JP2000156538A - 温度制御されたマイクロチップレ―ザアセンブリ及び関連するサブマウントアセンブリ - Google Patents
温度制御されたマイクロチップレ―ザアセンブリ及び関連するサブマウントアセンブリInfo
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 マイクロチップレーザアセンブリは、マ
イクロチップレーザを不可欠なペルチェ熱電温度コント
ローラおよび温度センサと共に提供する。温度センサ
は、動作中のマイクロチップレーザの温度を測定し、そ
れにより、ペルチェ熱電素子の駆動電流の極性と大きさ
が制御されることによって、マイクロチップレーザの温
度が制御され、出力周波数または他のマイクロチップレ
ーザ動作パラメータが安定化される。マイクロチップレ
ーザアセンブリは、ポンプ源と共に、サブマウント上に
取り付けられ、光学的にポンプされる。マイクロチップ
レーザアセンブリの構築の結果、マイクロチップレーザ
の温度は、ポンプ源の温度と無関係に制御される。
イクロチップレーザを不可欠なペルチェ熱電温度コント
ローラおよび温度センサと共に提供する。温度センサ
は、動作中のマイクロチップレーザの温度を測定し、そ
れにより、ペルチェ熱電素子の駆動電流の極性と大きさ
が制御されることによって、マイクロチップレーザの温
度が制御され、出力周波数または他のマイクロチップレ
ーザ動作パラメータが安定化される。マイクロチップレ
ーザアセンブリは、ポンプ源と共に、サブマウント上に
取り付けられ、光学的にポンプされる。マイクロチップ
レーザアセンブリの構築の結果、マイクロチップレーザ
の温度は、ポンプ源の温度と無関係に制御される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロチップレ
ーザに関し、特に、温度制御式マイクロチップレーザア
センブリに関する。
ーザに関し、特に、温度制御式マイクロチップレーザア
センブリに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】１８３
４年、ジェイ・ペルチェ（J. Peltier）は、電流が、２
つの金属で形成された接合部を通過する時、接合部を横
切る温度変化が生じ、一方の金属は加熱され、他方は冷
却されることを発見した。電流が反対になると、最初の
金属は冷却され、２番目の金属は加熱される。いわゆる
ペルチェ効果に頼ったデバイスは、冷蔵庫や精密電子機
器用冷却装置を含む機器温度制御の多くの用途に使用さ
れている。
４年、ジェイ・ペルチェ（J. Peltier）は、電流が、２
つの金属で形成された接合部を通過する時、接合部を横
切る温度変化が生じ、一方の金属は加熱され、他方は冷
却されることを発見した。電流が反対になると、最初の
金属は冷却され、２番目の金属は加熱される。いわゆる
ペルチェ効果に頼ったデバイスは、冷蔵庫や精密電子機
器用冷却装置を含む機器温度制御の多くの用途に使用さ
れている。
【０００３】当今のペルチェデバイスは、典型的に、電
気的に直列接続されかつ熱的に並列接続された、重ドー
プされたｎ型およびｐ型半導体の複数の交互部分からな
る。ペルチェ冷却器は、典型的に、冷却されるべき機器
とヒートシンクの間に接続される。このようなデバイス
は、たとえば、ブラン（Brun）等の米国特許第４，９２
９，２８２号やコーチー（Cauchy）の米国特許第５，４
４８，１０９号に開示されており、これらは共に、参照
によりここに含まれる。
気的に直列接続されかつ熱的に並列接続された、重ドー
プされたｎ型およびｐ型半導体の複数の交互部分からな
る。ペルチェ冷却器は、典型的に、冷却されるべき機器
とヒートシンクの間に接続される。このようなデバイス
は、たとえば、ブラン（Brun）等の米国特許第４，９２
９，２８２号やコーチー（Cauchy）の米国特許第５，４
４８，１０９号に開示されており、これらは共に、参照
によりここに含まれる。
【０００４】ビスマス テルライド（ＢｉＴｅ）は、ペ
ルチェデバイスの構築用金属の一般的な選択である。な
ぜなら、この金属は、電気の良導体であると共に熱の不
良導体である半導体だからである。典型的な用途におい
て、ビスマス テルライドのｐ型およびｎ型領域の交互
ペアは、重ドーピングで作られる。
ルチェデバイスの構築用金属の一般的な選択である。な
ぜなら、この金属は、電気の良導体であると共に熱の不
良導体である半導体だからである。典型的な用途におい
て、ビスマス テルライドのｐ型およびｎ型領域の交互
ペアは、重ドーピングで作られる。
【０００５】典型的なペルチェ熱電冷却器は、直列に接
続され、２つの近い間隔で配置されたセラミック板の間
にはさまれたｐ型およびｎ型材料のペアからなる。ＤＣ
電源に接続された時、直列のｐ−ｎ接合部を流れる電流
は、熱を熱電冷却器の一方の側から他方へ移動せしめ
る。典型的な用途において、熱電冷却器の低温側は、冷
却されるべき機器に結合されるが、高温側は放熱用ヒー
トシンクに結合される。しかし、電流の方向が反対にな
ると、熱電デバイスは加熱器として動作することができ
る。１つの実用熱電冷却器デバイスがポンプできる最大
パワーは、約１２５ワットである。しかし、所定の冷却
器用途では、必要ならば、多数の熱電冷却器デバイスを
使用することができる。
続され、２つの近い間隔で配置されたセラミック板の間
にはさまれたｐ型およびｎ型材料のペアからなる。ＤＣ
電源に接続された時、直列のｐ−ｎ接合部を流れる電流
は、熱を熱電冷却器の一方の側から他方へ移動せしめ
る。典型的な用途において、熱電冷却器の低温側は、冷
却されるべき機器に結合されるが、高温側は放熱用ヒー
トシンクに結合される。しかし、電流の方向が反対にな
ると、熱電デバイスは加熱器として動作することができ
る。１つの実用熱電冷却器デバイスがポンプできる最大
パワーは、約１２５ワットである。しかし、所定の冷却
器用途では、必要ならば、多数の熱電冷却器デバイスを
使用することができる。
【０００６】上述のように、１つのペルチェデバイスに
よる加熱および冷却の両動作は、デバイスを流れる直流
電流の大きさと方向を制御することにより実行すること
ができる。したがって、ペルチェデバイスは、機器の温
度を検出し、それに応じて機器に搭載されたペルチェデ
バイスの電流を制御することにより、機器の動作温度を
制御するのに使用することができる。機器の温度を制御
する際のペルチェデバイスの総合性能は、ペルチェデバ
イスと制御されるべき機器の間の熱結合の好悪率に関係
している。
よる加熱および冷却の両動作は、デバイスを流れる直流
電流の大きさと方向を制御することにより実行すること
ができる。したがって、ペルチェデバイスは、機器の温
度を検出し、それに応じて機器に搭載されたペルチェデ
バイスの電流を制御することにより、機器の動作温度を
制御するのに使用することができる。機器の温度を制御
する際のペルチェデバイスの総合性能は、ペルチェデバ
イスと制御されるべき機器の間の熱結合の好悪率に関係
している。
【０００７】ペルチェ冷却器は、レーザデバイスを含む
さまざまな電気デバイスと共に使用して、電気デバイス
の動作中に発生する熱を処置することができる。たとえ
ば、ナガクボ（Nagakubo）等の米国特許第５，５１５，
６８２号（“ナガクボ"）には、ペルチェデバイス上に
搭載されたレーザダイオードが開示されており、ペルチ
ェデバイスは、温度フィードバックによりレーザダイオ
ードの動作温度を制御している。ナガクボによれば、小
さなレーザダイオードはペルチェデバイス上に搭載さ
れ、次いでペルチェデバイスが、ダイオードレーザとペ
ルチェ温度制御デバイス用制御回路とにバイアス電流を
供給するハイブリッド精密電子容器内に取り付けられ
る。
さまざまな電気デバイスと共に使用して、電気デバイス
の動作中に発生する熱を処置することができる。たとえ
ば、ナガクボ（Nagakubo）等の米国特許第５，５１５，
６８２号（“ナガクボ"）には、ペルチェデバイス上に
搭載されたレーザダイオードが開示されており、ペルチ
ェデバイスは、温度フィードバックによりレーザダイオ
ードの動作温度を制御している。ナガクボによれば、小
さなレーザダイオードはペルチェデバイス上に搭載さ
れ、次いでペルチェデバイスが、ダイオードレーザとペ
ルチェ温度制御デバイス用制御回路とにバイアス電流を
供給するハイブリッド精密電子容器内に取り付けられ
る。
【０００８】しかしながら、いくつかのレーザデバイス
を含むいくつかの電気デバイスは、レーザダイオードで
要求される温度制御より精密な温度制御を要求する。た
とえば、マイクロチップレーザの温度は、典型的に、周
波数変化が２パーセント以下のレーザ出力を供給するた
めに華氏数度以内に維持しなければならない。マイクロ
チップレーザの増大した温度制御要求は、それに応じ
て、関連熱除去システムにより大きな要求を課してい
る。
を含むいくつかの電気デバイスは、レーザダイオードで
要求される温度制御より精密な温度制御を要求する。た
とえば、マイクロチップレーザの温度は、典型的に、周
波数変化が２パーセント以下のレーザ出力を供給するた
めに華氏数度以内に維持しなければならない。マイクロ
チップレーザの増大した温度制御要求は、それに応じ
て、関連熱除去システムにより大きな要求を課してい
る。
【０００９】マイクロチップレーザは、外部光源による
刺激に基づいてコヒーレント光を発する単一結晶バルク
レーザデバイスである。たとえば、ネオジム イットリ
ウムアルミニウム ガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）結晶
は、外部ポンプレーザーで励起され、コヒーレント光を
かなり高いパワーレベルで送り届けることができる。ガ
スレーザや半導体レーザ等の他のハイパワーレーザ源に
対して、マイクロチップレーザは、小型サイズ、簡単な
構成、低コスト、および不要な電気的バイアス電流とい
う利点を有する。
刺激に基づいてコヒーレント光を発する単一結晶バルク
レーザデバイスである。たとえば、ネオジム イットリ
ウムアルミニウム ガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）結晶
は、外部ポンプレーザーで励起され、コヒーレント光を
かなり高いパワーレベルで送り届けることができる。ガ
スレーザや半導体レーザ等の他のハイパワーレーザ源に
対して、マイクロチップレーザは、小型サイズ、簡単な
構成、低コスト、および不要な電気的バイアス電流とい
う利点を有する。
【００１０】ハイパワーＮｄ：ＹＡＧマイクロチップレ
ーザ等のハイパワーマイクロチップレーザは、高ピーク
出力パワー、たとえば１−１００ｋＨｚダイオードポン
プ式Ｎｄ：ＹＡＧマイクロチップレーザのための１０−
３０キロワット以上、を有する出力パルスを発生するよ
うに設計されている。出力パワーのこれらの高レベル
は、特にレーザレーダ、溶接、材料処理、表面コーティ
ング、同位元素分離およびＸ線リソグラフィを含む多く
の用途において要求される。このようなハイパワーレベ
ルを得るために、プライマリレーザ、たとえばマイクロ
チップレーザは、レーザポンプ源でポンプされる。
ーザ等のハイパワーマイクロチップレーザは、高ピーク
出力パワー、たとえば１−１００ｋＨｚダイオードポン
プ式Ｎｄ：ＹＡＧマイクロチップレーザのための１０−
３０キロワット以上、を有する出力パルスを発生するよ
うに設計されている。出力パワーのこれらの高レベル
は、特にレーザレーダ、溶接、材料処理、表面コーティ
ング、同位元素分離およびＸ線リソグラフィを含む多く
の用途において要求される。このようなハイパワーレベ
ルを得るために、プライマリレーザ、たとえばマイクロ
チップレーザは、レーザポンプ源でポンプされる。
【００１１】比較的高い平均または高いピーク出力パワ
ーと比較的高い反復速度を有するパルスを発生する際、
マイクロチップレーザは、わずかな空間にかなりの量の
熱を発生する。発生した熱はかなり大きくなり、そのた
め、もし適切に除去されない場合は、マイクロチップの
温度が上昇する。レーザで発生した熱は、レーザの光ポ
ンプ効率に反比例し、ＰOUT／ＰABSとして計算すること
ができる。ここで、Ｐ ABS＝ＰIN（１−ｅ- α x）であ
