(57)【要約】  装置は、本体（２０２、３０２）を有する熱交換器（１２２、２００、３００、４００）を含み、本体は、当該本体を貫く通路（１２３、２０４、３０４、４０４）を有する。通路は、本体の複数の側面に開口部を画成し、通路は、光信号（１０６、２０６）が本体を通り抜けることを可能にするように構成される。１つ以上のテーパエッジ（１２６、２１２、３１２）が、開口部の１つ以上を少なくとも部分的に囲み、各テーパエッジが、光放射線（１１８、１２０）を通路内へと内側に反射するように構成される。１つ以上の吸収面（２１０ａ−２１０ｂ、３１０）が通路内にあり、該１つ以上の吸収面は、反射された光放射線を吸収するように構成される。熱交換器は、吸収された光放射線を熱に変換するように構成され、本体は更に、この熱を吸収する冷却剤を受け取るように構成された１つ以上の冷却路（１２４、２０８ａ−２０８ｂ、３０８ａ−３０８ｂ）を含む。
2019513301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器を有する装置であって、前記熱交換器は、
本体であり、当該本体は、当該本体を貫く通路を有し、前記通路は、当該本体の複数の側面に開口部を画成し、前記通路は、光信号が当該本体を通り抜けることを可能にするように構成される、本体と、
前記開口部の１つ以上を少なくとも部分的に囲む１つ以上のテーパエッジであり、各テーパエッジが、光放射線を前記通路内へと内側に反射するように構成される、１つ以上のテーパエッジと、
前記通路内の１つ以上の吸収面であり、前記反射された光放射線を吸収するように構成された１つ以上の吸収面と
を有し、
前記熱交換器は、前記吸収された光放射線を熱に変換するように構成され、
前記本体は更に、前記熱を吸収する冷却剤を受け取るように構成された１つ以上の冷却路を有する、
装置。
【請求項２】
前記本体は、前記通路と複数の吸収面とを画成する複数の実質的に平坦な内表面を有し、
前記内表面は互いに実質的に平行であり、且つ
各内表面が前記吸収面のうちの１つを有する、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記本体は、湾曲した内表面を持つ実質的に円筒形の通路を有し、且つ
前記内表面が前記１つ以上の吸収面を有する、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記通路は、１つ以上の内表面を含み、且つ
各テーパエッジが、前記１つ以上の内表面のうちの少なくとも１つを、前記本体の少なくとも１つの外表面と接続する、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
複数の吸収面の各々が、複数の冷却路のうちの１つに隣接している、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記本体は、１つ以上の金属を有し、且つ
各テーパエッジが、前記本体上の１つ以上の反射材料を有する、
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記本体は、アルミニウム合金又は銅合金を有し、且つ
各テーパエッジが、金で被覆された表面を有する、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
各テーパエッジが更に、該テーパエッジで受けられる前記光放射線の幅が、前記１つ以上の吸収面のうちの１つで受けられる前記反射された光放射線の幅よりも小さいように、前記反射された光放射線を拡散させるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
各テーパエッジが、真っ直ぐな表面、湾曲した表面、又は円錐セクションを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
光信号を増幅するように構成されたレーザ利得媒質と、
熱交換器であり、
本体であり、当該本体は、当該本体を貫く通路を有し、前記通路は、当該本体の複数の側面に開口部を画成し、前記通路は、光信号が当該本体を通り抜けることを可能にするように構成される、本体と、
前記開口部の１つ以上を少なくとも部分的に囲む１つ以上のテーパエッジであり、各テーパエッジが、光放射線を前記通路内へと内側に反射するように構成される、１つ以上のテーパエッジと、
前記通路内の１つ以上の吸収面であり、前記反射された光放射線を吸収するように構成された１つ以上の吸収面と
を有し、
当該熱交換器は、前記吸収された光放射線を熱に変換するように構成され、
前記本体は更に、前記熱を吸収する冷却剤を受け取るように構成された１つ以上の冷却路を有する、
熱交換器と、
を有するシステム。
【請求項１１】
前記本体は、前記通路と複数の吸収面とを画成する複数の実質的に平坦な内表面を有し、
前記内表面は互いに実質的に平行であり、且つ
各内表面が前記吸収面のうちの１つを有する、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記本体は、湾曲した内表面を持つ実質的に円筒形の通路を有し、且つ
前記内表面が前記１つ以上の吸収面を有する、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記通路は、１つ以上の内表面を含み、且つ
各テーパエッジが、前記１つ以上の内表面のうちの少なくとも１つを、前記本体の少なくとも１つの外表面と接続する、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
複数の吸収面の各々が、複数の冷却路のうちの１つに隣接している、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
各テーパエッジが更に、該テーパエッジで受けられる前記光放射線の幅が、前記１つ以上の吸収面のうちの１つで受けられる前記反射された光放射線の幅よりも小さいように、前記反射された光放射線を拡散させるように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
各テーパエッジが、真っ直ぐな表面、湾曲した表面、又は円錐セクションを有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記レーザ利得媒質は平面導波路を有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
熱交換器の本体を貫く通路内に光信号を通し、前記通路は、前記本体の複数の側面に開口部を画成しており、
前記開口部の１つ以上を少なくとも部分的に囲む１つ以上のテーパエッジを用いて、光放射線を前記通路内へと内側に反射し、
前記通路内の１つ以上の吸収面を用いて、前記反射された光放射線を吸収し、
前記吸収された光放射線を熱に変換し、且つ
前記熱交換器の１つ以上の冷却路内の冷却剤に前記熱を伝達する、
ことを有する方法。
