JP2004274019A - マイクロレーザ・キャビティ組立体とそのパッケージ法 - Google Patents

Abstract

【課題】取付け部材、能動利得媒体、少なくとも１つの電気光学構成要素、および少なくとも１つの整列組立体を含むキャビティ組立体を提供する。
【解決手段】取付け部材は１つの開口を画定し、この開口の中に能動利得媒体が配設され、熱伝導性材料によって構成されている。能動利得媒体に対して整列組立体が配設され、これは、電気光学構成要素が能動利得媒体に少なくとも部分的に整列されるように、電気光学構成要素を受け入れるために構成されている。整列組立体と能動利得媒体との相対的回転が前記能動利得媒体に対するそれぞれの電気光学構成要素の整列を直すように、整列組立体は能動利得媒体に対して回転可能に配設されている。能動利得媒体から熱を伝達排除するために、キャビティ組立体を熱伝導性ハウジングの中に取り付けることもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般にキャビティ組立体を含む電気光学システムとそのパッケージ法に関し、特にレーザ・キャビティ組立体を含む電気光学システムとそのパッケージ法に関する。

レーザ励起蛍光、微細加工、およびレーザ分光などの、多くの現代の適用分野で使用される電気光学システムは、通常多くの電気光学構成要素が同じプラットフォームの上に取り付けられるほど、小型化の一途をたどっている。プラットフォームは一般的に、熱ポンプなどのヒート・シンクによって取り付けることができる電気光学組立体を含む。したがって、電気光学組立体の少なくともある部分は一般に、電気光学組立体のさまざまな電気光学構成要素からそれらの下に存在するヒート・シンクへの比較的低い熱インピーダンスの経路を設けるために、金属や半導体などの伝熱性材料で形成される。

正しく機能するためには、電気光学システムのさまざまな構成要素を精確に整列させなければならない。例えば、ポンプ・ダイオードとそれに関連するレーザ結晶または能動利得媒体とを含む電気光学システムでは、ポンプ・ダイオードをレーザ結晶、ならびにその他の電気光学構成要素、レンズ、ミラーなどのさまざまな他の光学構成要素と精確に整列させることが必要である。この整列はこれまで常に多少難題であったが、電気光学システムのさまざまな構成要素の整列は、電気光学システムのさまざまな構成要素がさらに小さくなるにつれて、ますます重大かつますます困難になってきた。

さまざまな電気光学要素がいったん電気光学組立体の上に適切に取り付けられると、結果として得られる組立体は、電気光学組立体およびその下に存在するどのヒート・シンクも含めて、通常ＴＯ−３またはＴＯ−８パッケージなどの適切なパッケージの中に取り付けられる。当業者には周知のように、ＴＯ−３またはＴＯ−８パッケージなどの電気光学パッケージは、必要な電気エネルギーを電気光学システムに供給するために、結果的に得られる組立体の適切なリード線に電気的に接続するための多くの導電性ピンを含む。さまざまな電気光学構成要素が電気光学組立体の上に正しく取り付けられても、パッケージ内部の結果的に得られる組立体の取付けと、パッケージの導電性ピンと結果的に得られる組立体のそれぞれのリード線との間の電気接続部の確立は、電気光学システムの性能に不利な影響を及ぼす可能性がある。特に、パッケージ内部の結果的に得られる組立体の取付けでは一般に、結果的に得られる組立体を取り扱うことが必要であり、この取扱いは、結果的に得られる組立体を、さらに特定すればさまざまな電気光学構成要素を、静電気またはその他の有害な条件にさらすことがある。そのうえ、従来のパッケージ技術は、パッケージの導電性ピンと結果的に得られる組立体のそれぞれのリード線との間の適切な電気接続の確立を含めて、さまざまな電気光学構成要素を加熱するので不利である。

電気光学組立体とさまざまな電気光学構成要素の放熱を行うための付属のヒート・シンクとを含む、さまざまな小型化された電気光学システムが開発されているが、小型化された電気光学システムのさまざまな電気光学構成要素を整列させるための改善された技術の必要性は依然として存在する。これに関して、ジンバル組立体などの装置が、さまざまな電気光学結晶構成要素を半径方向に位置付けるためにしばしば使用される。しかし、多くの従来のジンバル組立体は多少なりとも自由に回転運動するので、ジンバル組立体は、小さな力が組立体のさまざまな構成要素または組立体自体に加えられると回転する傾向があるので望ましくない。

さらにまた、電気光学構成要素に悪影響を及ぼすことなく電気光学システムを適切に実装するための、改善された実装技術の必要性は依然として存在する。そのうえ、必要最小限の構成要素を利用して電気光学システムを適切に実装するための、改善された実装技術の必要性は常に存在する。これに関して、より少ない構成要素を有するシステムでは、一般に故障許容範囲がより広く、重量は小さく、従来の電気光学システムよりもコストを低くすることができる。
米国特許第５３９４４１３号 米国特許第６０７２８１５号

上記の背景に照らして、本発明は、電気光学システムのそれぞれの電気光学構成要素を整列させるための少なくとも１つの整列組立体を含むキャビティ組立体を提供する。これに関して、前記整列組立体は、電気光学構成要素を整列させ、電気光学構成要素を、従来のジンバル組立体と比較して望ましくない自在回転運動をさせない方式で保持する。そのうえ、本発明は、キャビティ組立体を含み、かつキャビティ組立体を外部環境から保護し、熱をキャビティ組立体から除去する働きをする電気光学システムを提供する。したがって、キャビティ組立体は個別のヒート・シンクを必要とせず、このため利用する構成要素も従来のキャビティ組立体に較べて少ない。また、電気光学システムとキャビティ組立体とをパッケージするための関連する方法も提供される。

一実施形態によれば、キャビティ組立体は、能動利得媒体と、周波数逓倍素子（例えばＫＴｉＯＰＯ）および／もしくは第４高調波発生装置（例えばＢｅｔａ−Ｂａｒｉｕｍ Ｂｏｒａｔｅ（ＢＢＯ）結晶）などの少なくとも１つの電気光学構成要素とを含む。そのうえ、キャビティ組立体は、電気光学構成要素が能動利得媒体と少なくとも部分的に整列するように電気光学構成要素を受け入れるように構成された少なくとも１つの整列組立体を含む。整列組立体は、能動利得媒体に対して回転可能に配設されているので、整列組立体と能動利得媒体との相対的回転は、能動利得媒体に対する電気光学構成要素の整列を直す。

キャビティ組立体はさらに開口を画定する取付け部材を含み、能動利得媒体は取付け部材によって画定された開口の内部に配設される。一実施形態では、取付け部材の外部にねじが刻まれている。また、整列組立体の少なくとも１つを取付け部材に確保できるようにしてもよい。例えば、整列組立体は第１整列組立体と第２整列組立体とを含むことができ、第１整列組立体を取付け部材に確保することができる。次いで第２整列組立体を、取付け部材と向い合う第１整列組立体に確保することが可能である。また一例として、第１整列組立体を、第１電気光学構成要素を受け入れるように構成することが可能で、また第２整列組立体は、第２電気光学構成要素とは異なる第２電気光学構成要素を受け入れるように構成される。能動利得媒体を、取付け部材と熱接触状態で配設して、能動利得媒体によって発生する熱が少なくとも部分的に取付け部材に伝達するようにしてもよい。ある実施形態では、キャビティ組立体は支持組立体をさらに含み、支持組立体の上に能動利得媒体を取り付けて、支持組立体を、取付け部材によって画定される開口の中で少なくとも部分的に取付け部材に確保することができる。

ある有利な実施形態では、各整列組立体は位置決め部材とくさび部材とを含む。位置決め部材は、電気光学構成要素が能動利得媒体と少なくとも部分的に整列するようにそれぞれの電気光学構成要素を受け入れるために構成されている。また位置決め部材を、電気光学構成要素が取付け部材によって定められた軸からある角度をなすようにそれぞれの電気光学構成要素を受け入れるために構成することもできる。くさび部材は第１および第２主対向面を含み、第１面は第２面に対して鋭角をなす。くさび部材はそれぞれの位置決め部材に対して回転可能に配設され、こうしてくさび部材と位置決め部材との相対的回転は、能動利得媒体に対する電気光学構成要素の整列を直す。位置決め部材とくさび部材を、取付け部材とは独立して確保するなど、互いに確保することが可能である。

ある有利な実施形態では、本発明は、キャビティ組立体を実装する方法を提供する。この方法は一般に、取付け部材を提供し次いで能動利得媒体を取付け部材に取り付けることから始まる。支持組立体を含む実施形態では、能動利得媒体を支持組立体に取り付けて、支持組立体を取付け部材によって画定された開口の内部に取り付ける。次に、整列組立体を取付け部材に対して位置付けし、各整列組立体は電気光学構成要素を含む。整列組立体を、整列組立体と能動利得媒体との間で相対回転させることによって位置付け、これによって、能動利得媒体に対するそれぞれの電気光学構成要素の整列を直す。次に、少なくとも１つの電気光学構成要素を取付け部材に確保する。

各整列組立体が位置決め部材とくさび部材とを含む実施形態では、各整列組立体のくさび部材をそれぞれの位置決め部材に対してまず回転可能に整列させることによって整列組立体を位置付け、こうしてくさび部材とそれぞれの位置決め部材との相対的回転が、能動利得媒体に対するそれぞれの電気光学構成要素の整列を直す。次に、くさび部材をそれぞれの位置決め部材に確保する。