り、αはマイクロチップレーザ能動領域材料の吸収率で
あり、ｘはマイクロチップレーザ能動領域材料の長さで
ある。典型的には、従来のマイクロチップレーザより熱
として発生するパワーは、マイクロチップレーザに伝達
される光パワーの約８５パーセントである。
ーと比較的高い反復速度を有するパルスを発生する際、
マイクロチップレーザは、わずかな空間にかなりの量の
熱を発生する。発生した熱はかなり大きくなり、そのた
め、もし適切に除去されない場合は、マイクロチップの
温度が上昇する。レーザで発生した熱は、レーザの光ポ
ンプ効率に反比例し、ＰOUT／ＰABSとして計算すること
ができる。ここで、Ｐ ABS＝ＰIN（１−ｅ- α x）であ
り、αはマイクロチップレーザ能動領域材料の吸収率で
あり、ｘはマイクロチップレーザ能動領域材料の長さで
ある。典型的には、従来のマイクロチップレーザより熱
として発生するパワーは、マイクロチップレーザに伝達
される光パワーの約８５パーセントである。
【００１２】長くなった過度の温度露出によるマイクロ
チップレーザの劣化を避けるために、マイクロチップレ
ーザから熱を除去するのに有効な手段を備えるべきであ
ることが重要である。また、ハイパワー化されたマイク
ロチップレーザの温度制御は、精密なレーザ出力制御を
要求する用途にとって重要である。たとえば、マイクロ
チップレーザの出力周波数は、マイクロチップレーザの
温度の関数として変わることがある。ほぼ一定のレーザ
出力パルス周波数が要求される用途においては、マイク
ロチップレーザの精密な温度制御が重要である。
チップレーザの劣化を避けるために、マイクロチップレ
ーザから熱を除去するのに有効な手段を備えるべきであ
ることが重要である。また、ハイパワー化されたマイク
ロチップレーザの温度制御は、精密なレーザ出力制御を
要求する用途にとって重要である。たとえば、マイクロ
チップレーザの出力周波数は、マイクロチップレーザの
温度の関数として変わることがある。ほぼ一定のレーザ
出力パルス周波数が要求される用途においては、マイク
ロチップレーザの精密な温度制御が重要である。
【００１３】マイクロチップレーザに金属またはセラミ
ックヒートシンクを直接取り付けもしくは接合して、熱
除去のための熱通路を提供することによるなどの、マイ
クロチップレーザからの熱の効率的な除去のための多く
の放熱方法が展開されている。このような冷却方法は、
熱を効率的に除去できるが、出力周波数または他のレー
ザ動作パラメータの精密な制御を要求するいくつかのレ
ーザ用途に必要な温度制御を提供するのに使用できな
い。さらに、ほとんどの従来のマイクロチップレーザア
センブリは、マイクロチップレーザとポンプ源（たとえ
ば、レーザダイオード）の両方のために同一のヒートシ
ンク構造を利用している。多とええ、マイクロチップレ
ーザとポンプ源が、かなり異なる熱的必要条件を有し、
異なる速度で熱を発生しても、従来のマイクロチップレ
ーザアセンブリは、典型的に、マイクロチップレーザと
ポンプ源の個別の温度制御を提供せず、そのため、マイ
クロチップとポンプ源の温度の個別の最適化が妨げられ
ている。
ックヒートシンクを直接取り付けもしくは接合して、熱
除去のための熱通路を提供することによるなどの、マイ
クロチップレーザからの熱の効率的な除去のための多く
の放熱方法が展開されている。このような冷却方法は、
熱を効率的に除去できるが、出力周波数または他のレー
ザ動作パラメータの精密な制御を要求するいくつかのレ
ーザ用途に必要な温度制御を提供するのに使用できな
い。さらに、ほとんどの従来のマイクロチップレーザア
センブリは、マイクロチップレーザとポンプ源（たとえ
ば、レーザダイオード）の両方のために同一のヒートシ
ンク構造を利用している。多とええ、マイクロチップレ
ーザとポンプ源が、かなり異なる熱的必要条件を有し、
異なる速度で熱を発生しても、従来のマイクロチップレ
ーザアセンブリは、典型的に、マイクロチップレーザと
ポンプ源の個別の温度制御を提供せず、そのため、マイ
クロチップとポンプ源の温度の個別の最適化が妨げられ
ている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、マイク
ロチップレーザの温度が精密に制御されるマイクロチッ
プアセンブリを提供することにある。
ロチップレーザの温度が精密に制御されるマイクロチッ
プアセンブリを提供することにある。
【００１５】本発明の他の目的は、ポンプ源温度制御と
無関係なマイクロチップレーザの温度制御を提供するマ
イクロチップレーザアセンブリを提供することにある。
無関係なマイクロチップレーザの温度制御を提供するマ
イクロチップレーザアセンブリを提供することにある。
【００１６】これらおよび他の目的は、本発明により、
内部空洞を有するハウジングと、ハウジングの内部空洞
に配置された単一結晶マイクロチップレーザとからな
り、マイクロチップレーザが、能動ゲイン媒体と、能動
ゲイン媒体の光ポンピングに応じてパルスを発する可飽
和吸収材とからなるマイクロチップレーザアセンブリで
あって、さらに、熱電冷却器、より詳細には、マイクロ
チップレーザからその動作中の熱を除去するためにマイ
クロチップレーザと熱伝達状態に配置されたペルチェ冷
却器と、ペルチェ冷却器と熱伝達状態にあってそれから
熱を受け取るヒートシンクとを含むマイクロチップレー
ザアセンブリによって提供される。一実施例において、
ハウジングは、少なくとも部分的に熱伝導性のものであ
り、ヒートシンクは、ハウジングと熱伝達状態に配置さ
れ、その結果、マイクロチップレーザの動作中に発生す
る熱は、ペルチェ冷却器によってマイクロチップレーザ
から取られ、ハウジングを介してヒートシンクに移され
る。
内部空洞を有するハウジングと、ハウジングの内部空洞
に配置された単一結晶マイクロチップレーザとからな
り、マイクロチップレーザが、能動ゲイン媒体と、能動
ゲイン媒体の光ポンピングに応じてパルスを発する可飽
和吸収材とからなるマイクロチップレーザアセンブリで
あって、さらに、熱電冷却器、より詳細には、マイクロ
チップレーザからその動作中の熱を除去するためにマイ
クロチップレーザと熱伝達状態に配置されたペルチェ冷
却器と、ペルチェ冷却器と熱伝達状態にあってそれから
熱を受け取るヒートシンクとを含むマイクロチップレー
ザアセンブリによって提供される。一実施例において、
ハウジングは、少なくとも部分的に熱伝導性のものであ
り、ヒートシンクは、ハウジングと熱伝達状態に配置さ
れ、その結果、マイクロチップレーザの動作中に発生す
る熱は、ペルチェ冷却器によってマイクロチップレーザ
から取られ、ハウジングを介してヒートシンクに移され
る。
【００１７】一実施例によれば、ハウジングは、内部空
洞を限定する外側本体と、内部空洞内に配置された内側
フレームを含む。マイクロチップレーザは、ハウジング
の内側フレーム内に配置され、熱電冷却器は、外側本体
と内側フレーム間のハウジングの内部空洞内に配置され
る。ハウジングは、少なくとも部分的に熱伝導性のもの
なので、熱電冷却器は、マイクロチップレーザと熱伝達
状態に配置され、それにより、マイクロチップレーザか
らその動作中の熱が除去される。
洞を限定する外側本体と、内部空洞内に配置された内側
フレームを含む。マイクロチップレーザは、ハウジング
の内側フレーム内に配置され、熱電冷却器は、外側本体
と内側フレーム間のハウジングの内部空洞内に配置され
る。ハウジングは、少なくとも部分的に熱伝導性のもの
なので、熱電冷却器は、マイクロチップレーザと熱伝達
状態に配置され、それにより、マイクロチップレーザか
らその動作中の熱が除去される。
【００１８】また、マイクロチップレーザアセンブリ
は、マイクロチップレーザの温度を監視する温度センサ
と、温度センサに応じてペルチェ冷却器を制御するコン
トローラとを含む。このようにして、マイクロチップレ
ーザの温度は、予め決められた温度範囲内に維持するこ
とができる。したがって、本発明のマイクロチップレー
ザアセンブリにより、出力周波数を含むマイクロチップ
レーザの出力を、マイクロチップレーザで発生する大量
の熱を除去するばかりでなく、その結果生じるマイクロ
チップレーザの温度を精密に制御することにより、より
精密に維持することができる。
は、マイクロチップレーザの温度を監視する温度センサ
と、温度センサに応じてペルチェ冷却器を制御するコン
トローラとを含む。このようにして、マイクロチップレ
ーザの温度は、予め決められた温度範囲内に維持するこ
とができる。したがって、本発明のマイクロチップレー
ザアセンブリにより、出力周波数を含むマイクロチップ
レーザの出力を、マイクロチップレーザで発生する大量
の熱を除去するばかりでなく、その結果生じるマイクロ
チップレーザの温度を精密に制御することにより、より
精密に維持することができる。
【００１９】マイクロチップアセンブリは、好適には、
能動ゲイン媒体をポンプするポンプ源と光学的に整列さ
れる。好適な一実施例では、マイクロチップレーザとポ
ンプ源、たとえばレーザダイオードは両方ともサブマウ
ント上に取り付けられ、マイクロチップレーザサブマウ
ントアセンブリを構成する。たとえば、サブマウント
は、ポンプ源が取り付けられる側壁を有する溝を限定す
ることができる。溝に橋をかけかつポンプ源の上に横た
わるようにマイクロチップレーザアセンブリを位置決め
することにより、ポンプ源より発せられるポンプ信号
は、マイクロチップレーザの能動ゲイン媒体を光学的に
ポンプする。動作時、ペルチェ冷却素子でマイクロチッ
プレーザから取られた熱は、ハウジングを介して、同様
に熱伝導性のサブマウントに移される。典型的に、サブ
マウントはヒートシンクに取り付けられ、ヒートシンク
は、マイクロチップレーザの動作で発生した熱を除去す
る。よって、マイクロチップレーザサブマウントアセン
ブリは、ポンプ源の温度と無関係になるようにマイクロ
チップレーザの温度制御を提供する。したがって、マイ
クロチップレーザサブマウントアセンブリは、マイクロ
チップレーザの温度をより精密に制御することができ
る。
能動ゲイン媒体をポンプするポンプ源と光学的に整列さ
れる。好適な一実施例では、マイクロチップレーザとポ
ンプ源、たとえばレーザダイオードは両方ともサブマウ
ント上に取り付けられ、マイクロチップレーザサブマウ
ントアセンブリを構成する。たとえば、サブマウント
は、ポンプ源が取り付けられる側壁を有する溝を限定す
ることができる。溝に橋をかけかつポンプ源の上に横た
わるようにマイクロチップレーザアセンブリを位置決め
することにより、ポンプ源より発せられるポンプ信号
は、マイクロチップレーザの能動ゲイン媒体を光学的に
ポンプする。動作時、ペルチェ冷却素子でマイクロチッ
プレーザから取られた熱は、ハウジングを介して、同様
に熱伝導性のサブマウントに移される。典型的に、サブ
マウントはヒートシンクに取り付けられ、ヒートシンク
は、マイクロチップレーザの動作で発生した熱を除去す
る。よって、マイクロチップレーザサブマウントアセン
ブリは、ポンプ源の温度と無関係になるようにマイクロ
チップレーザの温度制御を提供する。したがって、マイ
クロチップレーザサブマウントアセンブリは、マイクロ
チップレーザの温度をより精密に制御することができ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施例が示
される添付図面を参照しながら、本発明をより十分に説
明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で
具体化することができ、ここに示される実施例に制限さ
れるものとして解釈されるべきでない。むしろ、これら
の実施例は、この開示が完全かつ完璧であり、本発明の
範囲を当業者に十分に示唆するように提供される。同じ
番号は、あまねく同じ構成要素を指す。
される添付図面を参照しながら、本発明をより十分に説
明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で
具体化することができ、ここに示される実施例に制限さ
れるものとして解釈されるべきでない。むしろ、これら
の実施例は、この開示が完全かつ完璧であり、本発明の
範囲を当業者に十分に示唆するように提供される。同じ
番号は、あまねく同じ構成要素を指す。