【請求項１９】
前記本体は、前記通路と複数の吸収面とを画成する複数の実質的に平坦な内表面を有し、
前記内表面は互いに実質的に平行であり、且つ
各内表面が前記吸収面のうちの１つを有する、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記本体は、湾曲した内表面を持つ実質的に円筒形の通路を有し、且つ
前記内表面が前記１つ以上の吸収面を有する、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記１つ以上のテーパエッジを用いて前記反射された光放射線を拡散させる、
ことを更に有する請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
光信号を出力するように構成されたレーザ利得媒質を取得することと、
前記光信号の光路内に熱交換器を挿入することであり、当該熱交換器は、
本体であり、当該本体は、当該本体を貫く通路を有し、前記通路は、当該本体の複数の側面に開口部を画成し、前記通路は、光信号が当該本体を通り抜けることを可能にするように構成される、本体と、
前記開口部の１つ以上を少なくとも部分的に囲む１つ以上のテーパエッジであり、各テーパエッジが、光放射線を前記通路内へと内側に反射するように構成される、１つ以上のテーパエッジと、
前記通路内の１つ以上の吸収面であり、前記反射された光放射線を吸収するように構成された１つ以上の吸収面と
を有し、
当該熱交換器は、前記吸収された光放射線を熱に変換するように構成され、
前記本体は更に、前記熱を吸収する冷却剤を受け取るように構成された１つ以上の冷却路を有する、
挿入することと、
を有する方法。
【請求項２３】
前記本体は、前記通路と複数の吸収面とを画成する複数の実質的に平坦な内表面を有し、
前記内表面は互いに実質的に平行であり、且つ
各内表面が前記吸収面のうちの１つを有する、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記本体は、湾曲した内表面を持つ実質的に円筒形の通路を有し、且つ
前記内表面が前記１つ以上の吸収面を有する、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
共に接合され且つ前記熱交換器を形成するように処理される複数のフォイルを用いて、前記熱交換器を製造すること、
を更に有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
ブロック内に前記通路及び前記１つ以上の冷却路を機械加工し、前記熱交換器を形成するように前記ブロックを処理することによって、前記熱交換器を製造すること、
を更に有する請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概してレーザシステムに関する。より具体的には、本開示は、高出力レーザシステム及び他のシステム用のテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
数多くの軍事用途及び商業用途向けに高出力レーザシステムが開発されている。一部のレーザシステムにおいて、マスタオシレータ／パワーアンプ（ＭＯＰＡ）構成が使用されている。マスタ発振器（マスタオシレータ）がローパワーの光信号を生成し、そして、それが電力増幅器（パワーアンプ）によって増幅されて、ハイパワー出力ビームが生成される。
【０００３】
残念ながら、例えば蛍光又は増幅自然放出（amplified  spontaneous  emission；ＡＳＥ）などに起因して、レーザシステムには典型的に、迷電気光学放射線が或る程度存在する。迷放射線とは、レーザシステム内で所望の経路に従わない光エネルギーを表す。この迷放射線は、レーザシステム内の他のコンポーネントに突き当たって、それらのコンポーネントによって吸収され得る。これは他のコンポーネント内で熱を生み出し、それがレーザシステムに重大な問題を引き起こし得る。例えば、光学デバイスマウントの加熱は、マウントを曲げたり反らせたりして、指向（ポインティング）誤差を生じさせ得る。また、ハウジング、マウント、締結具、及び接着剤の加熱は、それらのコンポーネントにおける材料破壊につながり得る。さらに、様々なコンポーネント表面の加熱は、コンポーネント表面からの排ガス又は脱ガスにつながり得る。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、高出力レーザシステム及び他のシステム用のテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器を提供する。
【０００５】
第１の実施形態において、装置は、本体を有する熱交換器を含み、本体は、当該本体を貫く通路を有する。通路は、本体の複数の側面に開口部を画成し、通路は、光信号が本体を通り抜けることを可能にするように構成される。１つ以上のテーパエッジが、開口部の１つ以上を少なくとも部分的に囲み、各テーパエッジが、光放射線を通路内へと内側に反射するように構成される。１つ以上の吸収面が通路内にあり、該１つ以上の吸収面は、反射された光放射線を吸収するように構成される。熱交換器は、吸収された光放射線を熱に変換するように構成され、本体は更に、この熱を吸収する冷却剤を受け取るように構成された１つ以上の冷却路を含む。
【０００６】
第２の実施形態において、システムは、光信号を増幅するように構成されたレーザ利得媒質と、熱交換器とを含む。熱交換器は、当該本体を貫く通路を有する本体を含む。通路は、本体の複数の側面に開口部を画成し、通路は、光信号が本体を通り抜けることを可能にするように構成される。熱交換器はまた、開口部の１つ以上を少なくとも部分的に囲む１つ以上のテーパエッジを含み、各テーパエッジが、光放射線を通路内へと内側に反射するように構成される。熱交換器は更に、通路内の１つ以上の吸収面を含み、該１つ以上の吸収面は、反射された光放射線を吸収するように構成される。熱交換器は、吸収された光放射線を熱に変換するように構成され、本体は更に、この熱を吸収する冷却剤を受け取るように構成された１つ以上の冷却路を含む。
【０００７】
第３の実施形態において、方法は、熱交換器の本体を貫く通路内に光信号を通すことを含み、通路は、本体の複数の側面に開口部を画成している。当該方法はまた、開口部の１つ以上を少なくとも部分的に囲む１つ以上のテーパエッジを用いて、光放射線を通路内へと内側に反射することを含む。当該方法は更に、通路内の１つ以上の吸収面を用いて、反射された光放射線を吸収することを含む。さらに、当該方法は、吸収された光放射線を熱に変換し、この熱を熱交換器の１つ以上の冷却路内の冷却剤に伝達することを含む。
【０００８】
