(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を運び且つ該電流に基づき熱を生成するように構成される導電構造を含む四つ編み抵抗ヒータを含む装置であって、
前記導電構造は、第１、第２、第３、及び第４の導電体と第１、第２、第３、及び第４の誘電体層とを有し、
前記第１及び第２の導電体は、前記第１及び第３の誘電体層内又は上にある抵抗経路と、前記第１及び第３の誘電体層の間にある伝導性ビアとを有し、前記第１及び第２の導電体は（ｉ）互いの周りに捩れ且つ（ｉｉ）前記第３及び第４の導電体のうちの部分であって前記第２の誘電体層内又は上にある部分の周りで前記導電構造の長さに沿ってループを作り、
前記第３及び第４の導電体は、前記第２及び第４の誘電体層内又は上にある抵抗経路と、前記第２及び第４の誘電体層の間にある伝導性ビアとを有し、前記第３及び第４の導電体は（ｉ）互いの周りに捩れ且つ（ｉｉ）前記第１及び第２の導電体のうちの部分であって前記第３の誘電体層内又は上にある部分の周りで前記導電構造の前記長さに沿ってループを作り、
前記第１及び第２の導電体で形成されるループは、前記導電構造の前記長さに沿って、前記第３及び第４の導電体で形成されるループとインターリーブし、
前記第１及び第２の導電体は電源の第１の側に結合されるように構成され、
前記第３及び第４の導電体は電源の第２の側に結合されるように構成される、
装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の導電体は、前記導電構造の前記長さに沿って、捩れた前記第３及び第４の導電体の周りでループを作り、
前記第３及び第４の導電体は、前記導電構造の前記長さに沿って、捩れた前記第１及び第２の導電体の周りでループを作る、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
電源を更に含み、
前記電源の前記第１及び第２の側は出力端子及び戻り端子を含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１及び第３の導電体は、電気的に連結させられ、
前記第２及び第４の導電体は、電気的に連結させられる、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１及び第３の導電体は、第１のワイヤの部分を含み、
前記第２及び第４の導電体は、第２のワイヤの部分を含む、
請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１、第２、第３、及び第４の導電体の抵抗経路は、平坦である、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１及び第４の誘電体層内又は上にある抵抗経路は第１の方向に延び、
前記第２及び第３の誘電体層内又は上にある抵抗経路は第２の方向に延び、
前記第１の方向は前記第２の方向と異なる方向である、
請求項１に記載の装置。
【請求項８】
被加熱コンポーネントと、
該被加熱コンポーネントを加熱するように構成される加熱要素と
を含むシステムであって、
該加熱要素は、四つ編み抵抗ヒータを含み、該四つ編み抵抗ヒータは、電流を運び且つ該電流に基づき熱を生成するように構成される導電構造を含み、
該導電構造は、第１、第２、第３、及び第４の導電体と第１、第２、第３、及び第４の誘電体層とを有し、
前記第１及び第２の導電体は、前記第１及び第３の誘電体層内又は上にある抵抗経路と、前記第１及び第３の誘電体層の間にある伝導性ビアとを有し、前記第１及び第２の導電体は（ｉ）互いの周りに捩れ且つ（ｉｉ）前記第３及び第４の導電体のうちの部分であって前記第２の誘電体層内又は上にある部分の周りで前記導電構造の長さに沿ってループを作り、
前記第３及び第４の導電体は、前記第２及び第４の誘電体層内又は上にある抵抗経路と、前記第２及び第４の誘電体層の間にある伝導性ビアとを有し、前記第３及び第４の導電体は（ｉ）互いの周りに捩れ且つ（ｉｉ）前記第１及び第２の導電体のうちの部分であって前記第３の誘電体層内又は上にある部分の周りで前記導電構造の前記長さに沿ってループを作り、
前記第１及び第２の導電体で形成されるループは、前記導電構造の前記長さに沿って、前記第３及び第４の導電体で形成されるループとインターリーブし、
前記第１及び第２の導電体は電源の第１の側に結合されるように構成され、
前記第３及び第４の導電体は電源の第２の側に結合されるように構成される、
システム。
【請求項９】
前記第１及び第２の導電体は、前記導電構造の前記長さに沿って、捩れた前記第３及び第４の導電体の周りでループを作り、
前記第３及び第４の導電体は、前記導電構造の前記長さに沿って、捩れた前記第１及び第２の導電体の周りでループを作る、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
