(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンクロージャと、
前記エンクロージャ内に設置され、互いに所定の距離だけ離間している複数の冷却板と、
前記複数の冷却板の各々に結合された冷却用流体供給手段と、
前記複数の冷却板の各々に結合された流体返戻手段と、
複数のレーザダイオードドライバであって、その各々が、
底面を有するｕ字溝形部材と、
前記ｕ字溝形部材内に配置されたプリント回路基板と、
複数のコンデンサであって、前記複数のコンデンサの各々は前記プリント回路基板に取り付けられた取付面および前記ｕ字溝形部材の前記底面に取り付けられ前記底面に電気的に接地された対向する伝熱面を含む、複数のコンデンサと、
前記ｕ字溝形部材内に配置された制御トランジスタと、
前記ｕ字溝形部材内に配置された電流検出抵抗器と、
前記ｕ字溝形部材に取り付けられた蓋と、
を備え、
前記複数のレーザダイオードドライバの各々は、前記複数の冷却板の一つに熱的に接触している前記ｕ字溝形部材の前記底面を有し、
前記複数のレーザダイオードドライバの第１のレーザダイオードドライバの前記ｕ字溝形部材の前記底面は前記複数の冷却板の一つに隣接して取り付けられ、前記第１のレーザダイオードドライバの前記蓋は前記複数の冷却板の前記一つと前記複数の冷却板の他の一つとの間に配置され、
前記複数のレーザダイオードドライバの第２のレーザダイオードドライバの前記ｕ字溝形部材の前記底面は前記複数の冷却板の前記他の一つに隣接して取り付けられ、前記第２のレーザダイオードドライバの前記蓋は、前記第１のレーザダイオードドライバの前記蓋に隣接して配置される、
レーザ駆動ユニット。
【請求項２】
一組のレーザダイオードドライバが、互いに隣接して配置され、前記複数の冷却板の一つに熱的に接触している、請求項１に記載のレーザ駆動ユニット。
【請求項３】
前記複数のレーザダイオードドライバの各々は、出力ケーブルおよびリターンケーブルを更に備える、請求項１に記載のレーザ駆動ユニット。
【請求項４】
前記出力ケーブルおよび前記リターンケーブルは、単一の同軸ケーブル内に設けられている、請求項３に記載のレーザ駆動ユニット。
【請求項５】
前記ｕ字溝形部材は、長手方向を有している、請求項３に記載のレーザ駆動ユニット。
【請求項６】
前記複数のコンデンサは、前記長手方向に配列されている、請求項５に記載のレーザ駆動ユニット。
【請求項７】
前記複数のレーザダイオードドライバの各々は、取付具を受け入れることが可能な複数の貫通孔を有するプリント回路基板を更に備え、前記取付具は、前記ｕ字溝形部材に取り付けられると、前記ｕ字溝形部材の前記底面に取り付けられた前記複数のコンデンサに圧力を加える、請求項３に記載のレーザ駆動ユニット。
【請求項８】
前記複数のコンデンサは、並列に接続されている、請求項３に記載のレーザ駆動ユニット。
【請求項９】
前記複数のコンデンサと前記ｕ字溝形部材の前記底面との間に配置された熱伝導グリスを更に備える、請求項３に記載のレーザ駆動ユニット。
【請求項１０】
前記複数のレーザダイオードドライバの各々は、前記ｕ字溝形部材の前記底面に対して垂直な方向において測定される高さを有しており、前記所定の距離は、前記高さの約２倍である、請求項３に記載のレーザ駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、２０１３日２月２８日出願の「コンパクトな高電流高効率レーザダイオードドライバ」と題された米国仮特許出願６１／７７０，８７０号に基づく優先権を主張し、すべての目的においてその開示のすべてが参考として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
連邦政府による支援の研究開発のもとでなされた発明の権利についての陳述
[0002]合衆国政府は、合衆国エネルギー省（U.S. Department of Energy）と、ローレンス リバモア国立研究所（Lawrence Livermore National Laboratory）の運営を目的とするローレンス リバモア ナショナル セキュリティー社（Lawrence Livermore National Security, LCC）との間でなされた契約番号ＤＥ−ＡＣ５２−０７ＮＡ２７３４４に従い、この発明における権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]レーザダイオードは、本来的に低インピーダンスデバイスである。この種の負荷を高い電気効率で駆動するときは、厳しい電気抵抗制限がドライバ電子部品に課される。電気抵抗の大きさに寄与する二つの主な要因は、レーザダイオード負荷への相互接続ケーブルと、スイッチング電子部品の損失である。また、ドライバの正面面積を低減すると、重大な温度管理の問題が生じる。