【００２１】本発明の一実施例によるマイクロチップレ
ーザアセンブリは、図１に示される。マイクロチップレ
ーザアセンブリ２０は、内部空洞を限定するハウジング
３０と、内部空洞内に配置されたマイクロチップレーザ
５０（すなわち、マイクロレーザ）とを含む。１９９８
年２月２７日に出願され、リトン システムズ（Litton
Systems）社に譲渡された同時係属米国特許出願第０９
／０３２，４５７号、その内容はここに含まれる、に開
示されているように、マイクロチップレーザは、好適に
は、能動ゲイン媒体と、共振空洞を限定する一対のミラ
ー間にはさまれた可飽和吸収材とを含む。この事につい
ては、適切なマイクロ共振器空洞の一例が、１９９５年
２月２８日に発行されたジョン・ジェイ・ザイホウスキ
ー（JohnJ.Zayhowski）の米国特許第５，３９４，４１
３号により開示されており、その内容はことごとくここ
に含まれる。好適な一実施例によれば、マイクロチップ
レーザは、ネオジムでドープされたイットリウム アル
ミニウム ガーネット（ＹＡＧ）で形成された能動ゲイ
ン媒体と、４価クロムでドープされたＹＡＧで形成され
た可飽和吸収材とを含む。好適な一実施例の能動ゲイン
媒体は、約１．６原子パーセントのネオジムでドープさ
れているが、能動ゲイン媒体と可飽和吸収材は、本発明
の精神および範囲から逸脱することなく、異なるドープ
材パーセンテージを含むことができる。この実施例のマ
イクロ共振器空洞は、１．０６ナノメートルの波長を有
するレーザパルスを発する。しかし、当業者には明らか
なように、能動ゲイン媒体と可飽和吸収材は、異なる波
長等の異なる特性を有するレーザ出力を提供するために
異なる材料で作ることができる。
ーザアセンブリは、図１に示される。マイクロチップレ
ーザアセンブリ２０は、内部空洞を限定するハウジング
３０と、内部空洞内に配置されたマイクロチップレーザ
５０（すなわち、マイクロレーザ）とを含む。１９９８
年２月２７日に出願され、リトン システムズ（Litton
Systems）社に譲渡された同時係属米国特許出願第０９
／０３２，４５７号、その内容はここに含まれる、に開
示されているように、マイクロチップレーザは、好適に
は、能動ゲイン媒体と、共振空洞を限定する一対のミラ
ー間にはさまれた可飽和吸収材とを含む。この事につい
ては、適切なマイクロ共振器空洞の一例が、１９９５年
２月２８日に発行されたジョン・ジェイ・ザイホウスキ
ー（JohnJ.Zayhowski）の米国特許第５，３９４，４１
３号により開示されており、その内容はことごとくここ
に含まれる。好適な一実施例によれば、マイクロチップ
レーザは、ネオジムでドープされたイットリウム アル
ミニウム ガーネット（ＹＡＧ）で形成された能動ゲイ
ン媒体と、４価クロムでドープされたＹＡＧで形成され
た可飽和吸収材とを含む。好適な一実施例の能動ゲイン
媒体は、約１．６原子パーセントのネオジムでドープさ
れているが、能動ゲイン媒体と可飽和吸収材は、本発明
の精神および範囲から逸脱することなく、異なるドープ
材パーセンテージを含むことができる。この実施例のマ
イクロ共振器空洞は、１．０６ナノメートルの波長を有
するレーザパルスを発する。しかし、当業者には明らか
なように、能動ゲイン媒体と可飽和吸収材は、異なる波
長等の異なる特性を有するレーザ出力を提供するために
異なる材料で作ることができる。
【００２２】本発明の好適な一実施例のハウジングは、
外側本体３２と、外側本体３２に結合され、マイクロチ
ップレーザ５０を収容すると共に、その動作中にマイク
ロチップレーザ５０で発生する熱を除去する内側フレー
ム３４とを含む。図１において、ハウジング３０の内側
フレーム３４の内側寸法は、マイクロチップレーザ５０
がハウジング３０の内側フレーム３４内にきちんと嵌合
するように選択される。内側フレーム３４内にマイクロ
レーザチップを保持するために、マイクロチップレーザ
の側面（すなわち、ミラーによって限定される対向する
端面以外のマイクロチップレーザの全表面）は、金ニッ
ケル合金等のハンダ付け可能な材料でメッキされ、その
ため、マイクロチップレーザ５０は、内側フレーム３４
にハンダ付けすることができる。
外側本体３２と、外側本体３２に結合され、マイクロチ
ップレーザ５０を収容すると共に、その動作中にマイク
ロチップレーザ５０で発生する熱を除去する内側フレー
ム３４とを含む。図１において、ハウジング３０の内側
フレーム３４の内側寸法は、マイクロチップレーザ５０
がハウジング３０の内側フレーム３４内にきちんと嵌合
するように選択される。内側フレーム３４内にマイクロ
レーザチップを保持するために、マイクロチップレーザ
の側面（すなわち、ミラーによって限定される対向する
端面以外のマイクロチップレーザの全表面）は、金ニッ
ケル合金等のハンダ付け可能な材料でメッキされ、その
ため、マイクロチップレーザ５０は、内側フレーム３４
にハンダ付けすることができる。
【００２３】ハウジング３０は、熱伝導性であるが電気
的に絶縁されている材料、たとえばアルミ酸化物で作る
ことができる。さらに、内側フレーム３４の内表面は、
内側フレームへのマイクロチップレーザのハンダ付けを
容易にするために金属化されている。
的に絶縁されている材料、たとえばアルミ酸化物で作る
ことができる。さらに、内側フレーム３４の内表面は、
内側フレームへのマイクロチップレーザのハンダ付けを
容易にするために金属化されている。
【００２４】図２に示されるように、内側フレーム３２
は、マイクロチップレーザ５０が挿入される、開放され
た第１の端部を有する。第１の端部に対向した、内側フ
レームの第２の端部は、外側本体によって少なくとも部
分的に閉じられている。しかしながら、外側本体は、内
側フレームと整列された開口部または窓を限定してい
る。典型的には、開口部は、サファイア等の透明な材料
である。したがって、マイクロチップレーザ５０は、能
動ゲイン媒体が外側本体で限定された開口部に面すると
共に、可飽和吸収材が内側フレームの開放された第１の
端部に面するように、内側フレーム３４に挿入される。
以下に説明されるように、マイクロいチップレーザは、
それにより、内側フレームの開放された第１の端部を通
って入るポンプ信号でポンプされ、能動ゲイン媒体で限
定された開口部を通って向けられるレーザパルスを発す
ることができる。
は、マイクロチップレーザ５０が挿入される、開放され
た第１の端部を有する。第１の端部に対向した、内側フ
レームの第２の端部は、外側本体によって少なくとも部
分的に閉じられている。しかしながら、外側本体は、内
側フレームと整列された開口部または窓を限定してい
る。典型的には、開口部は、サファイア等の透明な材料
である。したがって、マイクロチップレーザ５０は、能
動ゲイン媒体が外側本体で限定された開口部に面すると
共に、可飽和吸収材が内側フレームの開放された第１の
端部に面するように、内側フレーム３４に挿入される。
以下に説明されるように、マイクロいチップレーザは、
それにより、内側フレームの開放された第１の端部を通
って入るポンプ信号でポンプされ、能動ゲイン媒体で限
定された開口部を通って向けられるレーザパルスを発す
ることができる。
【００２５】温度センサ、たとえばサーミスタ３６が、
好適に、ハウジング３０の内側フレーム３４と密着状態
でハウジング内に取り付けられ、その結果、マイクロチ
ップレーザ５０の温度が間接的に測定される。たとえ
ば、図１に示されるように、温度センサを、外側本体３
２と内側フレーム３４間に、たとえばハンダ付けによっ
て取り付けることができる。サーミスタの代わりに、他
の温度検出構造および方法を用いて、本発明の範囲から
逸脱することなく、マイクロチップレーザの温度の変化
を検出することができる。サーミスタ接点４２が、好適
に、外側本体３２の貫通孔に備え付けられ、マイクロチ
ップレーザ５０の温度を示すサーミスタ３６からの信号
をコントローラに送り届ける。図６を参照されたい。
好適に、ハウジング３０の内側フレーム３４と密着状態
でハウジング内に取り付けられ、その結果、マイクロチ
ップレーザ５０の温度が間接的に測定される。たとえ
ば、図１に示されるように、温度センサを、外側本体３
２と内側フレーム３４間に、たとえばハンダ付けによっ
て取り付けることができる。サーミスタの代わりに、他
の温度検出構造および方法を用いて、本発明の範囲から
逸脱することなく、マイクロチップレーザの温度の変化
を検出することができる。サーミスタ接点４２が、好適
に、外側本体３２の貫通孔に備え付けられ、マイクロチ
ップレーザ５０の温度を示すサーミスタ３６からの信号
をコントローラに送り届ける。図６を参照されたい。
【００２６】図１において、ペルチェ冷却素子３８が、
ハウジング３０の外側本体３２と内側フレーム３４間に
配置され、ハウジング３０の外側本体３２の貫通孔を通
って延びたペルチェ駆動接点４０と電気的伝達状態にあ
る。コントローラは、サーミスタ接点４２を介するサー
ミスタ３６からのフィードバックに応じて、各ペルチェ
冷却素子３８に印加される直流電流の極性および方向を
制御することにより、マイクロチップレーザ５０の温度
を予め決められた温度範囲内に制御する。たとえば、マ
イクロチップレーザの温度は、典型的に、室温に関して
華氏２５度の範囲内に維持され、その結果、マイクロチ
ップレーザより発せられるレーザパルスの周波数が一定
になる。たとえば、ペルチェ冷却素子３８は各々、ｐ型
およびｎ型ペルチェ冷却材料（たとえば、ドープされた
ビスマス テルライド）の交互アセンブリからなる。好
適には、ペルチェ冷却素子３８は、ハウジングの内側フ
レーム３４と外側本体３２間で並列に熱結合され、ペル
チェ駆動接点４０間で電気的に直列接続される。技術上
知られているように、ペルチェ冷却素子３８を通る直流
電流の流れは、結果的に、ハウジング３０の内側フレー
ム３４からハウジング３０の外側本体３２への、または
その逆の（電流の極性によって決まる）熱の移動にな
る。ペルチェ冷却素子３８は、ビスマス テルライドで
作ることができるが、技術上知られているように、他の
適当な熱電材料を利用することができる。
ハウジング３０の外側本体３２と内側フレーム３４間に
配置され、ハウジング３０の外側本体３２の貫通孔を通
って延びたペルチェ駆動接点４０と電気的伝達状態にあ
る。コントローラは、サーミスタ接点４２を介するサー
ミスタ３６からのフィードバックに応じて、各ペルチェ
冷却素子３８に印加される直流電流の極性および方向を
制御することにより、マイクロチップレーザ５０の温度
を予め決められた温度範囲内に制御する。たとえば、マ
イクロチップレーザの温度は、典型的に、室温に関して
華氏２５度の範囲内に維持され、その結果、マイクロチ
ップレーザより発せられるレーザパルスの周波数が一定
になる。たとえば、ペルチェ冷却素子３８は各々、ｐ型
およびｎ型ペルチェ冷却材料（たとえば、ドープされた
ビスマス テルライド）の交互アセンブリからなる。好
適には、ペルチェ冷却素子３８は、ハウジングの内側フ
レーム３４と外側本体３２間で並列に熱結合され、ペル
チェ駆動接点４０間で電気的に直列接続される。技術上
知られているように、ペルチェ冷却素子３８を通る直流
電流の流れは、結果的に、ハウジング３０の内側フレー
ム３４からハウジング３０の外側本体３２への、または
その逆の（電流の極性によって決まる）熱の移動にな
る。ペルチェ冷却素子３８は、ビスマス テルライドで
作ることができるが、技術上知られているように、他の
適当な熱電材料を利用することができる。
【００２７】図３は、本発明の一実施例による個別のペ
ルチェ冷却素子３８の斜視図を提供する。交互するｐ型
６４およびｎ型６６ビスマス テルライド素子は、好適
には、素子６４および６６の全部が第１の基板６０と第
２の基板６２間で並列に熱結合されるように、第１の基
板６０と第２の基板６２間に配置される。好適な一実施
例においては、第１の基板６０と第２の基板６２は各
々、第１の基板６０に位置する２つの接点に印加される
電圧が、電流を各々のｐ型６４およびｎ型６６素子の中
を対向する方向に流れさせることにより、第２の基板６
２から第２の基板６０へ熱を除去するように、導体パタ
ーンが描かれている。技術上知られているように、ペル
チェ冷却素子３８を作るために、ビスマス テルライド
