(57)【要約】  システムは、マスタ発振器（１０２）、及び、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイ（２０８）と、平面導波路（ＰＷＧ）ポンプヘッド（２０４−２０６、３０８）と、入力光学系（２０２）と、出力光学系（２１３、２１４）とを有するＰＷＧ増幅器（１０４）を含む。ＰＷＧポンプヘッドは、マスタ発振器から低出力光ビーム（１１０２）を受け取って高出力光ビーム（１１６）を生成するように構成される。ＰＷＧポンプヘッドは、レーザ利得媒質（１１１０）と、カートリッジ（２０６）と、ポンプヘッドハウジング（２０４）とを含む。カートリッジは、レーザ利得媒質を受け入れて保持するように構成されるとともに、レーザ利得媒質を冷却するために冷却剤を輸送するように構成された１つ以上の冷却チャネル（１１０６−１１０８）を含む。ポンプヘッドハウジングは、カートリッジを受け入れて保持するように構成され、カートリッジはハウジングから取り外し可能である。
2019500744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低出力光ビームを受け取って高出力光ビームを生成するように構成された平面導波路（ＰＷＧ）ポンプヘッドを有し、
前記ＰＷＧポンプヘッドは、
レーザ利得媒質と、
前記レーザ利得媒質を受け入れて保持するように構成されたカートリッジであり、前記レーザ利得媒質を冷却するために冷却剤を輸送するように構成された１つ以上の冷却チャネルを有するカートリッジと、
前記カートリッジを受け入れて保持するように構成されたポンプヘッドハウジングであり、該ハウジングから前記カートリッジが取り外し可能である、ハウジングと
を有する、
装置。
【請求項２】
前記カートリッジを前記ポンプヘッドハウジング内に固定するように構成されたバネ荷重クランプ、
を更に有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記バネ荷重クランプは、制御された実質的に均一な圧力を前記カートリッジ上に与えるように構成された複数のプッシャアセンブリを有する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
各プッシャアセンブリが、
前記カートリッジに接触するように構成されたブリッジと、
前記ブリッジに結合されたバネアセンブリと、
前記カートリッジに印加される圧力の量を測定するように構成された圧縮センサと
を有する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ポンプヘッドハウジングは更に、複数のビューポートを持つカバーを有し、前記複数のビューポートは、前記レーザ利得媒質の複数の異なる部分からの赤外線を通すように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記レーザ利得媒質は、コア領域と該コア領域に接触する少なくとも１つのクラッド層とを有する平面導波路を有し、且つ
前記ＰＷＧポンプヘッドは、前記平面導波路内に結合しない迷ポンプ光を少なくとも１つのビームダンプに導くように構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ポンプヘッドハウジングは、入力光学系及び出力光学系との前記ＰＷＧポンプヘッドの光学アライメントを維持するように、前記入力光学系及び出力光学系に結合されるよう構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記１つ以上の冷却チャネルは、光学ベンチ及び冷却マニホールドから前記冷却剤を受け取って前記光学ベンチ及び冷却マニホールドに前記冷却剤を戻すように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
マスタ発振器、及び、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイと、平面導波路（ＰＷＧ）ポンプヘッドと、入力光学系と、出力光学系とを有するＰＷＧ増幅器、を有するレーザシステムを有し、
前記ＰＷＧポンプヘッドは、前記マスタ発振器から低出力光ビームを受け取って高出力光ビームを生成するように構成され、且つ
前記ＰＷＧポンプヘッドは、
レーザ利得媒質と、
前記レーザ利得媒質を受け入れて保持するように構成されたカートリッジであり、前記レーザ利得媒質を冷却するために冷却剤を輸送するように構成された１つ以上の冷却チャネルを有するカートリッジと、
前記カートリッジを受け入れて保持するように構成されたポンプヘッドハウジングであり、該ハウジングから前記カートリッジが取り外し可能である、ハウジングと
を有する、
システム。
【請求項１０】
前記ＰＷＧポンプヘッドは更に、前記カートリッジを前記ポンプヘッドハウジング内に固定するように構成されたバネ荷重クランプを有する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記バネ荷重クランプは、複数のプッシャアセンブリを有し、各プッシャアセンブリが、
前記カートリッジに接触するように構成されたブリッジと、
前記ブリッジに結合されたバネアセンブリと、
前記カートリッジに印加される圧力の量を測定するように構成された圧縮センサと
を有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ポンプヘッドハウジングは更に、複数のビューポートを持つカバーを有し、前記複数のビューポートは、前記レーザ利得媒質の複数の異なる部分からの赤外線を通すように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記１つ以上のレーザダイオードポンプアレイからのポンプ光を前記ＰＷＧポンプヘッド内に結合するように構成された中継光学系、を更に有する請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記レーザ利得媒質は、コア領域と該コア領域に接触する少なくとも１つのクラッド層とを有する平面導波路を有し、且つ
前記ＰＷＧポンプヘッドは、前記平面導波路内に結合しない迷ポンプ光を少なくとも１つのビームダンプに導くように構成される、
請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ポンプヘッドハウジングは、入力光学系及び出力光学系との前記ＰＷＧポンプヘッドの光学アライメントを維持するように、前記入力光学系及び出力光学系に結合されるよう構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１つ以上の冷却チャネルは、光学ベンチ及び冷却マニホールドから前記冷却剤を受け取って前記光学ベンチ及び冷却マニホールドに前記冷却剤を戻すように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
前記マスタ発振器、前記１つ以上のレーザダイオードポンプアレイ、前記ＰＷＧポンプヘッド、前記入力光学系、及び前記出力光学系は、モジュール式である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１８】
レーザシステムの平面導波路（ＰＷＧ）ポンプヘッドにカートリッジを挿入することを有し、前記ＰＷＧポンプヘッドは、低出力光ビームを受け取って高出力光ビームを生成するように構成され、
前記ＰＷＧポンプヘッドは、
レーザ利得媒質と、
前記レーザ利得媒質を受け入れて保持するように構成された前記カートリッジであり、前記レーザ利得媒質を冷却するために冷却剤を輸送するように構成された１つ以上の冷却チャネルを有する前記カートリッジと、
前記カートリッジを受け入れて保持するように構成されたポンプヘッドハウジングであり、該ハウジングから前記カートリッジが取り外し可能である、ハウジングと
を有する、
方法。
【請求項１９】
前記ポンプヘッドハウジングから前記カートリッジを取り外すことと、
異なるレーザ利得媒質を収容した異なるカートリッジを前記ハウジングに挿入することと、
を更に有する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
バネ荷重クランプを用いて前記カートリッジを前記ポンプヘッドハウジング内に固定すること、
を更に有する請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して高出力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用のモジュール式コンポーネントを備えた高出力平面導波路（planar  waveguide；ＰＷＧ）ポンプヘッドに関する。
【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（ハイパワー）レーザシステムが開発されている。多くの従来の高出力レーザシステムは、利得媒質に対して冷却素子が単に固定されるレーザポンプヘッドを使用している。しかしながら、このアプローチは、典型的に、高出力動作に要求される必要な又は所望の冷却効率及び冷却均一性を達成するものではなく、また、低いマウント応力を提供するものでもない。レーザ利得媒質中のホットスポットが、機械的なマウント応力と相まって、レーザ性能の劣化又は更にはレーザ利得媒質の破砕を生じさせてしまい得る。
【発明の概要】
【０００３】
本開示は、高出力レーザシステム用のモジュール式コンポーネントを備えた高出力平面導波路（ＰＷＧ）ポンプヘッドを提供する。
【０００４】
第１の実施形態において、装置は、低出力光ビームを受け取って高出力光ビームを生成するように構成されたＰＷＧポンプヘッドを含む。ＰＷＧポンプヘッドは、レーザ利得媒質と、カートリッジと、ポンプヘッドハウジングとを含む。カートリッジは、レーザ利得媒質を受け入れて保持するように構成され、カートリッジは、レーザ利得媒質を冷却するために冷却剤を輸送するように構成された１つ以上の冷却チャネルを含む。ポンプヘッドハウジングは、カートリッジを受け入れて保持するように構成され、カートリッジはハウジングから取り外し可能である。
【０００５】
第２の実施形態において、システムは、マスタ発振器、及び、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイと、ＰＷＧポンプヘッドと、入力光学系と、出力光学系とを有するＰＷＧ増幅器、を有するレーザシステムを含む。ＰＷＧポンプヘッドは、マスタ発振器から低出力光ビームを受け取って高出力光ビームを生成するように構成される。ＰＷＧポンプヘッドは、レーザ利得媒質と、カートリッジと、ポンプヘッドハウジングとを含む。カートリッジは、レーザ利得媒質を受け入れて保持するように構成され、カートリッジは、レーザ利得媒質を冷却するために冷却剤を輸送するように構成された１つ以上の冷却チャネルを含む。ポンプヘッドハウジングは、カートリッジを受け入れて保持するように構成され、カートリッジはハウジングから取り外し可能である。
【０００６】
第３の実施形態において、方法は、レーザシステムのＰＷＧポンプヘッドにカートリッジを挿入することを含む。ＰＷＧポンプヘッドは、低出力光ビームを受け取って高出力光ビームを生成するように構成される。ＰＷＧポンプヘッドは、レーザ利得媒質と、カートリッジと、ポンプヘッドハウジングとを含む。カートリッジは、レーザ利得媒質を受け入れて保持するように構成され、カートリッジは、レーザ利得媒質を冷却するために冷却剤を輸送するように構成された１つ以上の冷却チャネルを含む。ポンプヘッドハウジングは、カートリッジを受け入れて保持するように構成され、カートリッジはハウジングから取り外し可能である。
【０００７】
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】
【０００８】
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】本開示に従った高出力レーザシステムの一例を示している。
【図２】本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムの一例を示している。
【図３】図３−６は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムにおける統合された光学ベンチ及び冷却マニホールドの一例を示している。
【図４】図３−６は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムにおける統合された光学ベンチ及び冷却マニホールドの一例を示している。
【図５】図３−６は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムにおける統合された光学ベンチ及び冷却マニホールドの一例を示している。
【図６】図３−６は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムにおける統合された光学ベンチ及び冷却マニホールドの一例を示している。
【図７Ａ】図７Ａ及び７Ｂは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムの光学ベンチ及び冷却マニホールドにおける冷却剤流の例を示している。
【図７Ｂ】図７Ａ及び７Ｂは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムの光学ベンチ及び冷却マニホールドにおける冷却剤流の例を示している。
【図８Ａ】図８Ａ−８Ｃ及び図９は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムの一例の更なる詳細を示している。
【図８Ｂ】図８Ａ−８Ｃ及び図９は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムの一例の更なる詳細を示している。
【図８Ｃ】図８Ａ−８Ｃ及び図９は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムの一例の更なる詳細を示している。
【図９】図８Ａ−８Ｃ及び図９は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムの一例の更なる詳細を示している。
【図１０Ａ】図１０Ａ−１０Ｃは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムのポンプ光学系アセンブリの一例を示している。
【図１０Ｂ】図１０Ａ−１０Ｃは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムのポンプ光学系アセンブリの一例を示している。
【図１０Ｃ】図１０Ａ−１０Ｃは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムのポンプ光学系アセンブリの一例を示している。
【図１１Ａ】図１１Ａ及び１１Ｂは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムの平面導波路（ＰＷＧ）ポンプヘッドアセンブリの一例を示している。
【図１１Ｂ】図１１Ａ及び１１Ｂは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムの平面導波路（ＰＷＧ）ポンプヘッドアセンブリの一例を示している。
【図１２Ａ】図１２Ａ及び１２Ｂは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムのＰＷＧポンプヘッドアセンブリ用のＰＷＧカートリッジの一例を示している。
【図１２Ｂ】図１２Ａ及び１２Ｂは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムのＰＷＧポンプヘッドアセンブリ用のＰＷＧカートリッジの一例を示している。
【図１３】本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステム用のＰＷＧカートリッジの一例を備えたポンプヘッド構成の一例を示している。
【図１４Ａ】図１４Ａ及び１４Ｂは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムのＰＷＧポンプヘッドアセンブリとともに使用されるプッシャアセンブリの一例を示している。
【図１４Ｂ】図１４Ａ及び１４Ｂは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムのＰＷＧポンプヘッドアセンブリとともに使用されるプッシャアセンブリの一例を示している。
【図１５】本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムのＰＷＧ増幅器の動作例を示している。