第４の実施形態において、方法は、光信号を出力するように構成されたレーザ利得媒質を取得することと、光信号の光路内に熱交換器を挿入することとを含む。熱交換器は、当該本体を貫く通路を有する本体を含み、通路は、本体の複数の側面に開口部を画成する。通路は、光信号が本体を通り抜けることを可能にするように構成される。熱交換器はまた、開口部の１つ以上を少なくとも部分的に囲む１つ以上のテーパエッジを含み、各テーパエッジが、光放射線を通路内へと内側に反射するように構成される。熱交換器は更に、通路内の１つ以上の吸収面を含み、該１つ以上の吸収面は、反射された光放射線を吸収するように構成される。熱交換器は、吸収された光放射線を熱に変換するように構成され、本体は更に、この熱を吸収する冷却剤を受け取るように構成された１つ以上の冷却路を含む。
【０００９】
その他の技術的特徴が、以下の図面、説明、及び請求項から、当業者には容易に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
より完全なる本開示の理解のため、ここでは、以下の図を含む添付図面とともに以下の説明を参照する。
【図１】本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを有する熱交換器を備えたレーザシステムの一例を示している。
【図２Ａ】図２Ａ−２Ｄは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器の第１の例を示している。
【図２Ｂ】図２Ａ−２Ｄは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器の第１の例を示している。
【図２Ｃ】図２Ａ−２Ｄは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器の第１の例を示している。
【図２Ｄ】図２Ａ−２Ｄは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器の第１の例を示している。
【図３Ａ】図３Ａ及び３Ｂは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器の第２の例を示している。
【図３Ｂ】図３Ａ及び３Ｂは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器の第２の例を示している。
【図４Ａ】図４Ａ及び４Ｂは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器における冷却剤の配給の一例を示している。
【図４Ｂ】図４Ａ及び４Ｂは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器における冷却剤の配給の一例を示している。
【図５】本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器をレーザシステム内で使用する方法の一例を示している。
【図６Ａ】図６Ａ及び６Ｂは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器を形成する方法の第１の例を示している。
【図６Ｂ】図６Ａ及び６Ｂは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器を形成する方法の第１の例を示している。
【図７Ａ】図７Ａ及び７Ｂは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器を形成する方法の第２の例を示している。
【図７Ｂ】図７Ａ及び７Ｂは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器を形成する方法の第２の例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に説明される図１−７Ｂ、及び本特許文献にて本発明の原理を説明するために使用される様々な実施形態は、単に例示によるものであり、本発明の範囲を限定するように解釈されるべきでない。当業者が理解するように、本発明の原理は、あらゆる種類の好適に構成された装置又はシステムにて実装され得る。
【００１２】
図１は、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを有する熱交換器を備えたレーザシステムの一例１００を示している。図１に示すように、レーザシステム１００は、マスタ発振器１０２及び電力増幅器１０４を含んでいる。故に、レーザシステム１００は、マスタオシレータ／パワーアンプ（ＭＯＰＡ）構成を有する。
【００１３】
マスタ発振器１０２は概して、ローパワー光信号１０６を生成するように動作する。ローパワー光信号１０６は、比較的低いパワーを有する如何なる好適な光信号をも表し得る。例えば、ローパワー光信号１０６は、連続波（ＣＷ）出力、連続パルストレイン（ＣＰＴ）、パルスバースト、又は様々なその他の波形の何れかを有する光信号を含み得る。マスタ発振器１０２は、１つ以上のローパワー光信号を生成するのに適した任意の（１つ以上の）構造を含む。一部の実施形態において、マスタ発振器１０２はファイバレーザを含む。
【００１４】
電力増幅器１０４は、マスタ発振器１０２からローパワー光信号１０６と、１つ以上のポンプ源１１０からのポンプパワー１０８とを受け取る。電力増幅器１０４は概して、ローパワー光信号１０６を増幅し、ハイパワー光信号１１２を生成するように動作する。例えば、電力増幅器１０４は、ローパワーＣＷ又は他の光信号を、１０キロワット以上のパワーを有するハイパワーＣＷ又は他の光信号へと増幅し得る。受け取られたポンプパワー１０８は、電力増幅器の利得媒質内にこの増幅のために必要な反転分布を提供する。
【００１５】
電力増幅器１０４は、光信号を増幅するのに好適な構造を含む。一部の実施形態において、電力増幅器１０４は、その利得媒質として少なくとも１つの平面導波路を含む。各ポンプ源１１０は、増幅のために電力増幅器によって使用される光パワーを生成するのに好適な構造を含む。一部の実施形態において、各ポンプ源１１０は、例えば１つ以上のレーザダイオードアレイなどの１つ以上のレーザダイオード、又はその他の光源を含む。
【００１６】
ハイパワー光信号１１２は、出力エキスパンダ・コリメータ１１４に提供され、それがハイパワー出力ビーム１１６を作り出す。出力エキスパンダ・コリメータ１１４は、例えばミラー及びレンズのような１つ以上の光学デバイスなどの、光信号を拡大及びコリメートするのに好適な（１つ以上の）構造を含む。しかしながら、ハイパワー出力ビーム１１６を生成するために、ハイパワー光信号１１２に対してその他の又は更なる変更が為されてもよい。
【００１７】
上述のように、レーザシステムには典型的に、迷電気光学放射線が或る程度存在する。例えば、図１中の第１の迷放射線１１８が、電力増幅器１０４内での蛍光又は増幅自然放出（ＡＳＥ）によって発生され得る。特定の一例として、ハイパワー光信号１１２が、電力増幅器１０４から３°の半角で放射され得るのに対し、蛍光は、電力増幅器１０４から３５°の半角で放射され得る。他の一例として、後方反射又は散乱１２０が、出力エキスパンダ・コリメータ１１４への光信号１１２の入射時に発生することがあり、又は（ミラー又はレンズ表面からなど）出力エキスパンダ・コリメータ１１４それ自体の中で生み出されることがある。検査されないまま残されると、この迷放射線は、レーザシステム１００内の他のコンポーネントに突き当たり、それらのコンポーネントを加熱して様々な問題（上述のものを含む）を引き起こし得る。