本発明の別の態様によれば、電気光学システムが提供される。この態様によれば、電気光学システムは、内部キャビティを画定する電熱材料で作られたハウジングを含む。ハウジングはその他に複数のリブを包含することができる。このシステムはポンプ組立体とキャビティ組立体とを含む。またポンプ組立体はポンプ源を含み、少なくとも部分的にハウジングのキャビティの内部に取り付けられている。キャビティ組立体は能動利得媒体と少なくとも１つの整列組立体とを包含し、整列組立体は少なくとも１つの電気光学構成要素を含む。整列組立体を、電気光学構成要素が少なくとも部分的に能動利得媒体に整列されるように、能動利得媒体に対して配設する。そのうえ、キャビティ組立体がハウジングと熱的接触状態になって能動利得媒体からの熱伝達を可能にするように、キャビティ組立体をハウジングの内部キャビティの中に配設する。キャビティ組立体の劣化を少なくとも部分的に防止するために、ハウジングの内部キャビティを外部環境から隔離することができる。

本発明のさらに別の態様によれば、電気光学システムの実装方法が提供される。この方法は一般にハウジングの準備から始まる。次にポンプ組立体を、ポンプ源を含めてハウジングの内部キャビティの中に少なくとも部分的に取り付ける。次に、キャビティ組立体を、ハウジングによって画定された内部キャビティの中に確保する。これに関して、内部キャビティの中にキャビティ組立体を確保することは、キャビティ組立体とハウジングとの間の熱接触を確立して、これによって能動利得媒体からハウジングへの熱伝達を可能にすることを含む。次に内部キャビティを閉じ、これによって、内部キャビティを劣化から少なくとも部分的に防止するように外部環境から隔離する。取付け組立体が組立部材を含む実施形態では、キャビティ組立体を内部キャビティの中に確保する前に、能動利得媒体は取付け部材に対して固定される。それから整列組立体を取付け部材に対して回転し、これによって、能動利得媒体に対するそれぞれの電気光学構成要素の整列を直す。次に、整列組立体を取付け部材に確保する。またキャビティ組立体の取付け部材も、取付け部材をねじ込み可能に確保するなどによって、ハウジングによって画定された内部キャビティの中に確保することができる。

したがって、本発明は、電気光学システムのそれぞれの電気光学構成要素を整列するための、さらに望ましくない自在回転運動を起こさせない方法で電気光学構成要素を保持するための少なくとも１つの整列組立体を含むキャビティ組立体を提供する。そのうえ本発明は、キャビティ組立体を含み、キャビティ組立体を外部環境から防ぎ、かつキャビティ組立体から熱を除去するので個別のヒート・シンクを必要としないようにするハウジングを有する、電気光学システムを提供する。

こうして本発明を一般的に説明したが、以下添付の図面を参照する。これらの図面は必ずしも縮尺通りに図示されてはいない。

本発明の好ましい実施形態が示されている添付図面を参照して、以下に本発明をさらに詳細に説明する。しかしながら、本発明を多くの異なる形で実施することもでき、ここに記載の実施形態に限定されるもの解釈してはならない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が詳細かつ完全になり、当業者に本発明の範囲を完全にもたらすように提供されている。同様な参照番号は全体を通じて同様な要素を示す。

ここで図１を参照すると、本発明の一実施形態によるキャビティ組立体１０が示されている。キャビティ組立体はさまざまな電気光学システムのいずれも支持することができるが、キャビティ組立体は、ポンプ源（例えばレーザ・ダイオード）と、レーザ結晶またはその他の能動利得媒体（以下一般にマイクロ共振器キャビティと呼ぶ）と、さまざまな他の電気光学構成要素との間の精確な整列を必要とするマイクロレーザ・システムを支持して整列させるために、特に有利である。したがって、キャビティ組立体を以下マイクロレーザ・システムに関連して説明する。図示されているように、キャビティ組立体は、光学軸１８を定める取付け部材１２を含み、光学軸は多くの個所に存在することができるが、好ましい実施形態では、取付け部材の中心を通って延在している。

次に図２Ａを参照すると、前記キャビティ組立体１０は支持組立体３２をさらに含み、支持組立体３２は、確保部材３４とヒート・シンク・プラットフォーム３６とを含み、以下に説明するようにマイクロ共振器キャビティ３８をポンプ源に確保してこれと整列させる。ポンプ源は一般的に取付け部材１２の光学軸１８に沿って整列しているので、マイクロ共振器キャビティ３８もまた一般的に取付け部材１２の光学軸１８に沿って整列している。熱がマイクロ共振器キャビティから伝達されるように、確保部材３４はアルミニウムなどの電熱性材料で作られていることが好ましい。同様に、ヒート・シンク・プラットフォーム３６も銅などの電熱性材料で作られていることが好ましい。これに関して、マイクロ共振器キャビティ３８はヒート・シンク・プラットフォーム３６に確保され、ヒート・シンク・プラットフォーム３６は確保部材３４に確保されている。他の要素「の上にある」、「の上に取り付けられている」、または「に確保されている」として述べられている要素または構成要素は、下に存在する要素に取り付けられていても、または直接確保されていてもよく、または、１つもしくは複数の介在する層または要素を備えた他の要素の上に単に重なっていてもよいことが、当業者には理解されるはずである。支持組立体の各構成要素は、多くの異なる方法の１つによって確保されることが可能であるが、ある実施形態では、マイクロ共振器キャビティをヒート・シンク・プラットフォームにハンダ付けして、ヒート・シンク・プラットフォームを、ねじ３７、ピン、またはその他（以下一般に「ねじ」と呼ぶ）を介して確保部材に確保する。以下に説明するように、確保部材を取付け部材の中に取り付けることが可能で、したがって、ある実施形態では、取付け部材の内部ねじに対応してねじ込み可能にかみ合うための外部ネジを含む。

ある実施形態による確保部材３４は、図２Ｂおよび図２Ｃに示すように開口部４２とマイクロ共振器調整開口４４とを画定する。マイクロ共振器キャビティ３８を含むヒート・シンク・プラットフォーム３６を確保部材３４に確保し、マイクロ共振器キャビティを少なくとも部分的に開口部４２と整列させる。調整開口によって、開口部４２に対するマイクロ共振器キャビティの整列を調整することができる。これに関して、好ましい一実施形態では、調整開口は細長い径方向に延びた開口部であり、これを通ってねじが延在する。ねじはまたヒート・シンク・プラットフォームにも係合し、最初は、ヒート・シンク・プラットフォームとそのヒート・シンク・プラットフォームによって支えられたマイクロ共振器キャビティを調整開口によって画定された境界の中で確保部材に対して調整できるように、比較的緩い連結を行う。いったんマイクロ共振器キャビティを下記のように適切に位置付けた後、ねじを締め付けて、確保部材に対するヒート・シンク・プラットフォームとマイクロ共振器キャビティとの位置を固定することができる。

マイクロ共振器キャビティ３８は、能動利得媒体と、共振器キャビティを画定する一対のミラーの間に挟まれた可飽和吸収体を含むことが好ましい。これに関して、適当なマイクロ共振器キャビティの例が、１９９５年２月２８日に発行されたＪｏｈｎ Ｊ．Ｚａｙｈｏｗｓｋｉの米国特許第５３９４４１３号、および２０００年６月６日に発行されたＢｒｉａｎ Ｌ．Ｐｅｔｅｒｓｏｎの米国特許第６０７２８１５号に開示されており、これらの内容はその全体が本明細書に組み込まれている。ある有利な実施形態によれば、マイクロ共振器キャビティは、ネオジミウ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）によって形成された能動利得媒体と、四価のクロムでドープされたＹＡＧによって形成された可飽和吸収体とを含む。ある有利な実施形態の能動利得媒体は、約１．６原子パーセントのネオジミウムでドープされるが、能動利得媒体と可飽和吸収体は、本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまなドーパント・パーセンテージを含むことができる。この実施形態のマイクロ共振器は、１．０６ミクロンの波長を有する直線偏光レーザ・パルスを放射する。しかしながら、当業者には明白であろうが、能動利得媒体と可飽和吸収体は、異なる波長などの異なる性質を有するレーザ出力を提供するために、異なる材料で構成することができる。

次に図３Ａ〜３Ｂを参照すると、支持組立体と取付け部材が熱接触状態にあって、これによって熱を支持組立体から、さらにはマイクロ共振器キャビティから除去するように、支持組立体３２を取付け部材１２の内部に取り付けることができる。支持組立体を取り付けて、取付け部材を通じてレーザ・パルスの伝播を可能にするために、取付け部材はこれを通して開口５２を画定することが好ましい。また確保部材３４の外側にねじ山が刻まれている実施形態では、取付け部材の開口には内側にねじ山が刻まれていて、これによって開口の中で支持組立体とねじ込み式に係合し、これを確保することが好ましい。

ポンプ光をポンプ源（下に説明する）からマイクロ共振器キャビティ３８の中へ集束させるために、グラディエント・インデックス（ＧＲＩＮ）・レンズやその他の形式のレンズなどの、光収束装置を、図８に示すように開口５２の近くまたは内部で取付け部材１２に確保することができる。光収束装置を支持するために、取付け部材は、取付け部材の一表面に配設されたプラットフォーム部分５６を含むことができる。プラットフォーム部分５６は一般に、取付け部材の光学軸に近接して配設されて光収束装置を受け入れるように構成された凹部５８を画定する。