【図１６Ａ】図１６Ａ、１６Ｂ、及び１７は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムの一体化されたポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタの例を示している。
【図１６Ｂ】図１６Ａ、１６Ｂ、及び１７は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムの一体化されたポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタの例を示している。
【図１７】図１６Ａ、１６Ｂ、及び１７は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステムの一体化されたポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタの例を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に説明される図１−１７、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。
【００１０】
図１は、本開示に従った高出力レーザシステム１００の一例を示している。図１に示すように、レーザシステム１００は、マスタ発振器１０２及び平面導波路（ＰＷＧ）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。
【００１１】
マスタ発振器１０２は概して、低出力光信号を生成するように動作する。低出力光信号は、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、低出力光信号は、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つ以上の低出力光信号を生成するのに任意の（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。
【００１２】
ＰＷＧ増幅器１０４は、マスタ発振器１０２から低出力光信号と、ポンプパワーとを受け取る。ＰＷＧ増幅器１０４は概して、低出力光信号を増幅し、高出力光信号を生成するように動作する。例えば、ＰＷＧ増幅器１０４は、低出力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高出力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は、ＰＷＧ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。
【００１３】
ＰＷＧ増幅器１０４の利得媒質は、平面導波路を用いて形成されている。平面導波路は概して、コア領域と１つ以上のクラッド層とを含む構造を表す。コア領域は、少なくとも１つの特定波長の光信号に反応する活性イオン種でドープされ、上記１つ以上のクラッド層は、光学的に透明であり、コア領域に接触する。コア領域及び（１つ以上の）クラッド層の屈折率及び誘電率は異なり、光信号を反射する境界を作り出す。故に、平面導波路は、その狭い方の次元（“速軸”方向として参照される）で光信号をガイドするが、その広い方の次元（“遅軸”方向として参照される）ではガイドしない。平面導波路は、如何なる好適な材料から如何なる好適な手法で形成されてもよい。
【００１４】
中継光学系１０６が、マスタ発振器１０２からの光信号をビームコントローラ１０８内に導き、中継光学系１１０が、ビームコントローラ１０８からの光信号をＰＷＧ増幅器１０４内に導く。中継光学系１０６及び１１０はまた、それぞれ、ビームコントローラ１０８及びＰＷＧ増幅器１０４への注入のために必要とされるように光信号の断面寸法を変えることができる。中継光学系１０６及び１１０の各々は、光信号を方向付ける又はフォーマットするのに適した何らかの（１つ以上の）光学デバイスを含む。
【００１５】
ビームコントローラ１０８は概して、光信号がＰＷＧ増幅器１０４に到達する前に、マスタ発振器１０２からの光信号を変更するように動作する。例えば、ビームコントローラ１０８は、ＰＷＧ増幅器１０４内で生み出される光位相歪みを実質的又は完全に補償するために、マスタ発振器１０２からの光信号の位相プロファイルを予め歪ませる（プリディストーションする）ことができる。ビームコントローラ１０８はまた、マスタ発振器１０２からの光信号の振幅と位相との双方を予め歪ませることもできる。ビームコントローラ１０８は更に、二軸チップ／チルトアライメント制御と高次ビーム制御とのために別々の制御デバイスを含み得る。ビームコントローラ１０８は、制御可能な手法で光信号をプリディストーションする又はその他の方法で変更するのに適した何らかの（１つ以上の）構造を含む。
【００１６】
ＰＷＧ増幅器１０４によって生成されたハイパワー出力ビームは、ビームスプリッタ１１２に向けられる。ビームスプリッタ１１２は、ハイパワー出力ビームのうち相当な部分を中継光学系１１４に提供し、それが、ハイパワー出力ビームのその部分をハイパワー出力ビーム１１６としてレーザシステム１００の外に提供する。ビームスプリッタ１１２はまた、ハイパワー出力ビームのうち少量をサンプルとしてフィードバックループに提供する。フィードバックループは、マスタ発振器１０２、ＰＷＧ増幅器１０４、及びビームコントローラ１０８の動作を制御及び変更するために使用される。ビームスプリッタ１１２は、光信号を分割するのに適した何らかの（１つ以上の）構造を含む。中継光学系１１４は、光信号を方向付ける又はフォーマットするのに適した何らかの（１つ以上の）光学デバイスを含む。
【００１７】
ここでのフィードバックループは、診断ユニット１１８、レーザコントローラ１２０、及びダイオードドライバ１２２−１２４を含んでいる。診断ユニット１１８は概して、ＰＷＧ増幅器１０４からのハイパワー出力ビームのサンプルを分析するように動作する。診断ユニット１１８は、ハイパワー出力ビームの少なくとも１つのサンプルの１つ以上の特徴を特定するのに適した何らかの構造を含む。例えば、診断ユニット１１８は、ＰＷＧ増幅器１０４の遅軸を横切るハイパワー出力ビームにおける位相歪みを検知するように構成された１次元（１Ｄ）波面センサを含み得る。特定の一例として、１Ｄシャックハートマン（Shack-Hartman）センサが、リニア円柱レンズアレイと１Ｄ半導体光検出器アレイとを含み得る。他の一例として、ビームプロファイルのうち高ビーム品質部分の一部分のみが通るように、ハイパワー出力ビームのサンプルを遅軸内のスリットを通して集束させてもよい。この部分を単一の光検出器によって検知することで、遠視野ビーム品質測定結果を表すものである“パワーインザバケット”（power  in  the  bucket；ＰＩＢ）と呼ばれるものを測定することができる。更なる他の一例として、サンプルを再び分割することができ、１つの部分は波面センサ上に再結像され、他の１つの部分はスリットを通してＰＩＢ検出器上に集束される。さらに別の一例として、これらスリット及びＰＩＢセンサを、遅軸におけるＰＷＧ出射ビームプロファイルを測定するように構成されたリニアアレイで置き換えることができる。
【００１８】
レーザコントローラ１２０は、診断ユニット１１８からのデータを使用して、レーザシステム１００の動作をどのように調整するかを決定する。例えば、レーザコントローラ１２０は、波面又はＰＩＢの情報を処理して制御コマンドをビームコントローラ１０８内の１Ｄビーム制御デバイスに送信するように構成された１Ｄ補償光学（adaptive  optics；ＡＯ）プロセッサを含み得る。該ビーム制御デバイスがマスタ発振器出力の位相面を遅軸方向に予め歪ませることで、ＰＷＧ増幅器１０４で生み出される位相歪みを補償し得る。他の一例として、レーザコントローラ１２０は、ＰＷＧ増幅器１０４の出力における改善された波面補正のためにプリディストーション信号を調節する１つ以上の逆伝搬（バックプロパゲーション）アルゴリズムを含む又はそれをサポートすることができる。レーザコントローラ１２０は更に、他の診断データに基づいて波面補正処理を活性化（ジャンプスタート）させる機構を含んでいてもよい。なお、ここではＰＷＧ増幅器１０４の前に存在するとして示されているが、他の又は追加のビーム制御機能が、ＰＷＧ増幅器１０４の後ろに置かれて、レーザコントローラ１２０によって制御されてもよい。ビームコントローラ１０８が二軸チップ／チルトアライメント制御と高次ビーム制御とのために別々の制御デバイスを含む場合、ビーム経路に沿って含められたアライメントセンサが、チップ／チルト及び並進にてレーザビームを制御することに使用される追加の情報を、レーザコントローラ１２０に提供し得る。レーザコントローラ１２０によってサポートされ得る制御アルゴリズムのタイプの特定の例が、２０１５年１２月１１日に出願された“PLANAR  WAVEGUIDE  (PWG)  AMPLIFIER-BASED  LASER  SYSTEM  WITH  CORRECTION  IN  LOW-POWER  BEAM  PATH”というタイトルの米国仮特許出願第６２／２６６，５０７号に記載されている（その全体をここに援用する）。レーザコントローラ１２０はまた、例えば、冷却を開始するための制御コマンド、又はレーザ動作を開始若しくは停止するための制御コマンドなど、１つ以上の外部ソースからのモード制御コマンドに応答することができる。
【００１９】
レーザコントローラ１２０は、レーザシステムの動作を制御するのに適した何らかの構造を含む。例えば、レーザコントローラ１２０は、例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、又はディスクリート論理デバイスなどの、１つ以上のプロセッシングデバイスを含み得る。レーザコントローラ１２０はまた、それら（１つ以上の）プロセッシングデバイスによって使用、生成、又は収集される命令又はデータを格納するように構成された１つ以上のメモリを含み得る。レーザコントローラ１２０は更に、他のコンポーネント又はシステムとの通信を容易にするように構成された１つ以上のインタフェースを含み得る。
【００２０】
ダイオードドライバ１２２は、マスタ発振器１０２の１つ以上のレーザダイオード（又はその他の光源）にマスタ発振器１０２用の光ポンプパワー（これが、マスタ発振器１０２に、所望の低出力光信号を生成させる）を生成させる電気的な駆動信号を生成する。ダイオードドライバ１２４は、ＰＷＧ増幅器１０４のレーザダイオード（又はその他の光源）にＰＷＧ増幅器１０４用の光ポンプパワー（ＰＷＧ増幅器１０４がこのポンプパワーを用いて光増幅を提供する）を生成させる電気的な駆動信号を生成する。ダイオードドライバ１２４は、高価なレーザダイオードストリングを電気的短絡及び過渡現象から保護しながら、或る範囲の入力電圧及び負荷条件にわたって動作することができる。各ダイオードドライバ１２２−１２４は、好適な構成のレーザダイオード又はその他の光源を駆動するのに適した何らかの（１つ以上の）構造を含む。特定の一例として、各ダイオードドライバ１２２−１２４は、（ｉ）同じ入力電圧を受け取る２つの並列構成のバック（Buck）レギュレータと、（ｉｉ）各々が双方のバックレギュレータの出力を受け取って直交に（互いに対して９０°の位相ずれで）駆動される２つの並列構成の直列共振ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣとを含むことができ、これらのＤＣ／ＤＣコンバータの電流出力が足し合わされてマスタ発振器１０２又はＰＷＧ増幅器１０４のレーザダイオードに供給される。
【００２１】
一部の実施形態において、診断ユニット１１８からの診断データは、レーザコントローラ１２０によって、例えば１つ以上の外部の送り先などに出力され得る。これは、外部の送り先がレーザシステム１００の調子、状態、又は安全性を監視することを可能にし得る。また、一部の実施形態において、レーザコントローラ１２０は、バックグラウンドの及び命令されたビルトインテスト（ＢＩＴ）ルーチンを走らせることで、レーザシステム１００の調子、状態、又は安全性を監視し、計画外メンテナンスの必要性を予測し、始動シーケンスを実行し、且つ／或いは、パラメータが安全許容範囲外である場合にレーザシステム１００をシャットダウンさせ得る。シャットダウンコマンドは、外部ソースから受信されることもできる。シャットダウンコマンドが発せられた場合、レーザコントローラ１２０は、マスタ発振器１０２及びダイオードドライバ１２２−１２４にターンオフするように指令し、また、残留レーザ出力を冷却されたビームダンプ（図示せず）へと逸らせるために、例えば高速反射シャッタなどのコンポーネントが使用され得る。
【００２２】
レーザシステム１００は、後述する多数の新規な特徴を組み込むことができる。これらの新規な特徴は、個別に又は好適な組み合わせで使用されることができる。１つの新規な特徴は、単一の増幅器ビームラインにおける単一のＰＷＧ増幅器１０４の使用を含む。多くの従来の高出力レーザシステムは、１つ以上のレーザ増幅器ビームラインを使用し、各ビームラインが、集合的に多量の増幅利得を提供する複数の大きくて比較的低利得のレーザ増幅器を含む。この従来アプローチを用いてレーザエネルギーの高い閾値を達成しようとすると、部屋がレーザ増幅器設備でいっぱいになることを要し得る。従来のＭＯＰＡ構成での複数の高出力ソリッドステート増幅器素子に関する大きさ、重量、及び複雑さは、多くの用途に適わないものである。
【００２３】
ファイバレーザは、増幅される信号ビームを低次伝播モードに閉じ込めることによって、非常に長い経路にわたって高い誘導放出利得を達成することができる。ファイバは、その導波管の小さい開口数に起因して、最低次モード以外の何れのモードでも非常に損失が大きいため、ビーム品質が両次元で保存される。しかしながら、従来の円形ファイバは、大きいモードエリアを有するものであっても、通常、１キロワットを遥かに超える平均パワーを良好なビーム品質で取り扱うことはできない。準ガイド高アスペクト比（semi-guiding  high  aspect  ratio；ＳＨＡＲＣ）ファイバレーザは、伝統的な円形ファイバと比較して遥かに高いパワーレベルまで非常に良好なビーム品質で増やすことができる。ＳＨＡＲＣファイバの速軸は、ビームをその最低次モードに閉じ込め、それにより、その次元において回折限界に近いビーム品質を提供する。遅軸はガイドされず、最もコリメートされた光線に対してのみ利得が高い。何故なら、他の全ての光線は、かなりの損失を経験し、ＳＨＡＲＣファイバから相当な距離にわたって増幅されることはないからである。故に、遅軸においても同様に、増幅後も高いビーム品質が保存される。
【００２４】
ＰＷＧレーザは、一方の軸でガイドし、他方の軸では損失が多いので、ＰＷＧレーザは、より伝統的な製造アプローチ及びよりロバストな結晶コンポーネントという追加の利益を伴って、ＳＨＡＲＣファイバレーザの利益の一部を提供する。図１のレーザシステム１００は、ＭＯＰＡ構成にて単一の高利得ＰＷＧ増幅器を含むことができる。ＰＷＧ増幅器１０４は、単一の小型ポンプヘッド内で支持され、冷却され、且つ光ポンピングされる単一の平面導波路を含み得る。ＰＷＧ増幅器１０４は、本質的に、そのガイド軸すなわち速軸において高ビーム品質を提供し、故に、この軸ではビーム補正は不要とし得る。直交するＰＷＧ増幅器１０４の遅軸においてのみ、例えば、ＰＷＧ増幅器１０４の遅軸にわたっての不均一な冷却及びＰＷＧ増幅器１０４内の機械的／熱的応力（これらは屈折率変動を生じさせ得る）による位相歪みを補正するなどのために、高次ビーム制御が必要とされ得る。
【００２５】
新規な特徴の他の一例として、レーザシステム１００の様々なコンポーネントとともに光学ベンチを使用し得る。多くの従来の高出力レーザシステムでは、光学ベンチは、レーザシステムの光学コンポーネントを光学的にアライメントしたまま保つように設計された堅い部品を表す。冷却は典型的に別個のシステムによって提供される。冷却チャネルは典型的に光学ベンチでは使用されない。何故なら、温度差が光学ベンチを反らせたり、それ以外で変形させたりして、クリティカルな光学コンポーネントのミスアライメントを引き起こすことになるからである。
【００２６】
後述するように、レーザシステム１００は、様々な光学コンポーネントをＰＷＧ増幅器１０４に取り付けることによって光学アライメントが維持されるＰＷＧポンプヘッドアセンブリを含むことができる。統合された光学ベンチ及び冷却マニホールドを使用して、構造全体を支持するとともに、構造全体に冷却剤を供給することができる。光学ベンチは、光学コンポーネントのアライメントに殆ど又は全く影響を及ぼさずに変形することができるベースプレートを用いて実装され得る。この変形は、例えば、光学ベンチの異なるコンポーネント及び異なる部分を冷却剤が流れるときの冷却剤の温度の変化に起因して発生し得る。様々な光学コンポーネントを、ＰＷＧ増幅器１０４のハウジングに、これらのコンポーネントの光学アライメントを維持することを助けるように取り付けることができるので、光学ベンチの小さい変形はレーザシステム１００の適正動作を妨げないとし得る。
