(57)【要約】【課題】ファイバ・レーザ・キャビティ光学エンジン・パッケージおよびそれを製作する方法を提供する。【解決手段】本発明の実施形態は、ファイバ管理および熱管理性能を改善したファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージと、そのようなファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージを製作する方法とを含む。ファイバ・レーザ・キャビティの各要素は複数のセクションにグループ化され、各セクションは、要素からの不要な熱を放散させるためにファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ内の熱伝導表面に配置される。ファイバ・レーザ・キャビティがパッケージに格納されるとき、ファイバ・レーザ・キャビティは、ファイバ交差がパッケージ内で実質的に低減または除去されるように構成される。【選択図】図２
2013187544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージであって、
ファイバ・レーザ・キャビティの１つまたは複数の要素を含む第１の層と、
前記第１の層の上に積み重ねられ、前記ファイバ・レーザ・キャビティの前記要素の残りを含む１つまたは複数の層とを備え、
前記要素が前記ファイバ・レーザ・キャビティの様々な部分であり、利得ファイバ、回折格子、スプライス部、およびテーパーファイバ束（ＴＦＢ）を含み、前記パッケージ内の前記ファイバ・レーザ・キャビティの実質的にすべてが熱伝導表面に接触し、前記ファイバ・レーザ・キャビティがある層から別の層にいかなるファイバ交差も無しに通る、多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ。
【請求項２】
前記熱伝導表面が１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の熱伝導率を有する、請求項１に記載の多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ。
【請求項３】
前記第１の層に取り付けられた冷却源をさらに含み、前記第１の層が、動作中に最大の熱を生成する前記要素を有し、前記第１の層の上に積み重ねられた前記１つまたは複数の層が前記冷却源に熱的に接続される、請求項１に記載の多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ。
【請求項４】
前記１つまたは複数の層が第２および第３の層であり、前記第１の層が前記利得ファイバを含み、前記第１の層の上に積み重ねられた前記第２の層が前記回折格子を含み、前記第２の層の上に積み重ねられた前記第３の層が前記ＴＦＢを含む、請求項１に記載の多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ。
【請求項５】
前記１つまたは複数の層が第２の層を含み、前記第２の層が、前記ファイバ・レーザ・キャビティを前記第１の層から前記第２の層に渡すための１つまたは複数のスロットを有する、請求項１に記載の多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ。
【請求項６】
前記利得ファイバが前記第１の層に螺旋形状で配置され、前記ファイバ・レーザ・キャビティの異なる部分に光学的に接続される内側端部と外側端部とを有し、前記１つまたは複数のスロットが第１および第２のスロットであり、前記第１のスロットが、前記利得ファイバの前記内側端部に接続された前記ファイバ・レーザ・キャビティの一部を前記第２の層に渡すように前記利得ファイバの前記内側端部の近くに配置され、前記第２のスロットが、前記利得ファイバの前記外側端部に接続された前記ファイバ・レーザ・キャビティの一部を前記第２の層に渡すように前記利得ファイバの前記外側端部の近くに配置される、請求項５に記載の多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ。
【請求項７】
前記ファイバ・レーザ・キャビティが多段ファイバ・レーザ・キャビティである、請求項１に記載の多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ。
【請求項８】
前記多段ファイバ・レーザ・キャビティが前記ファイバ・レーザ・キャビティの他の要素によって分離された２つの利得ファイバを含み、前記２つの利得ファイバが前記第１の層に螺旋形状で並んで配置される、請求項７に記載の多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ。
【請求項９】
多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージを製作する方法であって、
ファイバ・レーザ・キャビティの要素を２つ以上のセクションにグループ化するステップと、
あるセクションを別のセクションの上に積み重ねて、前記多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ内に多層を作り出すステップとを含み、
前記要素が、利得ファイバ、回折格子、スプライス部、およびＴＦＢを含み、前記ファイバ・レーザ・キャビティの実質的にすべてが熱伝導表面に接触し、ファイバ・レーザ・キャビティがある層から別の層にいかなるファイバ交差も無しに通る、方法。
【請求項１０】