光収束装置５４を、多くの方法のいずれか１つによって凹部５８の中に確保することができるが、ある実施形態では、光収束装置は、板ばね２０およびその板ばねを取付け部材１２に確保するねじ２２を含む締付け組立体によって確保される。これに関して、光収束装置を、プラットフォーム部分と板ばねとの間の凹部の中に位置付けて、その後ねじを締め付けることによってプラットフォーム部分に確保することができる。いったん確保されると、光収束装置は一般に、取付け部材によって定められた光学軸に沿って位置する。取付け部材はプラットフォーム部分を含めて、アルミニウムなどの熱伝導性材料によって形成される。また、したがって、取付け部材は、能動利得媒体３８によって発生して支持組立体３２によって伝達される熱を、下記のようにハウジングに部分的に伝達することができる。

キャビティ組立体１０もまた、取付け部材によって確保された整列組立体を含む。キャビティ組立体はまた１つまたは複数の追加の整列組立体を含むことができ、各整列組立体は隣接する整列組立体に確保されることが可能である。例えば、再度図１を参照すると、キャビティ組立体は、取付け部材に確保されることが可能な第１整列組立体１４と、第１整列組立体に確保されることが可能な第２整列組立体１６とを含むことができる。各整列組立体は電気光学構成要素を受け入れることが可能である。例えば、１つまたは複数の整列組立体は、一般的にはＫＴｉＯＰＯまたはＫＴＰで形成された周波数逓倍結晶を受け入れることができる。そのうえ、またはその代りに、１つまたは複数の整列組立体は、第４次出力を発生させるための一般にＢｅｔａ−Ｂａｒｉｕｍ Ｂｏｒａｔｅ結晶（ＢＢＯ）で形成された第４高調波発生装置を受け入れることができる。

電気光学構成要素をそれぞれの整列組立体１４、１６に確保するために、さまざまな技法を利用することができる。例えば、電気光学構成要素をそれぞれの整列組立体に、ハンダ、エポキシ樹脂、またはその他の接合材を用いて確保することができる。代りに、整列組立体は締付け組立体を含むことができる。締付け組立体は多くの要素のいずれか１つを含むことができるが、好ましい一実施形態では、一般に、ねじ２２などによって取付け部材に確保されるステンレス鋼ばねなどの板ばね２０を備えている。これに関して、電気光学構成要素を、それぞれの整列組立体と板ばねとの間で、それぞれの整列組立体に隣接して位置付け、その後にねじを締めることによってそれぞれの整列組立体に確保することができる。電気光学構成要素をさらに確保するために、板ばねおよび／またはそれぞれの整列組立体は、下記のように電気光学構成要素を受け入れるための溝を画定することができる。これに関して、電気光学構成要素は、電気光学構成要素の整列が変位することなく確保されて、熱膨張収縮を受けることができる。

整列組立体を取付け部材１２の光学軸１８の周りに回転させ、これによってぞれぞれの電気光学構成要素の伝送軸を、マイクロ共振器キャビティ３８によって放射されたレーザ・パルスの偏光と平行に整列させることができる。したがって、偏光されたレーザ・パルスと電気光学構成要素の伝達軸との間の角度差に起因する、ぞれぞれの電気光学構成要素によってもたらされる偏光レーザ・パルスの強度低下を、最小限に抑えることができる。

マイクロ共振器キャビティ３８は一般に、レーザ・パルスが光学軸に平行な方向に偏光されるように取付け部材１２の光学軸１８に沿っているので、それぞれの電気光学構成要素の伝達軸を定める電気光学結晶の格子構造は、光学軸と整列していることが好ましい。これに関して、電気光学結晶は所定の平面に沿って成長した格子構造を含む。それから結晶を所定の平面に沿ってカットし、マイクロ共振器キャビティの光学軸と整列させる。しかしながら、電気光学結晶の成長および／またはカットの変動によって、多くの電気光学結晶は、その面に沿って結晶がカットされる平面からの格子構造の傾きが生じる。この軸を外れる傾きは、無にすることがない場合には、電気光学結晶がレーザ・パルスを劣化させる原因となる可能性がある。したがって、各整列組立体１４、１６は、電気光学構成要素が上に取り付けられる位置決め部材２４、２６と、くさび部材２８、３０とを含むことができる。

電気光学構成要素の軸を外れる傾きを無にするために、各整列組立体１４、１６のくさび部材２８、３０を取付け部材１２の光学軸１８などの軸の周りに回転させることが可能で、これによってそれぞれの位置決め部材２４、２６およびこれらの位置決め部材によって支えられる電気光学構成要素を、それぞれの取付け部材２４、２６に対して所定の角度で位置付ける。これに関して、整列組立体が取付け部材に確保されるときに光学軸に沿って整列することによって、それぞれの電気光学構成要素の格子構造がレーザ・パルスの偏光方向に正しく整列されるように、位置決め部材を位置付けることができる。下記のように電気光学構成要素を傾ける角度範囲を増すために、位置決め部材は、電気光学構成要素の伝達軸が光学軸に対してある角度をなすように、それぞれの電気光学構成要素を光学軸に対してある角度で受け入れることができる。

次に図４〜５、６〜７を参照すると、第１整列組立体１４の位置決め部材２４とくさび部材２８との実施形態が図示されている。図４Ａ〜４Ｃに示すように、位置決め部材２４は多くの異なる材料のいずれかを含むことができるが、熱伝導性であることが好ましく、ある実施形態ではステンレス鋼を含む。位置決め部材は一般に、それぞれの電気光学構成要素を受け入れるようになっている。したがって、位置決め部材２４はレセプタクル６０を画定する。マイクロ共振器キャビティ３８は取付け部材１２の光学軸１８に沿って取り付けられるのが好ましいので、位置決め部材２４は、整列組立体が取付け部材に確保されるときに、光学軸が少なくとも部分的にレセプタクル６０を通って延在するように、このレセプタクルを画定することが好ましい。

図示されている実施形態では、例えば、位置決め部材２４を全体的に円筒状にすることができ、くさび形空所６２を形成する結果としてＣ形状とすることができる。この空所の中に、位置決め部材はレセプタクル６０を画定するので、取付け部材１２の光学軸１８はこれを通過して延在する。図示された位置決め部材はＣ形状を有するが、位置決め部材はＣ形状である必要はない。ただしそれぞれの電気光学構成要素を支えることが可能であり、また回転可能でなければならないことを理解すべきである。例えば、位置決め部材を、電気光学構成要素を受け入れるための孔が貫通している円筒状のものにすることもできる。また図５Ａ〜５Ｃに示すように、位置決め部材２４は全体的に円筒状であることが可能で、矩形の空所を画定し、この空所の内部にレセプタクル６０が画定される。電気光学構成要素を位置決め部材に確保するために、位置決め部材は締付け組立体をさらに含むことができる。上述のように締付け組立体は、電気光学構成要素の上に重なる板ばね２０と、板ばねを位置決め部材に装着するためのねじ２２またはその他の接続具とを含んでもよい（図１を参照）。締付け組立体によって、電気光学構成要素は位置決め部材のレセプタクルの内部に確保され、光学軸との整列から変位することなく熱膨張収縮を受けることができるので、締付け組立体は有利である。電気光学構成要素が締付け組立体によって位置決め部材に確保されることは好ましいが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、多くの異なる方法のいずれかによって電気光学構成要素を位置決め部材に確保できることを理解すべきである。

先に述べたように、整列組立体１４、１６は、取付け部材１２の光学軸の周りに回転可能であり、これによってそれぞれの電気光学構成要素の伝達軸をマイクロ共振器キャビティ３８によって放射されるレーザ・パルスの偏光に対して整列させることができる。したがって、図４Ａ〜４Ｃに示す実施形態の位置決め部材２４は、ねじやピンなどの少なくとも１つの確保用要素を受け入れるための、少なくとも１つの、また一般的には複数の湾曲開口部６４を画定する。これに関して、位置決め部材は回転することができるが、下に説明するように、確保部材が位置決め部材を取付け部材にしっかりと固定していないかぎり、確保部材はそれぞれの湾曲開口部を通って延在している。

さらにまた、電気光学構成要素を方向づけすることができる角度範囲を増すために、位置決め部材２４はぞれぞれの電気光学構成要素をある角度で受け入れることができる。これに関して、それぞれの電気光学構成要素を受け入れるために位置決め部材によって画定されたレセプタクル６０を、円筒形状の位置決め部材によって定められた軸に対して所定の角度αで位置付けることができる。所定の角度は実質的に変えることができるが、ある実施形態では、この所定の角度は、それぞれのくさび部材２８によって画定された角度、例えば５度よりも大きくはない。

