"高出力レーザ用光学系においてレンズを熱補償する方法であって、高出力レーザビームをコリメートするために、正のdn/dTレンズを供給すると共に、前記正のdn/dTレンズを前記高出力レーザビームとコリメートさせるように位置決めする工程と、前記高出力レーザビームを集束させるために、集光レンズアセンブリを供給すると共に、前記集光レンズアセンブリを、前記コリメートされたレーザビームを集束させるように位置決めする工程と、前記集光レンズアセンブリの一部として、前記正のdn/dTレンズの屈折率における熱誘発変化を補正するために、負のdn/dTを有する少なくとも1個のレンズを含む工程とを含む方法。負のdn/dTを有するレンズ群から、前記正のdn/dTレンズの正のdn/dTと略等しい負のdn/dTを有する少なくとも1個の前記レンズを選択する工程を更に含むことにより、前記光学系における前記正のdn/dTレンズは、前記光学系が広い温度範囲に亘りその集束状態を維持するように、補正する負のdn/dTレンズと均衡が保たれる請求項1の方法。前記コリメートされたレーザビームを所定の面上に集束させるために、溶融石英レンズの形態をなす前記正のdn/dTレンズを供給すると共に、前記集光レンズアセンブリにN-PSK53Aレンズの形態をなして負のdn/dTを有する少なくとも1個のレンズを供給する工程を更に含むことにより、前記N-PSK53Aレンズは、システムの全体出力が実質的に変化しないように、前記溶融石英レンズの熱出力を補償する請求項1の方法。高出力レーザ用コリメート光学系においてレンズを熱補償する方法であって、溶融石英レンズおよびN-PSK53Aレンズを、互いに協働する状態で、且つ、高出力レーザにより放射された光ビームをコリメートさせるように位置決めすることにより、前記コリメート光学系を形成する工程を含む方法。高出力レーザ用焦点調節対物レンズ系においてレンズを熱補償する方法であって、溶融石英レンズおよびN-PSK53Aレンズを、互いに協働する状態で、且つ、高出力レーザにより放射された光ビームを集束させるように位置決めすることにより、前記焦点調節対物レンズ系を形成する工程を含む方法。高出力レーザ用焦点調節対物レンズ系においてレンズを熱補償する方法であって、溶融石英レンズおよびCaF2、BaF2、LiF2、NaCl、KClガラスからなるレンズ群から選択されたレンズを、互いに協働する状態で、且つ、高出力レーザによって放射された光ビームを集束させるように位置決めすることにより、前記焦点調節対物レンズ系を形成する工程を含む方法。高出力レーザによって放射されたコリメート光ビームが通過する焦点調整対物レンズ系においてレンズを熱補償する方法であって、溶融石英レンズおよびCaF2、BaF2、LiF2、NaCl、KClガラスからなるレンズ群から選択されたレンズを、互いに協働する状態で、且つ、前記コリメートされた光ビームを集束させるように位置決めすることにより、前記焦点調節対物レンズ系を形成する工程を含む方法。新規、有用且つ非自明の発明により、長年に亘りこれまで実現されていない高出力レーザ用コリメート手段の必要性が、満たされようとしている。本発明の構成は、2個またはそれより多くの光学素子からなる熱補償レンズアセンブリを含み、第1素子は、システムの全体出力を変えることなく、第2素子の熱出力を補償する。本発明のシステムでは、追加の光学素子がレンズシステムの光学性能を向上させると共に、冷却ガスの供給手段を提供する。本発明は、溶融石英の熱効果を利用すると共に、負のdn/dTを有する第2材料によって屈折率の変化を補正することにより、従来技術を改善する。殆どのガラスで、材料の温度が上昇すると、屈折率は正の変化を呈するが、CaF2、BaF2、LiF2、NaCl、KClなどの幾つかのガラスは、負のdn/dTを有する。負のdn/dTを有するガラスは他にもあり、本発明は、概念を例証するためにここに列挙されるガラスに限定されるものではない。システムにおけるレンズ出力の均衡を補正dn/dTで保つことにより、光学系は、幅広い温度範囲に亘り、その集束状態を維持する。前述したように、2個レンズシステムの出力は、以下のとおりである。数5Φ=ΦaΦbここで、Φaは第1素子の出力であり、Φbは第2素子の出力である。レンズシステムは、温度変化を受けると、その出力が以下のように変化する。数6ΔΦ=ΨaΦaΨbΦbこれは、各素子の出力×その熱出力ψの合計である。集束においてゼロシフトを獲得するために、2個のレンズの出力は、以下のとおりに均衡を保たなければならない。数7ΨaΦa=-ΨbΦbレーザは単色光源であり、そのため、レンズの色出力は無関係であり、また上記方程式は全て、レーザ集光レンズをアサーマル化するために必要である。理想的な状況としては、各ガラスの膨張係数αが同一であり、また、第1材料のdn/dTが、第2材料の厳密な負である。その理想状況は達成不可能であるが、αおよびdn/dTの補正は、各ψφのより厳密な絶対値を得るために、素子の厚みおよび曲率を変化させることにより、補償される。本発明の第1の目的は、温度が環境温度および熱安定化温度の間で変化する時に、システムのレイリー範囲集束深さ内において、一定の焦点位置を保つことである。