【００２７】
新規な特徴の更なる他の一例として、レーザシステム１００の１つ以上のコンポーネントが、ポンプヘッドに挿入される又は光学ベンチに取り付けられる１つ以上のカートリッジとして実施され得る。例えば、ＰＷＧ増幅器１０４のレーザ利得媒質が１つのカートリッジにて実装され、ＰＷＧ増幅器１０４のレーザダイオードが別のカートリッジにて実装され得る。また、これらのカートリッジのうちの１つ以上が、それら（１つ以上の）カートリッジを固定するために高いクランプ力を必要とすることがあり、この高いクランプ力を提供するための機構が後述される。とりわけ、このカートリッジベースのアプローチは、様々なカートリッジ設計が、ポンプヘッド及び光学ベンチに変更を為すことなく共通の（場合により標準化された）機械的、熱的、電気的、及び光学的なインタフェースを組み込むことを可能にする。また、異なる設計チームが、レーザシステム１００の様々なコンポーネントについて異なる設計を作成してテストすることができる。１つの設計チームが、レーザシステム１００の１つのコンポーネントの開発が完了されることを、レーザシステム１００の別のコンポーネントを設計してテストする前に待つ必要は殆ど又は全くない。
【００２８】
新規な特徴のいっそう更なる一例として、ＰＷＧポンプヘッドアセンブリは、レーザダイオード又はその他の光源によって供給されるポンプ光を均一化するための均一化要素を組み込むことができる。均一化要素はまた、ＰＷＧ増幅器１０４内に適切に結合しない光源からの迷光を管理する助けとなることができる。これは、アライメントの安定性の懸念を回避するとともにコンポーネント数を減少させながら、ＰＷＧ増幅器１０４への安定したビームの注入を支援する。
【００２９】
レーザシステム１００は、必要又は所望に応じて、数多の更なる新規な特徴を組み込み得る。例えば、レーザシステム１００は、熱的光学的インタフェース（thermal-optic  interface；ＴＯＩ）材料の使用を含め、米国特許出願第１４／６６１，８２８号及び米国特許出願公開第２０１４／０２６８３０９号（これらをここに援用する）に開示された技術を使用して、レーザシステム１００の様々なコンポーネントを冷却することができる。レーザシステム１００は、ＰＷＧデバイス上でのベベル化エッジの使用を含め、米国特許出願公開第２０１４／０２６８３０９号に開示された技術を使用して、ＰＷＧデバイス内の増幅自然放出（ＡＳＥ）を抑圧することができる。レーザシステム１００は、ＰＷＧデバイス内での対称コア領域及び非対称コア領域の使用を含め、米国特許出願第１４／６８２，５３９号（これをここに援用する）に開示された技術を使用することができる。レーザシステム１００は、非対称な２層ＰＷＧデバイスの使用を含め、米国特許出願第１４／７４９，３９８号（これをここに援用する）に開示された技術を使用することができる。レーザシステム１００のＰＷＧ増幅器１０４は、ＰＷＧベースのレーザデバイスを形成するための無線周波数（ＲＦ）マグネトロンスパッタリング及びその他の技術の使用を含め、米国特許出願第１４／８４５，９１６号（これをここに援用する）に開示される技術を用いて形成されることができる。
【００３０】
その他の特徴もレーザシステム１００に含められ得る。例えば、変形モードの特性を決定するために、レーザシステム１００内のＰＷＧポンプヘッドアセンブリの有限要素構造及び熱モデリングを使用し得る。これは、衝撃、振動、音響及び熱刺激下での変形モードの振幅、周波数、次数、及び具体的なモード形状を特定することを含み得る。構造の共振の節及び腹の正確な位置を特定することができ、アライメントに敏感なコンポーネント（例えば、レンズ、アパーチャ、ビームスプリッタ、ライトパイプ、及びレーザ媒質など）を、ポンプヘッドアセンブリにおける特定の節又は腹の位置又はその近傍に配置することができる。これらの要素は、それらの性能を最適化するとともに、クリティカルな方向及び軸に沿ったそれらのミスアライメントを最小化するために、構造の節及び腹との関係で配置されることができる。
【００３１】
他の一例として、ＰＷＧ増幅器１０４は、コア領域が平面導波路の第２の側よりも平面導波路の第１の側に近い非対称の平面導波路を有することができる（例えば、コア領域の両側のクラッド層が異なる厚さを持つときなど）。平面導波路の第１の側に沿ってと、第２の側に沿ってとで、異なる冷却技術が使用され得る。特定の例として、平面導波路の第１の側の直接的な液冷のために、マルチジェット液体衝突冷却器が使用され得る。ＴＯＩ材料を介して平面導波路の第２の側を冷却するために、冷却剤の流れを使用する冷却器モジュールが使用され得る。他の例では、平面導波路の両面に、１つ以上のプレート又はその他の冷却装置が結合され得る。
【００３２】
全体として、レーザシステム１００は、ハイパワーのレーザ出力の生成を支援する全体的なレーザアーキテクチャにおいて、ファイバレーザの利益（例えば、良好なビーム品質での高い利得など）とバルクソリッドステートレーザの利益（例えば、スケーラビリティなど）とを組み合わせる。ＰＷＧ増幅器１０４は、１つの次元（ＰＷＧ増幅器１０４の速軸）において回折限界に近いビーム品質を維持しながら、それと同時に、長い増幅器経路にわたって高い利得を支援するレージング素子として機能する。レージング媒質の実質的に均一なポンピングとコア領域の実質的に均一な冷却とが組み合わさって、横次元（ＰＷＧ増幅器１０４の遅軸）において満足のいく高さの品質のビームを生み出す。
【００３３】
図１は、高出力レーザシステム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、上述した特徴のうち何れか単一の特徴又は何らかの組み合わせが、レーザシステム１００に使用され得る。特定の例として、レーザシステム１００は、１つ以上のＰＷＧ増幅器内に２つ以上の利得媒質を含んでいてもよいし、冷却チャネルを備えた光学ベンチの使用を省略してもよいし、均一化要素の使用を省略してもよいし、又はカートリッジの使用をサポートしなくてもよい。
【００３４】
図２は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステム２００の一例を示している。パッケージングされたレーザシステム２００は、様々な光学コンポーネントを含んでおり、概して、それらのコンポーネントの光学アライメントを維持する助けとなる。それらのコンポーネントは、レージング媒質（例えば、平面導波路など）、レーザダイオードポンプアレイ、注入光学系、マスタ発振器、補償光学系、及びこれらの素子の間のビームフォーマッティング・中継光学系を含み得る。
【００３５】
高平均出力のレーザシステムでは、信号ビームラインに熱的に近接した略全ての素子、及び迷ポンプ光を浴び得る特定の素子を、積極的に冷却する必要があり、冷却剤を分配するとともに適切な質量流量及び液圧を維持するために、冷却マニホールドが使用される。高出力レーザシステムにおける従来の英知は、アライメント機能（光学ベンチに関連する）と冷却機能（冷却マニホールドに関連する）とを分離することである。故に、従来の高出力レーザシステムは、光学ベンチ及びそれに取り付けられたクリティカルな実装ハードウェアを冷却経路から熱絶縁して、これらクリティカルなコンポーネント内に等温状態を維持するようにすることが多い。これは何故なら、冷却液温度の違いによって引き起こされる光学ベンチを横切っての温度変動が、光学ベンチを反らせて、光学コンポーネントをミスアライメントしてしまい得るからである。
【００３６】
このアプローチは、光学ベンチが冷却システムから分離される一部の従来ＰＷＧレーザで使用されている。光学ベンチは、（ｉ）レーザからの信号ビームによる直接照射、（ｉｉ）ポンプアレイからのポンプ光による直接照射、（ｉｉｉ）散乱光からの間接照射、及びｉｖ）マウント及びその他のコンポーネントを通じての熱伝導、に起因して加熱を生じさせることになるコンポーネントから断熱される。光学ベンチは、運動学的（キネマチック）に、当該光学ベンチが取り付けられるハウジングの熱変形がミスアライメントを引き起こさないように取り付けられる。低平均出力では、このアプローチは効果的であり、大きさ及び重量の影響によってシステムに厳しいペナルティを課すようなことはない。しかし、より高い平均出力では、物理的及び機能的に独立した光学ベンチハードウェア及び冷却マニホールドハードウェアに付随する追加の大きさ及び重量が、多くの用途にとってのこれらレーザの望ましさに深刻な影響を及ぼす。
【００３７】
これらの従来アプローチは、コンパクトな高出力レーザ設計を達成する際に様々な問題を提示する。例えば、別個の断熱された光学ベンチに付随する大きさ及び重量は、レーザ出力が増すにつれて実質的に増大する。また、クリティカルなアライメント機構（例えば、光学系及びマウントなど）及び光学ベンチ自体が、迷ポンプ光照射を受けて、能動的な冷却なしでも、どっちみち反ることになる。光バッフルを設けることによってこれらの問題のうちの一部を軽減することができるが、コンポーネントが非常に近接していて、バッフルを設けることのみに頼るのは実用的でないことが多い。
【００３８】
さらに、ソリッドステートレーザがより高い平均出力パワーへとスケーリングされるにつれて、レージング媒質の応力フリーでの取り付け、レージング媒質の均一な冷却、レージング媒質へのポンプ光の効率的な結合、並びにレージング媒質への及びからのレーザビームの効率的な結合に関する問題が深刻化する。応力のある取り付け及び不均一な加熱は、増幅されたビームに位相歪みを生み出し得るとともに、レージング媒質及びその近傍の素子のダメージ又は破砕につながり得る。レージング媒質へのポンプ光の非効率的な結合は、全体的なレーザ非効率性につながり得るとともに、迷光がレージング媒質及びその他の構造にダメージを生じさせ得る。同様に、迷レーザビームがダメージを生じさせ得るとともに、迷レーザビームにおけるパワーの損失が出力パワー及び全体的なレーザ効率を損なわせる。レーザ出力が増すにつれて、例えば、問題及び故障の根本原因を決定すること、及び設計改善を容易にすることなどのために、レーザシステムに診断要素を含めることがますます重要になる。
【００３９】
図２のパッケージングされた高出力レーザシステム２００は、ＰＷＧ  ＭＯＰＡレーザシステムとともに使用される二重機能の光学ベンチ及び冷却マニホールドを組み込んでいる。図２に示すように、パッケージングされたレーザシステム２００は、ＰＷＧ増幅器１０４への最適な結合のためにマスタ発振器１０２からの低出力信号ビームをフォーマットする入力光学系２０２を含んでいる。一部の実施形態において、フォーマットされた信号ビームは、後述するような正面反射光学系を介して、ＰＷＧ増幅器１０４のコア領域に結合される。他の実施形態において、内部反射プリズム又はその他の好適な光学系がこの目的で使用されてもよい。マスタ発振器１０２からの低出力信号ビームは、１つ以上の光路に沿って、様々なレンズ、ミラー、又はその他の光学素子を用いてルーティングされ得る。入力光学系２０２は、低出力信号ビームをフォーマットするのに適した何らかの（１つ以上の）光学デバイスを含む。入力光学系２０２は、例えば、図１の中継光学系１１０の一部又は全てを表し得る。
【００４０】
ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４及びＰＷＧカートリッジ２０６（図２ではそのカバーが取り外されている）が、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイ２０８、ポンプ結合光学系２１０、及びライトパイプ２１２とともに、ＰＷＧ増幅器１０４を実装する。ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４は概して、レージング媒質に付随するＰＷＧ増幅器１０４の特定の要素を包囲し、保護し、又はその他の方法で収容する。ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４は、レーザシステム内の様々なコンポーネントの光学アライメントを維持するのを助けるように、パッケージングされた高出力レーザシステム２００の他のコンポーネントに結合されることができる。ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４は、如何なる好適な（１つ以上の）材料から如何なる好適な手法で形成されてもよい。
【００４１】
ＰＷＧカートリッジ２０６は、ＰＷＧ増幅器１０４のレージング媒質を含んでおり、すなわち、ＰＷＧカートリッジ２０６は、平面導波路のコア領域及び（１つ以上の）クラッド層を含んでいる。ＰＷＧカートリッジ２０６はまた、例えば、１つ以上の高効率液体ジェット衝突冷却器、液体マイクロチャネル冷却器、又はその他の冷却機構などの、他の特徴も含むことができる。ＰＷＧカートリッジ２０６は、平面導波路を収容するのに適した何らかの（１つ以上の）構造を含む。一部の実施形態において、ＰＷＧカートリッジ２０６はＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４から取り外し可能であり、異なる平面導波路及び冷却機構が同一のＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４内に容易に実装されることを可能にする。
【００４２】
上記１つ以上のレーザダイオードポンプアレイ２０８によって、平面導波路内にポンプパワーを送達するためのポンプ光が生成される。レーザダイオードポンプアレイ２０８からのポンプ光は、光増幅に必要な反転分布をレージング媒質内にもたらすためにＰＷＭ増幅器１０４の平面導波路内に結合される。各レーザダイオードポンプアレイ２０８は、任意数のレーザダイオード又はその他の光源を何らかの好適な配置で含む。ここでは２つのレーザダイオードポンプアレイ２０８が図示されているが、パッケージングされたレーザシステム２００は、如何なる数のレーザダイオードポンプアレイ２０８を含んでいてもよい。
【００４３】
レーザダイオードポンプアレイ２０８からのポンプ光は、結合光学系２１０によって、平面導波路への結合のためにフォーマットされる。そして、ポンプ光は、ライトパイプ２１２を用いて、平面導波路のコア領域及び／又は（１つ以上の）クラッド層に結合される。結合光学系２１０は、光信号を方向付ける又はフォーマットするのに適した何らかの（１つ以上の）光学デバイスを含む。ライトパイプ２１２は、光信号を閉じ込め、均一化し、且つ／或いは輸送するのに適した何らかの光学デバイスを含む。
【００４４】
レーザシステム１００の動作において、マスタ発振器１０２からの低出力信号ビームは、ＰＷＧ増幅器１０４中を伝播するときに、レーザダイオードポンプアレイ２０８から受け取られたパワーに基づいて増幅される。マスタ発振器１０２からの低出力信号ビームは、ＰＷＧ増幅器１０４の薄い方の次元又は速軸においてのみガイドされる。
【００４５】
出力折り返し光学系２１３及び出力光学系２１４が、ＰＷＧ増幅器１０４によって生成された高出力ビームをコリメート及び再フォーマットする。この例では、出力折り返し光学系２１３が高出力ビームの向きを反転させ、出力光学系２１４が高出力ビームを再フォーマットする。出力光学系２１４はまた、高出力ビームのサンプルを診断モジュール２１６に提供することができる。出力折り返し光学系２１３は、高出力信号ビームを向け直すのに適した何らかの（１つ以上の）光学デバイスを含む。出力光学系２１４は、高出力信号ビームを方向付ける又はフォーマットするのに適した何らかの（１つ以上の）光学デバイスを含む。出力折り返し光学系２１３及び出力光学系２１４は、例えば、図１のビームスプリッタ１１２及び中継光学系１１４の一部又は全てを表し得る。
【００４６】
診断モジュール２１６は、図１の診断ユニット１１８を実装し、ハイパワー出力ビームの１つ以上の特性を測定する。例えば、診断モジュール２１６は、ハイパワー出力ビームのサンプルを使用して、波面誤差及び／又はパワーインザバケットビーム品質測定結果を生成することができる。診断モジュール２１６は、ハイパワー出力ビームの１つ以上の特性を特定及び／又は測定するのに適した何らかの（１つ以上の）構造を含む。
【００４７】
パッケージングされた高出力レーザシステム２００の様々なコンポーネントを支持するために、ベースプレート２１８が使用される。例えば、様々なコンポーネントがベースプレート２１８に取り付けられることで、それらコンポーネントをレーザシステム２００内の適所に保持することができる。ベースプレート２１８は、より十分に後述する光学ベンチの一部を表し得る。ベースプレート２１８は、如何なる好適な（１つ以上の）材料から如何なる好適な手法で形成されてもよい。