【００１８】
一部の従来アプローチでは、反射デバイスを使用して、レーザシステムの特定のコンポーネントから迷放射線を反射することができる。これは、それらのコンポーネントを保護するが、その迷放射線はなおもその他のコンポーネント上に反射される。レーザシステムのパワーが増加するにつれて、これは容認できなくなる。何故なら、迷放射線のパワーも同様に増加するからである。他の従来アプローチは、光ビームを或る構造体のスルーホールの中に通し、その構造体が、光ビームの大部分が通過することを可能にするとともに、迷放射線を吸収する。しかしながら、その構造体は典型的に、特にその構造体のコーナー部において、迷放射線のためにホットスポットを発達させ、それらのホットスポットは冷却するのが困難であり得る。更なる他の従来技術は、吸収アパーチャプレート及び光回折器を利用する。残念ながら、それらの技術は、高レーザパワーでの使用では破壊する傾向があり、又はそのような使用には適していない。
【００１９】
本開示によれば、レーザシステム１００に、少なくとも１つの光スクレープする熱交換器１２２が配設される。熱交換器１２２は、その中を光ビーム（例えば、ハイパワー光信号１１２など）が通り抜けることができる通路１２３を含んでいる。熱交換器１２２はまた、迷放射線（例えば迷放射線１１８及び迷放射線１２０など）を吸収して、迷放射線がレーザシステム１００の他のコンポーネントにダメージを与えたり、その他の方法でレーザシステム１００の動作と干渉したりすることがないようにする。
【００２０】
図１に示すように、また、更に詳細に後述するように、熱交換器１２２は、それを通って冷却剤（例えば、気体又は液体のような流体など）が熱交換器１２２を流れ抜けることができる１つ以上の冷却路（チャネル）１２４を含んでいる。冷却剤は、熱交換器１２２から熱を吸収し、レーザシステム１００から熱を運び出す。各冷却路１２４は、如何なる好適なサイズ、形状、及び寸法を有していてもよく、また、如何なる数の冷却路１２４が熱交換器１２２とともに使用されてもよい。また、熱交換器１２２から熱を運び去ることには、如何なる好適な冷却剤が使用されてもよい。
【００２１】
熱交換器１２２はまた、１つ以上のテーパエッジ１２６を含んでいる。テーパエッジ１２６は、熱交換器１２２の１つ以上の内表面（例えば、通路１２３内の１つ以上の表面など）が熱交換器１２２の１つ以上の外表面と出会う１つ以上のエッジを表す。テーパエッジ１２６は、反射面を含んでおり、この例では、熱交換器１２２を貫く通路１２３によって形成される入力及び出力の開口部の周りに位置している。テーパエッジ１２６が、迷放射線を通路１２３の中へと反射し、そこで迷放射線は、通路１２３内の１つ以上の吸収性の表面（吸収面）によって実質的に吸収される。吸収された迷放射線は熱エネルギーに変換され、その大部分又は全てが、冷却路１２４を流れ抜ける冷却剤によって吸収される。理想的には、レーザシステム１００からのいっそう容易な熱エネルギーの除去を支援するために、迷放射線が冷却路１２４の位置の近くで熱交換器１２２によって吸収されるように、迷放射線がテーパエッジ１２６によって反射される。
【００２２】
テーパエッジ１２６を有する熱交換器１２２を用いることにより、レーザシステム１００における迷放射線の量が大いに低減され、それが、レーザシステム１００の他のコンポーネントを保護すること及びレーザシステム１００の適正動作を保証することの助けとなる。また、熱交換器１２２のテーパエッジ１２６は、効果的に冷却されることができないホットスポットを熱交換器１２２が発達させることが殆どないように、迷放射線を拡散させる助けとなる。また、熱交換器１２２は、ここでは、レーザシステム１００内の漂遊エネルギーを剥がし取り（スクレープし）、拡散させ、吸収し、そして排斥することができる単一のコンポーネントを表す。単一のコンポーネントを用いてこれらの機能の全てを実行することは、レーザシステム１００のサイズ、重量、コスト、及び複雑さを低減する助けとなり得る。さらに、この熱交換器１２２の設計は、レーザシステム１００内で迷放射線が経験する“跳ね返り”の回数を低減又は最小化する助けとなり得る。
【００２３】
熱交換器１２２は、例えば熱交換器１２２の本体がアルミニウム合金又は銅合金のような１つ以上のメタルから形成されるときなど、如何なる好適な（１つ以上の）材料から形成されてもよい。熱交換器１２２はまた、例えばキャスティング、機械加工、エッチング、ろう付け、摩擦溶接、及び拡散接合のうちの１つ又は組み合わせを用いるなど、如何なる好適な方法で形成されてもよい。熱交換器１２２のテーパエッジ１２６は、例えば金などの、反射性の表面、層、又はコーティングを表し得る。テーパエッジ１２６はまた、例えば熱交換器１２２の本体を機械加工して該本体上に反射材料を堆積させることによってなど、如何なる好適な方法で形成されてもよい。
【００２４】
図１は、テーパ状の光スクレーパを有する熱交換器を備えたレーザシステム１００の一例を示しているが、図１には様々な変更が為され得る。例えば、図１における様々なコンポーネントのサイズ、形状、及び相対的な寸法は、単に説明のためである。また、図１におけるコンポーネントの特定の配置は、必要又は所望に応じて変わり得る。さらに、図１は、光スクレープする熱交換器が使用され得る環境の一例を示すものである。この特許文献に記載される光スクレープ熱交換器は、他の好適システムでの用途を見出し得る。
【００２５】
図２Ａ−２Ｄは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器の第１の例２００を示している。特に、図２Ａは、熱交換器２００を示し、図２Ｂは、図２Ａの破線２Ｂに沿った熱交換器２００の断面を示し、図２Ｃは、図２Ｂの断面の上面図を示し、そして、図２Ｄは、熱交換器２００の使用例を示している。図２Ａ−２Ｄに示す熱交換器２００は、例えば、図１の熱交換器１２２を表し得る。
【００２６】
図２Ａ−２Ｃに示すように、熱交換器２００は、熱交換器２００の大部分を形成するものである主たる本体２０２を含んでいる。上述のように、本体２０２は、アルミニウム合金又は銅合金のような１つ以上のメタルから形成され得る。しかし、本体２０２は、適切な熱流束の低減を提供する如何なる材料で形成されてもよい。
【００２７】
通路２０４が、本体２０２を貫いて延在し、光信号２０６が本体２０２を通り抜けることを可能にする。通路２０４は、本体２０２を通る光信号にとって好適な経路を表す。この例において、通路２０４は、互いに実質的に平行である実質的に平坦な表面を有しており、通路２０４は、本体２０２の２つの異なる側面に開口している。この通路例２０４は、単に説明のためのものである。通路２０４は、他の好適なサイズ、形状、及び寸法を有していてもよい。通路２０４はまた、本体２０２の２つ以上の側面に開口し得る。