【０００４】
[0004]レーザダイオードドライバが進歩しているにもかかわらず、この分野では、電気抵抗の低減を可能にすると共に、レーザダイオードドライバ回路およびシステム全体の信頼性および長寿命を確保するために十分な熱消散を提供するメカニズムが要望されている。
【発明の概要】
【０００５】
［0005］本発明の実施形態は、レーザダイオードドライバが占める総面積を低減する一方で、レーザダイオードドライバへの熱的ストレスを低減する方法を提供する。この方法は、レーザダイオードドライバのより高い集積密度を可能とし、結果として、ケーブル長を短くする。これらの改善は、回路全体の電気抵抗を著しく低減し、結果として、より高い信頼性および精度を有する機能回路が得られる。
【０００６】
［0006］本書で説明するように、本発明の実施形態は、従来の装置では利用できない高電流パルサ動作に適した多くの特徴を有するレーザダイオードドライバを提供する。これらの特徴には、装置の総体積が小さいこと、低インピーダンスの経路を利用すること、低インダクタンスの経路を利用すること、および熱インピーダンスの低い経路の使用により熱管理を改善することが含まれる。本書で説明する設計は、コンパクトな設計を提供する。このコンパクト設計では、パルサからレーザダイオードまでのリードが、従来のシステムよりも短く、より低い抵抗およびより低いインダクタンスを特徴とする。レーザダイオードドライバの正面面積は、本書で説明する設計によって低減されるので、結果として、複数のレーザダイオードドライバをアレイ構成に集積し、効率の良いレーザ駆動ユニットを提供することが可能となる。
【０００７】
［0007］本発明の一実施形態では、装置が提供される。この装置は、ｕ字溝形部材と、複数のコンデンサを含むプリント回路基板を含む。複数のコンデンサの各々は、プリント回路基板に取り付けられた取付面、および取付面の反対側に位置し、ｕ字溝形部材に熱的に結合された伝熱面を有する。この装置は、プリント回路基板に結合された出力ケーブルと、プリント回路基板に結合されたリターンケーブルも含む。この装置は、更に、ｕ字溝形部材内に配置された制御トランジスタと、ｕ字溝部材内に配置された電流検出抵抗器を含む。
【０００８】
［0008］本発明の別の実施形態では、レーザ駆動ユニットが提供される。このレーザ駆動ユニットは、エンクロージャと、エンクロージャ内に設置され、互いに所定の距離だけ離間している複数の冷却板を含む。このレーザ駆動ユニットは、複数の冷却板の各々に結合された冷却用流体供給手段と、複数の冷却板の各々に結合された流体返戻手段と、複数のレーザダイオードドライバも含む。レーザダイオードドライバの各々は、底面を有するｕ字溝形部材と、ｕ字溝形部材の底面に取り付けられた複数のコンデンサと、ｕ字溝形部材内に配置された制御トランジスタと、ｕ字溝形部材内に配置された電流検出抵抗器を含む。このレーザ駆動ユニットは、更に、ｕ字溝形部材に取り付けられた蓋を含む。複数のレーザダイオードドライバの各々は、複数の冷却板の一つに熱的に接触しているｕ字溝形部材の底面を有する。
【０００９】
［0009］特定の実施形態では、一つ以上のレーザダイオードドライバが、金属ｕ字溝を含むハウジング内に密に集積されている。このｕ字溝は、回路内で発生した電圧スパイクに低インダクタンス／低抵抗の経路を与える。加えて、このｕ字溝は、レーザダイオードドライバによって生成された熱エネルギーを消散するためのヒートシンクの機能も提供する。
【００１０】
［0010］本発明の一部の実施形態は、ｕ字形金属溝を有するハウジングを提供する。このハウジングは、レーザダイオードドライバのための機械的および熱的な支持を提供する。また、ｕ字溝は、スイッチング要素およびコンデンサ中間エネルギー貯蔵手段のためのヒートシンクを提供することができる。このｕ字溝は、レーザダイオードドライバ回路の立ち上がり時間および電気効率を改善する低損失な電気的接続を提供することも可能である。
【００１１】