前記熱伝導表面が１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の熱伝導率を有する、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、本出願の譲受人によって所有され、参照により全体が本明細書に組み込まれる２０１２年３月５日に出願した「Ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｎｇｉｎｅ  ｐａｃｋａｇｅ」という名称の米国仮特許出願第６１／６０６，９８８号の優先権の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般に、ファイバ管理に関し、より詳細には、パッケージ内の高出力ファイバ・レーザ・キャビティのファイバ管理に関する。
【背景技術】
【０００３】
ファイバ・レーザの必須の構成要素はファイバ・レーザ・キャビティおよびポンプ・ダイオードである。ファイバ・レーザ・キャビティは光利得セクションをもつファイバベース共振光キャビティであり、信頼性を強化するために、通常、パッケージに格納される。しかし、高出力用途用の要求により不要な熱が生成され、不要な熱はパッケージに格納されたファイバ・レーザ・キャビティの信頼性を徐々に害する。この問題に対処するために、米国特許第７，４００，８１２号は、光ファイバの１つまたは複数のループを収容するリング形状本体を開示している。リング形状本体は熱移送を増大させてファイバからの熱放散を促進する手段を有するが、リング形状本体はかなり複雑であり、ファイバをリング形状本体内に配置するのは困難である。先行技術は不要な熱を放散させるための１つの解決策を扱っているが、依然として欠点がある。熱管理の他に、実際の解決策にはパッケージ内の他の機能の改善が必要とされる。したがって、依然としてファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージを改善する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，４００，８１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、ファイバ管理性能および熱管理性能を改善したファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージと、そのようなファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージを製作する方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの実施形態によれば、多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージが提供される。多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージは、ファイバ・レーザ・キャビティの１つまたは複数の要素を含む第１の層と、第１の層の上に積み重ねられ、ファイバ・レーザ・キャビティの要素の残りを含む１つまたは複数の層とを含む。これらの要素はファイバ・レーザ・キャビティの様々な部分であり、利得ファイバ、回折格子、スプライス部、およびテーパーファイバ束（Ｔａｐｅｒｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｂｕｎｄｌｅ：ＴＦＢ）を含む。パッケージ内のファイバ・レーザ・キャビティの実質的にすべてが熱伝導表面に接触する。さらに、ファイバ・レーザ・キャビティはある層から別の層にいかなるファイバ交差も無しに通る。
【０００７】
本発明の別の実施形態によれば、多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージを製作する方法が提供される。この方法は、ファイバ・レーザ・キャビティの要素を２つ以上のセクションにグループ化するステップと、あるセクションを別のセクションの上に積み重ねて、多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ内に多層を作り出すステップとを含む。パッケージ内のファイバ・レーザ・キャビティの実質的にすべてが熱伝導表面に接触する。さらに、ファイバ・レーザ・キャビティはある層から別の層にいかなるファイバ交差も無しに通る。
【０００８】
本発明のさらなる別の実施形態によれば、レーザ・キャビティ・パッケージを製作する方法が提供される。この方法は、ファイバ・レーザ・キャビティの１つまたは複数の加熱要素を選択するステップと、動作中に最大の熱を生成する加熱要素の第１のセクションをグループ化するステップと、加熱要素の第１のセクションを冷却源に最も近い第１の熱伝導表面に配置するステップと、他の加熱要素を１つまたは複数のセクションにグループ化するステップと、第１の熱伝導表面に熱的に接続された１つまたは複数の熱伝導表面に１つまたは複数のセクションを配置するステップとを含む。加熱要素はファイバ・レーザ・キャビティの様々な部分であり、利得ファイバ、回折格子、スプライス部、およびＴＦＢを含む。ファイバ・レーザ・キャビティは、第１の熱伝導表面から１つまたは複数の熱伝導表面にいかなるファイバ交差も無しに通る。
【０００９】
次に、必ずしも原寸に比例して描かれていない添付の図および流れ図が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のファイバ・レーザ・キャビティの一例の図である。