次に図６Ａ〜６Ｃを参照すると、整列組立体１４のある実施形態におけるくさび部材２８は、主要対向表面をなす第１表面６６と主要対向表面をなす第２表面６８とを含み、くさび部材の第１表面は第２表面に対して鋭角θ、例えば５度をなす。位置決め部材２４と同様に、くさび部材は多くの異なる材料のいずれか１つで構成することができるが、ある実施形態では、ステンレス鋼などの熱伝導性である。くさび部材を通るレーザ・パルスの伝播を可能にするために、くさび部材は開口７０を画定し、マイクロ共振器キャビティ３８によって放射されるレーザ・パルスはこの開口を通って伝播する。取付け部材１２の光学軸１８に沿ったマイクロ共振器キャビティの整列の結果として、光学軸も一般に、整列組立体が取付け部材に取り付けられたときに、くさび部材によって画定された開口を通って延在する。整列組立体のくさび部材に関する他の実施形態については、図７Ａ〜７Ｃを参照されたい。

多くの異なる方法のいずれか１つによって、それぞれの位置決め部材２４に対して、くさび部材２８を位置付けることができる。しかし好ましい一実施形態では、くさび部材はそれぞれの位置決め部材の次に位置付けられ、くさび部材か位置決め部材のいずれか一方のオス部分と、他方の部材によって画定された対応するメス部分とによって、位置決め部材について中心合せされる。くさび部材を、多くの異なる方法のいずれか１つによってそれぞれの位置決め部材に対して確保することができるが、ある実施形態では、確保要素を、少なくとも部分的にくさび部材およびそれぞれの位置決め部材を通じて延ばすことができる。この実施形態では、くさび部材は、それぞれの確保要素を受け入れるために、位置決め部材の開口部に類似した少なくとも１つの、より一般的には複数の湾曲開口部７２（図６Ａ〜６Ｃの実施形態に示す）を画定する。したがって、くさび部材および／または位置決め部材は回転することができるが、確保要素がそれぞれのくさび部材および／または位置決め部材を取付け部材１２にしっかり固定していないかぎり、確保要素はそれぞれの湾曲開口部を通って延在している。くさび部材は角度をなしているので、くさび部材とそれぞれの位置決め部材との間の相対的回転は、マイクロ共振器キャビティ３８によって放射されるレーザ・パルスの偏光方向に対するそれぞれの電気光学構成要素の伝達軸の角度を直すのに役立つ。くさび部材がいったん正しく整列されると、例えば１つまたは複数の確保要素をくさび部材とそれぞれの位置決め部材の両方に係合させ、その後に確保要素を締め付けることによって、くさび部材をそれぞれの位置決め部材に対して確保することができる。

本発明はまた、図８に図示されたキャビティ組立体の実施形態に関連してここで説明する、少なくとも１つの整列組立体を含むキャビティ組立体１０を実装するための有利な方法も提供する。本発明のこの態様によれば、支持組立体３２の少なくとも一部、好ましくは全体を、開口の内部にねじ込み式に前進させるなどして、支持組立体３２を最初に取付け部材１２の開口５２の中に取り付ける。支持組立体を適所に保持するために、止め部材７４を支持組立体に近い取付け部材の開口の中に取り付けることもできる。次に支持組立体のマイクロ共振器キャビティ３８を、取付け組立体の光学軸１８に少なくとも部分的に整列させる。

マイクロ共振器キャビティ３８によって発生する熱を最も効率的に伝達するために、マイクロ共振器キャビティ３８を一般的には取付け部材１２の光学軸に沿ってポンプ源と整列させるが、これによってポンプ光は、ヒート・シンク・プラットフォームをいかなるポンプにもクリップさせることなく、マイクロ共振器キャビティとヒート・シンク・プラットフォーム３６との間の接触平面に可能な限り近接した点においてマイクロ共振器キャビティ内に集束される。したがって、ある好ましい実施形態によって支持組立体３２を光学軸に整列させるために、初期整列を決定し、光をマイクロ共振器キャビティの中にポンピングする。一般的に、初期整列は、マイクロ共振器キャビティの端面のほぼ中心にあるマイクロ共振器をポンピングするためのポンプ源を提供する。ヒート・シンク・プラットフォームを確保部材３４に確保しているねじ３７を緩めた後に、ヒート・シンク・プラットフォームとマイクロ共振器とを、確保部材に対して半径方向に調整し、こうしてポンプ光をヒート・シンク・プラットフォームにより近いマイクロ共振器キャビティ上の一点に集束させる。次にレーザ出力を監視する。それから、ポンプ光がヒート・シンク・プラットフォームによって少なくとも部分的にクリップされることに起因するレーザ出力の劣化開始までレーザ出力を監視しながら、マイクロ共振器キャビティの調整を繰り返す。それからヒート・シンク・プラットフォームの半径方向の動きを、レーザ出力が劣化しなくなるまで反転する。この時点で、ヒート・シンク・プラットフォームを確保部材に確保しているねじを締め付けて、確保部材に対するヒート・シンク・プラットフォームとマイクロ共振器キャビティとの位置を確保する。

いったん支持組立体３２を取付け部材１２に取り付けて、取付け部材の光学軸１８に整列させると、次に整列組立体を取付け部材に対して整列させる。好ましい一実施形態では、第１整列組立体は取付け部材に確保される。これに関して、第１整列組立体を光集束装置５４に対向する取付け部材の片側に近接して、すなわち放射されるレーザ・パルスが通過する側に確保する。各整列組立体を確保するために、各位置決め部材を先ずそれぞれのくさび部材に対して整列させる。

前述のように、電気光学結晶の成長および／またはカットの変動によって、多くの電気光学結晶は軸外し傾斜（ｏｆｆ−ａｘｉｓ ｔｉｌｔ）を有する。したがって、マイクロ共振器キャビティ３８からのレーザ出力の劣化を避けるために、電気光学構成要素の格子構造がマイクロ共振器キャビティによって放射されるレーザ・パルスの偏光に整列するように、取付け部材１２の光学軸１８に対して電気光学構成要素を傾斜させることによって、軸外し傾斜を無くさなければならない。格子構造を整列させるために、ある例示的な方法によれば、第１整列組立体１４のくさび部材２８と位置決め部材２４とを、位置決め部材とくさび部材との湾曲開口部６４、７２を通じて確保要素を挿入するなどによって、取付け部材に一時的に確保することができる。しかしながら、くさび部材が取付け部材の光学軸の周りに回転できるように、確保要素は締め付けられない。

いったん、くさび部材２８と位置決め部材２４が取付け部材１２に一時的に確保されると、ポンプ光をマイクロ共振器キャビティ３８に集束して、位置決め部材によって支えられた電気光学構成要素を通過するレーザ・パルスを発生させることができる。それからくさび部材を位置決め部材に対して取付け部材の光学軸１８の周りに回転させることができ、位置決め部材は一緒に保持されるか、くさび部材とは違って回転するかのいずれかである。くさび部材の角度付き外形構成の結果として、くさび部材の回転は、レーザ出力に対する電気光学構成要素したがって格子構造の角度を変える。電気光学構成要素の格子構造が光学軸と整列するまで、電気光学構成要素によって提供される出力を監視しながら、くさび部材を繰り返し回転させる。この整列は、電気光学構成要素からの出力の強度におけるピークとして見ることができる。前述のように、好ましい一実施形態では、電気光学構成要素を位置決め部材に５度の角度で確保することができ、くさび部材の表面は５度の鋭角を画定することができる。したがって、くさび部材を光学軸に対して回転させることによって、第１整列組立体１４は０度から１０度までの軸外し傾斜を受け入れることができる。いったんくさび部材を位置決め部材に対して所望の位置に回転させると、確保要素を締め付けるなどによって、くさび部材を位置決め部材に確保する。

くさび部材２８を位置決め部材２４に確保した後、第１整列組立体１４全体、すなわちくさび部材とそれぞれの位置決め部材との組合せを、位置決め部材１２の光学軸１８に対して正しい位置に回転させることができる。前述のように、光学軸の周りに整列組立体を回転させると、電気光学構成要素の伝達軸は、電気光学構成要素の上流に位置するマイクロ共振器キャビティ３８によって放射されるレーザ・パルスの偏光と平行に整列する。また前述のように、ある実施形態のマイクロ共振器キャビティは、直線偏光レーザ・パルスを放射する。したがって、ある実施形態による整列組立体を位置付けるために、くさび部材を位置決め部材に整列させる前述の方法と同様に、マイクロ共振器キャビティのレーザ・パルスが位置決め部材によって支えられる電気光学構成要素を照らすように、ポンプ光をマイクロ共振器キャビティに集束させることができる。それから、電気光学構成要素の伝達軸がマイクロ共振器キャビティによって出力されるレーザ・パルスの偏光と平行にさらに密接に整列されるまで、光学軸の周りに連続的に回転させることができ、この整列は電気光学構成要素からの出力の強度におけるピークとして見ることもできる。出力パルスの直線偏光によって明らかなように、伝達軸がマイクロ共振器キャビティによって放射されるレーザ・パルスの偏光と平行に整列される２つの点が、電気光学結晶に上に存在する。したがって整列組立体を、これら２つの位置にあるように回転させる。