［0011］特定の実施形態では、スイッチング電子部品および容量性エネルギー貯蔵要素が、この金属ｕ字溝内に設置される。コンデンサの金属製ケースは、このｕ字溝に直接締め付けてもよい。このｕ字溝は、電気的には、レーザダイオード負荷を流れる大きなパルス電流に、低インピーダンスのリターン経路を提供する。このｕ字溝の低いインピーダンスは、抵抗性損失を低減し、また、ドライバ回路の全体ループインダクタンスを最小限にする。このループインダクタンスは、電気的スイッチング部品およびダイオード負荷の両方に電圧ストレスを与える。したがって、ループインダクタンスを低減することは有益である。ダイオードドライバが出力電流のパルスを生成するたびに、このインダクタンスと相互作用する電流の立ち上がりおよび立ち下りの高速レートによって、一対の電圧スパイクが生じる。これらの電圧スパイクは、レーザダイオードやドライバ電子部品に損傷を与える可能性がある。本発明の実施形態に係るｕ字溝を有するハウジングは、レーザダイオードおよび／またはダイオードドライバ電子部品がこれらの電圧スパイクから保護されるように、電圧スパイクに低インダクタンス／低抵抗の経路を与える。
【００１２】
［0012］このｕ字溝は、熱的には、スイッチング要素、電流測定用抵抗器、およびコンデンサに冷却経路（すなわちヒートシンク）を提供する。密に集積されたレーザダイオードアレイ内では、各ドライバのｕ字溝は、隣のドライバと直接の電気的接続を有することができる。これらのｕ字溝は共に負電源接続を提供するので、レーザダイオードアレイに直流（ＤＣ）電力を供給するために必要なケーブルの数が削減される。
【００１３】
［0013］従来技術と比較して多くの利点が本発明によって達成される。たとえば、本発明の実施形態は、従来の設計よりもドライバサイズ当たりの電流密度が高い、小フォームファクタのレーザダイオードドライバを提供する。更に、レーザダイオードドライバ部品の受動的な冷却を利用して、高電流レーザダイオードドライバ内に通常は組み込まれる能動的な冷却要素（たとえば冷却水管路）を取り除く。一部の実施形態では、正面の断面積が低減されるので、レーザダイオードドライバをレーザダイオード負荷のより近くに配置することが可能になる。このより短い経路は、いくつかの利点をもたらす。第1に、抵抗性相互接続損失の更なる低減である。第２に、低減された寄生インダクタンスが、スイッチング要素およびレーザダイオード負荷への電圧ストレスを低減する。第３に、直流入力電力接続の複雑さおよび長さも低減されるので、結果として抵抗性損失がより少なくなる。第４に、この設計はレーザシステム全体のフットプリントをより小さくでき、それによりシステム全体のコストを削減できる。更に、ある実施形態では、この冷却設計は、冷却材を高電圧要素（たとえばコンデンサやスイッチ）から分離することによって、より優れた高電圧インテグリティを提供する。この冷却システムは、一部の実施形態では、故障しやすい機械的な冷却システム（たとえばファン）を取り除くことも可能にする。本発明のこれらおよび他の実施形態は、その利点および特徴の多くと併せて、以下の本文および添付図面と共に、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るレーザダイオードパルサの概略ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るレーザダイオードパルサの概略回路図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るレーザダイオードドライバの、第１の視点からの分解図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るレーザダイオードドライバの、第２の視点からの分解図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係るレーザ駆動ユニットを示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[0019]レーザ増幅器のポンピングに用いられる高平均出力ダイオードレーザアレイは、慣性核融合エンジン（ＩＦＥ：Inertial Fusion Engine）発電所に使用することも可能であり、正確な電流、パルスレート、およびデューティファクタでダイオードレーザアレイにパルス生成させるために、電力調整システムを利用する。ＩＦＥ発電所において最適な状態を生成するためには、電流レベル、パルスレート、およびアレイ中のレーザダイオードをトリガするタイミングの正確な制御が必要となる。
【００１６】