【００４８】
図２は、パッケージングされた高出力レーザシステム２００の一例を示しているが、図２には様々な変更が為され得る。例えば、図２における様々なコンポーネントの大きさ、形状、及び相対的な寸法は、単に例示のためである。また、図２におけるコンポーネントの具体的な配置は、必要又は所望に応じて変わり得る。
【００４９】
図３−６は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステム２００における統合された光学ベンチ及び冷却マニホールドの一例を示している。特に、図３は、パッケージングされたレーザシステム２００の分解等角図３００を、その取り付け機構とともに示している。図３に示すように、レーザシステム２００は、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２を含んでおり、この上に、レーザシステム２００の他のコンポーネントを取り付けることができるとともに、動作中にこれを通じて冷却剤を流して、レーザシステムのコンポーネントを冷却することができる。光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２は、如何なる好適な（１つ以上の）材料から如何なる好適な手法で形成されてもよい。
【００５０】
パッケージングされた高出力レーザシステム２００の残りのコンポーネントは、モジュール式に実装されることができる（これは必ずしもそうである必要はないが）。入力光学系アセンブリ３０４が入力光学系２０２を含み、ポンプ光学系アセンブリ３０６がレーザダイオードポンプアレイ２０８及び結合光学系２１０を含む。ＰＷＧポンプヘッドアセンブリ３０８が、ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４、ＰＷＧカートリッジ２０６、及びライトパイプ２１２を含む。出力折り返しアセンブリ３１０が、出力折り返し光学系２１３を含み、出力コリメータアセンブリ３１２が出力光学系２１４を含み、診断アセンブリ３１４が診断モジュール２１６を含む。これらのアセンブリの各々は、別々に設計及び製造されることができ、各アセンブリの複数のバージョンが、単一のレーザシステム２００への組み合わせに利用可能であるとし得る。
【００５１】
レーザシステム２００の様々なコンポーネントを覆って、エンクロージャ３１６及び蓋３１８を配置することができる。エンクロージャ３１６は、より詳細に後述するように、入力及び出力のウィンドウ、ビームダンプ、冷却剤経路、及びその他のコンポーネントを含む。エンクロージャ３１６は、如何なる好適な（１つ以上の）材料から如何なる好適な手法で形成されてもよい。蓋３１８は、エンクロージャ３１６の上に配置され、エンクロージャ３１６に封止され又はその他の方法で固定されることができる。これは、パッケージングされたレーザシステム２００の様々なコンポーネントが、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２と、エンクロージャ３１６と、蓋３１８とによって画成される空間の中に包囲されることを可能にする。蓋３１８は、如何なる好適な（１つ以上の）材料から如何なる好適な手法で形成されてもよい。
【００５２】
図３に示す設計は、等温設計である必要はない。むしろ、パッケージングされたレーザシステム２００の設計は、クリティカルなアライメント軸に沿ったクリティカルな光学コンポーネントのミスアライメントを抑制又は最小化するために、パッケージングされたレーザシステム２００を熱的にバランス（均衡化）させることができる。パッケージングされたレーザシステム２００中を冷却剤が流れるときの冷却剤温度の正常な低下から生じる熱応力がバランスされることで、クリティカルな軸に沿ったクリティカルな素子間の直線的及び角度的なアライメントを維持することができる。例えばバッフル及びアブソーバなどのクリティカルではない素子の動き、及びクリティカルでない軸に沿ったクリティカルな素子間の相対的な動きは、制御される必要はなく、全体構造の熱的な膨張、収縮、及び変形を容易にするために許容される。一部の実施形態において、具体的な実装のための設計は、コンピュータ有限要素モデリング及び材料の適切な選択に基づいて作成されることができ、取り付けのためのキネマチック技術を用いて、クリティカルな軸に沿ったアライメントを維持することができる。先述のように、図３に示す様々なアセンブリをＰＷＧポンプヘッドアセンブリ３０８に固定することで、光学コンポーネントのアライメントを維持する助けとすることができる。
【００５３】
図４は、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２の上面図を更に詳細に示している。図４に示すように、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２は、レーザダイオードポンプアレイマウント４０２及びＰＷＧポンプヘッドハウジングマウント４０４を含んでいる。レーザダイオードポンプアレイマウント４０２は、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２上の、ポンプ光学系アセンブリ３０６を取り付けることができる位置を表す。同様に、ＰＷＧポンプヘッドハウジングマウント４０４は、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２上の、ＰＷＧポンプヘッドアセンブリ３０８を取り付けることができる位置を表す。各マウント４０２−４０４が、それぞれのアセンブリ３０６−３０８への取り付けを容易にする穴又はその他の機構と、冷却剤の通路として作用する穴とを含む。各マウント４０２−４０４は、それぞれのアセンブリ３０６−３０８の設計に基づく好適な大きさ、形状、及び寸法を有し得る。この例では、レーザダイオードポンプアレイマウント４０２は凹所にされる一方でＰＷＧポンプヘッドハウジングマウント４０４はそうされていないが、他の設計が使用されてもよい。
【００５４】
光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２はまた、１つ以上のダイオードアレイコネクタ４０６を含んでいる。ダイオードアレイコネクタ４０６は、制御信号、電力、又は他の信号がポンプ光学系アセンブリ３０６に提供されること又はそれから受信されることを可能にする。例えば、ダイオードアレイコネクタ４０６は、レーザダイオードポンプアレイ２０８をダイオードドライバ１２４に結合することができ、それにより、ＰＷＧ増幅器１０４内に供給されるポンプパワーを制御するために、レーザダイオードポンプアレイ２０８が制御されることを可能にする。各ダイオードアレイコネクタ４０６は、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイに又はそれから信号を輸送するのに適した何らかの（１つ以上の）構造を含む。図４では光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２の両側に２つのダイオードアレイコネクタ４０６が示されているが、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２は、如何なる好適数のダイオードアレイコネクタ４０６を如何なる好適配置で含んでいてもよい。
【００５５】
少なくとも１つのビームダンプウィンドウ４０８が、パッケージングされた高出力レーザシステム２００から残留レーザパワーが逸らされることを可能にする。例えば、ビームダンプウィンドウ４０８は、光スイッチとともに使用されて、出力ビーム１１６を迅速且つ安全に遮断する安全機構を提供し得る。ビームダンプウィンドウ４０８はまた、例えば、ＰＷＧ増幅器１０４内に結合しないレーザダイオードポンプアレイ２０８からの迷ビームなど、不所望な光パワーが光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２から逃げ出ることを可能にし得る。各ビームダンプウィンドウ４０８は、例えば、光パワーに対して光学的に実質的に透明な窓など、光パワーの通過を可能にするのに適した何らかの（１つ以上の）構造を含む。ここでは単一のビームダンプウィンドウ４０８が図示されているが、後述するように複数のビームダンプウィンドウが使用されてもよい。
【００５６】
センサコネクタ用のバルクヘッドマウント４１０が、少なくとも１つのセンサが光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２に結合されることを可能にする。例えば、バルクヘッドマウント４１０は、少なくとも１つの温度センサが光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２に直接的に結合されることを可能にする。温度センサは、動作中に光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２の温度を測定するため、及びパッケージングされた高出力レーザシステム２００に関連する不安全又は危険な状態を検出するために使用されることができる。バルクヘッドマウント４１０は、使用される（１つ以上の）センサに応じた好適な大きさ、形状、及び寸法を有し得る。ここでは単一のバルクヘッドマウント４１０が図示されているが、複数のバルクヘッドマウントが使用されてもよい。
【００５７】
なお、ダイオードアレイコネクタ４０６及びビームダンプウィンドウ４０８は、パッケージングされたレーザシステム２００の外に又は中に物質が漏れることを防止するために封止されることができる。封止はまた、１つ以上のセンサがバルクヘッドマウント４１０に挿入された後に、バルクヘッドマウント４１０とともに使用されることができる。
【００５８】
図５及び６は、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２の底面図を更に詳細に示している。特に、図５は、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２を含んだ、分解された底面図を示しており、図６は、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２を含んだ、組み立てられた底面図を示している。
【００５９】
図５及び６に示すように、ダイオードアレイコネクタ４０６は、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２の側面に挿入されることができる。また、ビームダンプミラー５０２を光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２に挿入して、ビームダンプウィンドウ４０８を通して光パワーを導くために使用することができる。ビームダンプミラー５０２は、ビームダンプウィンドウを通して光パワーを反射するのに適した何らかの光学デバイスを含む。
【００６０】
マスタ発振器キャビティ５０４及びレーザエレクトロニクスキャビティ５０６が、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２内に形成されている。キャビティ５０４は、マスタ発振器１０２を保持するために使用される。マスタ発振器キャビティ５０４は、例えばマスタ発振器１０２への光ファイバ接続などの、マスタ発振器１０２への接続５１０用の通路５０８を含んでいる。接続５１０は、マスタ発振器１０２の出力を入力光学系２０２の入力に結合し得る。マスタ発振器１０２は、光データ基準を維持するために複数のパッド上にピン止め又はボルト締めされ得るが、これは光ファイバ接続では不要とし得る。キャビティ５０６は、例えば（レーザコントローラ１２０のような）レーザシステム２００の全体的な動作を制御するための制御回路など、レーザシステム２００によって使用される様々な電子回路を保持するために使用される。各キャビティ５０４−５０６は、如何なる好適な大きさ、形状、及び寸法を有していてもよい。この例では、各キャビティ５０４−５０６が凹所にされているが、他の設計が使用されてもよい。
【００６１】
キャビティ５０６に挿入されたレーザ電子回路とともに、センサエレクトロニクス５１２を使用することができる。例えば、センサエレクトロニクス５１２は、アナログの温度又はその他の測定結果をデジタル信号へと変換する１つ以上のアナログ−デジタル変換器を含み得る。センサエレクトロニクス５１２はまた、センサ測定結果を前処理するためのフィルタ、増幅器、又はその他のコンポーネントを含み得る。センサエレクトロニクス５１２は、センサ測定結果を処理する又は取り扱うのに適した何らかの（１つ以上の）構造を含む。
【００６２】
第１のカバー５１４及び第２のカバー５１６が、レーザシステム２００のその他のコンポーネントを保護する助けとなるように使用され得る。例えば、第１のカバー５１４は、キャビティ５０４に挿入されたマスタ発振器１０２とキャビティ５０６に挿入されたレーザエレクトロニクスとを覆うために使用され得る。特定の一例として、第１のカバー５１４は、レーザエレクトロニクスの脱ガスによる高照射光学表面の汚染を防止し、それによって光学アセンブリ及びそれに付随するコーティングへのダメージを回避する助けとなる気密封止を表し得る。第２のカバー５１６は、水又はその他の流体がレーザシステム２００の光学的な部分に浸入してダメージを生じさせるのを防ぐのを助ける防水シールドとして使用され得る。各カバー５１４−５１６は、如何なる好適な（１つ以上の）材料で如何なる好適な手法にて作製されてもよい。
【００６３】
光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２中の冷却剤の流れを制御するために、第１の冷却剤ポートカバー５１８、第２の冷却剤ポートカバー５２０、及びフローダイバータ／シーリング板５２２が使用される。更に詳細に後述するように、ポートカバー５１８−５２０は及びフローダイバータ／シーリング板５２２を使用することで、高出力レーザシステム２００の具体的な実装に必要とされる様々なようにして冷却剤が光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２に入り、その中を流れ、それを出て行くことを可能にすることができる。各ポートカバー５１８−５２０は、冷却剤用の入口ポート又は出口ポートを遮断するのに適した何らかの構造を含む。各フローダイバータ／シーリング板５２２は、冷却剤の流れを逸らすことと冷却剤用の入口ポート又は出口ポートを遮断することとに適した何らかの構造を含む。
【００６４】
図７Ａ及び図７Ｂは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステム２００の光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２における冷却剤流の例を示している。この特定の実装における冷却経路は、第１の冷却剤ポートカバー５１８が光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２に取り付けられず、冷却剤入口７０２及び冷却剤出口７０４を露わにするときに形成される。第２の冷却剤ポートカバー５２０が光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２に取り付けられるとともに、フローダイバータ／シーリング板５２２が光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２に挿入されている。
【００６５】
図７Ａに示すように、この構成において、冷却剤は、冷却剤入口７０２を通って入り、通路７０６を通ってチャネル７０８に進む。チャネル７０８は、レーザダイオードポンプアレイ２０８を冷却するために冷却剤をポンプ光学系アセンブリ３０６に供給する。その後、冷却剤は、ポンプ光学系アセンブリ３０６からのチャネル７１０を通って、チャネル７１４に通じる通路７１２へと流れる。チャネル７１４は、ＰＷＧ増幅器１０４を冷却するために冷却剤をＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４に供給する。冷却剤は、通路７１６を通ってＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４から戻り、そこで冷却剤は通路７１８を通って冷却剤出口７０４に進む。
【００６６】