電源を更に含み、
前記電源の前記第１及び第２の側は出力端子及び戻り端子を含む、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１及び第３の導電体は、電気的に連結させられ、
前記第２及び第４の導電体は、電気的に連結させられる、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１及び第３の導電体は、第１のワイヤの部分を含み、
前記第２及び第４の導電体は、第２のワイヤの部分を含む、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１及び第４の誘電体層内又は上にある抵抗経路は第１の方向に延び、
前記第２及び第３の誘電体層内又は上にある抵抗経路は第２の方向に延び、
前記第１の方向は前記第２の方向と異なる方向である、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記被加熱コンポーネントは、光子発振器内に気体セルを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
前記被加熱コンポーネントは、光ファイバケーブルを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１６】
前記被加熱コンポーネントは、１つ又はそれよりも多くの電気回路、１つ又はそれよりも多くの光学コンポーネント、１つ又はそれよりも多くの微小構造、及び１つ又はそれよりも多くのナノ構造のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１７】
導電構造を含む四つ編み抵抗ヒータを通じて電流を運ぶこと、及び
該電流に基づき前記導電構造を用いて熱を生成することを含む方法であって、
前記導電構造は、第１、第２、第３、及び第４の導電体と第１、第２、第３、及び第４の誘電体層とを有し、
前記第１及び第２の導電体は、前記第１及び第３の誘電体層内又は上にある抵抗経路と、前記第１及び第３の誘電体層の間にある伝導性ビアとを有し、前記第１及び第２の導電体は（ｉ）互いの周りに捩れ且つ（ｉｉ）前記第３及び第４の導電体のうちの部分であって前記第２の誘電体層内又は上にある部分の周りで前記導電構造の長さに沿ってループを作り、
前記第３及び第４の導電体は、前記第２及び第４の誘電体層内又は上にある抵抗経路と、前記第２及び第４の誘電体層の間にある伝導性ビアとを有し、前記第３及び第４の導電体は（ｉ）互いの周りに捩れ且つ（ｉｉ）前記第１及び第２の導電体のうちの部分であって前記第３の誘電体層内又は上にある部分の周りで前記導電構造の前記長さに沿ってループを作り、
前記第１及び第２の導電体で形成されるループは、前記導電構造の前記長さに沿って、前記第３及び第４の導電体で形成されるループとインターリーブし、
前記第１及び第２の導電体は電源の第１の側に結合されるように構成され、
前記第３及び第４の導電体は電源の第２の側に結合されるように構成される、
方法。
【請求項１８】
前記第１及び第２の導電体は、前記導電構造の前記長さに沿って、捩れた前記第３及び第４の導電体の周りでループを作り、
前記第３及び第４の導電体は、前記導電構造の前記長さに沿って、捩れた前記第１及び第２の導電体の周りでループを作る、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１及び第３の導電体は、電気的に連結させられ、
前記第２及び第４の導電体は、電気的に連結させられる、
請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１及び第４の誘電体層内又は上にある抵抗経路は第１の方向に延び、
前記第２及び第３の誘電体層内又は上にある抵抗経路は第２の方向に延び、
前記第１の方向は前記第２の方向と異なる方向である、
請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、一般的には、加熱システムに向けられている。より具体的には、この開示は、四つ編み抵抗ヒータ(four-braid  resistive  heater)及びそのような抵抗ヒータを組み込むデバイス(device)に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な種類のデバイスが温度制御機構を用いてそれらのデバイス内のコンポーネント（構成部品）の温度を安定化させ或いは調節する。例えば、長い光ファイバを含むデバイスでは、並びに原子又は分子の光学遷移に依存するデバイスでは、多くの場合、熱安定化が用いられる。残念なことに、様々な種類のデバイスは、周囲磁界又は他の磁界を遮断するために、磁気シールディングを必要とすることもある。熱安定化及び磁気シールディングの要求は、しばしば互いに反対に働く。何故ならば、電気ヒータは、典型的には、強い磁界を生成するからである。結果的に、デバイスのコンポーネントを熱的に安定化させるのに十分な加熱をもたらし、デバイスの動作と干渉する過剰な磁界を生成することもない、電気ヒータを提供することは、困難であり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