以外の材料を用いることができる。また、本発明の範囲
から逸脱することなく、マイクロチップレーザ５０の温
度を制御するために、ペルチェ冷却素子３８の構成時に
他の構造、素子形態および基板導体パターンを用いるこ
とができる。
ルチェ冷却素子３８の斜視図を提供する。交互するｐ型
６４およびｎ型６６ビスマス テルライド素子は、好適
には、素子６４および６６の全部が第１の基板６０と第
２の基板６２間で並列に熱結合されるように、第１の基
板６０と第２の基板６２間に配置される。好適な一実施
例においては、第１の基板６０と第２の基板６２は各
々、第１の基板６０に位置する２つの接点に印加される
電圧が、電流を各々のｐ型６４およびｎ型６６素子の中
を対向する方向に流れさせることにより、第２の基板６
２から第２の基板６０へ熱を除去するように、導体パタ
ーンが描かれている。技術上知られているように、ペル
チェ冷却素子３８を作るために、ビスマス テルライド
以外の材料を用いることができる。また、本発明の範囲
から逸脱することなく、マイクロチップレーザ５０の温
度を制御するために、ペルチェ冷却素子３８の構成時に
他の構造、素子形態および基板導体パターンを用いるこ
とができる。
【００２８】マイクロチップレーザ５０がハウジング３
０内に取り付けられると、マイクロチップレーザアセン
ブリは、好適には、能動ゲイン媒体が光学的にポンプさ
れるように、レーザダイオード等のポンプ源に対して位
置決めされる。図４に示されるように、マイクロチップ
レーザアセンブリとポンプレーザは、整列された関係で
サブマウントに取り付けられる。次いで、サブマウント
は、ヒートシンク６０上に取り付けられる。サブマウン
ト６２は、ヒートシンク６０に低熱インピーダンスの通
路を提供する熱伝導性材料で形成される。本発明によれ
ば、サブマウントを形成する材料は、好適には電気的に
絶縁されており、サブマウント上に搭載される種々の電
子−光部品を電気的に絶縁している。たとえば、サブマ
ウントは、以下に説明されるように、レーザダイオード
６１とマイクロチップレーザアセンブリを効果的に電気
的に絶縁している。サブマウントは、種々の熱伝導性の
電気的に絶縁する材料で形成することができるが、好適
な一実施例のサブマウントは、熱伝導性であると共に電
気的に絶縁しているベリリウム酸化物、アルミニウム酸
化物またはアルミニウム窒化物で形成される。
０内に取り付けられると、マイクロチップレーザアセン
ブリは、好適には、能動ゲイン媒体が光学的にポンプさ
れるように、レーザダイオード等のポンプ源に対して位
置決めされる。図４に示されるように、マイクロチップ
レーザアセンブリとポンプレーザは、整列された関係で
サブマウントに取り付けられる。次いで、サブマウント
は、ヒートシンク６０上に取り付けられる。サブマウン
ト６２は、ヒートシンク６０に低熱インピーダンスの通
路を提供する熱伝導性材料で形成される。本発明によれ
ば、サブマウントを形成する材料は、好適には電気的に
絶縁されており、サブマウント上に搭載される種々の電
子−光部品を電気的に絶縁している。たとえば、サブマ
ウントは、以下に説明されるように、レーザダイオード
６１とマイクロチップレーザアセンブリを効果的に電気
的に絶縁している。サブマウントは、種々の熱伝導性の
電気的に絶縁する材料で形成することができるが、好適
な一実施例のサブマウントは、熱伝導性であると共に電
気的に絶縁しているベリリウム酸化物、アルミニウム酸
化物またはアルミニウム窒化物で形成される。
【００２９】サブマウントは、多くの異なる仕方で構成
することができるが、この好適な実施例のサブマウント
は、第１の溝６４を限定する第１の表面６２ａを備えて
いる。第１の溝は、第１の表面中に開いており、底部６
４ａと一対の対向する側壁６４ｂとを備えている。図４
および５に示されるように、レーザダイオード６１は、
第１の溝の側壁上に取り付けられる。この事について
は、レーザダイオードは、一般に、熱拡散器６３上に取
り付けられ、そして、熱拡散器６３は、第１の溝の側壁
に取り付けられる。熱拡散器は、金メッキされたダイア
モンド等の熱伝導性材料で形成される。この事について
は、ダイアモンドは、典型的に、化学的蒸着処理で成長
した合成ダイアモンドである。成長すると、ダイアモン
ドは一般に磨かれ、金コーティングが、ダイアモンド上
に蒸着される。また、熱拡散器は、一般に、レーザダイ
オードより大きな足跡を有し、サブマウントの広い領域
にわたってレーザダイオードで発生する熱を効果的に拡
散させる。レーザダイオードは、レーザダイオードの出
力がサブマウントの第１の表面中の第１の溝の開口部の
ほうへ向けられるように、方向付けられる。図４および
５に示されるサブマウントアセンブリの実施例では、レ
ーザダイオードの出力は、上に向かう方向に向けられて
いる。
することができるが、この好適な実施例のサブマウント
は、第１の溝６４を限定する第１の表面６２ａを備えて
いる。第１の溝は、第１の表面中に開いており、底部６
４ａと一対の対向する側壁６４ｂとを備えている。図４
および５に示されるように、レーザダイオード６１は、
第１の溝の側壁上に取り付けられる。この事について
は、レーザダイオードは、一般に、熱拡散器６３上に取
り付けられ、そして、熱拡散器６３は、第１の溝の側壁
に取り付けられる。熱拡散器は、金メッキされたダイア
モンド等の熱伝導性材料で形成される。この事について
は、ダイアモンドは、典型的に、化学的蒸着処理で成長
した合成ダイアモンドである。成長すると、ダイアモン
ドは一般に磨かれ、金コーティングが、ダイアモンド上
に蒸着される。また、熱拡散器は、一般に、レーザダイ
オードより大きな足跡を有し、サブマウントの広い領域
にわたってレーザダイオードで発生する熱を効果的に拡
散させる。レーザダイオードは、レーザダイオードの出
力がサブマウントの第１の表面中の第１の溝の開口部の
ほうへ向けられるように、方向付けられる。図４および
５に示されるサブマウントアセンブリの実施例では、レ
ーザダイオードの出力は、上に向かう方向に向けられて
いる。
【００３０】次いで、マイクロチップレーザアセンブリ
は、レーザダイオード６１が配置された第１の溝６４の
少なくともその部分に横たわるように、サブマウント６
２の第１の表面６２ａ上に取り付けられる。このように
して、レーザダイオードの出力は、一連のレーザ出力パ
ルスを発生させるように能動ゲイン媒体をポンプする。
マイクロチップレーザアセンブリは、色々な仕方でサブ
マウントの第１の表面で支持されるが、好適な一実施例
のサブマウントの第１の表面は、第１の溝の中に複数の
棚６６開口部を限定する。この実施例では、ハウジング
のエッジ部分は、第１の溝に橋をかけてレーザダイオー
ドを横たえるように、複数の棚で支持される。好適に
は、サブマウントの第１の表面は、図４および５に示さ
れるように、ハウジングの四隅を支持するために第１の
溝の対向する側壁６４ｂの各々に隣接して棚を限定す
る。
は、レーザダイオード６１が配置された第１の溝６４の
少なくともその部分に横たわるように、サブマウント６
２の第１の表面６２ａ上に取り付けられる。このように
して、レーザダイオードの出力は、一連のレーザ出力パ
ルスを発生させるように能動ゲイン媒体をポンプする。
マイクロチップレーザアセンブリは、色々な仕方でサブ
マウントの第１の表面で支持されるが、好適な一実施例
のサブマウントの第１の表面は、第１の溝の中に複数の
棚６６開口部を限定する。この実施例では、ハウジング
のエッジ部分は、第１の溝に橋をかけてレーザダイオー
ドを横たえるように、複数の棚で支持される。好適に
は、サブマウントの第１の表面は、図４および５に示さ
れるように、ハウジングの四隅を支持するために第１の
溝の対向する側壁６４ｂの各々に隣接して棚を限定す
る。
【００３１】この実施例のサブマウント６２は、好適
に、レーザダイオード６１がマイクロチップレーザから
適当な間隔が置かれるように構成される。異なる間隔を
用いることができるが、レーザダイオードは、一般に、
マイクロチップレーザから２０±５ミクロンだけ間隔が
置かれている。望ましい間隔を与えるために、レーザダ
イオードは、好適に、その一方の端部の近くの熱拡散器
６３上に取り付けられる。第１の溝の深さに対して熱拡
散器のサイズを適当にすることにより、レーザダイオー
ドは、レーザダイオードの反対側の熱拡散器の端部が第
１の溝の底部６４ａに接触するように第１の溝の側壁に
熱拡散器を取り付けると、マイクロチップレーザから適
当な間隔が置かれる。
に、レーザダイオード６１がマイクロチップレーザから
適当な間隔が置かれるように構成される。異なる間隔を
用いることができるが、レーザダイオードは、一般に、
マイクロチップレーザから２０±５ミクロンだけ間隔が
置かれている。望ましい間隔を与えるために、レーザダ
イオードは、好適に、その一方の端部の近くの熱拡散器
６３上に取り付けられる。第１の溝の深さに対して熱拡
散器のサイズを適当にすることにより、レーザダイオー
ドは、レーザダイオードの反対側の熱拡散器の端部が第
１の溝の底部６４ａに接触するように第１の溝の側壁に
熱拡散器を取り付けると、マイクロチップレーザから適
当な間隔が置かれる。
【００３２】図４および５に示されるように、サブマウ
ント６２の第１の表面６２ａは、好適に、サブマウント
の一方のエッジと第１の溝の間に延びる第２の溝６８も
限定する。第２の溝は、好適に、レーザダイオード６１
とだいたい整列した位置に第１の溝の方へ通じており、
その結果、レーザダイオードは、第２の溝を介してロ出
される。図４および５に示されるように、第１および第
２の溝は、好適には直交している。このようにして、第
２の溝は、側壁に対してだいたい垂直の方向に第１の溝
の側壁への接近を許すことにより、第１の溝の側壁６４
ｂ上へのレーザダイオードの取り付けを容易にする。本
発明の実施に必要ではないが、第１および第２の溝の断
面形状と寸法は、だいたい同じになっている。
ント６２の第１の表面６２ａは、好適に、サブマウント
の一方のエッジと第１の溝の間に延びる第２の溝６８も
限定する。第２の溝は、好適に、レーザダイオード６１
とだいたい整列した位置に第１の溝の方へ通じており、
その結果、レーザダイオードは、第２の溝を介してロ出
される。図４および５に示されるように、第１および第
２の溝は、好適には直交している。このようにして、第
２の溝は、側壁に対してだいたい垂直の方向に第１の溝
の側壁への接近を許すことにより、第１の溝の側壁６４
ｂ上へのレーザダイオードの取り付けを容易にする。本
発明の実施に必要ではないが、第１および第２の溝の断
面形状と寸法は、だいたい同じになっている。
【００３３】さらに図４および５に示されているよう
に、第１および第２の金属化層は、同様に、サブマウン
ト６２の異なる場所に配置されている。金属化層は、一
般に、色々な導電材料から形成することができるが、好
適な一実施例の第１および第２の金属化層は、拡散接合
された銅で形成されている。第１および第２の金属化層
は、サブマウントの第１の表面６２ａで限定される凹部
内に配置することができるが、図示の実施例の第１およ
び第２の金属化層は、第１の溝の対向する側壁６４ｂ上
に配置されている。レーザダイオード６１が取り付けら
れる熱拡散器６３を金属化することにより、電気的接触
が、レーザダイオードと、レーザダイオードが取り付け
られる側壁を被覆する金属化層との間に確立される。図
示のように、レーザダイオードと第１の溝の他方の側壁
を被覆する金属化層との間に、ワイヤ接合またはボール
接合を確立することができる。金属化層に適当な電圧お
よび電流を印加することにより、レーザダイオードは、
レーザダイオード上に横たえられたマイクロチップレー
ザをポンプする出力を発生するように駆動することがで
きる。
に、第１および第２の金属化層は、同様に、サブマウン
ト６２の異なる場所に配置されている。金属化層は、一
般に、色々な導電材料から形成することができるが、好
適な一実施例の第１および第２の金属化層は、拡散接合
された銅で形成されている。第１および第２の金属化層
は、サブマウントの第１の表面６２ａで限定される凹部
内に配置することができるが、図示の実施例の第１およ
び第２の金属化層は、第１の溝の対向する側壁６４ｂ上