【図２】本発明の一実施形態によるファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージの図である。
【図３】本発明の一実施形態による別のファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージの図である。
【図４】本発明の一実施形態によるファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージで使用されるスロットの図である。
【図５】従来の多段ファイバ・レーザ・キャビティの一例の図である。
【図６】本発明の一実施形態による単一層上の２つの利得ファイバの図である。
【図７】本発明の１つの態様に従ってファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージを製作する方法の流れ図である。
【図８】本発明の１つの態様に従ってレーザ・キャビティ・パッケージを製作する別の方法の流れ図である。
【図９】図８で説明した方法によるファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージの図である。
【図１０】図８で説明した方法による別のファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の説明では、図面の説明により本発明を理解しやすくするために、同様の構成要素は同じ参照番号で表される。さらに、本明細書において特に指示がない限り、図面は原寸に比例して描かれていない。
【００１２】
従来のファイバ・レーザ・キャビティ１００の典型的な構成が図１に示される。パッケージに格納されるファイバ・レーザ・キャビティ１００は、典型的には、利得ファイバ１０２、１つまたは複数の回折格子１０３、１つまたは複数のテーパーファイバ束（ＴＦＢ）１０４、および１つまたは複数のスプライス部１０５を含む。それらの要素を光学的に一緒に接続して、ファイバ・レーザ・キャビティ１００を形成する。
【００１３】
高出力ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージは、ファイバ・レーザ・キャビティの様々な要素によって蓄積される不要な熱を放散し、機械的な頑健性および保護をキャビティに与えるように設計されなければならない。この問題に対処する１つの方法はパッケージ内のより良好なファイバ管理である。ファイバ・レーザ・パッケージ内のファイバ管理が不十分であると１つまたは複数のファイバ交差が生じる。ファイバ交差とは、ファイバ・レーザ・キャビティのある部分が別の部分に物理的に接触することを意味する。パッケージ内のファイバ交差は熱管理および構造の問題を起こすことがある。高出力レーザでは、そのようなファイバ交差は、ファイバ・レーザ・キャビティの過熱および場合によってはファイバの燃焼などのより重大な問題を引き起こすことがある。
【００１４】
熱管理に加えて、ファイバ管理はファイバ・レーザ・キャビティの保守および将来のあり得る変更にとっても重要である。多くの場合、キャビティ内の他の要素を乱すことなく１つまたは複数のファイバ要素にアクセスできることが望ましい。モジュール設計はこの問題に対処できる可能性があるが、多数の別個のモジュールはパッケージのサイズを増大させ、追加の冷却要素を必要とし、パッケージの占有面積およびコストを増加させることになる。
【００１５】
パッケージ内のファイバ・レーザ・キャビティのファイバ管理を改善する１つの方法は、ファイバ・レーザ・キャビティを多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージに格納することである。図２は本発明の一実施形態によるファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ２００を示す。多層レーザ・キャビティ・パッケージ２００は第１の層２０１および第２の層２０２を有する。第１の層２０１は利得ファイバ１０２および２つのスプライス部１０５を含み、第２の層２０２は２つの回折格子１０３、２つのスプライス部１０５、および２つのＴＦＢ１０４を含む。第２の層２０２を第１の層２０１の上に積み重ねて、多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ２００を作り出す。
【００１６】
図２では利得ファイバ１０２および２つのスプライス部１０５が第１の層２０１に配置されているが、第１の層２０１はファイバ・レーザ・キャビティの１つまたは複数の要素を保持することができる。同様に、第２の層２０２はファイバ・レーザ・キャビティの１つまたは複数の要素を保持することができる。
【００１７】
さらに、多層ファイバ・レーザ・パッケージは２つを超える層を含むことができる。図３を参照すると、本発明の一実施形態による多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ３０１の別の実施形態が示される。多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ３０１は、３つの層、すなわち、ベースプレート３０２、下部ファイバ・プレート３０３、および上部ファイバ・プレート３０４、ならびにパッケージ・リッド３０５を含む。多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ３０１内で、ベースプレート３０２は利得ファイバ１０２を含み、ベースプレート３０２の上に積み重なる下部ファイバ・プレート３０３は２つの回折格子１０３およびスプライス部１０５を含み、下部ファイバ・プレート３０３の上に積み重なる上部ファイバ・プレート３０４は２つのＴＦＢ１０４を含む。