いったん第１整列組立体１４を正しい位置に回転させると、第１整列組立体を、ねじやピンなどによって取付け部材１２に確保することができる。整列組立体を取付け部材に確保するためにねじを利用する実施形態では、ねじは、取付け部材に対向する位置決め部材の表面によって画定される平面の先に延びないように、第１整列組立体の位置決め部材の凹部に入る頭部を有することが好ましい。整列組立体を取付け部材に確保することに続いて、上記と同じ方法で１つまたは複数の追加整列組立体を取付け部材に対して整列させることができる。これに関して、各追加整列組立体を取付け部材に対向する先の整列組立体の下流側に位置付けて、その後に先の整列組立体に確保することが好ましい。したがって、一連の電気光学構成要素をマイクロ共振器キャビティ３８から下流に位置付けて、マイクロ共振器キャビティから出力されるレーザ・パルスをさらに処理することができる。またねじの頭部を受け入れるための位置決め部材の凹部を設けることによって、追加の整列組立体を先の位置決め部材と同一平面に位置付けることができる。

例えば、第１整列組立体１４は、ＫＴＰによって形成された結晶などの周波数逓倍結晶７６を含むことができる。また第２整列組立体１６は、第４次出力を発生させるために周波数逓倍結晶の下流に配設された一般的にＢＢＯで形成された第４高調波発生装置７８を含むことができる。したがって、ネオジミウムでドープされたＹＡＧによって形成された能動利得媒体と、波長１．０６ミクロンのレーザ・パルスを放射する４価クロムでドープされたＹＡＧによって形成された可飽和吸収体とを含む、キャビティ組立体１０のためには、図８に示すキャビティ組立体は２６６ナノメーロルの波長を有する直線偏光パルスを発生させることになる。

図９、１０に示すように、上記のようなキャビティ組立体を電気光学システム８０において採用することができる。このような電気光学システムを、レーザ励起蛍光、超精密加工、およびレーザ分光を含む多くの適用分野に利用することができ、図９、１０を参照して以下に説明する。電気光学システムは、キャビティ組立体１０、ハウジング８２、およびポンプ組立体８４を含み、好ましい一実施形態では、さらに端部材８６を含む。ハウジングは正反対の第１端部８８と第２端部９０とを有し、（図１１Ａに示すように）内部キャビティ９２を画定する。ポンプ組立体は多くの装置のいずれか１つを含むことができるが、レーザ・ダイオードなどのポンプ源（図示せず）および速軸コリメータ・レンズ（図示せず）などの光学整列装置を含むことが好ましい。ポンプ組立体はまた、１つまたは複数のボール・レンズまたはＧＲＩＮレンズなどの追加レンズ、ならびにポンプ源をマイクロ共振器キャビティにファイバ結合することができるようにする光ファイバを含むこともできる。

ポンプ源はさまざまな異なる装置を含むことができるが、ある有利な実施形態のレーザ・ダイオードはガリウム砒素によって形成され、約１．５ワットのポンプ出力を提供する。ポンプ組立体８４をキャニスタなどの中に実装することもでき、そこから外向きに延びる複数の導電性ピン９３を含むこともでき、ピンはポンプ源との電気的接触を行う。したがってポンプ組立体の導電性ピンを駆動することによって電気光学システム８０を、動かすことができ、ポンプ組立体はポンプ源を駆動する。ポンプ組立体は、一般にハウジングの内部キャビティ９２の内部で第１端部に近接して取り付けられ、ポンプ信号を光学軸に沿ってハウジングの第２端部に向かって放射するように方向づけられる。（マイクロ共振器キャビティ３８と整列組立体１４、１６とを含めて）キャビティ組立体もまた、ポンプ信号を受け取るように第２端部に近いが、内部キャビティの内部に配設される。これに関して、ポンプ組立体からポンプ信号を放射される光学軸は、キャビティ組立体の取付け部材１２の光学軸１８と整列することが好ましい。

ここで、電気光学システム８０のハウジング８２を示す図１１Ａ〜１１Ｃを参照する。ハウジングは一般にアルミニウムなどの熱伝導性材料で作られる。ポンプ組立体８４とキャビティ組立体１０は、ポンプ組立体とキャビティ組立体がハウジングと熱接触状態になるように配設されることが好ましい。したがって、熱伝導性ハウジングはシステムのためのヒート・シンクとして役立つことができ、これによってシステムの構成要素から熱を引き離す。そのうえ、ヒート・シンクとして役立つためのハウジングの能力を促進するために、ハウジングは大きな表面積を有していて、そこから熱が消散されることが好ましい。例えば、図示された有利な実施形態では、ハウジングは外側表面の周りに複数のリブ９８を含む。図示されてはいないが、ハウジングは追加的に、または代替的に、ハウジングの外部リブ付き表面の上に空気を吹きつけて熱消散を容易にするためのファンを含むことができる。

ポンプ組立体８４を、多くの方式のいずれか１つでハウジング８２の内部キャビティ９２の中に取り付けることができるが、図示の実施形態では、ハウジングの第１端部は閉じているが複数の孔９９を画定する。ポンプ組立体の複数の導電性ピン９３がそれぞれの孔を通じて延びるように、ハウジングの開放第２端部を通じてポンプ組立を挿入することができる。これに関して、ポンプ組立体をハウジング内部のハウジングの第１端部８８に近いところに取り付けることができ、導電性ピンはそれぞれの孔を通じて延びる。図示された実施形態では、次にポンプ組立体を、外側から内部キャビティ内に配置し導電性ピンの末端部分によって決まった個所に確保することができる。ポンプ組立体をさまざまな方式で確保することができるが、導電性ピンを、図１３に示すようにハウジングの第１端部の外部表面近くに位置する印刷回路板（ＰＣＢ）１０１のそれぞれのパッドまたはその他の部分に接続することもできる。この実施形態では、ＰＣＢは電気的および機械的に導電性ピンに接続され、ねじやピンなどによってハウジングに固定することができ、またこれによってポンプ組立体をハウジングに確保することもできる。

いったんポンプ組立体８４がハウジング８２の第１端部８８に近接して取り付けられ、キャビティ組立体１０が内部キャビティの中に挿入されると、端部材８６は一般にハウジングの第２端部９０に近接して配設される。端部材をさまざまな多くの方法で配設することができるが、好ましい一実施形態では、端部材はハウジングの第２端部とねじ込み式に係合する。キャビティ組立体を外部環境の汚染物から保護するために、端部材とポンプ組立体はハウジングの第１および第２端部を閉じ、これによってハウジングの内部キャビティ９２を隔離する。再度図９を参照すると、システム８０はまた、内部キャビティを加圧して、保護しなければ光学要素を時間と共に劣化させることになるキャビティ組立体を外部環境からさらに保護するために、シュレーダ・バルブなどの圧力弁９４を含むこともできる。そのうえシステムは、オハイオ州シンシナティのＣｌｉｐｐａｒｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｉｎｃ．によって製造される圧力指示計などの、圧力指示計９６を含むことができる。圧力指示計は、ハウジングによって画定された（図１１Ａを参照）、さもなければ内部キャビティの中に開いている開口１００の中にきれいにぴったり嵌めることが可能である。したがって、内部キャビティにおける圧力が所定のレベルを超過すると、圧力指示計は、内部キャビティが過度に加圧されたことを示すために開口ではじける。

上述のように、ハウジング８２の内部キャビティ９２を加圧するために、システム８０のハウジング、または図示された実施形態では端部材８６は、圧力弁９４をさらに含む。これに関して、ここで一実施形態によるシステムの端部材を図示する図１２Ａ〜１２Ｃに注意を向ける。図示するように、端部材は第１端部１０２と第２端部１０４とを含み、ハウジングと同様に、アルミニウムなどの熱伝導性材料で作られていることが好ましい。端部材は、いったん端部材がハウジングに取り付けられるとハウジングによって画定された内部キャビティと同一の広がりをもつ内部キャビティ１０５を画定する。端部材はまた、端部材がハウジングに取り付けられるとハウジングの内部キャビティを加圧することができるように、圧力弁を受け入れるために、端部材の内部キャビティへの開口部１０６を含むことが好ましい。端部材はそのうえ、概して光学軸に沿って整列された端部材の内部キャビティへの開口部１０８を画定する。したがって、システムが作動すると、レーザ・パルスは端部材によって画定された開口部１０８を通じて伝播することができる。しかし、内部キャビティは前述のように外部環境から隔離されていることが好ましいので、反射防止被覆ガラスなどの光学的に透明な窓１１０（図１３に示す）を、端部材とハウジングの両方の内部キャビティが外部環境から、レーザ・パルスを窓から出力できる場合でも隔離されたままになるように、開口部の内部に少なくとも部分的に確保することが好ましい。

そのうえに端部材８６は、外部対象物に端部材したがってシステム８０を取り付けるために、少なくとも１つのアタッチメント要素を含むことができる。例えば図示の実施形態では、端部材は複数の湾曲スロット１１２によって画定された１つのアタッチメント要素を含む。外部取付け表面などの外部対象物にシステムを取り付けるために、ねじやピンなどが湾曲スロットを通って外部対象物の中に延びることができる。図示されたスロットの湾曲形状はシステムの回転を容易にし、これによってシステムによって放射されるレ−ザ・パルスの外部対象物に対する偏光方向を変える。

次に図１３を参照すると、本発明の他の態様が電気光学システム８０の実装方法を提供する。一般に、電気光学システムの実装はハウジング８２を準備することから始まる。次にポンプ組立体８４をハウジングの内部キャビティ９２の中に少なくとも部分的に取り付ける。上記のように、一実施形態では、ポンプ組立体の導電性ピン９３が、それぞれの複数の導電ピンの１つに関連した孔９９を貫通して延びる。やはり上記のように、次にポンプ組立体を、導電性ピンの末端部分で内部キャビティ９２の外側の適所に確保することができる。例えば導電性ピンを、ハウジング８２の第１端部８８の外部表面近くに位置するＰＣＢ１０１のぞれぞれのパッドまたはその他の部分に接続することができる。この実施形態では、ＰＣＢは導電性ピンに電気的および機械的に確保され、ねじ１１４やピンなどによってハウジングに確保され、これによってポンプ組立体もハウジングに確保する。