この開示は四つ編み抵抗ヒータ及びそのような抵抗ヒータを組み込むデバイスを提供する。
【０００４】
第１の実施態様では、装置(apparatus)が四つ編み抵抗ヒータを含み、四つ編みヒータは、電流を運び且つ電流に基づき熱を生成するように構成される導電構造を含む。導電構造は、第１、第２、第３、及び第４の導電体を有する。第１及び第２の導電体は、導電構造の長さに沿って互いの周りにループを作る。第３及び第４の導電体は、導電構造の長さに沿って互いの周りにループを作る。第１及び第２の導電体で形成されるループは、導電構造の長さに沿って、第３及び第４の導電体で形成されるループとインターリーブする。
【０００５】
第２の実施態様では、システムが、被加熱コンポーネント（加熱されるコンポーネント）と、被加熱コンポーネントを加熱するように構成される加熱要素とを含む。加熱要素は、四つ編み抵抗ヒータを含み、四つ編み抵抗ヒータは、電流を運び且つ電流に基づき熱を生成するように構成される導電構造を含む。導電構造は、第１、第２、第３、及び第４の導電体を有する。第1及び第２の導電体は、導電構造の長さに沿って互いの周りにループを作る。第３及び第４の導電体は、導電構造の長さに沿って互いの周りにループを作る。第１及び第２の導電体で形成されるループは、導電構造の長さに沿って、第３及び第４の導電体で形成されるループとインターリーブする。
【０００６】
第３の実施態様では、方法が、導電構造を含む四つ編み抵抗ヒータを通じて電流を運ぶこと、及び電流に基づき導電構造を用いて熱を生成することを含む。導電構造は、第１、第２、第３、及び第４の導電体を有する。第１及び第２の導電体は、導電構造の長さに沿って互いの周りにループを作る。第３及び第４の導電体は、導電構造の長さに沿って互いの周りにループを作る。第１及び第２の導電体で形成されるループは、導電構造の長さに沿って、第３及び第４の導電体で形成されるループとインターリーブする。
【０００７】
他の技術的な特徴は、以下の図面、記述及び請求項から、当業者に直ちに明らかであろう。
【０００８】
この開示及びその特徴のより完全な理解のために、添付の図面と共に以下の記述を今や参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この開示に従った例示的な四つ編み抵抗ヒータを示す図である。
【００１０】
【図２】この開示に従った四つ編み抵抗ヒータの例示的な平面的な実施を示す図である。
【００１１】
【図３】この開示に従った異なる抵抗ヒータの例示的な動作特性を示す図である。
【００１２】
【図４Ａ】この開示に従った１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを含む例示的なデバイスを示す図である。
【図４Ｂ】この開示に従った１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを含む例示的なデバイスを示す図である。
【図４Ｃ】この開示に従った１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを含む例示的なデバイスを示す図である。
【図４Ｄ】この開示に従った１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを含む例示的なデバイスを示す図である。
【図５Ａ】この開示に従った１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを含む例示的なデバイスを示す図である。
【図５Ｂ】この開示に従った１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを含む例示的なデバイスを示す図である。
【図６】この開示に従った１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを含む例示的なデバイスを示す図である。
【図７Ａ】この開示に従った１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを含む例示的なデバイスを示す図である。
【図７Ｂ】この開示に従った１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを含む例示的なデバイスを示す図である。
【００１３】