【００１８】
しかし、本発明による多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージは上述の構成に限定されない。例えば、層の数、各層の要素の数、および各層の要素のタイプは本発明の範囲を超えることなく変えることができる。さらに、層は、パッケージに格納されるべきファイバ・レーザ・キャビティの選択した要素を配置することができる熱伝導表面を有する任意の形状とすることができる。
【００１９】
構成にかかわらず、本発明による多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージは、ファイバ・レーザ・キャビティの１つまたは複数の要素を含む第１の層と、第１の層の上に積み重ねられ、ファイバ・レーザ・キャビティの要素の残りを含む１つまたは複数の層とを含む。要素は、利得ファイバ１０２、回折格子１０３、スプライス部１０５、およびＴＦＢ１０４を含む。さらに、パッケージ内のファイバ・レーザ・キャビティの実質的にすべてが、動作中にファイバ・レーザ・キャビティの様々な部分から生成される熱を放散させるために熱伝導表面に接触する。さらに、ファイバ・レーザ・キャビティはある層から別の層にいかなるファイバ交差もなしに通る。ファイバ・レーザ・キャビティの熱伝導率を最大化することによって、より効率的なファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージを作り出すことができる。
【００２０】
各層の熱伝導表面は、ファイバ・レーザ・キャビティが動作中であるとき、熱伝導表面に物理的に接触しているファイバ・レーザ・キャビティの部分から熱を放散させる。熱伝導表面は、接触している１つまたは複数の要素から十分な量の熱を放散させるのに適した熱伝導率を有し、特別な動作条件の下でファイバ・レーザ・キャビティの連続動作を可能にする。好ましくは、いかなる層の熱伝導表面も１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の熱伝導率を有する。
【００２１】
さらに、図２の多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ２００、図３の多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ３００、または任意の他の構成は、冷却源を含むことができる。冷却源は単一の冷却源または多数の冷却源とすることができ、効率的な熱放散を行うために１つを超える場所に配置することができる。好ましくは、冷却源は、図２の第１の層２０１または図３のベースプレート３０２などの利得ファイバ１０２を含む層に取り付けられる。そのような構成は、利得ファイバが、通常、最大の熱を生成し、利得ファイバによって生成された熱が利得ファイバを含む層に冷却源を取り付けることによってパッケージの外部に効率的に移送されるのでパッケージ内の熱管理を最適化することになる。他の層は、さらに、冷却源に取り付けられた層に物理的に接触することによって冷却源に熱的に接続され、その結果、他の層で生成された不要な熱は同様に冷却源に移送される。
【００２２】
ファイバ・レーザ・キャビティが多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ２００または３００に格納される場合、ファイバ・レーザ・キャビティは、ファイバ・レーザ・キャビティがある層から別の層に通るときでさえパッケージ２００または３００内にファイバ交差がないように構成される。ファイバ・レーザ・キャビティがある層から別の層に通るときにファイバ交差を無くすために、１つまたは複数のスロットを層間の適切な場所に配置することができる。
【００２３】
図４を参照すると、スロットの１つの実施形態が示される。この特定の構成では、利得ファイバ１０２はベースプレート４０２に螺旋形状で配置される。利得ファイバ１０２は内側端部１１１および外側端部１１２を有する。内側端部１１１は、下部ファイバ・プレート４０３に格納されたファイバ・レーザ・キャビティの第１の部分１２１に光学的に接続され、外側端部１１２は、下部ファイバ・プレート４０３に格納されたファイバ・レーザ・キャビティの第２の部分１２２に光学的に接続される。ベースプレート４０２から下部ファイバ・プレート４０３に滑らかに通過させ、いかなるファイバ交差も無くすために、第１のスロット４０６を利得ファイバ１０２の内側端部１１１の近くに配置して、利得ファイバ１０２の内側端部１１１を下部ファイバ・プレート４０３に渡す。同様に、第２のスロット４０７を利得ファイバ１０２の外側端部１１２の近くに配置して、利得ファイバ１０２の外側端部１１２を下部ファイバ・プレート４０３に渡す。
【００２４】
その上、ファイバ・レーザ・キャビティの要素はモニタ要素をさらに含む。モニタ要素を使用して、温度、パワー、強度、および効率などの主要な性能パラメータを測定する。例えば、フォトダイオードは、レーザ・キャビティを出ていく光の強度を検出するためにファイバ・レーザ・キャビティの出力端部に、またはその近くに配置されるモニタ要素である。通常、このフォトダイオードからの信号電流は、フィードバック源として、レーザ駆動回路のためにまたはファイバ・レーザの出力パワー安定化のために使用される。しかし、それらのモニタ要素は、やはり、熱に敏感であり、熱が測定の精度に影響を与えることがある。したがって、そのようなモニタ要素をファイバ・レーザ・キャビティの要素として扱い、それを熱伝導表面に配置することによって熱を放散させることが好ましい。