【００２８】
１つ以上の冷却路２０８ａ−２０８ｂが本体２０２内に形成されている。冷却路２０８ａ−２０８ｂは、熱交換器２００から熱エネルギーを除去するために冷却剤が本体２０２を流れ抜けることを可能にする。この例において、冷却路２０８ａ−２０８ｂは概して長方形の断面を有しているが、各冷却路２０８ａ−２０８ｂは、如何なる好適なサイズ、形状、及び寸法を有していてもよい。また、冷却路２０８ａ−２０８ｂはここでは通路２０４の近くにあるように配置され、冷却路２０８ａ−２０８ｂ内の冷却剤が、本体２０２によって吸収されている熱エネルギーを迅速に吸収することを可能にする。この特定の例では、長方形の断面をした冷却路２０８ａ−２０８ｂが、通路２０４に対して実質的に平行な方向に延在して、冷却路２０８ａ−２０８ｂが通路２０４のかなりの部分に沿って熱を抽出することを可能にしている。
【００２９】
この例において、冷却路２０８ａ−２０８ｂは、何らかの方法でパターニングされるように示されている。これは、冷却路２０８ａ−２０８ｂが、冷却剤によって接触される表面積を増大させるために冷却路２０８ａ−２０８ｂの中に延在するフィン、ピン、又はその他の構造を含み得ることを示す。如何なる好適な構造又はパターニングが冷却路２０８ａ−２０８ｂで使用されてもよく、これらの構造又はパターニングは、如何なる好適な方法で形成されてもよい。
【００３０】
熱交換器２００内の通路２０４は、１つ以上の吸収性の表面（吸収面）２１０ａ−２１０ｂを含んでいる。吸収面２１０ａ−２１０ｂは、迷放射線を吸収するように設計されている熱交換器２００の部分を表す。吸収面２１０ａ−２１０ｂは様々な方法で形成され得る。例えば、吸収面２１０ａ−２１０ｂは、本体２０２の酸化された部分若しくは黒色の陽極酸化部分、又は他の酸化された（１つ以上の）材料若しくは黒色の陽極酸化された（１つ以上の）材料を表し得る。吸収面２１０ａ−２１０ｂはまた、例えば黒色クロムなどの、通路２０４を形成する本体２０２の表面上に堆積された１つ以上の吸収材料を表し得る。吸収面２１０ａ−２１０ｂは更に、放射線を吸収する助けとなるように本体２０２の中までエッチングされた、あるいはその他の方法で本体２０２の中又は上に形成された、表面フィーチャ（造形）を表し得る。
【００３１】
様々なテーパエッジ２１２が本体２０２内に形成される。テーパエッジ２１２は、熱交換器２００の内表面が熱交換器２００の外表面と出会うエッジを表す。テーパエッジ２１２は、通路２０４によって形成された開口部の周りに位置し、例えば、金のような１つ以上のメタル又はその他の（１つ以上の）反射材料を本体２０２上に堆積させることによって形成されたものなど、本体２０２の反射面を表す。テーパエッジ２１２は、迷放射線を通路２０４の中へと内側に反射する助けとなる真っ直ぐな、湾曲した、円錐セクションの、又はその他の表面を表し得る。テーパエッジ２１２の正確な１つ以上の幾何学形状は、必要又は所望に応じて変わり得る。テーパエッジ２１２の一般的な目的は、迷放射線を通路２０４の中へと内側に反射することであり、理想的には、迷放射線を拡散させ、それにより、迷放射線によって突き当たられる本体２０２の表面積を拡大させるように反射することである。これは、熱流束が効果的に熱に変換されて本体２０２から除去されることができるポイントまで、本体２０２上の迷放射線の熱流束を低減させる助けとなる。
【００３２】
テーパエッジ２１２の作用の一例が図２Ｃに示されており、到来する迷放射線２１４がテーパエッジ２１２のうちの１つで反射されている。右下のテーパエッジ２１２が、到来する迷放射線２１４を通路２０４の中に吸収面２１０ａに向けて反射している。左下のテーパエッジ２１２は、同様に、到来する迷放射線を通路２０４の中に吸収面２１０ｂに向けて反射し得る。上のテーパエッジ２１２は、同様に、到来する迷放射線を通路２０４の中に吸収面２１０ａ−２１０ｂに向けて反射し得る。
【００３３】
なお、ここでは本体２０２の両側に示された４つのテーパエッジが存在しているが、本体２０２は、本体２０２の一方側のみに１つ以上のテーパエッジを含んでいてもよい。こでは、例えば、迷放射線が典型的に熱交換器２００の一方側に到達し、他方側には到達しないときに有用であり得る。
【００３４】
熱交換器２００はオプションで、熱交換器２００をパッケージ又はプラットフォームに結合又は固定するために使用されることが可能な、１つ以上の接続ポイント２１６ａ−２１６ｂを含んでいてもよい。例えばボルト、ネジ、又はピンなど、如何なる好適な１つ以上の接続機構が、熱交換器２００とともに使用されてもよい。接続ポイント２１６ａ−２１６ｂの（１つ以上の）タイプ及び（１つ以上の）構成は、熱交換器２００がどのように設置されることになるかに基づいて多様に変わり得る。この特定の例では、接続ポイント２１６ａはボルト又はねじを受け入れることができ、接続ポイント２１６ｂはアライメントピンを受け入れることができる。
【００３５】
熱交換器２００による迷放射線２１４の拡散の一例が図２Ｄに示されている。図２Ｄにて見て取れるように、迷放射線２１４は、テーパエッジ２１２に突き当たって反射する前に、より小さい幅２５０を有する。エッジのテーパ付けがないと、迷放射線２１４の実質的に全てが、熱交換器２００の遥かに小さい領域内で吸収されることになり得る。これは、熱交換器２００のその部分の温度を急上昇させ、熱交換器２００を実際に損傷させてしまい得る。エッジ２１２をテーパ付けることにより、迷放射線２１４が反射及び拡散されて、熱交換器２００に突き当たる迷放射線２１４の幅２５２が幅２５０よりも遥かに大きくなる。例えば、幅２５２は、幅２５０よりも１０倍から２０倍大きいとし得るが、その他の比も使用され得る。
【００３６】
迷放射線２１４の拡散は、熱交換器２００の特定の部分に突き当たる熱流束を減少させる助けとなる。これは、熱交換器２００に低めの温度をもたらし、それが、レーザ経路における熱ブルーミングを緩和するとともに冷却剤の沸騰を抑制又は排除する。拡散される放射線に関する比率は、許容可能な熱交換器及び冷却液の温度を維持するための様々な要因（例えばテーパ付けの設計など）に依存し得る。
【００３７】
図２Ａ−２Ｄは、熱交換器２００を通る通路の第１の例２０４を示しているが、他の実装も使用され得る。例えば、図３Ａ及び図３Ｂは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器の第２の例３００を示している。特に、図３Ａは、熱交換器３００を示し、図３Ｂは、図３Ａの線３Ｂに沿った熱交換器３００の断面を示している。図３Ａ及び３Ｂに示す熱交換器３００は、例えば、図１の熱交換器１２２を表し得る。
【００３８】