ポンプ組立体８４を取り付けた後、キャビティ組立体１０をハウジング８２の内部キャビティ９２の中に確保することができる。キャビティ組立体を多くの方式のいずれかによって内部キャビティの中に確保することができるが、好ましい一実施形態では、取付け部材を、したがってキャビティ組立体を内部キャビティの中にねじ込むために、キャビティ組立体の取付け部材１２は外ねじを含み、内部キャビティは内ねじを含む。内部キャビティの中に確保されると、マイクロ共振器キャビティ３８はポンプ組立体８４のポンプ源からいくらか離隔されることが好ましい。さまざまな間隔を使用することができるが、ポンプ源は一般にマイクロ共振器キャビティから２０±０．５ミクロンだけ離隔される。さらにまた、内部キャビティの中に確保されると、ポンプ組立体がポンプ信号を放射する光学軸はキャビティ組立体の取付け部材の光学軸１８に整列されることが好ましい。キャビティ組立体を内部キャビティの中に確保する助けとして、保持部材１１６を内部キャビティの中でポンプ組立体と反対側のキャビティ組立体に近接して確保することができる。これに関して、保持部材が外ねじを有することも好ましい。

いったんキャビティ組立体１０と保持部材１１６がハウジング８２の内部キャビティ９２の中に確保されると、ハウジングの第２端部９０は閉じられる。これに関して、好ましい一実施形態では、端部材８６はハウジングの第２端部に近接して確保され、内部キャビティを閉じる。端部材を多くの方式のいずれかによって確保することができるが、上記のように、端部材の第１端部１０２をハウジングの第２端部にねじ込み式に確保することができる。次いで、光学的に透明な窓１１０を、接着エポキシの使用などによって、端部材によって画定された開口部１０８の中に少なくとも部分的に確保することができる。代りに、光学的に透明な窓を、端部材をハウジングに確保する前に、端部材に確保することができる。いずれにしても、光学的に透明な窓を開口部の中に確保することを助けるために、端部材によって画定された開口部の中に保持部材１１８を確保することができる。

ハウジング８２の内部キャビティ９２が外部環境に対して閉じられた後、圧力弁９４および圧力指示計９６の使用などによって、内部キャビティを加圧することができる。内部キャビティを加圧する前のいずれかの時点において、圧力弁および圧力指示計をそれぞれ端部材８６とハウジングとに付加することができる。内部キャビティを、内部キャビティから所望の気体または蒸気をポンピングすることによって加圧することができる。それから圧力指示計は、前述のように、所望の圧力が内部キャビティの中で達成されたことを指示する。いったん内部キャビティ内の所望の圧力が達成されると、システム８０を、さまざまな適用分野のいずれか１つで使用することができる。これに関して、システムを、ポストまたは光学テーブルなどの外部対象物に取り付けることができる。

システム８０を多くの方式のいずれかによって取り付けることができるが、上記のように、一実施形態の端部材８６は少なくとも１つのアタッチメント要素を含む。端部材が複数の湾曲スロット１１２を画定する実施形態では、ねじやピンなどが湾曲スロットを通って外部対象物の中に延びることができる。図示されたスロットの湾曲形状はシステムの回転を容易にし、これによってシステムによって放射されるレ−ザ・パルスの外部対象物に対する偏光方向を変える。パルスの偏光方向を識別するために、システムは、システムによって発生するパルスの直線偏光方向を示すための、ハウジングまたは端部材の上の所定位置に配設された目盛などの識別子を含むことができる。

電気光学システムを図９〜１２に図示されているように説明したが、電気光学システムはキャビティ組立体を含めて、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、多くの異なる形のいずれによっても実施できることが理解されよう。これに関して、次に、本発明による電気光学システムの代替実施形態を図示する図１４を参照する。図１４Ａ、１４Ｂに示すように、電気光学システム１２０のキャビティ組立体は、ヒート・シンク１２４の上に取り付けられたサブマウント１２２を含む。ヒート・シンクを金とニッケルの合金でメッキした銀ベースなどの、熱伝導性材料で形成された受動ヒート・シンクにすることができるが、ヒート・シンクを能動ヒート・シンク、またはペルティエ・ヒート・ポンプなどのヒート・ポンプ、またはその他の熱電冷却器にすることもできる。したがってヒート・シンクは、廃熱を受け入れることによって構成要素を冷却するヒート・シンクのみならず、構成要素を暖めるために追加の熱を発生させるヒート・ポンプも含むことができる。

サブマウント１２２は、ヒート・シンク１２４への低い熱抵抗経路を設けるために熱伝導性材料によって構成される。サブマウントを構成する材料はまた、サブマウントの上に取り付けられたさまざまな電気光学構成要素を電気的に絶縁するように、電気絶縁体になっている。サブマウントをさまざまな熱伝導性で電気絶縁性の材料で形成することができるが、有利な実施形態のサブマウントは、熱伝導性であり電気絶縁性である酸化ベリリウム、酸化アルミニウム、または窒化アルミニウムによって形成される。

図示された実施形態では、マイクロ共振器キャビティ３８は、ハンダ、エポキシ樹脂、またはその他の接合剤を使用するなどによって、サブマウントの上に取り付けられ、マイクロ共振器キャビティは光学軸１２５を決定する。１つまたは複数の整列組立体１２８の中で１つまたは複数の電気光学構成要素１２６に対してマイクロ共振器キャビティを接近して離隔するために（以下に説明）、サブマウント１２２をヒート・シンク１２４の上に取り付けて、ブラケット１３０によってヒート・シンクから離隔させる。サブマウントとヒート・シンクを多くの異なる方式のいずれかによって、例えばハンダ、エポキシ樹脂、またはその他の接合剤を使用してブラケットに取り付けることができる。サブマウントからヒート・シンクへ熱を伝達するために、ブラケットをさまざまな熱伝導性材料によって作ることができるが、ある実施形態ではブラケットはニッケル・金でメッキされた銅によって作られる。

図１４に示す実施形態のサブマウント組立体はまた、マイクロ共振器キャビティ３８に近接して配設されたレーザ・ダイオードなどのポンプ源１３２を含む。これに関して、ポンプ源はマイクロ共振器キャビティの光学軸１２５と少なくとも部分的に整列している。したがって、ポンプ源の出力は能動利得媒体をポンピングするので、マイクロ共振器キャビティは一連のレーザ・パルスを放射する。ポンプ源はマイクロ共振器キャビティとはいくらか、例えば２０±０．５ミクロンだけ接近して離隔されることが好ましい。したがって、ポンプ源をマイクロ共振器キャビティ３８から接近して離隔させるために、図示の実施形態のポンプ源を、例えばハンダ、エポキシ樹脂、またはその他の接合剤を使用してポンプ・マウント１３４の上に取り付ける。次いで、ポンプ・マウントをブラケット１３０に確保する。ポンプ・マウント１３４を、例えばハンダ、エポキシ樹脂、またはその他の接合剤を使用して、多くの異なる方式のいずれかによってブラケット１３０に確保することができるが、図示の実施形態におけるポンプ・マウントは、ねじなどの締付け具によってブラケットに確保されている。さらにまた、ポンプ・マウントをブラケットと同様にさまざまな異なる材料で作ることができるが、ある実施形態では、ポンプ・マウントはニッケル・金メッキの銅で構成されている。したがって、ポンプ源１３２をマイクロ共振器キャビティ３８から電気的に絶縁するために、電気絶縁性パッド（図示せず）をポンプ源とポンプ・マウントとの間に配設することが好ましく、これによってポンプ源をポンプ・マウントから電気的に絶縁する。

キャビティ組立体はまた、それ自体先に説明したが、位置決め部材１３７（図４、５を参照）とくさび部材１３９（図６、７を参照）とを含む少なくとも１つの整列組立体１３６を含む。上述のように、各整列組立体は、周波数逓倍結晶（例えば、ＫＴｉＯＰＯまたはＫＴＰ）および／または第４高調波発生装置（例えば、ＢＢＯ）などの、電気光学構成要素を受け入れることが可能である。整列組立体はポンプ源１３２とマイクロ共振器キャビティ３８との下流に配設されている。これに関して、図示の実施形態では、キャビティ組立体はホルダ１３８も含み、ホルダの上に整列組立体が確保される。こうして、ホルダはマイクロ共振器キャビティに近接して整列組立体を位置付けることができ、電気光学構成要素をマイクロ共振器キャビティの光学軸１２５に少なくとも部分的に整列させることができる。

ホルダ１３８を、１つのキャビティを画定する円筒形状の構造物で構成することができ、このキャビティの中に、マイクロ共振器キャビティ３８、ブラケット１３０、ヒート・シンク１２４、ポンプ源１３２、およびポンプ・マウント１３４を含めたキャビティ組立体の他の要素が配設される。ホルダは多くの異なる材料のいずれによっても構成することができるが、ある実施形態では、ホルダは陽極処理されたアルミニウムで構成される。ホルダの一端部は、マイクロ共振器キャビティの光学軸に沿ってキャビティの開口部を画定することができる。また整列組立体を少なくとも開口部を覆ってホルダに確保して、これによって電気光学構成要素をマイクロ共振器キャビティの光学軸と少なくとも部分的に整列させることができる。