別の目的は、レーザ出力が増加するにつれて、吸収された熱を放熱するために、光学素子を熱管理することである。本発明のこれらおよび他の重要な目的、効果、および特徴は、本説明が進むに従い明確になる。従って、本発明は、以下に記載される説明において例証される構成の特徴、要素の組み合わせ、および部品の配置を含み、また、本発明の範囲は、請求項に指示される。本発明の性質および目的をより完全に理解するために、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明を参照する。図1は、全体的に符号10によって示す従来のレンズ構成を示す図である。即ち、図1は、ファイバ12の出力から放射された高出力ファイバレーザ光を示す。レンズ14は光16をコリメートし、また、レンズ18はその光を、切断加工、ドリル加工、スクライブ加工、マーキング加工、溶接加工、または他の処理が施される材料の表面に形成された焦点20へ再集束させる。両レンズとも、高品質の溶融石英から作られる。図2は、図1のレンズを示しているが、マルチサーマル形態が構成されており、レンズ14および18は、25°Cの大気温度にあり、続いて50°C、75°C、125°C夫々に上昇する。焦点20は、温度上昇により、前記レンズへ向けて移動する。各形態は、温度が上昇する時の焦点の変化を示すために、2ミリメートル2mmの補正を伴い提供される。図3は、図2の焦点の拡大図である。図3上側の大気条件から、図3下側の最高温度までの焦点移動は、0.644ミリメートルである。図4は、従来の高出力ファイバレーザ22用ファイバコリメータを示す。平凸レンズ24aおよび両凸レンズ24bを含む溶融石英ダブレット24は、最小の波面誤差で適切なコリメーションレベルを生じさせる。図5は、図4に示すコリメーションレンズダブレット24のスポットダイアグラムである。このレンズシステムのエアリーディスク半径回折限界分岐は、0.074ミリラジアンである。温度が50°Cを超えて増加すると、光線は回折限界を超えて分岐し、また、光線の最も外側の組では、125°Cで0.161ミリラジアンに及ぶ。図6は、高出力ファイバレーザ用ファイバコリメータとして構成された本発明を示す。第1レンズ26は溶融石英レンズであり、また第2レンズ28はSchottN-PSK53Aから作られる。図7は、図6に示す新規のコリメータのスポットダイアグラムである。より高い温度におけるシステムの分岐は0.083ミリラジアンまで減少しており、この値は回折限界の0.0701ミリラジアンに極めて近い。図8は、高出力ファイバレーザ用の焦点調節対物レンズとしての本発明を示す。第1レンズ30は溶融石英レンズであり、第2レンズ32はSchottN-PSK53Aから作られる。図9は、図8に示す焦点調節対物レンズのスポットダイアグラムである。rmsスポット半径は2.129ミクロンであり、また、幾何学的半径は3.936ミクロンであり、この値は回折限界の8.737ミクロンよりもずいぶん小さい。図10は、図8に示す対物レンズの光線追跡の拡大図であり、レンズシステムの温度が上から下へ夫々25°C、50°C、75°C、125°Cの範囲で上昇する時に、焦点位置20において識別可能なほどの相違は示されていない。図11は、最小の焦点移動変化のために熱的に最適化されている溶融石英およびCaF2ダブレットのスポットダイアグラムである。レンズ保持装置40の端面視を図12に提供する。装置40は、環状圧縮端キャップ42を含み、環状圧縮端キャップ42は、図13に示す環状基準端キャップ44と協働して、それらの間に環状主ハウジング46を保持する。レンズ30,32は、環状インバール隔離器48により、夫々の外周縁において隔離され、隔離器48は、図示されるように、主ハウジング46の半径方向内方に位置決めされる。環状保持リング50は、集合的に符号52で示す複数の円周方向に間隔があけられたウェイブスプリングシートと協働して、それらの間で環状のウェイブスプリング54を保持する。ウェイブスプリング54は、約65ポンド65lbs,29.5キログラムである。レンズは、連結器56と流体連通する別個の回路によって冷却され、図13に示すように、4個が存在する。図12および図14に示す層内レンズガス連結器58は、離れたガス源、好適には空気0.024W/m°Cよりも約6倍も大きい0.142W/m°Cの熱伝導率を有し、従ってレンズからの熱をより良好に取り除くことが可能なヘリウムから、レンズ30,32の間の空間まで、流体連通をもたらす。ポート60は、ガスの排出口を供給する。ヘリウムが使用されるならば、再利用が可能であり、また空気が使用されるならば、レンズアセンブリから取り除くことが可能である。いずれにしても、冷却ガスは、レンズを汚染しかねない残留物または粒子が存在しないものでなければならない。連結器56,58は、水冷式入口ポートおよび出口ポートである。各レンズは、それ自体の冷却源を有し、また、レンズアセンブリの温度調節を助けるために、水が循環させられなければならない。数十キロワットのレーザは、吸収された光、およびレンズ面から反射して戻る光の両方から、アセンブリで多量の熱を生じさせる。