【図８】この開示に従った四つ編み抵抗ヒータを用いる熱管理についての例示的な方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に記載する図１乃至８、及びこの文書中で本発明の原理を記載するために用いる様々な実施態様は、例示であるに過ぎず、決して本発明の範囲を限定するように解釈されてならない。当業者は本発明の原理を如何なる種類の適切に構成されたデバイス又はシステムにおいて実施してもよいことを理解するであろう。
【００１５】
図１は、この開示に従った例示的な四つ編み抵抗ヒータ１００を例示している。図１に示すように、抵抗ヒータ１００は、電源１０２と、四つ編み導電構造１０４とを含む。一般的に、電源１０２は導電構造１０４を通じる電流を生成し、電流は導電構造１０４を通じて熱を生成する。電源１０２は、伝導加熱構造内で電流を生成するための任意の適切な構造を含む。例えば、電源１０２は、電圧源又は電流源を提示し得る。
【００１６】
導電構造１０４は、ここでは、４つの導電体１０６−１１２を含む。各導電体１０６−１１２は、細長い伝導性経路を提示し、電流が細長い伝導性経路を通じて流れ、それにより、熱を生成し得る。各導体１０６−１１２を、１つ又はそれよりも多くの金属のような、任意の適切な材料で形成し得る。また、各導電体１０６−１１２は、任意の適切な長さを有し得る。加えて、各導電体１０６−１１２は、ソリッドコアワイヤ(solid-core  wire)又はマルチストランドワイヤ(multi-strand  wire)のような、任意の適切なフォームファクタを有し得る。
【００１７】
この実施例において、導電体１０６−１１２は、四つ編み構成において構成される。即ち、４つの導電体１０６−１１２は、導電構造１０４の長さに沿って互いの周りでループ（輪）を作る。この実施例において、導電体１０６−１０８は、導電構造１０４の長さに沿って互いの周りにループを作るので、２つの導電体１０６−１０８は、第１の捩れペア（対）を形成する。同様に、導電体１１０−１１２は、導電構造１０４の長さに沿って互いの周りでループを作るので、２つの導電体１１０−１１２は、第２の捩れペア（対）を形成する。その上、第１の捩れペアにおける導電体１０６−１０８は、周期的に（又はその他の方法において）第２の捩れペアの導電体１１０−１１２の周りでループを作り、第２の捩れペアにおける導電体１１０−１１２は、周期的に（又はその他の方法において）第１の捩れペアの導電体１０６−１０８の周りでループを作る。これは４つの導電体１０６−１１２が概ね編み込まれて単一の全体構造になる構造を創り出す。
【００１８】
図１において、４つの導電体１０６−１１２は、以下のように構成される。即ち、導電体１０６−１０８は、互いの周りで捩れ、導電体１１０−１１２の周りで交互にループを作る。同様に、導電体１１０−１１２は、互いの周りで捩れ、導電体１０６−１０８の周りで交互にループを作る。また、導電体１０６−１０８の第１の端は、電源１０２の１つの側に連結させられ、導電体１１０−１１２の第１の端は、電源１０２の他の側に連結させられる。加えて、導電体１０６及び１１０の第２の端が連結させられ、導電体１１０−１１２の第２の端が連結させられる。
【００１９】
この構成において、電流は電源１０２から導電体１０６−１０８を通じて流れ、電流は導電体１１０−１１２を通じて電源１０２に戻る。導電体１０６−１０８は抵抗構造であるので、電流は熱を生成し、その熱を用いてデバイス又はシステム（又はその部分）の温度を設定し或いは調節し得る。
【００２０】
四つ編み構成を用いて生成される磁界は、導電体の他の構成を用いて生成される磁界よりも有意に小さい。これは熱安定化又は熱管理が電気加熱に関連するより少ない複雑さで起こるのを可能にする。実際には、四つ編み構成は、伝導性ワイヤからの磁界を減少させる最適な又は最適に近い解決策を提示し得るし、より高いオーダの項(higher-order  terms)を意図的に減少させ或いは排除し得る。この全てを小さいフォームファクタで低コストのデバイスを用いて実現し得る。
【００２１】
この機能性は広範な構造において用途を見出し得る。例えば、四つ編み抵抗ヒータ１００を用いて、共振のゼーマン分裂を生成することなく、光子発振器(photonic  oscillator)の原子基準セル(atomic  reference  cell)を加熱することができる。四つ編み抵抗ヒータ１００を用いて、コイル内の極性化のヴェルデ回転を引き起こすことなく、光ファイバコイルを熱的に安定させることもできる。更に、四つ編み抵抗ヒータ１００を用いて、物体内の磁界を有意に減少させることなく、電子回路又は他の物体を加熱し或いは熱的に安定化させることもできる。これらは１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータ１００を用い得る異なる方法の実施例を提示する。１つ又はそれよりも多くの抵抗ヒータ１００を直列に、並列に、又は直列及び並列に接続し得るし、任意の他の適切な方法において用い得る。