図１４Ａ，１４Ｂに示すように、キャビティ組立体は一般にハウジング１４０の内部キャビティ内に取り付けられ、それ自体当業者にはよく知られているがＴＯ−８パッケージまたはＴＯ−３パッケージなどの電気光学パッケージを含む。パッケージは一般に、キャビティ組立体を取り囲む複数の導電性ピン１４２を含む。ポンプ源の陽極と陰極およびヒート・シンク１２４に属するあらゆる電気リード線も含めて、パッケージの導電性ピンとキャビティ組立体のそれぞれのリード線（図示せず）との間に適切な電気接続部を確立することによって、電気光学システムを、電気光学パッケージの導電性ピンを適切に駆動することによって作動させることができる。マイクロ共振器キャビティ３８から放射されるレーザ・パルスがパッケージを出ることができるように、パッケージは、整列組立体の電気光学構成要素に近接して位置する１つの開口部を画定することが好ましい。しかしながら、キャビティ組立体の構成要素を外部環境から隔離するために、マイクロ共振器キャビティから放射されるレーザ・パルスの波長を有する信号を優先的に通すように構成された反射防止被覆ガラスなどの光学的に透明な窓１４４を、少なくとも部分的に開口部内に確保することが好ましい。

したがって本発明は、電気光学システムのそれぞれの電気光学構成要素を整列させるための、少なくとも１つの整列組立体を含むキャビティ組立体を提供する。整列組立体は、望ましくない自在回転運動をさせない方式で電気光学構成要素を保持する。そのうえ本発明は、キャビティ組立体を含み、かつキャビティ組立体を外部環境から保護して熱を消散させるのに役立つハウジングを有し、したがって個別のヒート・シンクを必要としない電気光学システムを提供する。

上記の説明と付属の図面において表された教示の利益を有する本発明が関係する当業者には、本発明の多くの改変およびその他の実施形態が思い浮かぶであろう。したがって、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、改変およびその他の実施形態も添付された特許請求の範囲の中に含む意図があることを理解されたい。本明細書では特定の用語を使用したが、これらの用語は一般的かつ説明上の意味で使用されたもので、限定を目的とするものではない。

本発明の一実施形態によるキャビティ組立体の斜視図である。 それぞれ、本発明の一実施形態による支持組立体のさまざまな斜視図と前面図である。 それぞれ、本発明の一実施形態による支持組立体のさまざまな斜視図と前面図である。 それぞれ、本発明の一実施形態による支持組立体のさまざまな斜視図と前面図である。 本発明の一実施形態による取付け部材の斜視図である。 本発明の一実施形態による取付け部材の斜視図である。 本発明の一実施形態による位置決め部材のさまざまな図である。 本発明の一実施形態による位置決め部材のさまざまな図である。 本発明の一実施形態による位置決め部材のさまざまな図である。 本発明の別の実施形態による位置決め部材のさまざまな図である。 本発明の別の実施形態による位置決め部材のさまざまな図である。 本発明の別の実施形態による位置決め部材のさまざまな図である。 本発明の一実施形態によるくさび部材のさまざまな図である。 本発明の一実施形態によるくさび部材のさまざまな図である。 本発明の一実施形態によるくさび部材のさまざまな図である。 本発明の別の実施形態によるくさび部材のさまざまな図である。 本発明の別の実施形態によるくさび部材のさまざまな図である。 本発明の別の実施形態によるくさび部材のさまざまな図である。 本発明の一実施形態によるキャビティ組立体の要素を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による電気光学システムの斜視図である。 ハウジングが外された、図９に示す電気光学システムの分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるハウジングのさまざまな図である。 本発明の一実施形態によるハウジングのさまざまな図である。 本発明の一実施形態によるハウジングのさまざまな図である。 本発明の一実施形態による端部材を示すさまざまな図である。 本発明の一実施形態による端部材を示すさまざまな図である。 本発明の一実施形態による端部材を示すさまざまな図である。 本発明の一実施形態による電気光学システムの要素を示す分解斜視図である。 本発明の別の実施形態による電気光学システムの、それぞれ上面図と断面図である。 本発明の別の実施形態による電気光学システムの、それぞれ上面図と断面図である。

符号の説明

１０ キャビティ組立体
１２ 取付け部材
１４ 第１整列組立体
１６ 第２整列組立体
１８ 光学軸
２０ 板ばね
２２ ねじ
２４ 位置決め部材
２６ 位置決め部材
２８ くさび部材
３０ くさび部材
３２ 支持組立体
３４ 確保部材
３６ ヒート・シンク・プラットフォーム
３７ ねじ
３８ マイクロ共振器キャビティ（能動利得媒体）
４２ 開口部
４４ マイクロ共振器調整開口
５２ 開口
５４ 光収束装置
５６ プラットフォーム部分
５８ 凹部
６０ レセプタクル
６２ くさび形空所
６４ 開口部
６６ 第１表面
６８ 第２表面
７０ 開口
７４ 止め部材
８０ 電気光学システム
８２ ハウジング
８４ ポンプ組立体
８８ 第１端部
９０ 第２端部
９２ 内部キャビティ
９３ 導電性ピン
９４ 圧力弁
９６ 圧力計
９９ 孔
１００ 開口
１０１ 印刷回路部
１０２ 第１端部
１０４ 第２端部
１０５ 内部キャビティ
１０８ 開口部
１１０ 窓
１１２ 湾曲スロット
１１４ ねじ
１１６ 保持部材
１２２ サブマウンド
１２４ ヒート・シンク
１２５ 光学軸
１３０ ブラケット
１３２ ポンプ源
１３４ ポンプ・マウント
１３８ ホルダ
１３９ くさび部材
１４０ ハウジング
１４２ 導電性ピン
１４４ 窓

Claims (34)