図７Ｂは、レーザダイオードポンプアレイ２０８に冷却剤を供給するチャネル７０８及び通路７０６を通る光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２の断面を示している。ここでの断面図は、冷却剤が、導管７２０に戻る前に、１つレーザダイオードポンプアレイ２０８をどのように流れ抜けるかを示している。導管７２０は、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２の反対側のチャネル７１０のうちの１つに通じている。
【００６７】
ここに示されている様々な通路は概して、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２の或る長さに沿って延在しているが、様々なチャンネルは概して、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２を貫いて延在する。通路７１８は例外として、チャネル、導管、及び通路７０４−７１６は概してバランスが取られており、すなわち、チャンネル、導管、及び通路７０４−７１６は、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２の中心軸に対して実質的に対称である。
【００６８】
この設計によれば、冷却剤は、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２を流れ抜けて、レーザシステム１００の動作中に光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２を冷却するのを助ける。冷却剤はまた、ポンプ光学系アセンブリ３０６及びＰＷＧポンプヘッドアセンブリ３０８を流れ抜けて、レーザシステム１００の動作中にこれらのコンポーネントを冷却するのを助ける。この設計は、冷却剤がレーザシステム１００を通って流れるときの熱吸収によって生じる下流での冷却剤温度の上昇に適応する。さらに、この設計は、クリティカルなコンポーネントの効率的な冷却に必要な質量流量及び圧力を維持する。
【００６９】
図３−６は、パッケージングされた高出力レーザシステム２００における統合された光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２の一例を示しているが、図３−６には様々な変更が為され得る。例えば、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２の設計は、レーザシステム２００の設計に基づいて様々に変わり得る。また、これらのコンポーネントの大きさ、形状、及び相対的な寸法は、具体的なニーズに応じて変わり得る。図７Ａ及び７Ｂは、パッケージングされた高出力レーザシステム２００の光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２における冷却剤流の例を示しているが、図７Ａ及び７Ｂには様々な変更が為され得る。例えば、冷却チャネル及び通路の大きさ、形状、及び寸法は、様々であり得る。さらに、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２においては、必要又は所望に応じて、例えば、どの冷却剤ポートカバー及びフローダイバータ／シーリング板が使用されるかを変更することなどによって、冷却剤の異なる流れが使用され得る。しかしながら、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２は、再構成可能ではない冷却剤流のみを含んでいて、冷却剤ポートカバー及びフローダイバータ／シーリング板が省略されてもよい。
【００７０】
図８Ａ−８Ｃ及び図９は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステム２００の一例の更なる詳細を示している。図８Ａ−８Ｃに示すように、パッケージングされたレーザシステム２００は、関連する取り付けコンポーネントの全てを備えた光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２と、エンクロージャ３１６と、蓋３１８とを含んでいる。蓋３１８及びエンクロージャ３１６は、様々なビーム出射開口８０２−８０６を含んでいる。ビーム出射開口８０２−８０６は、パッケージングされたレーザシステム２００からハイパワー出力ビーム１１６が出て行くことができる位置を表す。パッケージングされたレーザシステム２００の様々な使用法を可能にするために、パッケージングされたレーザシステム２００の複数の異なる位置に異なるビーム出射開口８０２−８０６を設けることができる。各ビーム出射開口８０２−８０６は、ハイパワー出力ビームの通過を可能にする何らかの好適構造を表す。
【００７１】
少なくとも１つの診断ビューポート８０８が、パッケージングされた高出力レーザシステム２００に設けられている。診断ビューポート８０８は、パッケージングされたレーザシステム２００の内部をオペレータ又はその他の人員が見ることを可能にする。診断ビューポート８０８はまた、赤外線（ＩＲ）放射を通すことができ、例えばコンポーネントダメージが発生する前にホットスポット及びその他の有害な熱効果を検出するために使用される空間及び温度の高分解能ＩＲサーモグラフィなどの機能を可能にし得る。各診断ビューポート８０８は、パッケージングされたレーザシステム内を見ることを可能にする何らかの好適構造を含む。
【００７２】
さらに、入力光学系アクセスカバー８１０が、パッケージングされたレーザシステム２００に設けられる。入力光学系アクセスカバー８１０は、入力光学系アセンブリ３０４の入力光学系２０２へのアクセスを提供する。入力光学系アクセスカバー８１０は、如何なる好適な（１つ以上の）材料から如何なる好適な手法で形成されてもよい。
【００７３】
図９において、ＰＷＧポンプヘッドアセンブリ３０８は、ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４の一部を形成するカバー９０２を含んでおり、カバー９０２は複数のビューポート９０４を含んでいる。ビューポート９０４は、動作しながらにして、ＰＷＧそれ自体を含む様々なレーザ素子を観察するための道を提供する。ビューポート９０４も、例えばコンポーネントダメージが発生する前にホットスポット及びその他の有害な熱効果を検出するために使用される空間及び温度の高分解能ＩＲサーモグラフィなどの機能を可能にし得る。
【００７４】
カバー９０２は、如何なる好適な（１つ以上の）材料から如何なる好適な手法で形成されてもよい。カバー９０２はまた、如何なる好適な大きさ、形状、及び寸法を有していてもよい。ビューポート９０４の各々は、可視、赤外、又はその他の放射線の通過を可能にする何らかの好適構造を含む。ビューポート９０４のうちの少なくとも１つは、ＰＷＧ増幅器１０４内の平面導波路の端部のうちの少なくとも１つのビューを提供するように配置されることができる。ここでは５つのビューポート９０４が図示されているが、カバー９０２は、如何なる数のビューポートを含んでいてもよい。
【００７５】
図８Ａ−８Ｃ及び図９は、パッケージングされた高出力レーザシステム２００の一例の更なる詳細を示しているが、図８Ａ−８Ｃ及び図９には様々な変更が為され得る。例えば、高出力レーザシステムは、他の好適手法でパッケージングされてもよい。また、図８Ａ−８Ｃ及び図９における様々なコンポーネントの大きさ、形状、及び相対的な寸法は、単に例示のためである。また、図８Ａ−８Ｃ及び図９におけるコンポーネントの具体的な配置は、必要又は所望に応じて変わり得る。
【００７６】
図１０Ａ−１０Ｃは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステム２００のポンプ光学系アセンブリ３０６の一例を示している。上述のように、ポンプ光学系アセンブリ３０６は、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイ２０８を含む。この例では、ポンプ光学系アセンブリ３０６は、２つのレーザダイオードポンプアレイ２０８を含んでいるが、単一のレーザダイオードポンプアレイ２０８又は３つ以上のレーザダイオードポンプアレイ２０８が使用されてもよい。
【００７７】
各レーザダイオードポンプアレイ２０８は、複数のレーザダイオード１００２のアレイを含んでおり、それらのレーザダイオード１００２が、ハウジング１００４を用いて積み重ねて保持されている。如何なる数のレーザダイオード１００２が各レーザダイオードポンプアレイ２０８に使用されてもよい。ハウジング１００４は、如何なる好適な（１つ以上の）材料から如何なる好適な手法で形成されてもよい。ここでのハウジング１００４は、ポンプ光学系アセンブリ３０６を通る冷却剤の流れをサポートする様々なチャネル１００６−１００８を含んでいる。これらのチャネル１００６−１００８は、例えば、上述のチャネル７０８及び導管７２０と整列し得る。
【００７８】
ポンプ光学系アセンブリ３０６からの光は、例えば、レーザダイオード１００２に近接した、１つ以上の、円柱レンズレット（図示せず）のアレイを使用することなどによって、コリメートされることができる。コリメートされたポンプ光は、結合光学系２１０によって、ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４の１つ以上のウィンドウを通して、ライトパイプ２１２内に集束される。ライトパイプ２１２は、集束されたポンプ光を均一化するとともに、それをＰＷＧ増幅器１０４のコア領域及び／又は（１つ以上の）クラッド層に結合する。一部の実施形態において、コア領域の両側から対称的にＰＷＧをポンピングするために、二組のレーザダイオードポンプアレイ２０８及び結合光学系２１０が使用されるが、他のアプローチが使用されてもよい。ここでは、結合光学系２１０を支持するものとして２つの支持体１０１２が図示されている。各支持体１０１２は、如何なる好適な（１つ以上の）材料から如何なる好適な手法で形成されてもよい。
【００７９】
図１０Ａ−１０Ｃは、パッケージングされた高出力レーザシステム２００のポンプ光学系アセンブリ３０６の一例を示しているが、図１０Ａ−１０Ｃには様々な変更が為され得る。例えば、図１０Ａ−１０Ｃにおける様々なコンポーネントの大きさ、形状、及び相対的な寸法は、単に例示のためである。また、図１０Ａ−１０Ｃにおけるコンポーネントの具体的な配置は、必要又は所望に応じて変わり得る。
【００８０】
図１１Ａ及び１１Ｂは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステム２００のＰＷＧポンプヘッドアセンブリ３０８の一例を示している。図１１Ａは、ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４と、ウィンドウ１０１０と、ＰＷＧカートリッジ２０６を包囲するカバー９０２とを含んだＰＷＧポンプヘッドアセンブリ３０８の等角図を示している。図１１Ｂに示すように、マスタ発振器１０２からのビーム１１０２及びレーザダイオードポンプアレイ２０８からのビーム１１０４がＰＷＧカートリッジ２０６に供給され、ＰＷＧカートリッジ２０６がハイパワー出力ビーム１１６を生成するように動作する。ＰＷＧカートリッジ２０６は、ＰＷＧポンプヘッドアセンブリ３０８用のレージング媒質を表すものである平面導波路１１１０を含んでいる。ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４はまた、ＰＷＧポンプヘッドアセンブリ３０８を通る冷却剤の流れをサポートするチャネル１１０６−１１０８を含んでいる。これらのチャネル１１０６−１１０８は、例えば、上述のチャネル７１４−７１６と整列し得る。
【００８１】
図１２Ａ及び１２Ｂは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステム２００のＰＷＧポンプヘッドアセンブリ３０８用のＰＷＧカートリッジ２０６の一例を示している。図１２Ａ及び１２Ｂに示すように、ＰＷＧカートリッジ２０６は、平面導波路１１１０を含んでいる。平面導波路１１１０は、平面導波路１１１０の広いクラッド面と熱接触して配置された少なくとも１つのＴＯＩ材料１２０２を有する。ＴＯＩ材料１２０２の露出された面が、例えば、熱伝導性のエポキシを使用することなどによって、１つ以上の冷却器１２０４に接合され又はその他の方法で取り付けられ得る。冷却器１２０４は、チャネル１１０６−１１０８を含んでおり、ＰＷＧカートリッジ２０６を冷却するために冷却剤を輸送するために使用される。ＴＯＩ材料１２０２は、平面導波路からの熱の運び去りを支援する何らかの好適材料を含む。各冷却器１２０４は、平面導波路から熱を除去するのに適した何らかの構造を含む。一部の実施形態において、例えば、各冷却器１２０４は、銅マイクロチャネルヒートシンクモジュールを表し得る。
【００８２】
図１３は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステム２００用のＰＷＧカートリッジ２０６の一例を備えたポンプヘッド構成の一例を示している。図１３に示すように、ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４は、平面導波路１１１０と冷却器１２０４とを含んだＰＷＧカートリッジ２０６を保持するために使用される。ＰＷＧカートリッジ２０６は、ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４内の１つ以上のプッシャアセンブリ１３０２を用いて適所に保持される。ハウジング２０４の本体は、一体の材料片から形成されることができ、カバー９０２は、ハウジング２０４の内部へのアクセスを提供することができる。プッシャアセンブリ１３０２を調節することができるように、カバー１３０４は、プッシャアセンブリ１３０２の一部がハウジング２０４の外まで延在することを可能にする。プッシャアセンブリ１３０２は、ＰＷＧカートリッジ２０６を適所に固定するために内側（図１３では左側）に押す。各プッシャアセンブリ１３０２は、ＰＷＧカートリッジに対して力を加えるのに適した何らかの構造を含む。各カバー１３０４は、少なくとも１つのプッシャアセンブリの一部の通過を可能にする何らかの好適構造を含む。
【００８３】
図１４Ａ及び１４Ｂは、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステム２００のＰＷＧポンプヘッドアセンブリ３０８とともに使用されるプッシャアセンブリ１３０２の一例を示している。ここに示すように、プッシャアセンブリ１３０２は、プッシャアセンブリ１３０２の一端にナット１４０２を含み、プッシャアセンブリ１３０２の反対側の端部にブリッジ１４０４を含む。図１３にて見て取れるように、ナット１４０２は、ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４の外表面に沿ってアクセス可能なままとすることができ、ブリッジ１４０４は、ＰＷＧカートリッジ２０６に接触することができる。ナット１４０２を回転させることで、ブリッジ１４０４によってＰＷＧカートリッジ２０６にかけられる圧力が増加又は減少する。各プッシャアセンブリ１３０２は、例えば２００ポンド／平方インチ以上に至るなどの、均一で制御された圧力をＰＷＧカートリッジ２０６に与える。これは、ハウジング２０４内の温度の変化を補償するように適合的に行われることができる。ナット１４０２及びブリッジ１４０４は各々、如何なる好適な（１つ以上の）材料から如何なる好適な手法で形成されてもよい。
【００８４】
プッシャアセンブリ１３０２はまた、ねじ構造１４０６及び圧縮センサ１４０８を含んでいる。ねじ構造１４０６は、その上にナット１４０２が置かれ得る何らかの好適なねじ付きデバイスを表す。例えば、ねじ構造１４０６は、０．３７５−２４位置決めねじ、又は平先を有するように再加工されたその他のねじを表し得る。圧縮センサ１４０８は、圧縮センサ１４０８に対して加えられる圧縮の量を検出し、この圧縮の量は、プッシャアセンブリ１３０２がＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４内に配置されるときに、ねじ構造１４０６に沿ったナット１４０２の位置に応じて変化し得るものである。複数のプッシャアセンブリ内の圧縮センサ１４０８を用いることで、ＰＷＧカートリッジ２０６に加えられる圧力がＰＷＧカートリッジ２０６の長さに沿って実質的に均一であるかを判定することができる。圧縮センサ１４０８は、例えばＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ，ＬＬＣ社からのＳＢ−２５０センサなど、圧縮を測定するのに適した何らかの構造を含む。
【００８５】