[0020]ＩＦＥ発電所に使用されるダイオード励起固体レーザ（ＤＰＳＳＬ：Diode Pumper Solid State Lasers）は、各レーザビーム制御ユニットに対して多数の高電流（たとえば、最高で８００Ａ）ダイオードドライバを含む可能性がある。これらのダイオードドライバは、通常は、高集積密度を提供してダイオードドライバからレーザダイオードアレイまでの相互接続損失を低減すべく、コンパクトである。加えて、ダイオードドライバは、レーザアレイを制御するために毎秒１０回から３００回の頻度で動作する。密な集積、高い電流出力、および動作の頻度のため、これらのダイオードドライバは、極めて多量の熱を発生する。この熱は、効率的かつ迅速に消散する必要がある。
【００１７】
[0021]図１は、本発明の実施形態に係るレーザダイオードパルサの概略ブロック図である。レーザダイオードパルサ１００は、所望の光波形および電流波形のディジタル記述を提供する監督制御システム１１０を含む。パルサはリアルタイムコントローラ１２０も含んでおり、このリアルタイムコントローラ１２０はＦＰＧＡ１２２およびアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１２４を有している。Ａ／Ｄ変換器１２４は、フィードバックループ１２６を用いて受信された計測光波形および計測電流波形のディジタル記述を提供する。
【００１８】
[0022]リアルタイムコントローラ１２０とレーザダイオードドライバ１３０との間には、光リンク１２５が設けられる。レーザダイオードドライバ１３０は、所望のゲート駆動のディジタル記述を提供する埋め込み型マイクロコントローラ１３２を含んでいる。埋め込み型マイクロコントローラ１３２からの信号は、アナログゲート駆動信号を出力するディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１３４に供給される。このアナログゲート駆動信号は、電流制御素子として機能する駆動トランジスタ１３６に対して使用される。
【００１９】
[0023]ＦＧＰＡは直流電源１４０に接続されており、この直流電源１４０はコンデンサバンク１４１およびレーザダイオードアレイ１４２に接続されている。コンデンサバンク１４１については、図２に関連して更に説明する。電流は、駆動トランジスタ１３６によって、直流電源からレーザダイオードアレイ１４２を通り、電流検査抵抗器（current viewing resistor）１３８も通って、グラウンドに流れるように制御される。ある実施形態では、レーザダイオードアレイ１４２は、高エネルギー用途のために、タイル型レイアウトに配置された高エネルギーレーザダイオードを含んでいる。上述のように、アナログフィードバック信号は、フィードバックループ１２６を通じて供給される。電流波形に加えて、光フィードバック波形が、フォトダイオード１３９または他の適切な検出器を用いてフィードバックループ１２６に供給される。図１に示されるように、直流エネルギーはコンデンサバンク１４１に貯蔵される。高電流パルス電流ループは、コンデンサバンク１４１から、レーザダイオードアレイ１４２およびスイッチング素子（すなわち、駆動トランジスタ１３６）を通り、コンデンサバンクの「低電位」側に帰還する。このようにして、図５において更に詳細に説明するように、４５個のレーザダイオードドライバからなるシステムは、直流電源からの引き込みを１００Ａ未満としつつ、２７ｋＡを超えるピークパルス電流をレーザダイオードアレイに供給することができる。
【００２０】
[0024]図２は、本発明の実施形態に係るレーザダイオードドライバの概略回路図である。図２に示される概略回路図は、単に例示であり、様々な回路要素を表すデバイスを含んでいる。実際の実装では、特定の用途に適するように、付加的なデバイスおよび回路要素を追加し、置き換え、または取り除くことができる。したがって、この概略回路図は、例示的なものであって本発明を限定しないものと理解されるべきである。
【００２１】
[0025]回路を駆動するために、直流（ＤＣ）電源が設けられている。図２に示されるように、供給電圧Ｖｓｕｐｐｙが、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３からなるバンクを介してグラウンドに接続されている。コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３からなるバンクは、図１ではコンデンサバンク１４１として図示されている。以下で更に詳細に説明するように、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３は、ｕ字溝形部材の基部に電気的に接続され且つ熱的に結合された一つの端子を有しており、そのため、高電流の熱衝撃がこれらのコンデンサによってパルサの筐体へ伝達される。このように、本発明の実施形態は、効率的な電流フローを、低インダクタンス（結果として制御要求を低減する）および低抵抗（システム損失を低減する）で提供する。