1. 電気光学システムであって、
   内部キャビティを画定している、熱伝導性材料で構成されたハウジングと、
   ポンプ源を含み、前記ハウジングの内部キャビティ内に少なくとも部分的に取り付けられたポンプ組立体と、
   能動利得媒体と、少なくとも１つの電気光学構成要素を含む少なくとも１つの整列組立体とを含むキャビティ組立体であって、前記少なくとも１つの整列組立体は、少なくとも１つの電気光学構成要素が前記の能動利得媒体と少なくとも部分的に整列するように能動利得媒体に対して配設され、前記キャビティ組立体は、前記ハウジングと熱接触状態にあって前記能動利得媒体から前記ハウジングへの熱伝達を可能にするように、前記ハウジングの内部キャビティの中に配設されている、キャビティ組立体と
   を包含する電気光学システム。
2. 前記ハウジングの内部キャビティが、前記キャビティ組立体の劣化を少なくとも部分的に防止するように外部環境から隔離されている、請求項１に記載の電気光学システム。
3. 各整列組立体が、
   それぞれの電気光学構成要素を受け入れるように構成された位置決め部材と、
   主対向表面をなす第１表面および第２表面を含むくさび部材であって、前記第１表面は前記第２表面に対して鋭角をなしていて、前記くさび部材と前記位置決め部材との相対的回転が能動利得媒体に対する電気光学構成要素の整列を直すように、前記くさび部材が前記位置決め部材に対して回転可能に配設されている、くさび部材と
   を包含する請求項１に記載の電気光学システム。
4. 所定の偏光方向を有する光出力を発生させる電気光学システムであって、光出力の所定の偏光方向が対象物に対して所定の方向づけのために回転することが可能であるように、前記ハウジングが対象物に回転可能に取り付けられるように構成された、請求項１に記載の電気光学システム。
5. 前記ハウジングが複数のリブを包含する請求項１に記載の電気光学システム。
6. 前記キャビティ組立体が支持組立体と取付け部材とをさらに含み、能動利得媒体が取付け部材に確保されている、請求項１に記載の電気光学システム。
7. 前記キャビティ組立体の取付け部材が、取付け部材が前記ハウジングと熱接触状態になるように、前記ハウジングによって画定された内部キャビティの中に確保されている、請求項６に記載の電気光学システム。
8. 前記キャビティ組立体の取付け部材が、前記ハウジングによって画定された内部キャビティの中にねじ込み式に確保されている、請求項６に記載の電気光学システム。
9. 少なくとも１つの整列組立体が前記キャビティ組立体の取付け部材に確保されている、請求項６に記載の電気光学システム。
10. 少なくとも１つの整列組立体が第１整列組立体と第２整列組立体とを包含し、第１整列組立体は第１電気光学構成要素を含み、第２整列組立体は第２電気光学構成要素を含み、第１電気光学構成要素は第２電気光学構成要素とは異なる、請求項１に記載の電気光学システム。
11. 第１電気光学構成要素および第２電気光学構成要素が周波数逓倍要素と第４高周波発生装置とを含む群から選択される、請求項１０に記載の電気光学システム。
12. 周波数逓倍要素がＫＴｉＯＰＯを含み、第４高周波発生装置がＢｅｔａ−Ｂａｒｉｕｍ Ｂｏｒａｔｅ結晶を含む、請求項１１に記載の電気光学システム。
13. 能動利得媒体と、
    少なくとも１つの電気光学構成要素と、
    少なくとも１つの電気光学構成要素が前記能動利得媒体と少なくとも部分的に整列されるように、少なくとも１つの電気光学構成要素を受け入れるように構成されている少なくとも１つの位置決め部材と、
    主対向表面をなす表面第１および第２表面を含む少なくとも１つのくさび部材であって、前記第１表面は第２表面に対して鋭角をなし、前記少なくとも１つのくさび部材とそれぞれの位置決め部材との相対的回転が能動利得媒体に対する電気光学構成要素の整列を直すように、前記少なくとも１つのくさび部材が前記位置決め部材に対して回転可能に配設されている、少なくとも１つのくさび部材と
    を包含するキャビティ組立体。
14. 前記少なくとも１つの位置決め部材が、前記少なくとも１つの電気光学構成要素が光学軸からある角度をなすように、前記少なくとも１つの電気光学構成要素を受け入れるために構成された、請求項１３に記載のキャビティ組立体。
15. 前記少なくとも１つの位置決め部材が第１位置決め部材と第２位置決め部材とを包含し、前記少なくとも１つのくさび部材が第１くさび部材と第２くさび部材とを包含し、第１位置決め部材は第１電気光学構成要素を受け入れるために構成され、第２位置決め部材は第２電気光学構成要素を受け入れるために構成され、第１電気光学構成要素は第２電気光学構成要素と異なる、請求項１３に記載のキャビティ組立体。
16. 第１電気光学構成要素および第２電気光学構成要素が周波数逓倍要素と第４高周波発生装置とを含む群から選択される、請求項１５に記載のキャビティ組立体。
17. 周波数逓倍要素がＫＴｉＯＰＯを含み、第４高周波発生装置がＢｅｔａ−Ｂａｒｉｕｍ Ｂｏｒａｔｅ結晶を含む、請求項１６に記載のキャビティ組立体。
18. 能動利得媒体と、
    少なくとも１つの電気光学構成要素と、
    少なくとも１つの電気光学構成要素が前記能動利得媒体と少なくとも部分的に整列されるように、少なくとも１つの電気光学構成要素を受け入れるように構成されている少なくとも１つの整列組立体であって、前記少なくとも１つの整列組立体と前記能動利得媒体との相対的回転が前記能動利得媒体に対する電気光学構成要素の整列を直すように、前記少なくとも１つの整列組立体が前記能動利得媒体に対して回転可能に配設されている、少なくとも１つの整列組立体と
    を包含するキャビティ組立体。
19. 各整列組立体が、
    それぞれの電気光学構成要素を受け入れるように構成された位置決め部材と、
    主対向表面をなす第１表面および第２表面を含むくさび部材であって、前記第１表面は第２表面に対して鋭角をなし、前記くさび部材と前記位置決め部材との相対的回転が前記能動利得媒体に対するそれぞれの電気光学構成要素の整列を直すように、前記くさび部材が前記位置決め部材に対して回転可能に配設されている、くさび部材と
    を包含する請求項１８に記載のキャビティ組立体。
20. 前記位置決め部材が、前記電気光学構成要素が光学軸からある角度にあるように、それぞれの電気光学構成要素を受け入れるために構成されている、請求項１９に記載のキャビティ組立体。
21. 前記少なくとも１つの整列組立体が第１整列組立体と第２整列組立体とを包含し、第１整列組立体は第１電気光学構成要素を受け入れるために構成され、第２整列組立体は第２電気光学構成要素を受け入れるために構成され、第１電気光学構成要素は第２電気光学構成要素と異なる、請求項１８に記載のキャビティ組立体。
22. 第１電気光学構成要素および第２電気光学構成要素が周波数逓倍要素と第４高周波発生装置とを含む群から選択される、請求項２１に記載のキャビティ組立体。
23. 周波数逓倍要素がＫＴｉＯＰＯを含み、第４高周波発生装置がＢｅｔａ−Ｂａｒｉｕｍ Ｂｏｒａｔｅ結晶を含む、請求項２２に記載のキャビティ組立体。
24. 電気光学システムのパッケージ方法であって、
    内部キャビティを画定し、かつ熱伝導性材料で構成されたハウジングを提供するステップと、
    ハウジングの内部キャビティの中に、ポンプ源を含むポンプ組立体を少なくとも部分的に取り付けるステップと、
    ハウジングによって画定された内部キャビティの中にキャビティ組立体を確保するステップであって、キャビティ組立体は能動利得媒体と、少なくとも１つの電気光学構成要素を含む少なくとも１つの整列組立体とを包含し、少なくとも１つの整列組立体は、少なくとも１つの電気光学構成要素が能動利得媒体と少なくとも部分的に整列されるように能動利得媒体に対して配設され、ハウジングによって画定された内部キャビティの中にキャビティ組立体を確保することは、キャビティ組立体とハウジングとの間の熱接触を確立して、これによって能動利得媒体からハウジングへの熱伝達を可能にすることを含み、ハウジングによって画定された内部キャビティの中にキャビティ組立体を確保することは、ポンプ源の出力が能動利得媒体をポンピングすることができるように、能動利得媒体をポンプ源に少なくとも部分的に整列することを含む、ステップと、
    ハウジングによって画定された内部キャビティを閉じ、これによって、キャビティ組立体の劣化を少なくとも部分的に防止するように内部キャビティを外部環境から隔離するステップと
    を含むパッケージ方法。
25. 能動利得媒体を提供するステップと、
    少なくとも１つの整列組立体を能動利得媒体に対して位置付けるステップであって、各整列組立体が１つの電気光学構成要素を含み、少なくとも１つの整列組立体を位置付けることは、少なくとも１つの整列組立体と能動利得媒体との間の相対的回転を提供して、これによって能動利得媒体に対するそれぞれの電気光学構成要素の整列を直すことを含む、ステップと
    を含むパッケージ方法。
26. 能動利得媒体を１つの光学軸に沿って少なくとも部分的に整列させるステップをさらに含む、請求項２５に記載のパッケージ方法。
27. 少なくとも１つの整列組立体が第１整列組立体と第２整列組立体とを包含し、少なくとも１つの整列組立体を位置付けることは、第１および第２整列組立体を位置付けることを含み、第１整列組立体を位置付けることは、第１電気光学構成要素を第１整列組立体に確保してから第１整列組立体を位置付けることを含み、第２整列組立体を位置付けることは、第２電気光学構成要素を第２整列組立体に確保してから第２整列組立体を位置付けることを含み、第１電気光学構成要素は第２電気光学構成要素と異なる、請求項２５に記載のパッケージ方法。
28. 内部キャビティを画定するハウジングと、
    前記ハウジングによって画定された内部キャビティの中に配設された少なくとも１つの整列組立体であって、前記少なくとも１つの整列組立体は、少なくとも１つの電気光学構成要素が前記能動利得媒体に少なくとも部分的に整列されるように、少なくとも１つの電気光学構成要素を受け入れるために構成され、前記少なくとも１つの整列組立体と前記能動利得媒体との相対的回転が前記能動利得媒体に対する電気光学構成要素の整列を直すように、前記少なくとも１つの整列組立体が前記能動利得媒体に対して回転可能に配設されている、少なくとも１つの整列組立体と
    を包含する電気光学システム。
29. 前記少なくとも１つの整列組立体に対向する能動利得媒体の片側で、前記能動利得媒体に近接して配設されたポンプ源をさらに包含する、請求項２８に記載の電気光学システム。
30. 前記能動利得媒体に取り付けられたサブマウントであって、熱伝導性材料を包含することによって前記能動利得媒体から熱を伝達するサブマウントと、
    前記サブマウントと熱伝達状態にあるヒート・シンクであって、サブマウントからの熱を伝達することによって前記能動利得媒体から熱を伝達することができるヒート・シンクと
    をさらに包含する請求項２８に記載の電気光学システム。
31. 前記サブマウントと前記ヒート・シンクとに取り付けられたブラケットをさらに包含し、前記ブラケットは、前記サブマウントと前記ヒート・シンクが互いに離隔するように、前記サブマウントと前記ヒート・シンクの間に取り付けられている、請求項３０に記載の電気光学システム。
32. 前記少なくとも１つの整列組立体に対向する能動利得媒体の側で、前記能動利得媒体に近接して前記ブラケットに確保されたポンプ・マウントと、
    前記ポンプ・マウントに取り付けられたポンプ源と
    をさらに包含する請求項３１に記載の電気光学システム。
33. 各整列組立体が、
    それぞれの電気光学構成要素を受け入れるために構成された位置決め部材と、
    主対向表面をなす第１表面および第２表面を含むくさび部材であって、前記第１表面は第２表面に対して鋭角をなし、前記くさび部材と前記位置決め部材との相対的回転が前記能動利得媒体に対するそれぞれの電気光学構成要素の整列を直すように、前記くさび部材が前記位置決め部材に対して回転可能に配設されている、くさび部材と
    を包含する請求項２８に記載の電気光学システム。
34. 前記位置決め部材が、前記電気光学構成要素が前記能動利得媒体によって定められた軸とある角度をなすように、それぞれの電気光学構成要素を受け入れるために構成されている、請求項３３に記載の電気光学システム。
    

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