【００２５】
本発明による多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージは、多段ファイバ・レーザ・キャビティも格納することができる。多段ファイバ・レーザ・キャビティは１つを超える利得ファイバを有するファイバ・レーザ・キャビティである。図５は例示の多段ファイバ・レーザ・キャビティを示す。多数の利得ファイバを格納するために、多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージは各利得ファイバを別個の層に格納することができる。代替として、多数の利得ファイバを並べて配置することによって、それらを単一層が含むことができる。例えば、ファイバ・レーザ・キャビティの他の要素によって分離される２つの利得ファイバ６０１および６０２を図６に示すように螺旋形状で並べて層６０３に配置することができる。
【００２６】
本発明の別の態様は多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージを製作する方法である。図７は、本発明の１つの態様に従って多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージを製作する方法の流れ図である。この方法は、
ファイバ・レーザ・キャビティの要素を２つ以上のセクションにグループ化するステップ（Ｓ７０１）と、
あるセクションを別のセクションの上に積み重ねて、多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ内に多層を作り出すステップ（Ｓ７０２）と
を含む。
【００２７】
要素は、利得ファイバ、回折格子、スプライス部、およびＴＦＢを含む。さらに、パッケージ内のファイバ・レーザ・キャビティの実質的にすべてが、動作中にファイバ・レーザ・キャビティの様々な部分から生成される熱を放散させるために熱伝導表面に接触する。さらに、ファイバ・レーザ・キャビティはある層から別の層にいかなるファイバ交差もなしに通る。ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ内のファイバ交差を実質的に低減または除去するファイバ管理は、パッケージ内のファイバ交差が、特に高出力レーザでは、熱管理および構造の問題を引き起こすことがあるので重要である。
【００２８】
ファイバ・レーザ・キャビティが多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージに格納される場合、利得ファイバ、回折格子、スプライス部、およびＴＦＢなどのファイバ・レーザ・キャビティの１つまたは複数の要素は多数のセクションに一緒にグループ化される。例えば、利得ファイバは第１のセクションとして、回折格子およびスプライス部は第２のセクションとして、ＴＦＢは第３のセクションとしてグループ化することができる。次に、各セクションは熱伝導表面に配置され、上部セクションは多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ内で下部セクションの上に積み重なっている。例えば、利得ファイバを含む第１のセクションは、第１の層の熱伝導表面に配置することができ、第２のセクションは、第１の層の上に積み重なる第２の層の熱伝導表面に配置することができ、第３のセクションは、第２の層の上に積み重なる第３の層の熱伝導表面に配置することができる。ファイバ・レーザ・キャビティが多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ内に格納される場合、ファイバ・レーザ・キャビティは、ファイバ・レーザ・キャビティがある層から別の層に通るときでさえファイバ交差がパッケージ内にないように構成される。
【００２９】
ファイバ・レーザ・キャビティの要素が、多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージを製作するステップの一部として２つ以上のセクションにグループ化される場合、動作中に各要素によって生成される熱に加えて各要素の機能を考慮することができる。グループ化のステップは、多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ内に格納されるべきファイバ・レーザ・キャビティの各要素の機能を特定するステップと、それらの機能に応じて要素を異なるセクションに分離するステップとをさらに含むことができる。例えば、任意の要素にとってより大きい曲げ半径が好ましい場合、そのような要素は、セクションがファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ内のそれぞれの層に配置されるときその要素に最大曲げ半径を与えるセクションに配置することができる。
【００３０】