【００２２】
[0026]レーザダイオードドライバの出力は、パルス電圧として、リターンケーブル２３２と共に、出力ケーブル２３０上に提供される。一部の実施形態では、出力ケーブル２３０およびリターンケーブル２３２は、低インダクタンス同軸ケーブル内に設けられるが、このことは本発明では必須ではない。他の実施形態では、リボンケーブルが利用される。パルス電圧は、駆動電流をレーザダイオードアレイ２４０に供給する。この実装例では、レーザダイオードがグラウンドに対してフローティングとなっているので、リターンケーブル２３２は接地されていない。
【００２３】
[0027]図２には、３個のコンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３が図示されているが、本発明はこの特定の数に限定されず、特定の用途に応じて、より小さい数またはより大きい数のコンデンサが利用される。一部の実装例では、効率目標を達成するために、１０個もの、またはより多数のコンデンサを利用することができる。一例として、ｕ字溝形部材の長さが増すと、追加コンデンサを設置するための追加スペースが得られ、電気効率が増加する。当業者であれば、さまざまな変形例、変更例および代替例に気づくだろう。
【００２４】
[0028]このレーザダイオードドライバは１００ジュールのオーダーでエネルギーを貯蔵できるので、装置の安全性を確保するため、図示されるように、複数のダンプ抵抗器および一つ以上のブリーダ抵抗器が設けられる。なお、３個のコンデンサを用いる実装例では、コンデンサの数または容量が増加すると、より大きなエネルギーを貯蔵することができる。図５に関連して説明するように、複数のレーザダイオードドライバ３００からなるバンクは、より大きなユニットに組み上げることができる。図５に示される実施形態では、４５個のレーザダイオードドライバが一つのグループとして設置され、４．５キロジュールのオーダーでエネルギーを貯蔵することになる。図２に示されるように、これらのコンデンサの「低電位側」へのリターン電流は、図３に示されるｕ字溝３１０によって導かれる。ここで、このｕ字溝３１０は、接地ノード２１５および２１７と電気的に等価である。
【００２５】
[0029]本発明の実施形態は、レーザダイオードパルサによって提供されるパルスを整形する任意波形発生器（ファンクションジェネレータ）２１０を含み、また、パルサに組み込まれて、スタートアップおよびシャットダウンの間、パルサを保護する保護回路を含む。ある実施形態では、任意波形発生器は、プリント回路基板４１０に搭載された任意波形発生回路基板４１２に設けられる。任意波形発生器を使用することにより、所望のレーザ性能、システム効率、およびダイオード保護のために最適化された正確なパルス形状を、ダイオードパルサの用途ごとに得ることが可能になる。
【００２６】
[0030]電流制御トランジスタＱ１は、レーザダイオードアレイからのリターン線２３２を受け、また、任意波形発生器２１０およびフィードバック制御回路２１２からの制御信号によって与えられるゲート制御を有している。ここで、フィードバック制御回路２１２は、プリント回路基板４１０に搭載されている。電流制御トランジスタＱ１のドレインはリターン線に接続されており、ソースは一つ以上の電流検出抵抗器Ｒ１（単一の抵抗器として図示）に接続されている。この特定の実装例に応じて、複数の並列した抵抗器を利用することができる。ある実施形態では、これらの電流検出抵抗器は２ｍΩ、１００Ｗの抵抗器であり、Ｑ１のドレインとグラウンドとの間に並列に接続されている。このように、レーザダイオードドライバの一部の実施形態は、１０ｍΩ未満の内部抵抗（コンデンサのＥＳＲを含む）を特徴とする。コンデンサのＥＳＲ（たとえば、一部の実装例では８．５ｍΩ）を差し引くと、ｕ字溝形部材、回路基板、出力バス、およびコネクタの合成抵抗は、１．５ｍΩ以下のオーダーである。ある実装例では、ダイオードレーザドライバ全体のループインダクタンスは１３６ｎＨ未満である。一部の実装例では、単一のトランジスタＱ１によって表される並列接続された複数のトランジスタ（たとえばＦＥＴ）が電流をスイッチングするために利用される。
【００２７】
