用して、エンクロージャ７００にファイバ７０８を取り付けることができる。エンクロージャ７００は、限定的ではないが、金属を含むさまざまな材料で作製することができる。たとえば、押し出し成型されたアルミニウムは、エンクロージャ７００を非常に安価に構築できるようにし得るので、エンクロージャ７００用の材料として良い選択であり得る。例示的な実施形態では、エンクロージャ７００の内部面積は、ファイバ出力面の面積の１，０００倍超となり得る。たとえば、エンクロージャ７００の内部面積は、ファイバ出力面の面積の１，０００，０００倍超となり得る。ファイバ７０８から射出した光７０６は発散し、第２のテーパ構造（たとえば、第２のテーパ面）７０４の開口７１０を通過し、第１のテーパ構造（たとえば、第１のテーパ面）７０２に衝突し得る。この実施形態において第２のテーパ面７０４を追加することにより、散乱し、反射してファイバ７０８に戻る光７０６の量が低減される。
【００３６】
上述のように、光７０６が第２のテーパ面７０４に形成された開口７１０を通過すると、光は、第１のテーパ面７０２に衝突し得る。例示的な実施形態では、第１のテーパ面７０２は、第１のテーパ面７０２の表面領域全体に、可能な限り多くの入射光出力を拡散させるように設計することができる。これは、出力密度および第１のテーパ構造（たとえば、第１のテーパ面）７０２に対する潜在的なダメージを低減させるために役立つことがある。高出力光７０６を実装するときには、銅、アルミニウム、またはこれらの材料のうちの１つまたは複数を含有している合金のような熱伝導率が高い材料で、第１のテーパ面７０２を構築することが望ましいことがある。第１のテーパ構造７０２を構築する際に使用することができる別の材料はステンレス鋼であり得るが、ステンレス鋼の熱伝導率は、銅またはアルミニウムのいずれに比べてもかなり低い。
【００３７】
高出力光７０６を実装するときには、第１のテーパ面７０２に入射光７０６の相当な部分を反射させることが望ましいことがある。これにより、テーパ構造（たとえば、テーパエレメント）７０２の表面に対するダメージを防止することができる。たとえば、第１のテーパ面７０２をニッケルで被覆することによって、入射光７０６の相当な部分を反射することができ、したがって、第１のテーパ構造７０２の表面に対するダメージを防止することができる。さらなる実施形態では、第１のテーパ面７０２に対して光散乱を増強させる（たとえば、光散乱を増強させるように構成する、および／または光散乱の増強を提供するように構築する）ことも可能である。光散乱の増強を提供するテーパ面７０２を作成することは、ビードブラストによって、またはテーパ面７０２の粗さを増大させるための何らかのその他の技法を使用して達成することができる。さらなる実施形態では、光吸収表面となるように第１のテーパ面７０２を構築することも可能であるが、これは、一般には、低出力光が実装されているときしか推奨しない。
【００３８】
本開示の例示的な実施形態では、光７０６が散乱し、第１のテーパ面７０２で反射すると、前記光７０６は、エンクロージャ７００の（１つまたは複数の）内側表面７１２に接触し得る。本開示の一実施形態では、エンクロージャ７００の（１つまたは複数の）内側表面７１２は、露出金属、表面粗さが増強された金属、または吸収体で被覆された金属とすることができる。さらなる実施形態では、エンクロージャ７００の内側に吸収体を配置することができる。たとえば、吸収体は、液体構造、ガラス構造、またはメッシュ構造とすることができる。実装されている光７０６が赤外波長光であるとき、液体構造である吸収体（たとえば、液体吸収体）については、水が良い選択であり得る。さらなる実施形態では、さまざまな波長を吸収するのに好適となるように、吸収体内に特製タイプのガラスを実装することができる。さらなる実施形態では、吸収体で使用するためには、スチールウールまたはカッパーウールが良い選択であり得る。さらなる実施形態では、光吸収を増強するために、および／またはファイバ７０８に光を再び入射させないために、エンクロージャ７００の内側で追加のテーパ構造（たとえば、３つ以上のテーパ構造）を使用してもよい。
【００３９】