に配置されている。レーザダイオード６１が取り付けら
れる熱拡散器６３を金属化することにより、電気的接触
が、レーザダイオードと、レーザダイオードが取り付け
られる側壁を被覆する金属化層との間に確立される。図
示のように、レーザダイオードと第１の溝の他方の側壁
を被覆する金属化層との間に、ワイヤ接合またはボール
接合を確立することができる。金属化層に適当な電圧お
よび電流を印加することにより、レーザダイオードは、
レーザダイオード上に横たえられたマイクロチップレー
ザをポンプする出力を発生するように駆動することがで
きる。
【００３４】サブマウントは、好適には、たとえば熱的
に整合したエポキシ樹脂、たとえばアルミ充填エポキシ
樹脂、銀充填エポキシ樹脂またはインジウムハンダを用
いてヒートシンクに取り付けられる。他の構成要素“上
にある"または“上に取り付けられる"と説明されている
構成要素または部品は、下にある構成要素上に直接に取
り付けられるか、または他の構成要素上にこれらの構成
要素間に配置された１つ以上の介在層を介して単に配置
されるかのどちらでも良いことが、当業者にはわかるだ
ろう。ヒートシンクは、熱伝導性材料で形成された受動
的ヒートシンク、たとえば金ニッケル合金でメッキされ
た銀板とすることができるが、能動的ヒートシンクまた
はヒートポンプ、たとえばペルチェ冷却器や他の熱電冷
却器でも良い。したがって、ここで使用されているよう
に、用語“ヒートシンク"は、廃熱を受け入れることに
より部品を冷却するヒートシンクばかりでなく、部品を
暖めるためにさらなる熱を発生するヒートポンプも含
む。、また、マイクロチップレーザアセンブリ、サブマ
ウント、レーザダイオードおよびヒートシンクからなる
サブマウントアセンブリは、同時係属米国出願第０９／
０３２，４５７号で開示されているように適当な電子−
光容器、たとえばＴＯ−３またはＴＯ−８容器内に取り
付けることができる。
に整合したエポキシ樹脂、たとえばアルミ充填エポキシ
樹脂、銀充填エポキシ樹脂またはインジウムハンダを用
いてヒートシンクに取り付けられる。他の構成要素“上
にある"または“上に取り付けられる"と説明されている
構成要素または部品は、下にある構成要素上に直接に取
り付けられるか、または他の構成要素上にこれらの構成
要素間に配置された１つ以上の介在層を介して単に配置
されるかのどちらでも良いことが、当業者にはわかるだ
ろう。ヒートシンクは、熱伝導性材料で形成された受動
的ヒートシンク、たとえば金ニッケル合金でメッキされ
た銀板とすることができるが、能動的ヒートシンクまた
はヒートポンプ、たとえばペルチェ冷却器や他の熱電冷
却器でも良い。したがって、ここで使用されているよう
に、用語“ヒートシンク"は、廃熱を受け入れることに
より部品を冷却するヒートシンクばかりでなく、部品を
暖めるためにさらなる熱を発生するヒートポンプも含
む。、また、マイクロチップレーザアセンブリ、サブマ
ウント、レーザダイオードおよびヒートシンクからなる
サブマウントアセンブリは、同時係属米国出願第０９／
０３２，４５７号で開示されているように適当な電子−
光容器、たとえばＴＯ−３またはＴＯ−８容器内に取り
付けることができる。
【００３５】動作時、ポンプレーザからのレーザエネル
ギーが、マイクロチップレーザアセンブリ２０に供給さ
れると、光エネルギーの励起放射が、マイクロチップレ
ーザ内で誘導され、一連のハイパワーコヒーレント光パ
ルスが、マイクロチップレーザアセンブリ２０より放射
され、外側本体３２で限定される開口部を通して送られ
る。上述の放射中、相当な熱が、マイクロチップレーザ
５０内で発生し、この熱は、能動ゲイン領域の温度変化
を引き起こすことがある。この温度変化は、補正がなく
欠点となり得る。たとえば、この温度変化は、マイクロ
チップレーザ放射の出力周波数の変化になり、この出力
周波数の変化は、安定出力を要求するいくつかの用途に
おいては受け入れできなくなることがある。また、他の
重要なレーザパラメータの安定性は、マイクロチップレ
ーザ５０における補正されない温度変化で不利に劣化す
ることがある。
ギーが、マイクロチップレーザアセンブリ２０に供給さ
れると、光エネルギーの励起放射が、マイクロチップレ
ーザ内で誘導され、一連のハイパワーコヒーレント光パ
ルスが、マイクロチップレーザアセンブリ２０より放射
され、外側本体３２で限定される開口部を通して送られ
る。上述の放射中、相当な熱が、マイクロチップレーザ
５０内で発生し、この熱は、能動ゲイン領域の温度変化
を引き起こすことがある。この温度変化は、補正がなく
欠点となり得る。たとえば、この温度変化は、マイクロ
チップレーザ放射の出力周波数の変化になり、この出力
周波数の変化は、安定出力を要求するいくつかの用途に
おいては受け入れできなくなることがある。また、他の
重要なレーザパラメータの安定性は、マイクロチップレ
ーザ５０における補正されない温度変化で不利に劣化す
ることがある。
【００３６】本発明のマイクロチップレーザアセンブリ
は、サブマウント上に取り付けられたレーザダイオード
または他の部品の温度に無関係に、動作中のマイクロチ
ップレーザ５０の温度を制御することができ、したがっ
て、マイクロチップレーザ５０の光出力周波数および他
の動作特性を制御する（すなわち、安定にする）ことが
できる。本発明の好適な一実施例によれば、たとえば、
マイクロチップレーザ５０の温度が、動作中に上昇する
傾向があるとき、サーミスタ３６は、その温度変化を検
出し、その温度変化に応じた電気信号をサーミスタ接点
４２を介してコントローラへ供給する。マイクロチップ
レーザ５０の温度が予め決められた望ましい動作温度に
達すると、コントローラは、さらなるマイクロチップレ
ーザ温度上昇に応じて、直流電流をペルチェ駆動接点４
０を介してペルチェ冷却素子３８へ、マイクロチップレ
ーザからハウジング３０の内側フレーム３４へ、そして
ペルチェ冷却素子３８を通してハウジング３０の外側本
体３２への熱フローになる極性で供給する。それによ
り、マイクロチップレーザ５０の温度が減少する傾向に
なる。ハウジングが好適に取り付けられているので、直
接的または間接的のどちらかでヒートシンク上のサブマ
ウントを介して、ハウジングの外側本体は、ヒートシン
クに沿って廃熱を通す。図４および５に示された実施例
では、たとえば、外側本体３２は、熱が外側本体を通し
てサブマウントへ、次いで下にあるヒートシンクへ処分
のために流れるように、サブマウントに取り付けられて
いる。ペルチェ冷却素子でマイクロチップレーザから取
られる熱量を制御することにより確立される制御フィー
ドバックループを用いて、マイクロチップレーザ５０の
温度を予め決められた温度範囲内に制御することができ
る。マイクロチップレーザ５０の温度が狭い温度範囲内
に精密に制御される程度は、他の要因の中でも、サーミ
スタ応答時間と、マイクロチップレーザ５０、内側フレ
ーム３４、サーミスタ３６、ペルチェ冷却素子３８およ
び外側本体３２間の熱抵抗との関数になるだろう。
は、サブマウント上に取り付けられたレーザダイオード
または他の部品の温度に無関係に、動作中のマイクロチ
ップレーザ５０の温度を制御することができ、したがっ
て、マイクロチップレーザ５０の光出力周波数および他
の動作特性を制御する（すなわち、安定にする）ことが
できる。本発明の好適な一実施例によれば、たとえば、
マイクロチップレーザ５０の温度が、動作中に上昇する
傾向があるとき、サーミスタ３６は、その温度変化を検
出し、その温度変化に応じた電気信号をサーミスタ接点
４２を介してコントローラへ供給する。マイクロチップ
レーザ５０の温度が予め決められた望ましい動作温度に
達すると、コントローラは、さらなるマイクロチップレ
ーザ温度上昇に応じて、直流電流をペルチェ駆動接点４
０を介してペルチェ冷却素子３８へ、マイクロチップレ
ーザからハウジング３０の内側フレーム３４へ、そして
ペルチェ冷却素子３８を通してハウジング３０の外側本
体３２への熱フローになる極性で供給する。それによ
り、マイクロチップレーザ５０の温度が減少する傾向に
なる。ハウジングが好適に取り付けられているので、直
接的または間接的のどちらかでヒートシンク上のサブマ
ウントを介して、ハウジングの外側本体は、ヒートシン
クに沿って廃熱を通す。図４および５に示された実施例
では、たとえば、外側本体３２は、熱が外側本体を通し
てサブマウントへ、次いで下にあるヒートシンクへ処分
のために流れるように、サブマウントに取り付けられて
いる。ペルチェ冷却素子でマイクロチップレーザから取
られる熱量を制御することにより確立される制御フィー
ドバックループを用いて、マイクロチップレーザ５０の
温度を予め決められた温度範囲内に制御することができ
る。マイクロチップレーザ５０の温度が狭い温度範囲内
に精密に制御される程度は、他の要因の中でも、サーミ
スタ応答時間と、マイクロチップレーザ５０、内側フレ
ーム３４、サーミスタ３６、ペルチェ冷却素子３８およ
び外側本体３２間の熱抵抗との関数になるだろう。
【００３７】マイクロチップレーザ５０の動作中の温度
が、断続動作中または減少パワー動作中に起こることが
あるような、予め決められた温度範囲以下に下がった場
合は、本発明のマイクロチップレーザアセンブリ２０
は、サーミスタ３６からの温度指示の減少に応じて、コ
ントローラからペルチェ冷却素子３８を流れる電流を反
対にすることにより、マイクロチップレーザ５０の温度
を予め決められた温度範囲内に維持することができる。
今説明したばかりの加熱モードでは、ペルチェ冷却器
は、マイクロチップレーザ５０を暖めるヒートポンプと
して役立つだろう。上述のフィードバック制御ループ
は、マイクロチップレーザが過度の熱を発生している場
合と、非常にわずかの熱を発生している場合の両方の場
合に、マイクロチップレーザ５０の温度を維持するのに
使用することができ、それにより、マイクロチップレー
ザの温度と出力周波数または他の動作パラメータを動作
条件の広範囲にわたって安定にする。
が、断続動作中または減少パワー動作中に起こることが
あるような、予め決められた温度範囲以下に下がった場
合は、本発明のマイクロチップレーザアセンブリ２０
は、サーミスタ３６からの温度指示の減少に応じて、コ
ントローラからペルチェ冷却素子３８を流れる電流を反
対にすることにより、マイクロチップレーザ５０の温度
を予め決められた温度範囲内に維持することができる。
今説明したばかりの加熱モードでは、ペルチェ冷却器
は、マイクロチップレーザ５０を暖めるヒートポンプと
して役立つだろう。上述のフィードバック制御ループ
は、マイクロチップレーザが過度の熱を発生している場
合と、非常にわずかの熱を発生している場合の両方の場
合に、マイクロチップレーザ５０の温度を維持するのに
使用することができ、それにより、マイクロチップレー
ザの温度と出力周波数または他の動作パラメータを動作
条件の広範囲にわたって安定にする。
【００３８】マイクロチップレーザアセンブリにペルチ
ェ冷却素子を組み込むことにより、マイクロチップレー
ザの温度を、サブマウント上に取り付けられたレーザダ
イオードおよび他の部品の温度に無関係に制御すること
ができる。この事については、レーザダイオードで発生
する熱は、熱拡散器とサブマウントを通って、マイクロ
チップレーザの温度に決して影響を及ぼすことなくヒー
トシンクで取られる。したがって、マイクロチップレー
ザとレーザダイオードは、もしそう望むならば、異なる
温度で動作させることができる。
ェ冷却素子を組み込むことにより、マイクロチップレー
ザの温度を、サブマウント上に取り付けられたレーザダ
イオードおよび他の部品の温度に無関係に制御すること
ができる。この事については、レーザダイオードで発生
する熱は、熱拡散器とサブマウントを通って、マイクロ
チップレーザの温度に決して影響を及ぼすことなくヒー
トシンクで取られる。したがって、マイクロチップレー
ザとレーザダイオードは、もしそう望むならば、異なる
温度で動作させることができる。
【００３９】マイクロチップレーザ５０を特徴づけ、予
め決められた動作条件の範囲にわたってマイクロチップ
レーザ５０を安定化するのに必要なペルチェ冷却素子駆
動電流でコントローラをプログラムするために、校正シ
ーケンスが好適に使用される。校正手順は、好適には、