[0031]図３は、本発明の実施形態に係るレーザダイオードドライバの、第１の視点からの分解図である。図３に示されるように、レーザダイオードドライバ３００は、ｕ字溝形部材３１０（ｕ字溝とも称す）と、ｕ字溝形部材の内部に配置された要素を閉じ込めるために用いられる蓋３３５とを含む。ある実施形態では、ｕ字溝部材３１０は、機械強度、低い電気インピーダンス、および高い熱伝導率を提供する金属または他の適切な材料から製造される。以下で更に詳細に説明するように、レーザダイオードドライバ３００内で熱を発生するデバイスは、ｕ字溝形部材３１０の基部に熱的に接続されており、そのため、熱がｕ字溝の基部３１２に流れ、図示しない冷板にｕ字溝を熱的に接続することでｕ字溝形部材から熱を取り除くことができるようになっている。ここで、冷板は、能動的または受動的に冷却することができる。典型的には、一部の実施形態において利用される高い電力消散のため、冷板（冷却板とも称す）は能動的に冷却される。一部の実施形態では、ｕ字溝の底部が、冷板に取り付けられている。ここで、冷板は、ｕ字溝形部材の全長にわたっていてもよい。従来のような、レーザダイオードドライバの部品をそれらの部品にて能動的に冷却するために冷却水を供給するチューブを通じてレーザダイオードドライバ内に冷却水を流す設計とは対照的に、本発明の実施形態は、レーザダイオードドライバの部品からの熱をｕ字溝形部材に、そして冷板（これは能動的に冷却することが可能）に伝達することによって、幾つかある利点の中でも特に信頼性および集積密度の増加をもたらす。
【００２８】
[0032]一部の実装例では、レーザダイオードドライバの側面（たとえば側面３１４）を、他の熱構造を有する冷板に取り付けることができる。これらの実装例は、典型的には、熱負荷がより低いレベルだが、より高い集積密度が望まれるときに利用される。当業者であれば、さまざまな変形例、変更例および代替例に気づくだろう。
【００２９】
[0033]図３に示されるように直流入力電力ポート３３２、フォトダイオード受信機ポート３３０、およびダンプ回路出力ポート３３４が、レーザダイオードドライバの一端に設けられている。レーザダイオードアレイへのパルス出力は、出力ケーブル（図示せず）を通じてレーザダイオードドライバの他端に供給される。この出力については、図２に示されるパルス出力ケーブル２３０およびリターンケーブル２３２に関連して説明する。
【００３０】
[0034]図４に関連して更に詳述されるように、高電流を扱うことができる電流制御装置４３０、４３２および４３４が、ｕ字溝形部材３１０の底面３１２に取り付けられている。この溝および電流制御装置は、電流制御動作や電流検出動作で用いられるトランジスタおよび抵抗器のための機械的および熱的な支持を提供する。
【００３１】
[0035]図４は、本発明の実施形態に係るレーザダイオードドライバの、第２の視点からの分解図である。コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３の各表面４２０は、コンデンサの負の電気接点を形成しており、ｕ字溝形部材３１０（これは接地されている）の底面３１２に取り付けられている。パルサの熱消散のおよそ半分がコンデンサに関連するものなので、コンデンサの表面４２０に伴う大きな表面積は、それらのコンデンサからｕ字溝の底部への熱伝達を助ける。
【００３２】
[0036]複数のコンデンサの伝熱面とｕ字溝形部材の基面３１２との間で高い伝熱性と低いインピーダンスを得るために、プリント回路基板は、ネジ４４１などの取付具を受け入れることが可能な複数の貫通孔４４０を含んでいる。ここで、これらの取付具は、ｕ字溝形基体の対応する貫通孔４４２を通ってｕ字溝形基体に取り付けられると、複数のコンデンサの伝熱面とｕ字溝形基体との間に圧力を加える。こうして、実施形態では、ｕ字溝基体３１０へのプリント回路基板４１０の締め付けが可能となる。この締め付けにより、コンデンサの伝熱面同士の間の物理的な接続が高まり、その結果、伝熱性が向上する。増加した熱伝導率によって向上した伝熱性に加えて、ｕ字溝形基体へのプリント回路基板４１０の締め付けは、電気コンダクタンスを増加させ、インピーダンスを低下させる。これは、コンデンサの電気接触面がｕ字溝の底部に対して押し付けられて、良好な電気的接触をもたらすからである。図４に示されるように、コンデンサの広い面４２０は、大きな伝導面積を与え、それによって熱インピーダンスおよび電気インピーダンスの両方を低減する。
【００３３】
[0037]図２および図４を参照すると、共通電気ノード２１５は、ｕ字溝形部材３１０の内側底面およびコンデンサの表面４２０（これはｕ字溝の内側底面と接触している）に対応する。ノード２１７は、ノード２１５と等価である。ここで、ノード２１５は、コンデンサの接地端を表し、ノード２１７は、ｕ字溝の内側底面に電気的接触している電流検出抵抗器の接地端を表している。このように、ｕ字溝形部材は、ここで説明するように接地されている。