高出力の光が実装されているとき、およびエンクロージャの表面積が小さいとき、エンクロージャ７００の表面温度は５０℃超まで上昇し得る。エンクロージャ７００の外側表面積を増大させることによって、エンクロージャの温度を大幅に低減することができる。さらなる実施形態では、ファン、ヒートパイプ冷却器、熱電冷却器の実装によって、および／または液体冷却によって、エンクロージャ７００を冷却することができる。レーザまたはリモートヘッドから遠隔にエンクロージャ７００が配置され得るシステム中に、前記エンクロージャ７００を実装することができるので、レーザの性能に影響を与えることなく、より簡単に冷却を実装することができる。さらに、光汚染の問題なく、冷却を行うこともできる。
【００４０】
図８を参照すると、本開示のさらなる例示的な実施形態による遠隔式のエンクロージャ（たとえば、ビームダンプ）８００が示されている。例示的な実施形態では、エンクロージャ８００は、第１のテーパ構造（たとえば、第１のテーパ面）８０２と、第２のテーパ構造（たとえば、第２のテーパ面）８０４とを含むことができ、エンクロージャ８００は、ファイバ伝送によって（たとえば、光ファイバ８０６を介して）、前記エンクロージャ８００に提供される低開口数（ＮＡ）光８０８を受光するように構成される。本開示のさらなる実施形態では、標準的なファイバコネクタを介してエンクロージャ８００にファイバ８０６を接続することができる。
【００４１】
例示的な実施形態では、エンクロージャ８００は、限定的ではなく、金属を含むさまざまな材料で構築することができる。たとえば、押し出し成型されたアルミニウムは、エンクロージャ８００を非常に安価に構築できるようにし得るので、エンクロージャ８００用の材料として良い選択であり得る。例示的な実施形態では、エンクロージャ８００の内部面積は、ファイバ出力面の面積の１，０００倍超となり得る。たとえば、エンクロージャ８００の内部面積は、ファイバ出力面の面積の１，０００，０００倍超となり得る。ファイバ８０６から射出した光８０８は発散し、第２のテーパ構造（たとえば、第２のテーパ面）８０４の１つまたは複数の開口８１０を通過することができ、第１のテーパ構造（たとえば、第１のテーパ面）８０２に衝突し得る。この実施形態において第２のテーパ面８０４を追加することにより、散乱し、反射してファイバ８０６に戻る光８０８の量が低減される。
【００４２】
１つまたは複数の開口８１０は、エンクロージャ８００の第２のテーパ面８０４に形成される。エンクロージャ８００がより低いＮＡ光８０８を受光できるように、第２のテーパ面８０４の適切性を向上させて、開口８１０を最適化してもよい（たとえば、本明細書に開示されたその他のエンクロージャ中で実装されるテーパ構造の（１つまたは複数の）開口よりも小さな直径を有するように構成することができる）。第２のテーパ面８０４の追加により、散乱し、反射してファイバ８０６に戻る光８０８の量が低減される。光８０８は、次いで、第１のテーパ面８０２に衝突し得る。本開示の例示的な実施形態では、光８０８が、第２のテーパ構造８０４から射出したときに、エンクロージャ７００の第２のテーパ構造７０４から射出する光７０６の発散角と比較してより小さな発散角（たとえば、より小さな量のビーム発散）を有することができるように、第２のテーパ構造８０４を構成することができる。その結果、図８に示したエンクロージャ８００の場合、光８０８が衝突する第１のテーパ構造８０２の表面積の量は、図７に示したエンクロージャ７００において光７０６が衝突する第１のテーパ構造７０２の表面積の量よりも大きくなり得る。さらなる実施形態では、第２のテーパ構造８０４の光射出部分８１０と、第１のテーパ構造８０４の小さな部分（たとえば、先端部分）８１２との間の距離は、ファイバ８０６に再び入射する、散乱及びエンクロージャ８００で反射した光を低減するように最適化されるべきである。
【００４３】
上述のように、光８０８が、第２のテーパ面８０４に形成された開口８１０を通過すると、光８０８は第１のテーパ面８０２に衝突し得る。例示的な実施形態では、第１のテーパ面８０２は、その（たとえば、第１のテーパ面の）表面領域全体に、可能な限り多くの入射光パワーを拡散させるように設計することができる。これは、パワー密度および第１のテーパ構造（たとえば、第１のテーパ面）８０２に対する潜在的なダメージを低減させるために役立つことがある。高出力光である光８０８を実装するときには、銅、アルミニウム、またはこれらの材料のうちの１つまたは複数を含有している合金のような熱伝導率が高い材料で、第１のテーパ面８０２を構築することが望ましいことがある。第１のテーパ構造８０２を構築する際に使用することができる別の材料はステンレス鋼であり得るが、ステンレス鋼の熱伝導率は、銅またはアルミニウムのいずれに比べてもかなり低い。