図３Ａ及び３Ｂに示すように、熱交換器３００は、本体３０２を貫いて延在する通路３０４を有する本体３０２を含んでいる。通路３０４は、光信号が本体３０２を通り抜けることを可能にする。この例において、通路３０４は、概して円筒形であり、単一の湾曲した内表面を有し、そして、本体３０２の両側に実質的に円形の開口部を画成している。本体３０２はまた、複数の異なる冷却路又は単一の弧状若しくは環状の冷却路を表し得るものである１つ以上の冷却路３０８ａ−３０８ｂを含んでいる。１つ以上の冷却路３０８ａ−３０８ｂは、冷却剤が本体３０２を流れ抜けて熱交換器３００から熱を除去することを可能にする。
【００３９】
熱交換器３００内の通路３０４は、少なくとも１つの吸収面３１０を含んでいる。吸収面３１０は、迷放射線を吸収するように設計され、通路３０４の内面の大部分又は全ての周りに形成されることができる。吸収面３１０は、本体３０２の酸化された部分若しくは黒色の陽極酸化部分、又は、他の酸化された（１つ以上の）材料若しくは黒色の陽極酸化された（１つ以上の）材料、又は、黒色クロムのような本体３０２の表面上に堆積された１つ以上の吸収材料、又は、放射線を吸収する助けとなるように本体３０２の中までエッチングされた、あるいはその他の方法で本体３０２の中又は上に形成された、表面フィーチャを表し得る。
【００４０】
少なくとも１つのテーパエッジ３１２が本体３０２内に形成される。テーパエッジ３１２は、熱交換器３００の１つ以上の内表面が熱交換器３００の１つ以上の外表面と出会うエッジを表す。テーパエッジ３１２は、通路３０４によって形成された開口部の周りに位置し、例えば、金のような１つ以上のメタル又はその他の（１つ以上の）反射材料を本体３０２上に堆積させることによって形成されたものなど、本体３０２の反射面を表す。テーパエッジ３１２は、迷放射線を通路３０４の中へと内側に反射する助けとなる真っ直ぐな、湾曲した、円錐セクションの、又はその他の表面を表し得る。テーパエッジ３１２の正確な１つ以上の幾何学形状は、必要又は所望に応じて変わり得る。この例では、各テーパエッジ３１２が、通路３０４によって形成された開口部の大部分又は全てを取り囲むことができ、本体３０２の１つ又は複数の側面に１つ又は複数のテーパエッジ３１２が使用され得る。
【００４１】
熱交換器２００の場合と同様に、熱交換器３００の（１つ以上の）テーパエッジ３１２は、例えばレーザシステム１００内の迷放射線などの迷放射線を剥がし取って拡散させる助けとなることができる。熱交換器３００の（１つ以上の）吸収面３１０は、拡散された迷放射線を吸収し、この迷放射線を、（１つ以上の）冷却路３０８ａ−３０８ｂを介して除去される熱へと変換することができる。
【００４２】
図２Ａ−図３Ｂは、テーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器の例２００、３００を示しているが、図２Ａ−図３Ｂには様々な変更が為され得る。例えば、各図における様々なコンポーネントのサイズ、形状、及び相対的な寸法は、単に説明のためである。また、異なる本体、通路、及び冷却路設計を有する熱交換器が使用されてもよく、熱交換器を貫く通路によって画成される開口部は、如何なる好適設計を有していてもよい。
【００４３】
図４Ａ及び４Ｂは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器４００における冷却剤の配給の一例を示している。この例において、熱交換器４００は、熱交換器２００と同様の長方形の通路４０４を含んでいるが、通路４０４は、他の好適なサイズ、形状、及び寸法を有していてもよい。
【００４４】
図４Ａに示すように、熱交換器４００は、少なくとも１つの入力ポート４０６及び少なくとも１つの出力ポート４０８を含んでいる。入力ポート４０６は、冷却剤が熱交換器４００から熱を吸収する前の入来冷却剤を受け取り、出力ポート４０８は、冷却剤が熱交換器４００から熱を吸収した後の退出冷却剤を提供する。各入力又は出力ポート４０６−４０８は、冷却剤を受けるのに好適な経路を含む。
【００４５】
図４Ｂに示すように、チャネル４１０及び４１２が、通路４０４の両側の冷却路を接続する。入力ポート４０６を通じて受け取られた冷却剤は、通路４０４の両側の冷却路に供給されることができ、冷却剤は、通路４０４の両側の冷却路から出力ポート４０８に供給される。チャネル４１０及び４１２は、複数の冷却路を通るこの冷却剤流をサポートする。各チャネル４１０及び４１２は、如何なる好適なサイズ、形状、及び寸法を有していてもよく、また、如何なる好適な冷却剤流をサポートしてもよい。
【００４６】
図４Ａ及び図４Ｂは、テーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器４００における冷却剤の配給の一例を示しているが、図４Ａ及び４Ｂには様々な変更が為され得る。例えば、図４Ａ及び４Ｂにおける様々なコンポーネントのサイズ、形状、及び相対的な寸法は、単に説明のためである。
【００４７】
図５は、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器をレーザシステム内で使用する方法の一例５００を示している。説明の容易さのため、図１のシステム１００内で動作する熱交換器１２２、２００、３００、４００に関して方法５００を説明する。しかしながら、方法５００は、如何なる好適なシステム内で如何なる好適な熱交換器によって使用されてもよい。
【００４８】
図５に示すように、ステップ５０２にて、マスタ発振器を使用して信号ビームが生成され、ステップ５０４にて、電力増幅器を使用して信号ビームが増幅されて、ハイパワー出力ビームが作り出される。これは、例えば、マスタ発振器１０２が、所望の波形を持つローパワー信号ビームを生成することを含み得る。これはまた、電力増幅器１０４が、（例えば１つ以上のポンプ源１１０からなどの）ポンプパワーを用いてローパワー信号ビームを増幅して、ハイパワー出力ビームを生成することを含み得る。なお、しかしながら、他の好適技術を用いて、他の好適なレーザ出力を生成してもよい。
【００４９】
ハイパワー出力ビームが、ステップ５０６にて、熱交換器で受けられ、ステップ５０８にて、熱交換器の通路を実質的に通り抜ける。これは、例えば、ハイパワー出力ビームを熱交換器１２２、２００、３００、４００に導くことを含み得る。これはまた、ハイパワー出力ビームの大部分又は全てが熱交換器１２２、２００、３００、４００の通路１２３、２０４、３０４、４０４を通り抜けることを可能にすることを含み得る。
【００５０】
ステップ５１０にて、迷放射線が、熱交換器の１つ以上のテーパエッジから反射されて拡散される。これは、例えば、蛍光、ＡＳＥ、又はその他の迷放射線を、熱交換器１２２、２００、３００、４００の（１つ以上の）テーパエッジ１２６、２１２、３１２から反射させることを含み得る。これはまた、（１つ以上の）テーパエッジ１２６、２１２、３１２が、熱交換器１２２、２００、３００、４００の通路１２３、２０４、３０４の中へと内側に迷放射線を反射することを含み得る。（１つ以上の）テーパエッジ１２６、２１２、３１２のテーパ付けにより、反射された放射は拡大又は拡散する。