多くの動作条件の間マイクロチップレーザを種々の温度
に維持するのに必要な駆動電流の量と極性を決定する。
このような動作条件は、ハイおよびロパワーモード、断
続動作モード、パルス化出力モード、異なる周囲温度環
境および他の動作変化を含むことができる。たとえば、
コントローラは、マイクロチップレーザ５０をある動作
条件の範囲の下にある温度範囲に維持するのに必要な駆
動電流レベルの範囲と極性を記憶することができ、その
結果、マイクロチップレーザ５０の温度、ゆえにマイク
ロチップレーザ５０の動作特性は、多くの動作モードで
望まれる通りに維持することができる。
め決められた動作条件の範囲にわたってマイクロチップ
レーザ５０を安定化するのに必要なペルチェ冷却素子駆
動電流でコントローラをプログラムするために、校正シ
ーケンスが好適に使用される。校正手順は、好適には、
多くの動作条件の間マイクロチップレーザを種々の温度
に維持するのに必要な駆動電流の量と極性を決定する。
このような動作条件は、ハイおよびロパワーモード、断
続動作モード、パルス化出力モード、異なる周囲温度環
境および他の動作変化を含むことができる。たとえば、
コントローラは、マイクロチップレーザ５０をある動作
条件の範囲の下にある温度範囲に維持するのに必要な駆
動電流レベルの範囲と極性を記憶することができ、その
結果、マイクロチップレーザ５０の温度、ゆえにマイク
ロチップレーザ５０の動作特性は、多くの動作モードで
望まれる通りに維持することができる。
【００４０】したがって、本発明のマイクロチップレー
ザアセンブリ２０は、従来のマイクロチップレーザアセ
ンブリで課せられた制限を克服する。詳細には、マイク
ロチップレーザアセンブリ２０は、光出力周波数または
他のレーザパラメータの精密制御を要求するいくつかの
レーザ用途において必要とされる温度制御が備えられ
る。
ザアセンブリ２０は、従来のマイクロチップレーザアセ
ンブリで課せられた制限を克服する。詳細には、マイク
ロチップレーザアセンブリ２０は、光出力周波数または
他のレーザパラメータの精密制御を要求するいくつかの
レーザ用途において必要とされる温度制御が備えられ
る。
【００４１】本発明の多くの修正および他の実施例は、
上述の説明と関連図面で提供された恩恵を持つ、本発明
が関係する当業者にはわかることになるだろう。したが
って、本発明は、開示された特定の実施例に制限される
べきではなく、その修正や他の実施例は、付随の請求項
の範囲内に含められるつもりであることが、理解される
べきである。ここでは特定の用語が用いられているが、
それらは、包括的かつ記述的な意味でのみ使用されてお
り、制限の目的ではない。
上述の説明と関連図面で提供された恩恵を持つ、本発明
が関係する当業者にはわかることになるだろう。したが
って、本発明は、開示された特定の実施例に制限される
べきではなく、その修正や他の実施例は、付随の請求項
の範囲内に含められるつもりであることが、理解される
べきである。ここでは特定の用語が用いられているが、
それらは、包括的かつ記述的な意味でのみ使用されてお
り、制限の目的ではない。
【図１】本発明の一実施例による、ハウジング、温度セ
ンサおよびペルチェ冷却素子を含むマイクロチップレー
ザアセンブリの一部の斜視図である。
ンサおよびペルチェ冷却素子を含むマイクロチップレー
ザアセンブリの一部の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例による、ハウジングへのマイ
クロチップレーザの挿入を示す、図１のマイクロチップ
レーザアセンブリの側面図である。
クロチップレーザの挿入を示す、図１のマイクロチップ
レーザアセンブリの側面図である。
【図３】本発明の一実施例による個別のペルチェ冷却素
子の斜視図である。
子の斜視図である。
【図４】本発明の一実施例による温度制御式マイクロチ
ップレーザ サブマウントアセンブリの拡大斜視図であ
る。
ップレーザ サブマウントアセンブリの拡大斜視図であ
る。
【図５】図４の温度制御式マイクロチップレーザ サブ
マウントアセンブリの組み立て後の斜視図である。
マウントアセンブリの組み立て後の斜視図である。
【図６】サーミスタ、コントローラおよびペルチェ冷却
素子の相互作用を説明する、本発明の一実施例によるマ
イクロチップレーザアセンブリのブロック図である。
素子の相互作用を説明する、本発明の一実施例によるマ
イクロチップレーザアセンブリのブロック図である。
Claims (22)
- 【請求項１】 内部空洞を限定する外側本体と、内部空
洞内に配置された内側フレームとからなり、少なくとも
部分的に熱伝導性であるハウジングと、 上記ハウジングの内側フレーム内に配置され、能動ゲイ
ン媒体と、該能動ゲイン媒体の光ポンピングに応じてパ
ルスを放射する可飽和吸収材とからなる単一結晶マイク
ロレーザと、 上記ハウジングの内部空洞に配置され、上記マイクロレ
ーザと上記ハウジングの両方と熱伝達状態にあるペルチ
ェ冷却器と、 上記マイクロレーザの動作中に発生する熱が、上記ペル
チェ冷却器によって上記マイクロレーザから取られ、上
記ハウジングを通ってヒートシンクに移されるように、
上記ハウジングと熱伝達状態に配置されたヒートシンク
とからなる温度制御式マイクロチップレーザアセンブ
リ。 - 【請求項２】 請求項１記載の温度制御式マイクロチッ
プレーザアセンブリにおいて、さらに、 前記マイクロレーザの温度を温度を監視する温度センサ
と、 上記温度センサに応じて、前記マイクロレーザの温度が
予め決められた温度範囲内に維持されるように、前記ペ
ルチェ冷却素子を制御するコントローラとを含む温度制
御式マイクロチップレーザアセンブリ。 - 【請求項３】 請求項２記載の温度制御式マイクロチッ
プレーザアセンブリにおいて、前記コントローラは、複
数の動作条件の各々のための駆動電流の予め決められた
スケジュールを含む温度制御式マイクロチップレーザア
センブリ。 - 【請求項４】 請求項１記載の温度制御式マイクロチッ
プレーザアセンブリにおいて、前記ペルチェ冷却素子は
ビスマス テルライドで形成されている温度制御式マイ
クロチップレーザアセンブリ。 - 【請求項５】 請求項１記載の温度制御式マイクロチッ
プレーザアセンブリにおいて、前記フレームの外側本体
は前記ヒートシンクに取り付けられ、前記ペルチェ冷却
素子は、前記マイクロレーザの動作中に発生する熱が前
記ペルチェ冷却素子により前記ヒートシンクに向けられ
るように、前記内側フレームと外側本体の間に配置され
ている温度制御式マイクロチップレーザアセンブリ。 - 【請求項６】 請求項１記載の温度制御式マイクロチッ
プレーザアセンブリにおいて、前記ヒートシンクは、前
記ハウジングと一体形成されている温度制御式マイクロ
チップレーザアセンブリ。 - 【請求項７】 内部空洞を限定する外側本体と、該外側
本体が周囲を取り囲むように、内部空洞内に配置された
内側フレームとからなるハウジングと、 上記ハウジングの内側フレーム内に配置され、その光ポ
ンピングに応じてコヒーレント光パルスを放射するマイ
クロレーザと、 上記外側本体と上記内側フレームの間で上記ハウジング
の内部空洞に配置され、上記マイクロレーザからその動
作中の熱を除去するように上記マイクロレーザと熱伝達
状態にある熱電冷却器とからなる温度制御式マイクロチ
ップレーザアセンブリ。 - 【請求項８】 請求項７記載の温度制御式マイクロチッ
プレーザアセンブリにおいて、前記ハウジングの外側本
体は、前記マイクロレーザより放射されたコヒーレント
光が向けられる開口部を限定している温度制御式マイク
ロチップレーザアセンブリ。 - 【請求項９】 請求項７記載の温度制御式マイクロチッ
プレーザアセンブリにおいて、さらに、 前記マイクロレーザの温度を温度を監視する温度センサ
と、 上記温度センサに応じて、前記マイクロレーザの温度が
予め決められた温度範囲内に維持されるように、前記熱
電冷却器を制御するコントローラとを含む温度制御式マ
イクロチップレーザアセンブリ。 - 【請求項１０】 請求項９記載の温度制御式マイクロチ
ップレーザアセンブリにおいて、前記コントローラは、
複数の動作条件の各々のための駆動電流の予め決められ
たスケジュールを含む温度制御式マイクロチップレーザ
アセンブリ。 - 【請求項１１】 請求項７記載の温度制御式マイクロチ
ップレーザアセンブリにおいて、前記熱電冷却器は、ビ
スマス テルライドで形成されたペルチェ冷却器からな
る温度制御式マイクロチップレーザアセンブリ。 - 【請求項１２】 請求項７記載の温度制御式マイクロチ
ップレーザアセンブリにおいて、前記ハウジングの外側
本体と内側フレームは、熱伝導性材料で形成されている
温度制御式マイクロチップレーザアセンブリ。 - 【請求項１３】 請求項７記載の温度制御式マイクロチ
ップレーザアセンブリにおいて、さらに、前記ハウジン
グの外側本体と熱伝達状態に配置されたヒートシンクを
含み、前記ハウジングの外側本体と内側フレームは、前
記マイクロレーザの動作中に発生する熱が、前記熱電冷
却器によって前記マイクロレーザから取られ、前記ハウ
ジングを通って上記ヒートシンクに移される温度制御式
マイクロチップレーザアセンブリ。 - 【請求項１４】 熱伝導性材料からなるサブマウント
と、 ポンプ信号を照射するポンプ源であって、上記ポンプ源
の動作中に発生する熱が上記サブマウントに移されるよ
うに、上記サブマウント上にそれと熱伝達状態で取り付
けられたポンプ源と、 上記ポンプ源と光学的整列状態で上記サブマウント上に
取り付けられたマイクロチップレーザアセンブリであっ
て、 上記サブマウント上に取り付けられ、少なくとも部分的
に熱伝導性であるハウジングと、 上記ハウジング内に配置され、上記ポンプ信号による光
ポンピングに応じてパルスを放射するマイクロレーザ
と、 上記ハウジング内に配置されたペルチェ冷却器とからな
り、上記ペルチェ冷却器は、上記マイクロレーザと上記
ハウジングの両方と熱伝達状態にあり、上記マイクロレ
ーザの動作中に発生する熱が、上記ペルチェ冷却器によ
って上記マイクロレーザから取られ、上記ハウジングを
通って上記サブマウントに移されることにより、上記マ
イクロレーザが上記ポンプ源の温度と無関係に制御可能
になっている温度制御式マイクロチップレーザサブマウ
ントアセンブリ。 - 【請求項１５】 請求項１４記載の温度制御式マイクロ
チップレーザサブマウントアセンブリにおいて、前記サ
ブマウントは、一対の対向する側壁を有する溝を限定し
ており、前記ポンプ源は、前記サブマウントで限定され
た溝の側壁の１つに取り付けられたレーザダイオードか
らなる温度制御式マイクロチップレーザサブマウントア
センブリ。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の温度制御式マイクロ
チップレーザサブマウントアセンブリにおいて、前記マ
イクロチップレーザアセンブリは、前記サブマウントで
限定された溝内に取り付けられたレーザダイオードの上
に横たわるように、前記サブマウント上に取り付けられ
ている温度制御式マイクロチップレーザサブマウントア
センブリ。 - 【請求項１７】 請求項１４記載の温度制御式マイクロ
チップレーザサブマウントアセンブリにおいて、さら
に、その上に前記サブマウントが取り付けられるヒート
シンクを含む温度制御式マイクロチップレーザサブマウ
ントアセンブリ。 - 【請求項１８】 請求項１４記載の温度制御式マイクロ
チップレーザサブマウントアセンブリにおいて、さら
に、 前記マイクロレーザの温度を温度を監視する温度センサ
と、上記温度センサに応じて、前記マイクロレーザの温
度が予め決められた温度範 囲内に維持されるように、前記ペルチェ冷却素子を制御
するコントローラとを含む温度制御式マイクロチップレ
ーザアセンブリ。 - 【請求項１９】 請求項１８記載の温度制御式マイクロ
チップレーザサブマウントアセンブリにおいて、前記コ
ントローラは、複数の動作条件の各々のための駆動電流
の予め決められたスケジュールを含む温度制御式マイク
ロチップレーザサブマウントアセンブリ。 - 【請求項２０】 請求項１４記載の温度制御式マイクロ
チップレーザサブマウントアセンブリにおいて、前記ハ
ウジングは、内部空洞を限定する外側本体と、内部空洞