【００４４】
本開示の例示的な実施形態では、高出力光である光８０８を実装するときには、第１のテーパ面８０２に入射光８０８の相当な部分を反射させることが望ましいことがある。これにより、第１のテーパ構造（たとえば、テーパエレメント）８０２の表面に対するダメージを防止することができる。たとえば、第１のテーパ面８０２をニッケルで被覆することによって、入射光８０８の相当な部分を反射することができ、したがって、第１のテーパ構造８０２の表面に対するダメージを防止することができる。さらなる実施形態では、第１のテーパ面８０２に光散乱を増強させる（たとえば、光散乱を増強させるように構成する、および／または光散乱の増強を提供するように構築する）ことも可能である。光散乱の増強を提供するテーパ面８０２を作成することは、ビードブラストによって、またはテーパ面８０２の粗さを増大させるための何らかのその他の技法を使用して達成することができる。さらなる実施形態では、光吸収表面となるように第１のテーパ面８０２を構築することも可能である。しかしながら、これは、一般には、低出力光が実装されているときしか推奨しない。
【００４５】
本開示の実施形態では、光８０８が散乱し、第１のテーパ面８０２で反射すると、前記光８０８は、エンクロージャ８００の（１つまたは複数の）内側表面８１４に接触し得る。本開示の一実施形態では、エンクロージャ８００の（１つまたは複数の）内側表面８１４は、露出金属、表面粗さが増強された金属、または吸収体で被覆された金属とすることができる。さらなる実施形態では、エンクロージャ８００の内側に吸収体を配置することができる。たとえば、吸収体は、液体構造、ガラス構造、またはメッシュ構造とすることができる。実装されている光８０８が赤外波長光であるとき、液体構造である吸収体（たとえば、液体吸収体）については、水が良い選択であり得る。さらなる実施形態では、さまざまな波長を吸収するのに好適とするために、吸収体内に特製タイプのガラスを実装することができる。さらなる実施形態では、吸収体で使用するためには、スチールウールまたはカッパーウールが良い選択であり得る。例示的な実施形態では、第２のテーパ構造８０４は、第１のテーパ構造８０２と同様の材科で作製され、同様のコーティングを有することができる。第２のテーパ構造８０４と、第２のテーパ構造８０４中の（１つまたは複数の）開口８１０を形成している表面とが吸収していることが好ましいことがある。さらなる実施形態では、光吸収を増強するために、および／またはファイバ８０６に光を再び入射させないために、エンクロージャ８００の内側で追加のテーパ構造（たとえば、３つ以上のテーパ構造）を使用してもよい。
【００４６】
本開示の例示的な実施形態では、高レベルの光が実装されているとき、およびエンクロージャの表面積が小さいとき、エンクロージャ８００の表面温度は５０℃超まで上昇し得る。エンクロージャ８００の外側表面積を増大させることによって、エンクロージャの温度を大幅に低減することができる。さらなる実施形態では、ファン、ヒートパイプ冷却器、熱電冷却器の実装によって、および／または液体冷却によって、エンクロージャ８００を冷却することができる。レーザまたはリモートヘッドから遠隔にエンクロージャ８００が配置され得るシステム中に、前記エンクロージャ８００を実装することができるので、レーザの性能に影響を与えることなく、より簡単に冷却を実装することができる。さらに、光汚染の問題なく、冷却を行うこともできる。
【００４７】
図９を参照すると、本開示のさらなる例示的な実施形態による遠隔式のエンクロージャ（たとえば、ビームダンプ）９００が示されている。例示的な実施形態では、エンクロージャ９００は、第１のテーパ構造（たとえば、第１のテーパ面）９０２と、第２のテーパ構造（たとえば、第２のテーパ面）９０４と、（１つまたは複数の）吸収体９０６とを含むことができる。エンクロージャ９００は、ファイバ伝送によって（たとえば、光ファイバ９１０を介して）、エンクロージャ９００に提供された光９０８を受光するように構成することができる。本開示のさらなる実施形態では、ファイバ９１０は、標準的なファイバコネクタを介してエンクロージャ９００に接続してもよい。
【００４８】