【００２２】
図１は、四つ編み抵抗ヒータ１００の１つの実施例を例示するが、図１に様々な変更を行ってよい。例えば、図１において、異なる形状のループを有するものとして各捩れペアを示しているが、これは要件でなく限定でもない。また、各導電体１０６−１１２は、四つ編み抵抗ヒータ１００内に任意の適切な数のループを含み得る。加えて、２つのワイヤ又は他の導体のみを用いて四つ編み構造を創り出すことも可能である場合があることに留意のこと。例えば、導電体１０６及び１１０を同じ単一のワイヤで形成し得るし、導電体１０８及び１１２を同じ単一のワイヤで形成し得る。これにも拘わらず、その構造は４つの導電体で形成され、多数の導電体が同じワイヤの部分を形成する。
【００２３】
図２は、この開示に従った四つ編み抵抗ヒータ２００の例示的な平面的な実施を例示している。四つ編み抵抗ヒータ２００は、図１に示し且つ上述した四つ編み抵抗ヒータ１００と同一又は類似に動作し得る。四つ編み抵抗ヒータ２００が実質的に直線的な側部を備えるループを用いて実施される点を除き、四つ編み抵抗ヒータ２００は、図１に示し且つ上述した四つ編み抵抗ヒータ１００と同一又は類似の構造も有し得る。
【００２４】
図２に示すように、抵抗ヒータ２００は、電源２０２と、四つ編み導電構造２０４とを含む。一般的に、電源２０２は導電構造２０４を通じて電流を生成し、電流は導電構造２０４を通じて熱を生成する。この実施例において、導電構造２０４は、多数の層２０６ａ−２０６ｄを用いて実施される。各層２０６ａ−２０６ｄは、一般的には、誘電体２０８と、伝導性ビア２１０と、抵抗経路２１２とを含む。各層２０６ａ−２０６ｄ中の誘電体２０８は、二酸化ケイ素のような、任意の適切な電気絶縁材料を提示する。同じ誘電体２０８を各層２０６ａ−２０６ｄ内で用い得るし、或いは異なる誘電体２０８を異なる層２０６ａ−２０６ｄ内で用い得る。各層２０６ａ−２０６ｄ中の誘電体２０８を、化学蒸着法、物理蒸着法、スパッタリング、又はスピンコーティングのような、任意の適切な方法においても形成し得る。
【００２５】
各層２０６ａ−２０６ｄ中の伝導性ビア２１０は、その層を通じる伝導性経路を提示する。換言すれば、層２０６ａ−２０６ｄ中の各伝導性ビア２１０は、その層中の絶縁性誘電体２０８を通じて電気接続を形成し得る経路を提示する。各伝導性ビア２１０は、金属のような、任意の適切な伝導性材料を含む。同じ伝導性材料を各伝導性ビア２１０内で用い得るし、或いは異なる伝導性材料を異なる伝導性ビア２１０内で用い得る。各層２０６ａ−２０６ｄ中の伝導性ビア２１０を、金属層を蒸着してエッチングし（然る後に誘電体２０８を蒸着する）ことによるような、或いは誘電体２０８に孔をエッチングして伝導性材料を孔内に蒸着することによるような、任意の適切な方法においても形成し得る。
【００２６】
各層２０６ａ−２０６ｄ中の抵抗経路２１２は、その層の多数のビア２１０を接続する伝導性経路を提示する。各抵抗経路２１２は、金属のような、任意の適切な伝導性材料を含む。各抵抗経路２１２中で同じ伝導性材料を用い得るし、或いは異なる抵抗経路２１２中で異なる伝導性材料を用い得る。各層２０６ａ−２０６ｄ中の抵抗経路２１２を、金属層を蒸着してエッチングすることによるような、任意の適切な方法においても形成し得る。
【００２７】
この実施例において示すように、各層２０６ａ−２０６ｄ中の伝導性ビア２１０は概ね整列させられ、１つの層の１つの場所にある伝導性ビア２１０が他の層における実質的に同じ場所にある伝導性ビア２１０に電気的に接続されることを意味する。従って、層２０６ａ−２０６ｄ中の実質的に同じ場所にあるビア２１０は、導電構造２０４を通じる電気経路を形成する。
【００２８】
その上、層２０６ａ−２０６ｄ中のビア２１０及び抵抗経路２１２は、４つの異なる導電体（図１の導電体１０６−１１２）を集合的に形成する。この実施例において、導電体１０６−１０８は、層２０６ａ及び２０６ｃにおいて実施されている。１つの導電体１０６は、層２０６ａ中の第１の行及び第１の列のビア２１０が電源２０２に繋がる場所で開始する。他の導電体１０８は、層２０６ｃ中の第３の行及び第１の列のビア２１０が電源２０２に繋がる場所で開始する。次に、これらの２つの導電体１０６−１０８は、それらのそれぞれの電気経路が層２０６ａおよび２０６ｃの間で横断して移動するときに、互いの周りでループを作る。
【００２９】
同様に、導電体１１０−１１２は、層２０６ｂ及び２０６ｄにおいて実施されている。１つの導電体１１０は、層２０６ｂ中の第４の行及び第１の列のビア２１０が電源２０２に繋がる場所で開始する。他の導電体１１２は、層２０６ｄ中の第２の行及び第１の列のビア２１０が電源２０２に繋がる場所で開始する。次に、これらの２つの導電体１１０−１１２は、それらのそれぞれの電気経路が層２０６ｂ及び２０６ｄの間で横断して移動するときに、互いの周りでループを作る。