代替としてまたは組み合わせて、ファイバ・レーザ・キャビティの要素が、多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージを製作するステップの一部として２つ以上のセクションにグループ化される場合、動作中に各要素によって生成される熱に加えて各要素のアクセシビリティを考慮することができる。グループ化のステップは、要素の残りを乱すことなくアクセスすることが望ましい要素を選択するステップと、選択した要素を異なるセクションに分離するステップとをさらに含むことができる。例えば、ある層はファイバ・レーザ・キャビティのＴＦＢのみを有することができるが、それは、ファイバ・レーザの出力パワーを増大するために、より多くのポンプ・ダイオードを受け入れるようにＴＦＢを交換または変更することがあるからである。さらに、通常、ファイバ・レーザ・キャビティの一方の端部に取り付けられる送出ファイバは、ファイバ・レーザの出力パワーに応じて交換されることがある。
【００３１】
さらに、選択した要素と接触する熱伝導表面をエッチングして、選択した要素を受け入れる溝を作り出すことができる。溝は熱伝導表面の熱伝導率を改善し、したがって、熱伝導表面は、溝に配置された要素からより多くの熱を放散させることができる。例えば、溝に配置された選択した要素は、利得ファイバ、１つまたは複数のスプライス部、または回折格子とすることができる。言い換えれば、ファイバ・レーザ・キャビティの実質的にすべてまたは全体をそれぞれの層の溝に配置して、空気に触れるファイバ・レーザ・キャビティの区域を実質的に無くすことができる。
【００３２】
代替としてまたは組み合わせて、選択した要素はシリコーンなどの高熱伝導率材料で覆うか、またはポッティングすることができる。高熱伝導率材料は、選択した要素から熱伝導表面への熱移送を増加させる。選択した要素が熱伝導表面に配置される前にシリコーンを熱伝導表面の適切な部分に成形することができ、または選択した要素が熱伝導表面に配置された後に高熱伝導率材料で選択した要素を覆うことができる。好ましくは、層間の空間を高熱伝導率材料で充填して、層間の空気を実質的に除去することによって各層の熱伝導率を改善する。
【００３３】
さらに、ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ内のファイバ管理の改善は代替のファイバ管理法を使用して達成することができる。本発明の一実施形態による１つの方法は、１つまたは複数の加熱要素を選択することによってファイバ・レーザ・キャビティをパッケージに格納することである。図８は代替の方法の流れ図である。この方法は、
ファイバ・レーザ・キャビティの１つまたは複数の加熱要素を選択するステップ（Ｓ８０１）と、
動作中に最大の熱を生成する加熱要素の第１のセクションをグループ化するステップ（Ｓ８０２）と、
加熱要素の第１のセクションを冷却源に最も近い第１の熱伝導表面に配置するステップ（Ｓ８０３）と、
他の加熱要素を１つまたは複数のセクションにグループ化するステップ（Ｓ８０４）と、
第１の熱伝導表面に熱的に接続された１つまたは複数の熱伝導表面に１つまたは複数のセクションを配置するステップ（Ｓ８０５）と
を含む。
【００３４】
加熱要素は、ファイバ・レーザ・キャビティの他の部分と比較して比較的大量の熱を生成するファイバ・レーザ・キャビティの様々な部分であり、利得ファイバ、回折格子、スプライス部、およびＴＦＢを含む。例えば、２００μｍの直径を有するファイバ・レーザ・キャビティでは、ポンプパワーの１Ｗ当たり０．０５度Ｃ以上を生成するファイバ・レーザ・キャビティのいかなる部分も加熱要素と見なすことができる。熱を放散させるために、加熱要素は１つまたは複数の熱伝導表面に配置される。特に、最大の熱を生成する加熱要素は、冷却源に最も近い熱伝導表面に配置される。さらに、ファイバ・レーザ・キャビティがパッケージに格納されるとき、ファイバ・レーザ・キャビティは、冷却源に最も近い第１の熱伝導表面から１つまたは複数の熱伝導表面にいかなるファイバ交差も無しに通る。
【００３５】
図９を参照すると、多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ９０１の１つの実施形態が示される。多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ９０１は、３つの層、すなわち、ベースプレート９０２、下部ファイバ・プレート９０３、および上部ファイバ・プレート９０４、ならびにパッケージ・リッド９０５を含む。ベースプレート９０２はより大きいシステムに接続されることになるので、ベースプレート９０２は、多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ９０１に格納されたファイバ・レーザ・キャビティを動作中に冷却するための冷却源として働く。
【００３６】
ファイバ・レーザ・キャビティが多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ９０１に格納される前に、ファイバ・レーザ・キャビティの加熱要素が選択される。例えば、加熱要素は、動作中の熱の実測に基づいて、またはファイバ・レーザ・キャビティの各要素によって生成される熱を推定するための計算もしくは他の好適な方法に基づいて選択することができる。１つまたは複数の加熱要素が選択された後、動作中に最大の熱を生成する１つまたは複数の加熱要素を第１のセクションとして一緒にグループ化する。例えば、利得ファイバが加熱要素のうちの１つとして選択され、最大の熱を生成すると特定された場合、利得ファイバは第１のセクションとして選択され、冷却源としても働くベースプレート９０２に配置される。回折格子、スプライス部、およびＴＦＢなどの他の加熱要素は１つまたは複数のセクションに一緒にグループ化される。例えば、回折格子およびスプライス部を第２のセクションとしてグループ化し、ＴＦＢを第３のセクションとしてグループ化することができる。次に、それらのセクションは、冷却源に最も近い熱伝導表面に熱的に接続された１つまたは複数の熱伝導表面に配置される。例えば、回折格子およびスプライス部を含む第２のセクションは下部ファイバ・プレート９０３の熱伝導表面に配置することができ、第３のセクションは上部ファイバ・プレート９０４の熱伝導表面に配置することができる。さらに、ファイバ・レーザ・キャビティがパッケージ９０１内に格納されるとき、ファイバ・レーザ・キャビティはある層から別の層にいかなるファイバ交差も無しに通る。