例示的な実施形態では、エンクロージャ９００は、限定的ではなく、金属を含むさまざまな材料で作製することができる。たとえば、押し出し成型されたアルミニウムは、エンクロージャ９００を非常に安価に構築できるようにし得るので、エンクロージャ９００用の材料として良い選択であり得る。例示的な実施形態では、エンクロージャ９００の内部面積は、ファイバ出力面の面積の１，０００倍超となり得る。たとえば、エンクロージャ９００の内部面積は、ファイバ出力面の面積の１，０００，０００倍超となり得る。ファイバ９１０から射出した光９０８は、第２のテーパ構造（たとえば、第２のテーパ面）９０４によって形成された／を介して形成された／中に形成された開口９１２を通過することができ、第１のテーパ構造（たとえば、第１のテーパ面）９０２に衝突し得る（たとえば、接触し得る）。この実施形態において第２のテーパ面９０４を追加することにより、散乱し、反射してファイバ９１０に戻り得る光９０８の量が低減される。
【００４９】
上述のように、光９０８が第２のテーパ面９０４に形成された開口９１２を通過すると、光９０８は第１のテーパ面９０２に衝突し得る。さらなる実施形態では、第２のテーパ面９０４の光射出部分と第１のテーパ面９０２との間の距離は、ファイバ９１０に再び入射する、散乱し、エンクロージャ９００で反射した光を低減するように最適化されるべきである。例示的な実施形態では、第１のテーパ面９０２は、その（たとえば、第１のテーパ面の）表面領域全体に、可能な限り多くの入射光パワーを拡散させるように設計することができる。これは、パワー密度および第１のテーパ構造（たとえば、第１のテーパ面）９０２に対する潜在的なダメージを低減させるために役立つことがある。高出力光である光９０８を実装するときには、銅、アルミニウム、またはこれらの材料のうちの１つまたは複数を含有している合金のような熱伝導率が高い材料で、第１のテーパ面９０２を構築することが望ましいことがある。第１のテーパ構造９０２を構築する際に使用することができる別の材料はステンレス鋼であり得るが、ステンレス鋼の熱伝導率は、銅またはアルミニウムのいずれに比べてもかなり低い。
【００５０】
本開示の例示的な実施形態では、高出力光である光９０８を実装するときには、第１のテーパ面９０２に入射光９０８の相当な部分を反射させることが望ましいことがある。これにより、第１のテーパ構造（たとえば、テーパエレメント）９０２の表面に対するダメージを防止することができる。たとえば、第１のテーパ面９０２をニッケルに被覆することによって、入射光９０８の相当な部分を反射することができ、したがって、第１のテーパ構造９０２の表面に対するダメージを防止することができる。さらなる実施形態では、第１のテーパ面９０２の光散乱を増強させる（たとえば、光散乱を増強するように構成する、および／または光散乱の増強を提供するように構築する）ことも可能である。光散乱の増強を提供するテーパ面９０２を作成することは、ビードブラストによって、またはテーパ面９０２の粗さを増大させるための何らかのその他の技法を使用して達成することができる。さらなる実施形態では、光吸収表面となるように第１のテーパ面９０２を構築してもよい。しかしながら、これは、一般には、低出力光が実装されているときしか推奨しない。
【００５１】
本開示の実施形態では、光９０８が散乱し、第１のテーパ面９０２で反射すると、前記光９０８は、エンクロージャ９００の（１つまたは複数の）内側表面９１４に接触し得る。本開示の一実施形態では、エンクロージャ９００の（１つまたは複数の）内側表面９１４は、露出金属、表面粗さが増強された金属、または吸収体で被覆された金属とすることができる。さらなる実施形態では、光吸収を増大させるために、エンクロージャ９００の内側に（１つまたは複数の）吸収体９０６を配置することができる。たとえば、（１つまたは複数の）吸収体９０６は（１つまたは複数の）液体構造、ガラス構造、またはメッシュ構造とすることができる。実装されている光９０８が赤外波長光であるとき、液体構造である吸収体（たとえば、液体吸収体）については、水が良い選択であり得る。さらなる実施形態では、さまざまな波長を吸収するのに好適とするために、吸収体内に特製タイプのガラスを実装することができる。さらなる実施形態では、吸収体で使用するためには、スチールウールまたはカッパーウールが良い選択であり得る。例示的な実施形態では、第２のテーパ構造９０４は、第１のテーパ構造９０２と同様の材科で作製され、同様のコーティングを有することができる。第２のテーパ構造９０４と、第２のテーパ構造９０４中の開口９１２を形成している表面とが（光を）吸収可能であることが好ましいことがある。さらなる実施形態では、光吸収を増強するために、および／またはファイバ９１０に光を再び入射させないために、エンクロージャ９００の内側で追加のテーパ構造（たとえば、３つ以上のテーパ構造）を使用してもよい。