内に配置された内側フレームとからなり、前記マイクロ
レーザは、内側フレーム内に配置されている温度制御式
マイクロチップレーザサブマウントアセンブリ。 - 【請求項２１】 請求項２０記載の温度制御式マイクロ
チップレーザサブマウントアセンブリにおいて、前記フ
レームの外側本体は前記サブマウントに取り付けられ、
前記ペルチェ冷却器は、前記マイクロレーザの動作中に
発生する熱が前記ペルチェ冷却器により前記サブマウン
トに向けられるように、前記内側フレームと外側本体の
間に配置されている温度制御式マイクロチップレーザサ
ブマウントアセンブリ。 - 【請求項２２】 請求項２１記載の温度制御式マイクロ
チップレーザサブマウントアセンブリにおいて、前記外
側本体は、前記ペルチェ冷却器のフィードバック制御の
ための接点を含む温度制御式マイクロチップレーザサブ
マウントアセンブリ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/183,227 US6055815A (en) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | Temperature-controlled microchip laser assembly and associated submount assembly |
| US09/183227 | 1998-10-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000156538A true JP2000156538A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=22671983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11308495A Pending JP2000156538A (ja) | 1998-10-30 | 1999-10-29 | 温度制御されたマイクロチップレ―ザアセンブリ及び関連するサブマウントアセンブリ |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6055815A (ja) |
| EP (1) | EP0997991B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000156538A (ja) |
| AT (1) | ATE211314T1 (ja) |
| AU (1) | AU758016B2 (ja) |
| CA (1) | CA2287945A1 (ja) |
| DE (1) | DE69900629T2 (ja) |
| IL (1) | IL132626A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100953441B1 (ko) | 2009-06-25 | 2010-04-20 | 충북대학교 산학협력단 | 온도 제어 장치 및 그 구동 방법 |
Families Citing this family (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6167721B1 (en) * | 1998-07-14 | 2001-01-02 | Borst, Inc. | Electrochemical hydrogen pump and uses thereof for heat exchange applications |
| JP3228267B2 (ja) * | 1999-04-27 | 2001-11-12 | 日本電気株式会社 | 電子デバイス |
| US6205790B1 (en) * | 1999-05-28 | 2001-03-27 | Lucent Technologies Inc. | Efficient thermoelectric controller |
| US6425440B1 (en) | 1999-07-06 | 2002-07-30 | Borst, Inc. | Reciprocal heat exchanger |
| US6233960B1 (en) * | 1999-10-12 | 2001-05-22 | International Business Machines Corporation | Spot cooling evaporator cooling system for integrated circuit chip modules |
| US6233959B1 (en) * | 1999-10-12 | 2001-05-22 | International Business Machines Corporation | Dehumidified cooling assembly for IC chip modules |
| DE10034262C1 (de) | 2000-07-14 | 2001-09-20 | Infineon Technologies Ag | Halbleitervorrichtung mit Temperaturregelung, insb. geeignet für den Kfz-Bereich |
| JP2002101274A (ja) * | 2000-09-26 | 2002-04-05 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光源装置、画像読取装置及び画像読取方法 |
| US6360544B1 (en) * | 2000-12-19 | 2002-03-26 | Intel Corporation | Anticyclone powered active thermal control unit |
| KR100387035B1 (ko) * | 2001-01-30 | 2003-06-12 | 삼성전자주식회사 | 일체형 열전달모듈을 이용한 광소자 모듈 |
| US6549550B2 (en) | 2001-02-14 | 2003-04-15 | Triquint Technology Holding Co. | Method for reducing thermal loss and providing mechanical compliance in a semiconductor package and the semiconductor package formed therefrom |
| DE10113943B4 (de) * | 2001-03-21 | 2009-01-22 | Jenoptik Laserdiode Gmbh | Diodenlaserbauelement |
| EP1262734A1 (de) * | 2001-06-01 | 2002-12-04 | Dalhoff, Ernst Dr. | Vorrichtung zur berührungslosen Vermessung eines Messojektes, insbesondere zur Distanz- und/oder Schwingungsmessung |
| US20030012524A1 (en) * | 2001-06-26 | 2003-01-16 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical module |
| US6581388B2 (en) * | 2001-11-27 | 2003-06-24 | Sun Microsystems, Inc. | Active temperature gradient reducer |
| US7235912B2 (en) * | 2002-03-08 | 2007-06-26 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon thermoelectric conversion devices and methods for the use and manufacture thereof |
| US20070126312A1 (en) * | 2002-03-08 | 2007-06-07 | Chien-Min Sung | DLC field emission with nano-diamond impregnated metals |
| US6949873B2 (en) * | 2002-03-08 | 2005-09-27 | Chien-Min Sung | Amorphous diamond materials and associated methods for the use and manufacture thereof |
| US7358658B2 (en) * | 2002-03-08 | 2008-04-15 | Chien-Min Sung | Amorphous diamond materials and associated methods for the use and manufacture thereof |
| US6806629B2 (en) | 2002-03-08 | 2004-10-19 | Chien-Min Sung | Amorphous diamond materials and associated methods for the use and manufacture thereof |
| US7085125B2 (en) * | 2002-03-21 | 2006-08-01 | Chien-Min Sung | Carbon nanotube devices and uses therefor |
| US6621841B1 (en) * | 2002-04-23 | 2003-09-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Phonon-pumped semiconductor lasers |
| US20040108857A1 (en) * | 2002-07-23 | 2004-06-10 | Paul Jarski | Ionization detectors |
| US7308008B2 (en) * | 2002-11-08 | 2007-12-11 | Finisar Corporation | Magnetically controlled heat sink |
| US6981380B2 (en) * | 2002-12-20 | 2006-01-03 | Intel Corporation | Thermoelectric cooling for microelectronic packages and dice |
| US7228020B2 (en) * | 2004-08-31 | 2007-06-05 | Finisar Corporation | Optoelectronic arrangement having a surface-mountable semiconductor module and a cooling element |
| EP1643603A1 (de) * | 2004-09-29 | 2006-04-05 | Wavelight Laser Technologie AG | Lasersystem mit Festkörperlaserköpfen |
| US7290395B2 (en) * | 2005-10-06 | 2007-11-06 | Gentcorp Ltd | High power thermoelectric controller |
| US7808636B2 (en) * | 2007-01-11 | 2010-10-05 | Rensselaer Polytechnic Institute | Systems, methods, and devices for handling terahertz radiation |
| US8696724B2 (en) * | 2007-01-11 | 2014-04-15 | Scion Neurostim, Llc. | Devices for vestibular or cranial nerve stimulation |