【００５１】
ステップ５１２にて、熱交換器の通路内の１つ以上の吸収面によって迷放射線が吸収される。これは、例えば、蛍光、ＡＳＥ、又はその他の迷放射線が、熱交換器１２２、２００、３００、４００の通路１２３、２０４、３０４内の吸収面２１０ａ−２１０ｂ、３１０に突き当たることを含み得る。ステップ５１４にて、熱交換器の１つ以上の吸収面にて迷放射線が熱に変換される。しかしながら、放射線が拡散されているので、迷放射線は、熱交換器１２２、２００、３００、４００において、より低い温度をもたらす。
【００５２】
ステップ５１６にて、生成された熱の少なくとも一部が、熱交換器から、熱交換器の１つ以上の冷却路を流れ抜ける冷却剤に伝達される。これは、例えば、生成された熱が、熱交換器１２２、２００、３００、４００から冷却路１２４、２０８ａ−２０８ｂ、３０８ａ−３０８ｂ、４１０−４１２を流れ抜ける冷却剤に渡ることを含み得る。
【００５３】
斯くして、熱交換器１２２、２００、３００、４００は、レーザシステム内の漂遊エネルギーを剥がし取り、拡散させ、吸収し、そして、除去することができる。熱交換器１２２、２００、３００、４００は、これをより効率的に低温で達成することができ、これは、迷放射線によるレーザシステムの損傷のリスクを低減又は最小化する助けとなる。
【００５４】
図５は、テーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器をレーザシステム内で使用する方法の一例５００を示しているが、図５には様々な変更が為され得る。例えば、一連のステップとして示されているが、図５の様々なステップは、重なり合うか、並行して発生するか、異なる順序で発生するか、又は何回も発生するかしてもよい。
【００５５】
図６Ａ及び６Ｂは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器を形成する方法の第１の例６００を示している。説明の容易さのため、熱交換器１２２、２００、３００、４００に関して方法６００を説明する。しかしながら、方法６００は、他の好適な熱交換器を形成するために使用されてもよい。
【００５６】
図６Ａに示すように、ステップ６０２にて、複数の金属フォイルが所望のパターンにエッチングされる。図６Ｂは、金属フォイルエッチングパターン６５２の一例を示しており、一方の部分６５４が、熱交換器を貫く光信号の通路を画成し、別の１つの部分６５６が、熱交換器内の冷却路を画成する。金属フォイルは、例えばアルミニウム合金又は銅合金などの如何なる好適な材料から如何なる好適な方法で形成されてもよい。
【００５７】
ステップ６０４にて、これらの金属フォイルが拡散接合されて、又はその他の方法で接合されて、モノリシックスラブを形成し、ステップ６０６にて、該スラブから複数の熱交換器が形成される。これは、例えば、拡散接合プロセスの後に、ワイヤ放電加工（ＥＤＭ）を用いてスラブ内の熱交換器の個別のインスタンスを分離することを含み得る。ステップ６０８にて、外部フィーチャが各熱交換器内に機械加工され、ステップ６１０にて、冷却剤供給ポート及び戻りポートが各熱交換器内に機械加工される。外部フィーチャは、熱交換器の例えばテーパエッジ１２６、２１２、３１２及び接続ポイント２１６ａ−２１６ｂなどのフィーチャを含み得る。如何なる好適な機械加工技術がここで使用されてもよく、また、その他の又は更なる外部フィーチャが形成されてもよい。
【００５８】
ステップ６１２にて、例えば研磨によってなどで、熱交換器表面が平滑化される。ステップ６１４にて、熱交換器の通路が、通路内に１つ以上の吸収面を形成するように処理される。これは、例えば、各通路内に少なくとも１つの吸収コーティングを配置すること、各通路内の少なくとも１つの部分を酸化若しくは陽極酸化すること、又は、酸化された、陽極酸化された、黒色のクロム、又はその他の（１つ以上の）材料を、各通路内に堆積させることを含み得る。ステップ６１６にて、少なくとも通路表面がマスキングされ、各熱交換器に反射コーティングが適用される。これは、例えば、各熱交換器の少なくとも（１つ以上の）テーパエッジ１２６、２１２、３１２上に金コーティング又はその他の（１つ以上の）反射材料を堆積させることを含み得る。この時点で、如何なるマスクも除去されることができ、熱交換器は、更に処理されるか、使用されるかすることができる。
【００５９】
図７Ａ及び７Ｂは、本開示に従ったテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器を形成する方法の第２の例７００を示している。説明の容易さのため、熱交換器１２２、２００、３００、４００に関して方法７００を説明する。しかしながら、方法７００は、他の好適な熱交換器を形成するために使用されてもよい。
【００６０】
図７Ａに示すように、ステップ７０２にて、金属のブロック内に所望のフィーチャが機械加工され、ステップ７０４にて、１つ以上のカバーがブロック上にろう付けされる。図７Ｂは、通路７５４、冷却路７５６、及び冷却路７５８が当該ブロック７５２内に形成された金属ブロック７５２の一例を示している。ブロックは、例えばアルミニウム合金又は銅合金などの如何なる好適な材料から形成されてもよく、また、如何なる好適な方法で機械加工されてもよい。ブロック７５２上に１つ以上のカバーをろう付けすることは、得られた構造内の冷却路を封止することができる。
【００６１】
ステップ７０６にて、外部フィーチャが熱交換器内に機械加工され、ステップ７０８にて、冷却剤供給ポート及び戻りポートが熱交換器内に機械加工される。外部フィーチャは、熱交換器の例えばテーパエッジ１２６、２１２、３１２及び接続ポイント２１６ａ−２１６ｂなどのフィーチャを含み得る。如何なる好適な機械加工技術がここで使用されてもよく、また、その他の又は更なる外部フィーチャが形成されてもよい。
【００６２】
ステップ７１０にて、例えば研磨によってなどで、熱交換器表面が平滑化される。ステップ７１２にて、熱交換器の通路が、通路内に１つ以上の吸収面を形成するように処理される。これは、例えば、通路内に少なくとも１つの吸収コーティングを配置すること、通路内の少なくとも１つの部分を酸化若しくは陽極酸化すること、又は、酸化された、陽極酸化された、黒色のクロム、又はその他の（１つ以上の）材料を、通路内に堆積させることを含み得る。ステップ７１４にて、少なくとも通路表面がマスキングされ、熱交換器に反射コーティングが適用される。これは、例えば、熱交換器の少なくとも（１つ以上の）テーパエッジ１２６、２１２、３１２上に金コーティング又はその他の（１つ以上の）反射材料を堆積させることを含み得る。この時点で、如何なるマスクも除去されることができ、熱交換器は、更に処理されるか、使用されるかすることができる。
【００６３】