例えば、2個の光学素子について、面毎に0.5パーセントの損失があるならば、これは、2パーセントの損失を表しており、10キロワットの2パーセントは200ワットである。即ち、極めて大きな出力が消失してしまう。全実施形態において、多素子レンズをなす少なくとも1個の素子が負のdn/dT値を有し、また少なくとも1個の他のレンズが正のdn/dT値を有する。溶融石英素子およびN-PSK53A素子が、好適な実施形態において採用されている。N-PSK53Aガラスは成形用ガラスである。成形性は、球面収差の減少を助ける非球面を作る際に効果的である。N-PSK53Aは、溶融石英と比べて2倍以上の軟化点を有するので、使用されるレーザ出力レベルを制限する。第2実施形態は、CaF2素子および溶融石英素子を含む。CaF2および石英の両方が、紫外線から近赤外線までに及ぶ高出力レーザにとって良い材料である。本発明は、これら2つの材料に限定されるものではない。以下は、負のdn/dT値、および対応するα値を伴う使用可能なガラスを示す表である。典型的に高出力レーザに使用されるガラス、および対応するdn/dT値とα値には、以下を含む。表によれば、dn/dTおよび比較可能なCTEを完全に適合させることは起こり得ない。高出力レーザ光学素子の最良なアサーマル化に最適であるように、レンズ素子の厚み、および対応する曲率は変更可能である。これは、レンズの厚み、曲率、および間隔を最適化すると共に、レンズシステムに対して、公称レイリー範囲値で焦点移動を維持するために、光学的設計ソフトウェアプログラムにおいて、適切なメリット関数を構築することにより達成される。上記表の研究によれば、ガラスの組み合わせは、紫外線から遠赤外線までに及ぶ高出力レーザのアサーマル化に適応するように構成されることが可能であり、エキシマー、Nd:YAG、Nd:YLF、ファイバ、およびCO2レーザを含むが、これに限定されるものではない。以下の表は、公称有効焦点距離が100ミリメートルである溶融石英レンズで、高出力ファイバレーザの典型的な波長である1.075ミクロンの光を集束するための光学的処方および熱的設定値を示す。背面焦点距離は、各温度変化に対して与えられ、公称温度に対する焦点移行の対応する差分は、デルタ値として与えられる。正のデルタはレンズへ向かう焦点の減少を表しており、また、負のデルタは、レンズから離れる焦点の増加を表す。次の表は、1.075ミクロンの溶融石英ダブレットの光学的処方を示す。次の表は、1.075ミクロンのファイバレーザを集束させるダブレット用の好適な実施形態の処方を提供する。25°Cから125°Cの温度範囲における焦点移行は、約3から4ミクロンに過ぎず、上記表の溶融石英ダブレットよりも47倍も優れている。N-PSK53Aガラスは、極度に高いレーザ出力まで持ちこたえることができない。従って、以下の表は、溶融石英がCaF2と合わせて使用される処方を示す。CaF2が存在することにより、システムの焦点距離は、溶融石英ダブレットと対照的に、負の記号によって示すように、53ミクロンも増加する。焦点移行は、従来技術よりも3.5倍も向上しており、また、光学素子は、極めて高い平均出力レベルで使用されることが可能である。図11のスポットダイアグラムを調べてみると、レンズシステムの温度が上昇するにつれて、スポット寸法は減少する。従って、焦点距離がわずかに増加していても、レンズシステムの収差は減少すると共に性能は改善し、回折はより制限される。光学的設計性能をより向上させるために、隔離リングは、1.5×10-6/°CのCTEを有するインバールなどの低熱膨張材料から作られる。このリングは、各素子の外径に嵌合する分割リングである。分割により、ガラスの膨張が許容される。インバール隔離リングは、レンズから熱を奪う手段を付加する。インバール隔離器の各側面は、更に、レンズ周縁上で最大面積に接触するように、また最初の数ミリメートルがレンズ半径方向を横切りレンズの輪郭に合わせて機械加工される。対物レンズアセンブリの主ハウジングは、水冷ポートを有する真鍮材料から作られる。実際には、いかなる液体もレンズと接触しない。インバール隔離器は、分割体と径方向に対向するようにガス流出穴を有することにより、清潔で乾燥したパージガスが、光学素子を更に冷却するために使用され得る。光学素子は、アセンブリの最後の面を基準とすると共に、第1素子上に載せられたウェイブスプリングによって固定される。アセンブリは、加工対象物ではなくレーザへ向けて拡張するようにされており、含まれる材料の熱膨張に起因する焦点移行が更に減少する。このようにして、上述の目的、および上記の説明から明らかにされた事は効果的に達成され、また、一定の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく、上記の構成に行われてよいので、上記の説明に含まれ或いは添付の図面に示される全ての事項は、例証的なものとして解釈されるのであって、限定的な意味で解釈されるものではない。また当然のことながら、以下の請求の範囲は、本明細書に記載される発明の包括的および特定の特徴全てを網羅するように意図されており、また、発明の範囲の全ての記述は、言葉上の問題として、その範囲内にあると言える。"