【００３４】
[0038]電流制御装置４３０、４３２および４３４は、プリント回路基板４１０の側方に設置され、電気リード４３６を用いてプリント回路基板に電気的に接続されている。電流制御装置４３０、４３２および４３４は、図２に示される回路要素Ｑ１（たとえば各々が装置４３２および４３４の一方に設けられた二つのトランジスタ）および回路要素Ｒ１（たとえば装置４３０上のもの）の設置場所を提供する。図２に関連して説明したように、ある実施形態では、並列の二つの電流制御トランジスタが利用され、これらがＱ１で表される。特定の実施形態では、二つの電流制御トランジスタを二つの電流制御装置に設置すると共に、残りの電流制御装置において電流検出抵抗器を並列に設置することができる。ただし、この構成は本発明では必須ではなく、他の構成を利用することも可能である。
【００３５】
[0039]図３にも示されるように、電流制御装置４３０、４３２および４３４は、ｕ字溝形部材３１０の内側底面３１２に取り付けられている。図３に示されるように、一つ以上の電流検査抵抗器および一つ以上の制御トランジスタが、熱伝導性および電気絶縁性を有するパッケージに集積されている。電流制御ＦＥＴ  Ｑ１および電流検出抵抗器Ｒ１において発生した熱は、ｕ字溝形部材に伝達される。したがって、電流制御装置は、高い電気抵抗および高い熱伝導率を特徴とする。ここで、ｕ字溝への熱の流れは、電流制御装置とｕ字溝の間で熱伝導性グリスを使用することにより向上する。図４を参照すると、任意波形発生器回路基板４１２がＰＣＢ（これもまたコンデンサを含む）に取り付けられている。
【００３６】
[0040]図２および図４を調べることによって説明したように、コンデンサの上部から駆動ケーブル（たとえば同軸ケーブル）を通ってレーザダイオードアレイに至り、更に、Ｑ１によって表されるトランジスタへのリターン経路に沿って、検出抵抗器を通ってグラウンドに戻る電流流れ経路は、低インダクタンスおよび低抵抗を達成するように設計されている。この設計は、高集積密度、ならびに短い熱経路および広い電気経路を実現するためのさまざまな部品の幾何学的配置にまで及ぶ。グラウンドへの低インピーダンス接続をもたらすようなレーザダイオードドライバの筐体、特にｕ字溝形部材の使用は、従来技術を使用することでは得ることのできない利点を提供する。
【００３７】
[0041]図５は、本発明の実施形態に係るレーザ駆動ユニットを示す概略斜視図である。ある態様では、レーザ駆動ユニット５００は、ほぼデスクトップコンピュータのサイズのユニットにおいて２７ｋＡの出力電流を生成する。レーザ駆動ユニット５００は、エンクロージャ５０５の内部においてバンク構成に集積された複数のレーザダイオードドライバ３００を含む。この例では、４５個のレーザダイオードドライバが５行９列の配置に並べられている。レーザダイオードドライバを冷却板上で隣り合わせに整列して集積することで、ドライバで発生した熱を効率良く取り出すことが可能になる。
【００３８】
[0042]上述のように、レーザダイオードドライバ３００におけるコンデンサからの熱負荷は、冷板に隣接して設置されたｕ字溝の底部に蓄積される。５枚の冷板５１０（冷却板とも称す）は、エンクロージャ内に設置され、冷板同士の間にレーザダイオードドライバを搭載できるように、互いに所定の距離だけ離間している。冷板は、典型的には、複数の冷却板の各々に結合された冷却用流体（たとえば冷却水または他の適切な流体）供給手段（たとえば、冷板に冷却水を供給するための冷却水入力管路５２０およびレーザ駆動ユニットから熱を除去するための冷却水出力管路５２２）を通じて提供される冷却水を利用する。図５に示される設計は、従来のシステムと比較して、電磁干渉（ＥＭＩ）の面で有利である。これは、レーザダイオードドライバの各組が、一枚の冷却板の上に設置され、その冷却板に電気的に接続されるというように、低インダクタンスの共通グラウンドを利用しているからである。
【００３９】
[0043]本明細書で説明した具体例および実施形態は、例示を目的とするものに過ぎず、それらを考慮して様々な修正または変更が当業者に対して示唆されることとなり、それらは本願の趣旨および範囲内、並びに特許請求の範囲内に含まれるものと理解される。
【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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