プッシャアセンブリ１３０２は更に、この例ではアライメントのために金属筒（シンブル）上に配置された１つ以上のベルビルワッシャを含んだ、バネアセンブリ１４１０を含んでいる。例えば４つなど、如何なる好適数のベルビルワッシャが使用されてもよい。なお、しかし、ここではその他の好適なバネアセンブリが使用されてもよい。さらに、プッシャアセンブリ１３０２は、ブリッジ１４０４の首部の周囲にシール１４１２を含んでいる。シール１４１２は、ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４の内部空間の中又は外へのリークを抑制又は防止する助けとなる。シール１４１２は、例えばＯリングなど、流体の流れを抑制又は防止するのに適した何らかの構造を含む。
【００８６】
ここでのＰＷＧポンプヘッドアセンブリ３０８の設計は、ＰＷＧレージング媒質（平面導波路１１１０）と、ＴＯＩ材料１２０２と、（１つ以上の）ＰＷＧ冷却器１２０４とを、カートリッジアセンブリ（カートリッジ２０６）へと統合する。ＰＷＧカートリッジ２０６は、プッシャアセンブリ１３０２を用いて実装されたバネ荷重クランプによって支持されることができる。ＰＷＧカートリッジ２０６はまた、外部ホース又はその他の配管の使用を必要とせずに光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２から冷却剤を受け取るために、光学ベンチ及び冷却マニホールド３０２と直接的にインタフェースを取ることができる。別個のアセンブリとしてカートリッジ２０６を構築することにより、協働するようにレージング用及び冷却用の素子を仕立てることができ、熱的及び機械的な応力を最小化することができる。さらに、カートリッジ交換は、パッケージングされたレーザシステム２００の最小限の分解のみを必要とし得る。
【００８７】
図１５は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステム２００のＰＷＧ増幅器１０４の動作例を示している。図１５に示すように、マスタ発振器１０２からのビーム１１０２及びレーザダイオードポンプアレイ２０８からのビーム１１０４が、平面導波路１１１０にて受け取られる。ビーム１１０２は、平面導波路１１１０のコア領域に結合され、ビーム１１０４は、ライトパイプ２１２を介して平面導波路１１１０のコア領域及び／又は（１つ以上の）クラッド層に結合される。冷却チャネル１１０６−１１０８が、ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４を貫いて冷却器１２０４の中に延在するとともに、プッシャアセンブリ１３０２が、ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４を貫いて延在して、ＰＷＧカートリッジ２０６を適所に固定する。プッシャアセンブリ１３０２はまた、冷却チャネル１１０６−１１０８からの冷却剤のリークを防ぐのに十分な力を提供する。
【００８８】
図１１Ａ−１５は、高出力レーザシステムのＰＷＧ増幅器１０４及びそのコンポーネントの例を示しているが、図１１Ａ−１５には様々な変更が為され得る。例えば、図１１Ａ−１５における様々なコンポーネントの大きさ、形状、及び相対的な寸法は、単に例示のためである。また、図１１Ａ−１５におけるコンポーネントの具体的な配置は、必要又は所望に応じて変わり得る。
【００８９】
図１６Ａ、１６Ｂ、及び１７は、本開示に従ったパッケージングされた高出力レーザシステム２００の一体化されたポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１６００、１６５０、及び１７００の例を示している。ポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１６００、１６５０、及び１７００は、光ポンピング源からの光及びマスタ発振器の信号ビームをレージング媒質に結合するために使用される光学系を表し得る。
【００９０】
詳細に上述したように、最新の平面導波路レーザは、高い増幅率及び格納エネルギーの効率的な取り出しのために利得経路に沿って高い強度を維持するため、ＰＷＧの薄い次元（速軸）にレーザビームを閉じ込める導波路構造を作り出す機構を含んでいる。ＰＷＧの全長に沿っての効率的なポンピングを可能にするため、コア領域内にレーザビームを閉じ込めるように、及び（１つ以上の）クラッド層及びコア領域の中にポンプ光を閉じ込めるように、コア領域の片側又は両側に１つ以上の低屈折率クラッド層が含められる。
【００９１】
速軸の薄い寸法は、高出力ＰＷＧレーザを設計する際に幾つかの難題を提示する。例えば、ポンプ光は、コア／クラッドの薄い寸法内に、殆ど溢れ出さずに、且つ、クラッド層の外表面によって画成される、より大きいガイドの中でのポンプ光の全反射（total  internal  reflection；ＴＩＲ）閉じ込めを可能にするのに適切なビーム入射角で、集束される必要がある。ＰＷＧへの入口で、ポンプ光はかなり均一であって、コーティング及びその他の表面を劣化させ得るものであるホットスポットを含まないことが必要である。他の一例として、マスタ発振器１０２からの信号ビームは、コア領域の入口開口に適合するようにフォーマットされる必要があり、このビームは、ＰＷＧとアライメントされる必要があるとともに、一部の用途で典型的なものである厳しい温度、衝撃、及び振動の環境に晒されるときにも経時的にアライメントを維持する必要がある。さらに、ＰＷＧ内に結合されない迷ポンプ光は、管理される必要があり、冷却されない表面で吸収されること、特に、高度に吸収性であるＴＯＩ材料又はレーザダメージを特に受けやすいＯリングが存在し得るところであるＰＷＧ端部付近で吸収されることは許されない。
【００９２】
従来のＰＷＧレーザ設計は、しばしば、単純な集束光学系を使用して、ポンプ光を直接的にＰＷＧコア領域及びクラッド層に中継する。しかしながら、レーザダイオードポンプアレイからの光は、ポンプ入力光学系の焦点において、必ずしも均一な強度分布を有するわけではなく、設計により、ＰＷＧの入口開口をアンダーフィルすることが多い。これは、（１つ以上の）ＰＷＧクラッディング層にポンプ光が注入される場合に、有意な強度不均一性及びホットスポットを生じさせてしまい得る。集束ポンプスポットの“パワーインザウィング（power  in  the  wings）”も、ＴＯＩ層や冷却器のような他の構造上へのビームの溢れ出し（オーバースピル）を生じさせてしまい得る。このポンプ光オーバースピルの一部を掻き集めて逸らすために光バッフルが使用されることがあるが、バッフルのアライメントは困難であることが多く、また、完全にアライメントされたとしてもバッフルの位置が完全な抑圧を可能にしないことがある。ＰＷＧの端部における不均一な加熱は、ガイドされない方向にわたってコア領域内に熱勾配を生じさせて、出力ビームを横切る屈折率差及び光路長差（optical  path-length  differences；ＯＰＤ）をもたらし得る。ポンプ光の不均一性、不十分な迷光管理、光学的ミスアライメントの予期せぬ結果は、予測より低いレージング効率、低下された出力ビーム品質、部品の劣化、壊滅的ダメージを含み得る。
【００９３】
一部の従来ＰＷＧ増幅器設計は、マスタ発振器からの信号ビームをＰＷＧのコア領域に注入するために、高出力ポンプビームに近接して配置された小さい回転ミラーを使用している。有効ではあるが、これは、高出力ポンプビームに対するその近接さに起因してアクセスが制限された場所での、光学系の精密なアライメントを必要とする。この光学系に関してこの種の精密アライメントを維持することは、多くの用途において問題となり得る。
【００９４】
ポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１６００、１６５０、及び１７００は、これらの問題又はその他の問題を克服する助けとなることができる。ポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１６００、１６５０、及び１７００は、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイ２０８からのポンプ光を高アスペクト比の平面導波路に結合するための特殊なライトパイプアセンブリを形成する。これらのライトパイプアセンブリはまた、平面導波路に結合するのに先立って迷ポンプ光を剥ぎ取って、高度に均一なポンプビームを平面導波路の入力に供給する助けとなり、それにより、コーティングダメージのリスクを低減するとともに、ＰＷＧ増幅器おける波面歪みを抑制する。これらのライトパイプアセンブリは更に、マスタ発振器１０２からの信号ビームを、ポンプビームを通り抜けることなく、ＰＷＧ増幅器１０４内に結合して、非常に近接して配置されたポンプビーム及び信号ビームの高度に安定したアライメントを提供する助けとなる。ポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１６００、１６５０、及び１７００は、ＰＷＧポンプヘッドハウジング２０４の中に配置される（故に、ウィンドウ１０１０によってレーザダイオードポンプアレイ２０８から離隔される）ことができ、それにより、ビーム強度が最大であるところでの汚染を抑制又は最小化する助けとなる。
【００９５】
図１６Ａに示すように、平面導波路１１１０は、コア領域１６０２及び１つ以上のクラッド層１６０４ａ−１６０４ｂを含む。コア領域及びクラッド層は上述されている。一般に、マスタ発振器１０２からの信号はコア領域１６０２に注入され、レーザダイオードポンプアレイ２０８からのパワーは（１つ以上の）クラッド層１６０４ａ−１６０４ｂ及び／又はコア領域１６０２に注入される。
【００９６】
図１６Ａに示す例では、レーザダイオードポンプアレイ２０８からのポンプ光（ビーム１１０４）は、プリズム系又はその他の光学系１６０６の端部に集束されている。光学系１６０６は、全反射によって、ガイド軸に沿ってポンプ光をガイドする。全反射を確実にするため、及び表面を機械的ダメージから保護するために、光学系１６０６のガイド表面に沿って光学コーティングが接合又は堆積され得る。それに代えて、光学系１６０６とプリズム系又はその他の光学系１６１０との間に、流体で充填された境界を作り出すよう、光学系１６０６のガイド表面を覆って低屈折率の誘電体シムが配置されて、その流体が全反射を保証してもよい。流体の例は、水、グリコール−水混合物、空気、及びヘリウムを含む。低屈折率誘電体シム材料の例は、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、溶融シリカ、及びサファイア含む。ガイド表面でポンプ光が何度も跳ね返り、その結果、ポンプ光は、有意なホットスポットなく実質的に均一化されて出てくる。光学系１６０６の端部は、平面導波路１１１０の端部に物理的に近接して配置されるとともに、大部分又は全てのポンプ光が平面導波路１１１０のコア領域１６０２及び／又は（１つ以上の）クラッド層１６０４ａ−１６０４ｂに、無視できるオーバースピルで、結合されるような大きさにされる。
【００９７】
光学系１６０６は効果的にポンプ光を収容し、光学系１６１０は効果的に迷光を剥ぎ取り、それにより、平面導波路１１１０の端部付近での迷ポンプ光が最小化され、平面導波路１１１０の端部付近でのその他の形態の迷ポンプ光管理の必要性が低減又は排除される。一部の実施形態において、光学系１６１０の端部は、反射コーティング又は反射防止コーティングを含む。他の実施形態において、光学系１６１０の端部は研削又は研磨される。また、一部の実施形態において、光学系１６０６は、コア領域１６０２の実質的に均一なポンピングを提供するために、平面導波路の遅軸の実質的に全幅にわたって延在し、それにより、温度の不均一性及びそれに伴う熱レンズ効果（これは、波面誤差を引き起こすとともに、平面導波路１１１０の出力端における増幅レーザビームのビーム品質を低下させる）を最小化する。
【００９８】
マスタ発振器１０２からの信号ビーム１１０２は、外部の中継光学系１１０によってフォーマットされ、そして、光学系１６１０の反射面１６０８で折り返されて平面導波路１１１０のコア領域１６０２に注入される。反射面１６０８は、平面導波路１１１０の縦軸に対して、例えば公称４５°の角度など、如何なる好適な角度を有していてもよく、信号ビーム１１０２がポンプヘッドアセンブリ３０８の側面から導入されることを可能にする。
【００９９】
各光学系１６０６及び１６１０は、例えば混合又は反射などの所望の光学的変更を提供するのに適した何らかの構造を含む。反射面１６０８は、少なくともマスタ発振器からの信号ビームに対して反射性である何らかの好適な構造を含む。一部の実施形態において、光学系１６０６はライトパイプのコアを表し、光学系１６１０はライトパイプのコアの周囲のクラッドの一部を表す。
【０１００】
光学系１６０６がコーティングされない場合、光学系１６１０は、最も極端なポンプ光線角度でも全反射を可能にするのに十分な低さの屈折率を有することができる。光学系１６０６及び１６１０は、必要又は所望に応じて様々な他のコーティング又は機構を有し得る。例えば、光学系１６０６のガイド表面にエバネセント波（ｅ波）コーティングが適用されてもよいし、あるいは、光学系１６０６の側面が、横方向の遅軸方向でのガイドを可能にするようにコーティングされてもよい。効率を改善し、迷光反射を最小化するために、反射防止（ＡＲ）コーティングが、光学系１６１０の何れか又は全ての入力面又は出力面に適用されてもよい。レーザダイオードポンプアレイ２０８、及び例えばポンプヘッドアセンブリ３０８内の他の反射表面又は散乱表面からの迷光の反射などのその他の光源から発せられる迷光を捕えるために、光学系１６０６の入口に、スクレーパミラー、散乱表面、及び／又は冷却されるアブソーバが使用されてもよい。積極的に冷却されないマウント及びその他の表面は、例えば金などの高反射コーティングでコーティングされてもよく、積極的に冷却される表面は、迷ポンプ光からの熱を管理する吸収材料でコーティングされてもよい。
【０１０１】
図１６Ｂは、図１６Ａに示した構造の具体的な一実装を示している。より具体的には、図１６Ｂにおけるポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１６５０は、光学系１６０６及び光学系１６１０を含んでいる。一部の実施形態において、図１６Ｂにおける光学系１６０６は、例えば水、グリコール−水混合物、空気、ヘリウム、若しくはガスなどの流体を収容した中空空間、又は真空空間を用いて形成されることができる。光学系１６１０の内表面１６１２は、二組の実質的に平行な反射表面を形成する高度に反射性の表面を表す。反射表面１６１２は、例えば金又はその他の高反射コーティングを使用することによってなど、如何なる好適な手法で形成されてもよい。この場合も、光学系１６０６は効果的にポンプ光を収容し、光学系１６１０は効果的に迷光を剥ぎ取り、それにより、平面導波路１１１０の端部付近での迷ポンプ光が最小化され、平面導波路１１１０の端部付近でのその他の形態の迷ポンプ光管理の必要性が低減又は排除される。
【０１０２】
図１７に示すように、ポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１７００は、上述の対応するコンポーネント１６０６及び１６１０と同じ又は同様とし得るものである光学系１７０２及び光学系１７０４を含んでいる。ここでは、しかしながら、マスタ発振器１０２からの信号ビーム１１０２は、平面導波路１１１０のコア領域１６０２への注入に先立って、第３の光学系１７０６を通り抜ける。オプションとして、光学系１７０２の他方側に更なる光学系１７０８−１７１０が配置され得る。
【０１０３】
空隙１７１２が光学系１７０４−１７０６を隔て、空隙１７１４が光学系１７０８−１７１０を隔てている。空隙１７１２−１７１４は、光学系１７０４−１７１０と比較して異なる屈折率を有し、全反射の領域１７１６−１７１８を作り出す。とりわけ、これらの領域１７１６−１７１８は、迷ポンプ光が１つ以上のビームダンプへと逸らされることを可能にする。
【０１０４】
図１６Ａ及び１６Ｂに関して上述した様々なオプション機構も図１７に示されているが、望ましい場合には、これらの機構のうちの１つ、一部、又は全てが図１７から省略されてもよい。これらの機構は、ポンプ光をガイドするためのｅ波コーティング１７２０、並びに、ポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１７００の中及び外へのポンプ光及びマスタ発振器信号の結合を向上させるための端面におけるＡＲコーティング１７２２を含む。また、ポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１７００から熱を除去する助けとするために、１つ以上の熱遮断表面１７２４が、ポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１７００の入力端又は出力端の近くを横方向に走ることができる。
【０１０５】
ここでのポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１６００、１６５０、及び１７００は、単一の製造工程にてポンプ光開口及び信号ビーム開口アパーチャが平面導波路１１１０とアライメントされる一体構造をサポートすることができる。結果として、マスタ発振器１０２及びポンプ光学系アセンブリ３０６からのビームの外部アライメントのみを必要とし得る。また、ビームアライメント本質的に、過酷な環境条件下でも、メンテナンスなしで、長期にわたって保存されることができる。
【０１０６】
図１６Ａ、１６Ｂ、及び１７は、パッケージングされた高出力レーザシステム２００の一体化されたポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１６００、１６５０、及び１７００の例を示しているが、図１６Ａ、１６Ｂ、及び１７には様々な変更が為され得る。例えば、ポンプ光ホモジナイザ及び信号インジェクタ１６００、１６５０、及び１７００は、ここでは実質的に中実（ソリッド）であるように示されているが、様々な他のタイプのライトパイプアセンブリがサポートされ得る。特定の一例として、光学系１６０６又は１７０２の代わりに、光ガイド機能を提供する特殊な薄膜コーティングを有する中空のライトパイプが使用されてもよい。また、ライトパイプが、均一化機能のサポートを必要とせずに、信号インジェクタ及び光スクレーピングの機能をサポートすることが可能である。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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高出力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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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）を高出力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。
【０１１２】
以下、本開示に従った高出力レーザシステム及び関連コンポーネントの特徴及び実装の例を記述する。しかし、高出力レーザシステム及び関連コンポーネントのその他の特徴及び実装も使用され得る。
【０１１３】
第１実施形態において、方法は、マスタ発振器を用いて低出力光ビームを生成することと、ＰＷＧを用いて低出力光ビームを増幅して高出力光ビームを生成することとを含む。この高出力光ビームは、少なくとも約１０キロワットのパワーを有し、ＰＷＧ増幅器内の単一レーザ利得媒質を用いて生成される。
【０１１４】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第１実施形態とともに使用され得る。単一のレーザ利得媒質は、レーザシステムの単一の増幅器ビームライン内に位置し得る。マスタ発振器及びＰＷＧ増幅器は、光学ベンチアセンブリに結合され得る。光学ベンチアセンブリは、低出力光ビームをＰＷＧ増幅器へと経路付け、高出力光ビームをＰＷＧ増幅器へと経路付けるように構成された光学系を含み得る。ＰＷＧ増幅器は、（ｉ）単一のレーザ利得媒質を収容するカートリッジと、（ｉｉ）カートリッジを保持するポンプヘッドハウジングとを含み得る。ポンプヘッドハウジングは、光学アライメントを維持するように入力及び出力の光学系アセンブリに結合され得る。方法はまた、レーザコントローラを用いてマスタ発振器及びＰＷＧ増幅器の動作を制御することと、１つ以上のＢＩＴルーチンを実行して、マスタ発振器及びＰＷＧ増幅器を含むレーザシステムの調子、状態、又は安全性をモニタすることとを含み得る。方法は更に、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイを用いてＰＷＧ増幅器用のポンプ光を生成することと、ポンプ光の実質的に全てをレーザ利得媒質内に結合することとを含み得る。さらに、方法は、（ｉ）レーザコントローラを用いて補償光学系制御を実行して、低出力光ビーム及び高出力光ビームのうちの少なくとも一方を変えることと、（ｉｉ）レーザコントローラを用いて二軸チップ／チルトアライメント制御を実行することとのうちの少なくとも一方を含み得る。ＰＷＧ増幅器内の単一のレーザ利得媒質は、平面導波路を含み得る。平面導波路は、コア領域と、該コア領域に接触する少なくとも１つのクラッド層とを含み得る。
【０１１５】
第２実施形態において、システムは、低出力光ビームを生成するように構成されたマスタ発振器と、低出力光ビームを受け取って、少なくとも約１０キロワットのパワーを持つ高出力光ビームを生成するように構成されたＰＷＧ増幅器とを含む。ＰＷＧ増幅器は、高出力光ビームを生成するように構成された単一レーザ利得媒質を含む。
【０１１６】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第２実施形態とともに使用され得る。単一のレーザ利得媒質は、システムの単一の増幅器ビームライン内に存在し得る。マスタ発振器及びＰＷＧ増幅器は、光学ベンチアセンブリに結合され得る。光学ベンチアセンブリは、低出力光ビームをＰＷＧ増幅器へと経路付け、高出力光ビームをＰＷＧ増幅器へと経路付けるように構成された光学系を含み得る。ＰＷＧ増幅器は、（ｉ）単一のレーザ利得媒質を収容するカートリッジと、（ｉｉ）カートリッジを保持するハウジングとを含み得る。ハウジングは、光学アライメントを維持するように入力及び出力の光学系アセンブリに結合され得る。システムはまた、マスタ発振器及びＰＷＧ増幅器の動作を制御し、且つ１つ以上のＢＩＴルーチンを実行して、システムの調子、状態、又は安全性をモニタするように構成されたレーザコントローラを含み得る。システムは更に、レーザ利得媒質用のポンプ光を生成するように構成された１つ以上のレーザダイオードポンプアレイと、ポンプ光の実質的に全てをレーザ利得媒質内に結合するように構成された光学系とを含み得る。さらに、システムは、（ｉ）補償光学系制御を実行して、低出力光ビーム及び高出力光ビームのうちの少なくとも一方を変えることと、（ｉｉ）二軸チップ／チルトアライメント制御を実行することとのうちの少なくとも一方を行うように構成されたレーザコントローラを含み得る。ＰＷＧ増幅器内の単一のレーザ利得媒質は、平面導波路を含み得る。平面導波路は、コア領域と、該コア領域に接触する少なくとも１つのクラッド層とを含み得る。
【０１１７】
第３実施形態において、装置は、マスタ発振器からの低出力光ビームを受け取って、少なくとも約１０キロワットのパワーを持つ高出力光ビームを生成するように構成されたＰＷＧ増幅器を含む。ＰＷＧ増幅器は、高出力光ビームを生成するように構成された単一レーザ利得媒質を含む。
【０１１８】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第３実施形態とともに使用され得る。ＰＷＧ増幅器は、（ｉ）単一のレーザ利得媒質を収容するカートリッジと、（ｉｉ）カートリッジを受け入れて保持するように構成されたポンプヘッドハウジングとを含み得る。ポンプヘッドハウジングは、光学アライメントを維持するように入力及び出力の光学系アセンブリに結合されるように構成され得る。ＰＷＧ増幅器内の単一のレーザ利得媒質は、平面導波路を含み得る。平面導波路は、コア領域と、該コア領域に接触する少なくとも１つのクラッド層とを含み得る。
【０１１９】
第４実施形態において、システムは、低出力光ビームを生成するように構成されたマスタ発振器を含む。システムはまた、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイと、平面導波路と、ライトパイプとを有するＰＷＧ増幅器を含む。上記１つ以上のレーザダイオードポンプアレイはポンプ光を生成するように構成される。平面導波路は、低出力光ビーム及びポンプ光を用いて高出力光ビームを生成するように構成される。ライトパイプは、ポンプ光を実質的に均一化し、均一化されたポンプ光を平面導波路に注入するように構成される。ライトパイプはまた、低出力光ビームを平面導波路に注入するように構成される。
【０１２０】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第４実施形態とともに使用され得る。ライトパイプは、平面導波路とアライメントされたポンプ光開口及び低出力光ビーム開口を形成し得る。ライトパイプは、ガイド軸に沿ってポンプ光をガイドするように構成された第１の光学系を有するコアを含み得る。第１の光学系は、実質的に均一化されたポンプ光を平面導波路内に送達するように構成され得る。ライトパイプはまた、反射表面を有する第２の光学系を有するクラッドを含むことができ、反射表面は、低出力光ビームを平面導波路内へと反射するように構成され得る。それに代えて、ライトパイプは、第１の間隙によって互いに隔てられた第２及び第３の光学系を有するクラッドを含んでいてもよく、第１の間隙は第１の反射領域を形成することができ、第１の反射領域は、低出力光ビームを平面導波路内へと反射するように及び迷ポンプ光を第１のビームダンプに向けて反射するように構成され得る。ライトパイプのクラッドは更に、第２の間隙によって互いに隔てられた第４及び第５の光学系を含むことができ、第２の間隙は第２の反射領域を形成することができ、第２の反射領域は、迷ポンプ光を第２のビームダンプに向けて反射するように構成され得る。それに代えて、ライトパイプは、少なくとも二組の実質的に平行な反射表面と、これらの反射表面の組の間に配置されたコアとを含んでいてもよく、コアは、ガイド軸に沿ってポンプ光をガイドし、且つ実質的に均一化されたポンプ光を平面導波路内に送達するように構成される。コアは、ガス充填された空間を含み得る。ライトパイプはまた、ライトパイプの１つ以上の表面に適用された１つ以上のエバネセント波コーティングと、ライトパイプの１つ以上の入力面又は出力面に適用された１つ以上の反射防止コーティングと、ライトパイプの１つ以上の入力端又は出力端の近くで横方向に延在した熱遮断表面と、のうちの少なくとも１つを含み得る。
【０１２１】
第５実施形態において、装置は、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイからのポンプ光を実質的に均一化するように及び均一化されたポンプ光をＰＷＧ増幅器の平面導波路に注入するように構成されたライトパイプを含む。ライトパイプはまた、マスタ発振器からの低出力光ビームを平面導波路に注入するように構成される。
【０１２２】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第５実施形態とともに使用され得る。ライトパイプは、平面導波路とアライメントするように構成されたポンプ光開口及び低出力光ビーム開口を形成し得る。ライトパイプは、ガイド軸に沿ってポンプ光をガイドするように構成された第１の光学系を有するコアを含み得る。第１の光学系は、実質的に均一化されたポンプ光を平面導波路内に送達するように構成され得る。ライトパイプはまた、反射表面を有する第２の光学系を有するクラッドを含むことができ、反射表面は、低出力光ビームを平面導波路内へと反射するように構成され得る。それに代えて、ライトパイプは、第１の間隙によって互いに隔てられた第２及び第３の光学系を有するクラッドを含んでいてもよく、第１の間隙は第１の反射領域を形成することができ、第１の反射領域は、低出力光ビームを平面導波路内へと反射するように及び迷ポンプ光を第１のビームダンプに向けて反射するように構成され得る。ライトパイプのクラッドは更に、第２の間隙によって互いに隔てられた第４及び第５の光学系を含むことができ、第２の間隙は第２の反射領域を形成することができ、第２の反射領域は、迷ポンプ光を第２のビームダンプに向けて反射するように構成され得る。それに代えて、ライトパイプは、少なくとも二組の実質的に平行な反射表面と、これらの反射表面の組の間に配置されたコアとを含んでいてもよく、コアは、ガイド軸に沿ってポンプ光をガイドし、且つ実質的に均一化されたポンプ光を平面導波路内に送達するように構成される。ライトパイプはまた、ライトパイプの１つ以上の表面に適用された１つ以上のエバネセント波コーティングと、ライトパイプの１つ以上の入力面又は出力面に適用された１つ以上の反射防止コーティングと、ライトパイプの１つ以上の入力端又は出力端の近くで横方向に延在した熱遮断表面と、のうちの少なくとも１つを含み得る。
【０１２３】
第６実施形態において、方法は、マスタ発振器を用いて低出力光ビームを生成することと、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイを用いてポンプ光を生成することとを含む。方法はまた、ＰＷＧ増幅器の平面導波路を用いて、低出力光ビーム及びポンプ光に基づいて高出力光ビームを生成することを含む。方法は更に、ライトパイプを用いて、ポンプ光を実質的に均一化し、均一化されたポンプ光を平面導波路に注入し、且つ低出力光ビームを平面導波路に注入することを含む。
【０１２４】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第６実施形態とともに使用され得る。ライトパイプは、ガイド軸に沿ってポンプ光をガイドするように構成された第１の光学系を有するコアを含み得る。第１の光学系は、実質的に均一化されたポンプ光を平面導波路内に送達するように構成され得る。ライトパイプはまた、反射表面を有する第２の光学系を有するクラッドを含むことができ、反射表面は、低出力光ビームを平面導波路内へと反射するように構成され得る。それに代えて、ライトパイプは、第１の間隙によって互いに隔てられた第２及び第３の光学系を有するクラッドを含んでいてもよく、第１の間隙は第１の反射領域を形成することができ、第１の反射領域は、低出力光ビームを平面導波路内へと反射するように及び迷ポンプ光を第１のビームダンプに向けて反射するように構成され得る。ライトパイプのクラッドは更に、第２の間隙によって互いに隔てられた第４及び第５の光学系を含むことができ、第２の間隙は第２の反射領域を形成することができ、第２の反射領域は、迷ポンプ光を第２のビームダンプに向けて反射するように構成され得る。それに代えて、ライトパイプは、少なくとも二組の実質的に平行な反射表面と、これらの反射表面の組の間に配置されたコアとを含んでいてもよく、コアは、ガイド軸に沿ってポンプ光をガイドし、且つ実質的に均一化されたポンプ光を平面導波路内に送達するように構成される。
【０１２５】
第７実施形態において、装置は、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイからのポンプ光を通すように及びポンプ光をＰＷＧ増幅器の平面導波路に注入するように構成されたライトパイプを含む。ライトパイプはまた、マスタ発振器からの低出力光ビームを平面導波路に注入するように構成される。ライトパイプは更に、迷ポンプ光が平面導波路から離れるように向け直されるように、迷ポンプ光を剥ぎ取るように構成される。
【０１２６】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第７実施形態とともに使用され得る。ライトパイプは、ガイド軸に沿ってポンプ光をガイドするように及びポンプ光を平面導波路内に送達するように構成された第１の光学系を有するコアを含み得る。ライトパイプはまた、低出力光ビームを平面導波路内へと反射するように構成され第１の反射表面と、平面導波路から離れるよう迷ポンプ光を反射するように構成された第２の反射表面とを有する第２の光学系を有するクラッドを含み得る。
【０１２７】
第８実施形態において、装置は、低出力光ビームを受け取って高出力光ビームを生成するように構成されたＰＷＧポンプヘッドを含む。ＰＷＧポンプヘッドは、レーザ利得媒質と、カートリッジと、ポンプヘッドハウジングとを含む。カートリッジは、レーザ利得媒質を受け入れて保持するように構成され、カートリッジは、レーザ利得媒質を冷却するために冷却剤を輸送するように構成された１つ以上の冷却チャネルを含む。ポンプヘッドハウジングは、カートリッジを受け入れて保持するように構成され、該ハウジングからカートリッジが取り外し可能である。