| US20080264464A1 (en) * | 2007-01-11 | 2008-10-30 | Nextreme Thermal Solutions, Inc. | Temperature Control Including Integrated Thermoelectric Sensing and Heat Pumping Devices and Related Methods and Systems |
| US8267983B2 (en) | 2007-01-11 | 2012-09-18 | Scion Neurostim, Llc. | Medical devices incorporating thermoelectric transducer and controller |
| US20080168775A1 (en) * | 2007-01-11 | 2008-07-17 | Nextreme Thermal Solutions, Inc. | Temperature Control Including Integrated Thermoelectric Temperature Sensing and Related Methods and Systems |
| US8267984B2 (en) * | 2007-08-03 | 2012-09-18 | Scion Neurostim, Llc. | Neurophysiological activation by vestibular or cranial nerve stimulation |
| US8460356B2 (en) | 2009-12-18 | 2013-06-11 | Scion Neurostim, Llc | Devices and methods for vestibular and/or cranial nerve stimulation |
| JP5388913B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2014-01-15 | 三菱電機株式会社 | 画像表示装置 |
| US10537467B2 (en) | 2010-12-16 | 2020-01-21 | Scion Neurostim, Llc | Systems, devices and methods for bilateral caloric vestibular stimulation |
| JP6366939B2 (ja) | 2010-12-16 | 2018-08-01 | サイオン・ニューロスティム，リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 両側カロリック前庭刺激のための装置 |
| US10512564B2 (en) | 2010-12-16 | 2019-12-24 | Scion Neurostim, Llc | Combination treatments |
| US9744074B2 (en) | 2010-12-16 | 2017-08-29 | Scion Neurostim, Llc | Combination treatments |
| US9001862B2 (en) * | 2012-03-09 | 2015-04-07 | Raytheon Company | Miniaturized solid-state lasing device, system and method |
| US10072881B2 (en) | 2014-11-26 | 2018-09-11 | Hoffman Enclosures, Inc. | Reduced footprint thermoelectric cooler controller |
| US10502463B2 (en) | 2014-11-26 | 2019-12-10 | Hoffman Enclosures, Inc. | Thermoelectric cooler controller and angled mounting thereof |
| US9755399B2 (en) * | 2015-05-05 | 2017-09-05 | Boreal Laser Inc. | Packaged laser thermal control system |
| WO2017059443A1 (en) * | 2015-10-01 | 2017-04-06 | Hoffman Enclosures, Inc. | Reduced footprint thermoelectric cooler controller |
| US10893906B2 (en) * | 2016-10-04 | 2021-01-19 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Tailored laser pulses for surgical applications |
| CN111721033A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-29 | 中筑科技股份有限公司 | 一种分布式热泵管控系统 |
| IL291729B2 (en) * | 2022-03-27 | 2023-11-01 | Elbit Systems Electro Optics Elop Ltd | Systems, subsystems and methods based on laser diodes, with temperature control |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5061076A (en) * | 1989-01-31 | 1991-10-29 | Enzo Diagnostics, Inc. | Time-resolved fluorometer |
| US5187714A (en) * | 1990-10-19 | 1993-02-16 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Laser-diode-pumped solid-state laser |
| US5136261A (en) * | 1990-12-11 | 1992-08-04 | Ball Corporation | Saturated absorption double resonance system and apparatus |
| DE4041130A1 (de) * | 1990-12-21 | 1992-07-02 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Festkoerper-lasersystem |
| US5140607A (en) * | 1991-05-23 | 1992-08-18 | Laser Diode, Inc. | Side-pumped laser with angled diode pumps |
| US5329539A (en) * | 1991-10-28 | 1994-07-12 | Lightwave Electronics | Efficient laser configuration |
| US5228923A (en) * | 1991-12-13 | 1993-07-20 | Implemed, Inc. | Cylindrical thermoelectric cells |
| JPH07288351A (ja) * | 1994-04-19 | 1995-10-31 | Fujitsu Ltd | ペルチェ制御回路及びその素子構造 |
| US5454002A (en) * | 1994-04-28 | 1995-09-26 | The Board Of Regents Of The University Of Oklahoma | High temperature semiconductor diode laser |
| US5796766A (en) * | 1994-08-23 | 1998-08-18 | Laser Power Corporation | Optically transparent heat sink for longitudinally cooling an element in a laser |
| US5918469A (en) * | 1996-01-11 | 1999-07-06 | Silicon Thermal, Inc. | Cooling system and method of cooling electronic devices |
| GB9606323D0 (en) * | 1996-03-26 | 1996-05-29 | Spectron Laser Systems Ltd | Improvements in or relating to microchip lasers |
| DE19646072A1 (de) * | 1996-11-08 | 1998-05-14 | Daimler Benz Ag | Diodengepumpter, frequenzverdoppelter Festkörperlaser |
-
1998
- 1998-10-30 US US09/183,227 patent/US6055815A/en not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-10-28 IL IL13262699A patent/IL132626A/en not_active IP Right Cessation
- 1999-10-29 EP EP99120915A patent/EP0997991B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-29 DE DE69900629T patent/DE69900629T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-29 AU AU57140/99A patent/AU758016B2/en not_active Ceased
- 1999-10-29 JP JP11308495A patent/JP2000156538A/ja active Pending
- 1999-10-29 AT AT99120915T patent/ATE211314T1/de not_active IP Right Cessation
- 1999-11-01 CA CA002287945A patent/CA2287945A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100953441B1 (ko) | 2009-06-25 | 2010-04-20 | 충북대학교 산학협력단 | 온도 제어 장치 및 그 구동 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU5714099A (en) | 2000-05-04 |
| IL132626A (en) | 2002-11-10 |
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| DE69900629D1 (de) | 2002-01-31 |
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| DE69900629T2 (de) | 2002-06-13 |
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| IL132626A0 (en) | 2001-03-19 |
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| CA2287945A1 (en) | 2000-04-30 |
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