【００５２】
例示的な実施形態では、第２のテーパ構造は、第１のテーパ構造９０２と同様の材料で作製し、同様のコーティングを有することができる。第２のテーパ構造９０４と、第２のテーパ構造９０４中の開口９１２を形成している表面とが（光を）吸収可能であることが好ましいことがある。さらなる実施形態では、光吸収を増強するために、および／またはファイバ９１０に光を再び入射させないために、エンクロージャ９００の内側で追加のテーパ構造（たとえば、３つ以上のテーパ構造）を使用してもよい。
【００５３】
本開示の実施形態では、高レベルの光が実装されているとき、およびエンクロージャの表面積が小さいとき、エンクロージャ９００の表面温度は、５０℃超まで上昇し得る。エンクロージャ９００の外側表面積を増大させることによって、エンクロージャの温度を大幅に低減することができる。さらなる実施形態では、ファン、ヒートパイプ冷却器、熱電冷却器の実装によって、および／または液体冷却によって、エンクロージャ９００を冷却することができる。レーザまたはリモートヘッドから遠隔にエンクロージャ９００が配置され得るシステム中に、前記エンクロージャ９００を実装することができるので、レーザの性能に影響を与えることなく、より簡単に冷却を実装することができる。さらに、光汚染の問題なく、冷却を行うこともできる。
【００５４】
図１０を参照すると、本開示のさらなる例示的な実施形態による遠隔式のエンクロージャ（たとえば、ビームダンプ）１０００が示されている。例示的な実施形態では、エンクロージャ１０００は、第１のテーパ構造１００２と、第２のテーパ構造１００４とを含むことができる。エンクロージャ１０００は、ファイバ伝送によって光ファイバ（図示せず）を介してエンクロージャ１０００に提供された光を受光するように構成することができる。本開示のさらなる実施形態では、ファイバは、標準的なファイバコネクタを介して、位置（１００６、１００８）においてエンクロージャ１０００に接続してもよい。例示的な実施形態では、エンクロージャ１０００は、限定的ではなく、金属を含むさまざまな材料で作製することができる。たとえば、押し出し成型されたアルミニウムは、エンクロージャ１０００を非常に安価に構築できるようにし得るので、エンクロージャ１０００用の材料として良い選択であり得る。例示的な実施形態では、エンクロージャ１０００の内部面積は、エンクロージャ１０００に接続されたファイバ出力面の面積の１，０００倍超となり得る。たとえば、エンクロージャ１０００の内部面積は、ファイバ出力面の面積の１，０００，０００倍超となり得る。位置（１００６、１００８）における光ファイバ接続を介してエンクロージャ１０００に入射した光は、発散し、テーパ構造（たとえば、テーパ面）１００２、１００４に衝突し得る（たとえば、接触し得る）。
【００５５】
例示的な実施形態では、テーパ面（１００２、１００４）は、ニッケル被覆アルミニウムで構築することができる。さらなる実施形態では、エンクロージャ１０００は、異なる波長の残留光を含有するために、（図３に示された周波数変レーザ３０１のような）周波数変換レーザとともに実装することができる。散乱し、テーパ面（１００２、１００４）で反射する光は、エンクロージャ１０００の（１つまたは複数の）内側表面に接触し得る。本開示の実施形態では、エンクロージャ１０００の（１つまたは複数の）内側表面は、露出した（コーティングされていない）アルミニウムで形成してもよい。
【００５６】
さらなる実施形態では、エンクロージャが４０Ｗレーザとともに実装されるときには、エンクロージャ１０００の表面温度は４０℃未満となり得、したがって、エンクロージャ１０００は任意の外部冷却を必要としない。さらなる実施形態では、エンクロージャ１００は、エンクロージャ１０００の外側表面に装着されたヒートパイプ冷却器を利用することができ、それにより、低コストの冷却オプションが提供される。
【００５７】
図１１を参照すると、本開示のさらなる例示的な実施形態による遠隔式のエンクロージャ（たとえば、ビームダンプ）１１００が示されている。例示的な実施形態では、エンクロージャ１１００は、ファイバ伝送によって（たとえば、光ファイバ１１０４を介して）、エンクロージャ１１００に提供された光１１０２を受光するように構成することができる。本開示のさらなる実施形態では、ファイバ１１０４は、標準的なファイバコネクタを介してエンクロージャ１１００に接続してもよい。