【００３０】
導電体１０６−１０８は層２０６ａ及び２０６ｃの間を進み、導電体１１０−１１２は層２０６ｂ及び２０６の間を進むので、導電体１０６−１０８は、導電体１１０−１１２の周りでループを作る。これは四つ編み構造を形成し、それは実質的に水平及び垂直なコンポーネント（構成部品）を用いて実施される。これは四つ編み抵抗ヒータのより簡単な又はより費用効率的な製造を促進するのに役立ち得る。
【００３１】
図２は、四つ編み抵抗ヒータ２００の平面的な実施の１つの実施例を例示するが、図２に対して様々な変更を行ってよい。例えば、四つ編み抵抗ヒータを任意の他の平面的な又は非平面的な方法において実施し得る。他の実施例として、四つ編み抵抗ヒータの平面的な実施は、ヒータが湾曲した又は不規則な表面に従うことを可能にする機械的に可撓な構造又はハウジングを含んでよい。また、図２では、様々なビア２１０が示され、抵抗ヒータ２００内で機能的に用いられていない。例えば、最も左の列及び最も右の列におけるビア２１０は、２つの抵抗経路２１２の間に電気接続を形成するために用いられない。他の実施例として、層２０６ａ及び２０６ｃ中の２つの抵抗経路２１２の間の電気接続を形成するために層２０６ａ−２０６ｃ中の第１の行及び第２列のビア２１０が用いられるが、層２０６ｄ中の第１の行及び第２の列のビア２１０は用いられない。実施に応じて、１つの、幾つかの、又は全ての不使用のビア２１０を抵抗ヒータ２００から省略し得る。
【００３２】
図３は、この開示に従った異なる抵抗ヒータの例示的な動作特性を例示している。具体的には、図３は、異なる数のワイヤ導体及びワイヤゲージ(wire  gauge)を有する抵抗ヒータから１インチ（２５．４ｍｍ）の距離での磁界減衰を特定するグラフ３００を含む。図３に示すように、グラフ３００は、単一のワイヤ導体を有する抵抗ヒータと関連付けられる線３０２を含む。線３０２は、全ての他の抵抗ヒータの磁界減衰を比較する基線を表している。
【００３３】
線３０４は、２つのワイヤ導体を有する抵抗ヒータと関連付けられ、そこでは、２つのワイヤ導体は完全な捩れペア（ツイストペア）として構成される。線３０６は、６つのワイヤ導体を有する抵抗ヒータと関連付けられ、そこでは、６つのワイヤ導体は、完全な六極構成を有する。ここから分かるように、捩れペア及び六極抵抗ヒータは、単一ワイヤの導体と比べて有意な磁界減衰をもたらす。その上、約５又は６の米国電線規格（ＡＷＧ）値より上のワイヤゲージについて、捩れペア及び六極抵抗ヒータは極めて類似の減衰を有する。線３０８が、８つのワイヤ導体を有する抵抗ヒータと関連付けられ、そこでは、８つのワイヤ導体は、完全な八極構成を有する。ここから分かるように、六極抵抗ヒータは、やはり、単一のワイヤ導体に比べて有意な磁界減衰をもたらし、約５又は６のＡＷＧ値より上のワイヤゲージについての捩れ対及び六極抵抗ヒータよりも良好な磁界減衰をもたらす。
【００３４】
この観点から、人は四つ編み構成を備える抵抗ヒータの挙動が捩れペア及び六極構成を備える抵抗ヒータと同じ一般的な線に沿って存在することを予想するかもしれない。しかしながら、四つ編み構成を備える抵抗ヒータは、実際には、捩れペア、六極構成、八極構成に対して有意な改良をもたらす。図３に示すように、線３１０が、４つの導体を有する抵抗ヒータと関連付けられ、そこでは、４つのワイヤ導体は、完全な四つ編み構成を有する。ここから分かるように、ワイヤゲージに応じて、四つ編み構成は、磁界減衰に対して最大で２の又はそれよりも多くのオーダの大きさの改良をもたらし得る。これは四つ編み構成の導電体を備える抵抗ヒータが他の構成の導電体を備える抵抗ヒータに比べて有意により小さい磁界を生成し得ることを示す。
【００３５】
図３は異なる抵抗ヒータの動作特性の実施例を例示しているが、図３に対して様々な変更を行ってよい。例えば、ここに示す動作特性は例示に過ぎず、この開示の範囲を限定しない。四つ編みの又は他の構成の導電体を有する抵抗ヒータは、それらの実施に応じて他の動作特性を有し得る。具体的な実施例として、図３はワイヤ導体の完全な捩れ又は編みを想定する。捩れ又は編みにおける不完全性の存在は、抵抗ヒータの性能に影響を及ぼし得る。しかしながら、大きな不完全性の存在においてさえも、四つ編み構成を備える抵抗ヒータは、従来的な抵抗ヒータに比べて、磁界減衰における大きな改良をもたらし得る。
【００３６】
図４Ａ乃至７Ｂは、この開示に従った１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを含む例示的なデバイスを例示している。図４Ａ乃至４Ｄは、異なる光子発振器又は原子時計の実施例を例示している。光子発振器は、一般的に、光又は少なくとも１つの原子基準セルを用いて生成される局部発振器（ＬＯ）信号を生成し且つ出力するデバイスを指す。図４Ａにおいて、光子発振器４００は、光源４０２と、基準セル４０４とを含む。光源４０２は、レーザのような、光子発振器のための任意の適切な照明源を提示する。基準セル４０４は、光源４０２からの照明と相互作用する気体（ガス）で充填される任意の適切な構造を提示する。基準セル４０４からのフィードバックを用いてレーザの動作を調節する。