図６Ａ−７Ｂは、テーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器を形成する方法の例を示しているが、図６Ａ−７Ｂには様々な変更が為され得る。例えば、一連のステップとして示されているが、図６Ａ及び７Ａの様々なステップは、重なり合うか、並行して行われる、異なる順序で行われるか、又は何回も行われるかしてもよい。また、図６Ｂ及び７Ｂにおける金属フォイルエッチングパターン６５２及び金属ブロック７５２の構造は、単なる例である。
【００６４】
例えば上述したものなどの高出力レーザシステムは、数多くの軍事用途及び商業用途で使用され得る。以下の説明は、様々な商業用途例の説明を提供する。しかしながら、以下の説明は、本開示を特定の用途に限定するものではない。
【００６５】
高出力レーザシステムは、例えば掘削、採鉱、又はコアリング作業などの商業用採鉱用途に使用され得る。例えば、高出力レーザシステムは、ドリルビットを用いてアースベッドを穿孔するのに先立ってアースベッドを軟化又は弱化させるために使用され得る。これは、ドリルビット取換えを少なくすること、並びにドリルビットの寿命及び信頼性を高めることを可能にし得る。ここでは、レーザシステムの出力窓からのハイパワーレーザビームの自由空間伝播を用いることができ、従来のファイバレーザと比較して遠い距離でのいっそう深い侵入を可能にし得る。
【００６６】
高出力且つ高ビーム品質のレーザシステムはまた、例えば産業上又はその他のオートメーション環境などにおける遠隔レーザ溶接、切断、穿孔、又は熱処理作業にも使用され得る。高出力且つ高ビーム品質のレーザシステムの使用は、熱の影響を受けるゾーンを最小化し、垂直又はその他の切断ラインを維持しながら、レーザシステムからいっそう大きい作動距離で、より厚い部材の加工を行うことを可能にする。とりわけ、これは、溶接又は切断の現場に近付くことが困難又は危険であるような溶接又は切断作業をサポートする助けとなる。これはまた、レーザシステム及び場合によって人間オペレータを、煙、破片、又はその他の有害物質から保護する助けとなる。
【００６７】
高出力レーザシステムは更に、建設及び解体作業に使用され得る。作業例は、金属の新表面化若しくは脱スラグ、塗料除去、及び工業用解体作業が含み得る。高出力レーザシステムを使用することで、従来作業と比較して遥かに速く且つ安全に材料をアブレーションすることができる。この機能の特定の一例として、高出力レーザシステムは、原子炉又はその他の危険な構造物の解体を支援するために使用され得る。ここでは、高出力レーザシステムは、汚染されたコンクリート又は原子炉格納容器若しくは原子炉のような汚染された構造物を遠い距離から切断するために使用され得る。これは、例えば汚染された水などの有害廃棄物を作り出すウォータジェット切断又はその他の技術の使用を避けるのに役立つ。これはまた、解体される汚染構造物から人間オペレータが離れたままでいられるので、高められた安全性を提供する。
【００６８】
数多くの更なる用途が可能である。例えば、高出力レーザシステムは、再充電すべき遠隔装置の光電池（太陽電池）をハイパワーレーザビームが標的とする電力ビーム化用途に使用され得る。高出力レーザシステムは、有害物質をあまり有害でない物質又は無害な物質へと加熱及び分解するためにレーザシステムが使用される危険物（ＨＡＺＭＡＴ）用途に使用され得る。
【００６９】
本特許文献の全体を通して使用される特定の単語及びフレーズの定義を説明しておくことが有益であるかもしれない。用語“含む”及び“有する”、並びにこれらの派生語は、限定なしでの包含を意味する。用語“又は”は、及び／又はを意味する包括的なものである。“〜と関連付けられる”なる言い回し、及びその派生語は、〜を含む、〜の中に含まれる、〜と相互接続される、〜を含有する、〜内に含有される、〜に又は〜と接続する、〜に又は〜と結合する、〜と通信可能である、〜と協働する、〜と交互である、〜隣り合う、〜に近接した、〜に又は〜と結合される、〜を有する、〜の特性を有する、〜に又は〜と関係を有する、又はこれらに類するものを意味し得る。“〜のうちの少なくとも１つ”なる言い回しは、アイテムのリストとともに使用されるとき、リストアップされたアイテムのうちの１つ以上の様々な組み合わせが使用され得ることを意味し、リスト内の１つのアイテムのみが必要とされることもある。例えば、“Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ”は、以下の組み合わせ：Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、及びＡとＢとＣ、のうちの何れをも含む。
【００７０】
本特許文献における記載は、特定の要素、ステップ、又は機能がクレーム範囲に含まれていなければならない必須又は重要な要素であることを意味するものとして読まれるべきでない。また、クレームは何れも、その特定のクレーム中で“する手段”又は“するステップ”なるそのままの語が、機能を特定する特定の言い回しに続かれて、明示的に使用されない限り、添付のクレーム又はクレーム要素に関して２５ＵＳＣ第１１２節（ｆ）を行使することを意図していない。クレーム内での、例えば（以下に限られないが）“機構”、“モジュール”、“デバイス”、“ユニット”、“コンポーネント”、“要素”、“部材”、“装置”、“機械”、“システム”、“プロセッサ”、“プロセッシングデバイス”、又は“コントローラ”などの用語の使用は、クレームの特徴自体によって更に改良又は強化されるような、当業者に知られた構造を指すものと理解及び意図されるものであり、２５ＵＳＣ第１１２節（ｆ）を行使することを意図するものではない。
【００７１】
本開示は、特定の実施形態及び概して関連する方法を述べてきたが、これらの実施形態及び方法の改変及び並べ替えが当業者に明らかになる。従って、以上の実施形態例の説明は、本開示を定めたり制約したりするものではない。以下の請求項によって規定される本開示の精神及び範囲を逸脱することなく、その他の変形、代用、及び改変も可能である。
【図１】
2019513301.tif 000003
【図２Ａ】
2019513301.tif 000004
【図２Ｂ】
2019513301.tif 000005
【図２Ｃ】
2019513301.tif 000006
【図２Ｄ】
2019513301.tif 000007
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2019513301.tif 000009
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2019513301.tif 000011
【図５】
2019513301.tif 000012
【図６Ａ】
2019513301.tif 000013
【図６Ｂ】
2019513301.tif 000014
【図７Ａ】
2019513301.tif 000015
【図７Ｂ】
2019513301.tif 000016
【国際調査報告】
2019513301.tif 000017
2019513301.tif 000018