【００５８】
例示的な実施形態では、エンクロージャ１１００は、限定的ではなく、金属を含むさまざまな材料で作製することができる。たとえば、押し出し成型されたアルミニウムは、エンクロージャ１１００を非常に安価に構築できるようにし得るので、エンクロージャ１１００用の材料として良い選択であり得る。例示的な実施形態では、エンクロージャ１１００の内部面積は、ファイバ出力面の面積の１，０００倍超となり得る。たとえば、エンクロージャ１１００の内部面積は、ファイバ出力面の面積の１，０００，０００倍超となり得る。ファイバ１１０４から射出した光１１０２は、発散し、エンクロージャ１１００の内側表面１１０６に衝突し得る（たとえば、接触し得る）。エンクロージャ１１００の内側表面１１０６は、入射光１１０２の相当な部分を反射するように構成することができ、それにより、内側表面１１０６に対するダメージが最小限に抑えられる。たとえば、内側表面１１０６は、ニッケルで被覆してもよい。
【００５９】
本開示の実施形態では、内側表面１１０６は、光散乱の増強を提供するように構成することができる。これは、ビードブラストによって、または表面の粗さを増大させるための何らかのその他の技法を使用して達成することができる。また、内側表面１１０４に吸収させるも可能であるが、これは、一般には、低出力光についてのみ推奨される。散乱し、表面１１０４で反射する光は、エンクロージャ１１００の内側に当たることになる。例示的な実施形態では、エンクロージャ１１００の内側表面は、露出金属、表面粗さが増強された金属、または吸収体で被覆された金属とすることができる。さらなる実施形態では、エンクロージャ１１０２の内側に（１つまたは複数の）吸収体を配置する（たとえば、実装する）ことができる。たとえば、（１つまたは複数の）吸収体は、（１つまたは複数の）液体構造、ガラス構造、またはメッシュ構造とすることができる。実装されている光１１０２が赤外波長光であるとき、液体構造である吸収体（たとえば、液体吸収体）については、水が良い選択であり得る。さらなる実施形態では、さまざまな波長を吸収するのに好適とするために、吸収体内に特製タイプのガラスを実装することができる。さらなる実施形態では、（１つまたは複数の）吸収体で使用するためには、スチールウールまたはカッパーウールが良い選択であり得る。さらなる実施形態では、光吸収を増強するために、および／またはファイバ１１０４に光を再び入射させないために、エンクロージャ１１００の内側で１つまたは複数のテーパ構造（たとえば、３つ以上のテーパ構造）を使用してもよい。
【００６０】
本開示の例示的な実施形態では、高レベルの光（たとえば、高エネルギーレベルの光）が実装されているとき、およびエンクロージャの表面積が小さいとき、エンクロージャ１１００の表面温度は５０℃超まで上昇し得る。エンクロージャ１１００の外側表面積を増大させることによって、エンクロージャの温度を大幅に低減することができる。さらなる実施形態では、ファン、ヒートパイプ冷却器、熱電冷却器の実装によって、および／または液体冷却によって、エンクロージャ１１００を冷却することができる。レーザまたはリモートヘッドから遠隔にエンクロージャ１１００が配置され得るシステム中に、前記エンクロージャ１１００を実装することができるので、レーザの性能に影響を与えることなく、より簡単に冷却を実装することができる。さらに、エンクロージャ１１００に、光汚染の問題なく、冷却を提供することもできる。
【００６１】
以上の説明により、本発明およびそれに付随する利点が理解されよう。また、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、あるいはその材料の利点のすべてを犠牲にすることなく、各構成要素の形態、構造および構成にさまざまな変更を成し得ることが明らかになろう。本明細書で前述した形態は、単に例示的な実施形態にすぎないので、以下の特許請求の範囲はそのような変更を包含し、含むことが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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