【００３７】
図４Ｂでは、光子発振器４０４が、図４Ａ中の対応するコンポーネントと同一又は類似であってよい光源４２２及び基準セル４２４とを含む。加えて、光子発振器４２０は、光源４２２からの照明及び基準セル４２４からの照明と相互作用し得る、二次的な基準セル４２６を含む。
【００３８】
図４Ｃでは、光子発振器４４０は、図４Ａ及び４Ｂ中の対応するコンポーネントと同一又は類似であってよい光源４４２及び基準セル４４４を含む。加えて、光子発振器４４０は、モデルロックレーザ(model-locked  laser)のような、光周波数コム源４４６(optical  frequency  comb  source)を含む。光周波数コム源４４６は、光源４４２からの照明に基づき動作し得る。
【００３９】
図４Ｄでは、光子発振器４６０が、図４Ａ乃至４Ｃ中の対応するコンポーネントと同一又は類似であってよい、光源４６２と、基準セル４６４と、二次的な基準セル４６６と、光周波数コム源４６８とを含む。加えて、光子発振器４６０は、基準セル４６４−４６６の出力を結合する光結合器４７０(optical  combiner)を含む。
【００４０】
１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを上述の光子発振器（又は他の光子発振器）のいずれかにおいて用い得る。例えば、図５Ａ及び５Ｂは、上述の基準セルのいずれかを形成するために用い得る例示的な気体セル５００を例示している。気体セル５００は、空洞５０２と、窓５０４とを含む。空洞５０２は、窓５０４を通過する光と相互作用する気体を含み得る。充填チューブ５０６が、気体が空洞５０２に入り且つ空洞５０２から出るのを可能にする。
【００４１】
この実施例では、少なくとも１つの四つ編み抵抗ヒータ５０８を、気体セル５００の少なくとも１つの窓５０４内で用い得る。また、少なくとも１つの四つ編み抵抗ヒータ５１０を、気体セル５００の少なくとも１つの壁において用い得るし、且つ／或いは、少なくとも１つの四つ編み抵抗ヒータ５１２を、気体セル５００の少なくとも１つの壁に亘って用い得る（その場合、少なくとも１つの壁は空洞５０２を定めるのに役立つ）。更に、少なくとも１つの四つ編み抵抗ヒータ５１４を、気体セル５００の充填チューブ５０６内で用い得る。加えて、少なくとも１つの四つ編み抵抗ヒータ５１６を、気体セル５００を包む或いはその他の方法において取り囲むハウジング５１８内で用い得る。これらは光子発振器内で四つ編み抵抗ヒータを用い得る方法の実施例を提示すること並びに１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを光子発振器内で他の方法又は追加的な方法において用い得ることに留意のこと。
【００４２】
図６は、例示的な光ファイバケーブル６００を例示している。ここに示すように、ケーブル６００は、少なくとも１つの光ファイバコイル６０２と、光ファイバコイル６０２の各端にあるマンドリル６０４とを含む。光ファイバコイル６０２は、典型的には、ポリマジャケット又は他の保護材料によって取り囲まれる１つ又はそれよりも多くの光導波路を含む。この実施例では、少なくとも１つの四つ編み抵抗ヒータ６０６を、光ファイバ６０２の外側縁に沿って用い得る。ヒータ６０６は光ファイバコイル６０２の全周に延在してもしなくてもよい。また、少なくとも１つの四つ編み抵抗ヒータ６０８を、マンドリル６０４の頂表面又は底表面に沿って用い得る。ヒータ６０８はマンドリル６０４の表面の全周に延在してもしなくてもよい。加えて、少なくとも１つの四つ編み抵抗ヒータ６１０を、光ファイバコイル６０２又はマンドリル６０４の内側縁に沿って用い得る。ヒータ６１０は光ファイバコイル６０２又はマンドリル６０４の全周に延在してもしなくてもよい。
【００４３】
図７Ａ及び７Ｂに示すように、構造７００が、被加熱要素７０２（加熱される要素）と、加熱要素７０４とを含む。この実施例において、被加熱要素７０２は、電気又は光学コンポーネントを含むデバイス又はシステムのような、加熱されるべき任意の適切なデバイス又はシステムを提示し得る。具体的な実施例として、被加熱要素７０２は、集積回路、又は他の電子デバイス、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、微小光学電気機械システム（ＭＯＥＭＳ）若しくは他のナノ構造を含み得る。一般的に、被加熱要素７０２は、温度制御を必要とすることがある或いは温度制御を望むことがある任意の適切なコンポーネントを提示する。加熱要素７０４は、ここで、１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータ７０６が走る平面的な又は他の基板を提示する。この実施例では、互いに実質的に平行に走る３つの抵抗ヒータ７０６がある。しかしながら、構造７００は任意の数の抵抗ヒータ７０６を任意の適切な構成中に含み得るし、任意の数及び構成の加熱要素７０４を任意の数及び構成の被加熱要素７０２と共に用い得る。