【０１２８】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第８実施形態とともに使用され得る。装置はまた、カートリッジをポンプヘッドハウジング内に固定するように構成されたバネ荷重クランプを含み得る。バネ荷重クランプは、複数のプッシャアセンブリを含み得る。該複数のプッシャアセンブリは、制御された実質的に均一な圧力をカートリッジ上に与えるように構成され得る。各プッシャアセンブリが、カートリッジに接触するように構成されたブリッジと、該ブリッジに結合されたバネアセンブリと、カートリッジに印加される圧力の量を測定するように構成された圧縮センサとを含み得る。ポンプヘッドハウジングはまた、複数のビューポートを持つカバーを含み得る。複数のビューポートは、レーザ利得媒質の複数の異なる部分からの赤外線を通すように構成され得る。レーザ利得媒質は平面導波路を含み得る。該平面導波路は、コア領域と該コア領域に接触する少なくとも１つのクラッド層とを含み得る。ＰＷＧポンプヘッドは、平面導波路内に結合しない迷ポンプ光を少なくとも１つのビームダンプに導くように構成され得る。ポンプヘッドハウジングは、入力光学系及び出力光学系とのＰＷＧポンプヘッドの光学アライメントを維持するように、入力光学系及び出力光学系に結合されるよう構成され得る。上記１つ以上の冷却チャネルは、光学ベンチ及び冷却マニホールドから冷却剤を受け取って光学ベンチ及び冷却マニホールドに冷却剤を戻すように構成され得る。
【０１２９】
第９実施形態において、システムは、マスタ発振器、及び、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイと、ＰＷＧポンプヘッドと、入力光学系と、出力光学系とを有するＰＷＧ増幅器、を有するレーザシステムを含む。ＰＷＧポンプヘッドは、マスタ発振器から低出力光ビームを受け取って高出力光ビームを生成するように構成される。ＰＷＧポンプヘッドは、レーザ利得媒質と、カートリッジと、ポンプヘッドハウジングとを含む。カートリッジは、レーザ利得媒質を受け入れて保持するように構成され、カートリッジは、レーザ利得媒質を冷却するために冷却剤を輸送するように構成された１つ以上の冷却チャネルを含む。ポンプヘッドハウジングは、カートリッジを受け入れて保持するように構成され該ハウジングからカートリッジが取り外し可能である。
【０１３０】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第９実施形態とともに使用され得る。ＰＷＧポンプヘッドはまた、カートリッジをポンプヘッドハウジング内に固定するように構成されたバネ荷重クランプを含み得る。バネ荷重クランプは、複数のプッシャアセンブリを含み得る。各プッシャアセンブリが、カートリッジに接触するように構成されたブリッジと、該ブリッジに結合されたバネアセンブリと、カートリッジに印加される圧力の量を測定するように構成された圧縮センサとを含み得る。ポンプヘッドハウジングはまた、複数のビューポートを持つカバーを含み得る。複数のビューポートは、レーザ利得媒質の複数の異なる部分からの赤外線を通すように構成され得る。システムはまた、上記１つ以上のレーザダイオードポンプアレイからのポンプ光をＰＷＧポンプヘッド内に結合するように構成された中継光学系を含み得る。レーザ利得媒質は平面導波路を含み得る。該平面導波路は、コア領域と該コア領域に接触する少なくとも１つのクラッド層とを含み得る。ＰＷＧポンプヘッドは、平面導波路内に結合しない迷ポンプ光を少なくとも１つのビームダンプに導くように構成され得る。ポンプヘッドハウジングは、入力光学系及び出力光学系とのＰＷＧポンプヘッドの光学アライメントを維持するように、入力光学系及び出力光学系に結合されるよう構成され得る。上記１つ以上の冷却チャネルは、光学ベンチ及び冷却マニホールドから冷却剤を受け取って光学ベンチ及び冷却マニホールドに冷却剤を戻すように構成され得る。マスタ発振器、上記１つ以上のレーザダイオードポンプアレイ、ＰＷＧポンプヘッド、入力光学系、及び出力光学系は、モジュール式とし得る。
【０１３１】
第１０実施形態において、方法は、レーザシステムのＰＷＧポンプヘッドにカートリッジを挿入することを含む。ＰＷＧポンプヘッドは、低出力光ビームを受け取って高出力光ビームを生成するように構成される。ＰＷＧポンプヘッドは、レーザ利得媒質と、カートリッジと、ポンプヘッドハウジングとを含む。カートリッジは、レーザ利得媒質を受け入れて保持するように構成され、カートリッジは、レーザ利得媒質を冷却するために冷却剤を輸送するように構成された１つ以上の冷却チャネルを含む。ポンプヘッドハウジングは、カートリッジを受け入れて保持するように構成され、該ハウジングからカートリッジが取り外し可能である。
【０１３２】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第１０実施形態とともに使用され得る。方法はまた、ポンプヘッドハウジングからカートリッジを取り外すことと、異なるレーザ利得媒質を収容した異なるカートリッジをハウジングに挿入することとを含み得る。方法は更に、バネ荷重クランプを用いてカートリッジをポンプヘッドハウジング内に固定することを含み得る。
【０１３３】
第１１実施形態において、システムは、マスタ発振器、及び、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイと、ポンプヘッドと、入力光学系と、出力光学系とを有するＰＷＧ増幅器、を有するレーザシステムを含む。システムはまた、ポンプヘッドに結合された光学ベンチ及び冷却マニホールドを含む。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、当該光学ベンチ及び冷却マニホールドを通じて、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイ及びポンプヘッドに冷却剤を供給するように構成される。光学ベンチ及び冷却マニホールドはまた、レーザシステムの動作中に部分的に変形するように構成される。入力光学系及び出力光学系とのポンプヘッドの光学アライメントを維持するように、入力光学系及び出力光学系にポンプヘッドのハウジングが結合される。
【０１３４】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第１１実施形態とともに使用され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、レーザシステムのクリティカルな軸に沿ったレーザシステムのクリティカルなコンポーネント間の直線的及び角度的なアライメントを維持するために、当該光学ベンチ及び冷却マニホールドを通って冷却剤が流れるときの冷却剤の温度の変化から生じる当該光学ベンチ及び冷却マニホールド内の熱応力が実質的に均衡化されるように構成され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、レーザシステムのクリティカルでないコンポーネントの動きを生成する及びレーザシステムのクリティカルでない軸におけるレーザシステムのクリティカルなコンポーネント間の相対的な動きを生成する熱膨張及び熱収縮を受けるように構成され得る。レーザシステムのクリティカルなコンポーネントは、レーザシステムのクリティカルな軸に沿ったアライメントをサポートするようにキネマチックに取り付けられ得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、当該光学ベンチ及び冷却マニホールドの第１の側でポンプヘッドに結合され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、反対側の当該光学ベンチ及び冷却マニホールドの第２の側に第１の凹部を含み得る。第１の凹部は、マスタ発振器を受け入れるように構成され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドはまた、当該光学ベンチ及び冷却マニホールドの第１の側に第２の凹部を含み得る。第２の凹部は、上記１つ以上のレーザダイオードポンプアレイを受け入れるように構成され得る。マスタ発振器、上記１つ以上のレーザダイオードポンプアレイ、ポンプヘッド、入力光学系、及び出力光学系は、モジュール式とし得る。
【０１３５】
第１２実施形態において、装置は、レーザシステムとともに使用されるように構成される。装置は、（ｉ）１つ以上のレーザダイオードポンプアレイと、（ｉｉ）入力光学系及び出力光学系とのハウジングの光学アライメントを維持するように入力光学系及び出力光学系に結合されるＰＷＧポンプヘッドのハウジングとに冷却剤を供給するように構成された光学ベンチ及び冷却マニホールドを含む。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、入力光学系及び出力光学系に結合することなくハウジングに結合されるように構成される。光学ベンチ及び冷却マニホールドはまた、レーザシステムの動作中に部分的に変形するように構成される。
【０１３６】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第１２実施形態とともに使用され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、レーザシステムのクリティカルな軸に沿ったレーザシステムのクリティカルなコンポーネント間の直線的及び角度的なアライメントを維持するために、当該光学ベンチ及び冷却マニホールドを通って冷却剤が流れるときの冷却剤の温度の変化から生じる当該光学ベンチ及び冷却マニホールド内の熱応力が実質的に均衡化されるように構成され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、レーザシステムのクリティカルでないコンポーネントの動きを生成する及びレーザシステムのクリティカルでない軸におけるレーザシステムのクリティカルなコンポーネント間の相対的な動きを生成する熱膨張及び熱収縮を受けるように構成され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、当該光学ベンチ及び冷却マニホールドの第１の側でポンプヘッドに結合されるように構成され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、反対側の当該光学ベンチ及び冷却マニホールドの第２の側に第１の凹部を含み得る。第１の凹部は、レーザシステムのマスタ発振器を受け入れるように構成され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドはまた、当該光学ベンチ及び冷却マニホールドの第１の側に第２の凹部を含み得る。第２の凹部は、上記１つ以上のレーザダイオードポンプアレイを受け入れるように構成され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、入口を介して冷却剤を受け取るように構成された第１の通路と、該第１の通路から複数のレーザダイオードポンプアレイに冷却剤を供給するように構成された第１のチャネルと、該複数のレーザダイオードポンプアレイから冷却剤を受け取るように構成された導管と、該導管から冷却剤を受け取るように構成された第２のチャネルと、該第２のチャネルから冷却剤を受け取るように構成された第２の通路と、該第２の通路から冷却剤を受け取って冷却剤をポンプヘッドに供給するように構成された第３のチャネルと、ポンプヘッドから冷却剤を受け取るように構成された第４のチャネルと、該第４のチャネルから冷却剤を受け取って冷却剤を出口に供給するように構成された第３の通路とを含み得る。第１、第２、及び第３の通路は光学ベンチ及び冷却マニホールドの長さに沿って延在し得る。第１、第２、第３、及び第４のチャネルは光学ベンチ及び冷却マニホールドを貫いて延在し得る。
【０１３７】
第１３実施形態において、方法は、マスタ発振器、及び、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイと、ポンプヘッドと、入力光学系と、出力光学系とを有するＰＷＧ増幅器、を有するレーザシステムを動作させることを含む。ポンプヘッドは、光学ベンチ及び冷却マニホールドに結合される。方法はまた、光学ベンチ及び冷却マニホールドを通じて、１つ以上のレーザダイオードポンプアレイ及びポンプヘッドに冷却剤を供給することを含む。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、レーザシステムの動作中に部分的に変形するように構成される。入力光学系及び出力光学系とのポンプヘッドの光学アライメントを維持するように、入力光学系及び出力光学系にポンプヘッドのハウジングが結合される。
【０１３８】
以下の特徴の何れか単一の１つ又は何らかの組み合わせが、第１３実施形態とともに使用され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、レーザシステムのクリティカルな軸に沿ったレーザシステムのクリティカルなコンポーネント間の直線的及び角度的なアライメントを維持するために、当該光学ベンチ及び冷却マニホールドを通って冷却剤が流れるときの冷却剤の温度の変化から生じる当該光学ベンチ及び冷却マニホールド内の熱応力が実質的に均衡化されるように構成され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、レーザシステムのクリティカルでないコンポーネントの動きを生成する及びレーザシステムのクリティカルでない軸におけるレーザシステムのクリティカルなコンポーネント間の相対的な動きを生成する熱膨張及び熱収縮を受けるように構成され得る。レーザシステムのクリティカルなコンポーネントは、レーザシステムのクリティカルな軸に沿ったアライメントをサポートするようにキネマチックに取り付けられ得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、当該光学ベンチ及び冷却マニホールドの第１の側でポンプヘッドに結合され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドは、反対側の当該光学ベンチ及び冷却マニホールドの第２の側に第１の凹部を含み得る。第１の凹部は、マスタ発振器を受け入れるように構成され得る。光学ベンチ及び冷却マニホールドはまた、当該光学ベンチ及び冷却マニホールドの第１の側に第２の凹部を含み得る。第２の凹部は、上記１つ以上のレーザダイオードポンプアレイを受け入れるように構成され得る。マスタ発振器、上記１つ以上のレーザダイオードポンプアレイ、ポンプヘッド、入力光学系、及び出力光学系は、モジュール式とし得る。
【０１３９】
一部の実施形態において、本特許文献に記載された様々な機能は、コンピュータ読み取り可能プログラムコードから形成されてコンピュータ読み取り可能媒体にて具現化されるコンピュータプログラムによって実装又はサポートされる。“コンピュータ読み取り可能プログラムコード”なる言い回しは、ソースコード、オブジェクトコード、及び実行可能コードを含め、如何なるタイプのコンピュータコードをも含む。“コンピュータ読み取り可能媒体”なる言い回しは、例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、又はその他のタイプのメモリなど、コンピュータによってアクセスされることが可能な如何なるタイプの媒体をも含む。“非一時的”なコンピュータ読み取り可能媒体は、一時的な電気的又はその他の信号を輸送する有線リンク、無線リンク、光リンク、又はその他の通信リンクを除外する。非一時的コンピュータ読み取り可能媒体は、例えば書換可能な光ディスク又は消去可能なメモリデバイスなど、データが永続的に格納され得る媒体及びデータが格納され且つ後に上書きされ得る媒体を含む。
【０１４０】
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“アプリケーション”及び“プログラム”は、好適なコンピュータコード（ソースコード、オブジェクトコード、又は実行可能コードを含む）での実装に適応された、１つ以上のコンピュータプログラム、ソフトウェアコンポーネント、命令のセット、プロシージャ、関数、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連データ、又はその一部を指す。用語“通信する”及びその派生語は、直接的な通信及び間接的な通信の両方を包含する。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。
【０１４１】
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３５ＵＳＣ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、３５ＵＳＣ第１１２節（ｆ）を行使することを意図するものではない。
【０１４２】
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】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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