【００３７】
本発明によるファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ内のそのようなファイバ管理によれば、最大の熱を生成する加熱要素（例えば、利得ファイバ）を冷却源の最も近くに配置し、他の加熱要素をファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ内の他の層に分配することによって、ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージの全体的なサイズを低減しながら優れた熱管理が行われる。冷却源は、ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージから熱を放出する任意の熱交換手段とすることができる。例えば、冷却源は空気冷却または流体冷却とすることができる。
【００３８】
代替の方法は他のパッケージ構成にも適用できる。例えば、この方法は、図１０に示されるドラム形状ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ１０００に適用できる。ドラム形状ファイバ・レーザ・パッケージ１０００はドラム１００１、下部プレート１００２、および上部プレート１００３を含む。ドラム１００１は、最大の熱を生成する加熱要素からの熱を放散させるために冷却源（図示せず）に接続される。下部プレート１００２はドラム１００１の下端部において接続され、１つまたは複数の加熱要素を受け入れるように構成される。同様に、上部プレート１００３はドラム１００１の上端部において接続され、１つまたは複数の加熱要素を受け入れるように構成される。
【００３９】
利得ファイバ１０２がファイバ・レーザ・キャビティの加熱要素の残りに比較して最大の熱を生成すると特定される場合、ドラム形状ファイバ・レーザ・パッケージ１０００は図１０に示されるようにファイバ・レーザ・キャビティを第１のセクションとして格納する。図１０において、利得ファイバ１０２はドラム１００１の熱伝導表面に配置され、ファイバ・レーザ・キャビティの一方の側、すなわち、回折格子１０３’、ＴＦＢ１０４’、およびスプライス部１０５’は第２のセクションとしてグループ化され、上部プレート１００３に配置される。同様に、ファイバ・レーザ・キャビティの他方の側、すなわち、回折格子１０３”、ＴＦＢ１０４”、およびスプライス部１０５”は第３のセクションとしてグループ化され、下部プレート１００２に配置される。上部プレート１００３および下部プレート１００２の配置は図１０に示した構成に限定されない。上部プレート１００３および下部プレート１００２は、上部プレート１００３および下部プレート１００２がドラム１００１に熱的に接続される限り任意の所望の場所に配置することができる。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態が最も実際的な様々な実施形態であると現在見なされるものに関連して説明したが、本発明は開示した実施形態に限定されず、それどころか添付の特許請求の範囲内に含まれる様々な変形および均等な構成を包含するものであることが理解されるべきである。例えば、本発明の多層ファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージ、および本発明のレーザ・パッケージを製作する方法は、本明細書で例として示したもの以外の構成を有するファイバ・レーザに適用できる。さらに、方法クレームおよび装置クレームの両方に対する添付の特許請求の範囲の範囲は、２つ以上の利得ファイバを有する多段ファイバ・レーザ・キャビティを格納することができるファイバ・レーザ・キャビティ・パッケージを含む。特定の用語が本明細書で使用されているが、それらは限定のためではなく一般的および記述的な意味でのみ使用されている。
【００４１】
本明細書は例を使用して、最良の形態を含む本発明のいくつかの実施形態を開示し、さらに、任意のデバイスまたはシステムを製作および使用することと、組み込まれた方法を行うこととを含む本発明のいくつかの実施形態を当業者が実施することができるようにする。本発明のいくつかの実施形態の特許の範囲は特許請求の範囲によって規定され、当業者が思いつく他の例を含むことができる。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字通りの文言とわずかしか異ならない均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあるものである。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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