【００４４】
図４Ａ乃至７Ｂは、１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを含むデバイスの実施例を例示しているが、図４乃至７Ｂに対して様々な変更を行ってよい。例えば、ここに提供される実施例は、四つ編み抵抗ヒータを用い得る方法の一部を提示するに過ぎない。１つ又はそれよりも多くの四つ編み抵抗ヒータを、任意の他の適切なデバイス又はシステムにおいて用い得る。
【００４５】
図８は、この開示に従った四つ編み抵抗ヒータを用いる熱管理のための例示的な方法８００を例示している。図８に示すように、ステップ８０２で、四つ編み構成中の第１のペアの導体を電源に連結し、ステップ８０４で、四つ編み構成中の第２のペアの導体を電源に連結する。これは、例えば、導体１０６−１０８を電源１０２の第１の側に連結すること、及び導体１１０−１１２を電源１０２の第２の側に連結することを含む。第１のペアの導体は、第１の捩れペアのワイヤを提示し得るし、第２のペアの導体は、第２の捩れペアのワイヤを提示し得るし、各捩れペアからのワイヤは、他の捩れペアのワイヤの周りでループを作り得る。
【００４６】
ステップ８０６で、導体を通じて電流を生成する。これはステップ８０８で熱を生成し、これをステップ８１０で用いてデバイス又はシステムを加熱し得る。これは、例えば、導体１０６−１０８を通じて電流を生成することを含み、導体１０６−１０８を導体１１０−１１２にそれぞれ連結し得る。従って、導体１０６−１０８を通じる電流は、導体１１０−１１２を通じても進む。ここでは、光子発振器、光学ジャイロスコープ又は光ファイバ若しくは電気／光学回路を有する他のコンポーネントのような、任意の適切なデバイス又はシステムを熱的に制御するために、熱を用い得る。
【００４７】
ステップ８１２でプロセスが続くと仮定するならば、プロセスはステップ８０６に戻る。さもなければ、電流（従って、熱）の生成は終了することができ、必要であれば、ステップ８０６−８１２は後に再開してデバイス又はシステムの熱管理を続け得る。
【００４８】
図８は、四つ編み抵抗ヒータを用いる熱管理のための方法８００の１つの実施例を例示しているが、図８に対して様々な変更を行ってよい。例えば、一連のステップとして示しているが、図８中の様々なステップは重なり合い得るし、並列に起こり得るし、異なる順序で起こり得るし、或いは任意の回数起こり得る。
【００４９】
この特許文献を通じて用いられる特定の用語及び成句の定義を示すことが有利である場合がある。「含む」及び「包含する」並びにそれらの派生形は、限定のない包含を意味する。「又は」という用語は、内包的であり、及び／又はを意味する。「〜と関連付けられる」という成句並びにその派生形は、〜を含むこと、〜に含められること、〜と相互接続すること、〜を収容すること、〜内に収容されること、〜に接続すること若しくは〜と接続すること、〜に連結すること若しくは〜と連結すること、〜と連絡可能であること、〜とインターリーブ(interleave)すること、〜に並置すること、〜に近接すること、〜に結合されること若しくは〜と結合されること、有すること、〜の特性を有すること、〜への関係を有すること若しくは〜との関係を有すること、又は類似のことを意味してよい。「〜のうちの少なくとも１つ」という成句は、品目のリストと共に用いられるとき、列挙される品目のうちの１つ又はそれよりも多くの異なる組み合わせを用いてよいこと及びそのリスト中の１つの品目のみが必要とされてよいことを意味する。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、即ち、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、並びにＡ及びＢ及びＣのうちのいずれかを含む。
【００５０】
この開示は特定の実施態様を記載し且つ関連する方法を概ね記載するが、これらの実施態様及び方法の変更及び置換は当業者に明らかであろう。従って、例示的な実施態様の上述の記述はこの開示を定めず、この開示を限定しない。後続の請求項によって定められるような、この開示の精神及び範囲から逸脱せずに、他の変化、置換、及び変更も可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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