JP2022048307A - 形状記憶合金アクチュエータを備える構成要素シフト器具 - Google Patents
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Abstract
Description
本特許の開示は、概して構成要素シフト器具に関し、さらに具体的には、形状記憶合金(SMA)アクチュエータを備えた結晶シフターに関する。
非線形光学結晶を中に組み込んだレーザーシステムおよび装置が、現在、広範な適用に使用されている。例えば、非線形光学結晶は、第1の波長を有するレーザー光を、第2の波長を有するレーザー光に変換するのにしばしば使用される。非線形結晶の寿命は限られているので、(入射レーザー光に対する)非線形結晶の位置を新しい位置にシフトさせることがしばしば必要である。従来は、モータ(例えば、ステッパモータ、リニアモータ)を有する並進ステージなどのアクチュエータが、結晶の位置をシフトさせるのに使用される。
一態様では、本開示は、内部に形成されたチャンバを有するハウジングと;チャンバの中に配された非線形結晶であって、非線形結晶が、少なくとも1つの入射信号(例えば光)を受け取り、入射信号の少なくとも一部の波長(および周波数)を変換するように構成されている、非線形結晶と;形状記憶合金要素であって、形状記憶合金に加えられた熱または電気エネルギーが非線形結晶の動きを引き起こすように配されている、形状記憶合金要素と、を含む、システムを記載する。
同様の参照符号が同様の要素を指す、図面を参照すると、図1~図4では、一実施形態において、本出願が、少なくとも1つの光学結晶、構成要素、および/または光学要素もしくは装置を制御可能に支持し位置づけるように構成された、結晶シフターまたは構成要素シフター100(以下、結晶シフター100とする)を開示することが例示されている。例えば、一実施形態では、結晶シフター100は、第1の波長の、光(例えばレーザー光)などの少なくとも1つの入射信号の少なくとも一部を変換して、少なくとも第2の波長を有する少なくとも1つの出力信号を生成するように構成された非線形光学結晶を支持するように構成されている。周期分極材料などの他の光学材料が、結晶シフター100によって支持され位置づけられ得る。別の実施形態では、結晶シフター100は、少なくとも1つの光導波管を支持し位置づけるように構成されている。さらに、結晶シフター100は、光学レンズ、ミラー、グレーティング、導波管、減衰器、フィルタ、非線形光学材料、光学結晶、ビームスプリッタ、バルク光学材料、利得媒質および装置、検出器などを含むがこれらに制限されない、任意のさまざまな光学構成要素、または装置を支持し、選択的に位置づけるように構成され得る。
本開示は、レーザー光の少なくとも一部の波長変換(周波数変換)を引き起こすために光学要素(例えば非線形結晶)を用いるレーザーシステムに適用可能である。具体的には、本明細書に開示される結晶シフター100、200、300、400、500は、1つ以上の光学要素を支持し位置づけるのに使用され得る。特に、本明細書に開示される結晶シフター100、200、300、400、500は、無機の非脱ガス材料を含み、よって、非線形結晶に近接して使用され得る、SMAアクチュエータを含み得る。SMAアクチュエータは、強い力を加え、あまり空間を必要としない、強力なアクチュエータである。SMAアクチュエータは、外部熱源によって、または電圧および電流をアクチュエータのSMA要素に加えることによって、加熱され得る。さらに、SMAアクチュエータを用いる結晶シフターは、低コストであってよい。結晶シフターという用語は、本明細書では、さまざまなシフト器具に言及する(reference)ために使用されているが、他の光学要素が同じように支持され位置づけられ得ることが、理解される。このような光学要素は、光学材料(例えば結晶、周期分極材料(例えば、周期分極ニオブ酸リチウム)および/または、導波管、光学レンズ、ミラー、グレーティング、導波管、減衰器、フィルタ、非線形光学材料、光学結晶、ビームスプリッタ、バルク光学材料、利得媒質および装置、検出器などを含むがこれらに制限されない、光学構成要素、もしくは装置を含み得る。
(1) システムにおいて、
内部に形成されたチャンバを有するハウジングと、
前記チャンバの中に配された少なくとも1つの光学要素であって、前記光学要素は、少なくとも1つの入射信号を受け取り、前記入射信号の少なくとも一部の波長を変換するように構成されている、光学要素と、
少なくとも1つの形状記憶合金要素であって、前記形状記憶合金に加えられた熱または電気エネルギーが前記光学要素の動きを引き起こすように配されている、形状記憶合金要素と、
を含む、システム。
(2) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記ハウジングは、前記光学要素の熱環境を制御するように構成された結晶オーブンである、システム。
(3) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記形状記憶合金要素は、立方形またはコイルの形状を有する、システム。
(4) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記光学要素と前記チャンバの少なくとも一部を画定する壁との間に配された少なくとも1つの付勢要素をさらに含む、システム。
(5) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記チャンバの中またはそれに隣接して温度を測定するように構成された少なくとも1つのセンサをさらに含む、システム。
前記光学要素と前記ハウジングの一部との間に配された少なくとも1つの付勢装置をさらに含み、
前記付勢装置は、前記形状記憶合金要素に連結されて、前記形状記憶合金要素と前記光学要素との間に機械的連絡をもたらす、システム。
(7) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記チャンバに隣接して配された位置付け本体をさらに含み、
前記形状記憶合金要素は、前記位置付け本体の一部に当接する、システム。
(8) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記チャンバの少なくとも一部を囲むように構成されたオーブン蓋をさらに含む、システム。
(9) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記形状記憶合金要素は、前記ハウジングの中に形成された第2のチャンバの中に配されている、システム。
(10) システムにおいて、
第1のチャンバを画定する外側ハウジングと、
前記第1のチャンバの中に配され、第2のチャンバを画定する内側ハウジングと、
前記第2のチャンバの中に配された少なくとも1つの非線形結晶であって、入射光を受け取り、前記入射光の少なくとも一部の波長を変換するように構成されている、非線形結晶と、
前記外側ハウジングに対する前記内側ハウジングの動きを制限するために、前記外側ハウジングと前記内側ハウジングとの間に配された少なくとも1つのピストンであって、前記外側ハウジングに対する前記内側ハウジングの動きを可能にするために作動されるように構成されている、ピストンと、
前記内側ハウジングと機械的に接触している少なくとも1つの形状記憶合金要素であって、前記形状記憶合金に加えられた熱または電気エネルギーが、前記内側ハウジングの動きを引き起こす、形状記憶合金要素と、
を含む、システム。
前記内側ハウジングは、前記非線形結晶の熱環境を制御するように構成された結晶オーブンである、システム。
(12) 実施態様10に記載のシステムにおいて、
前記ピストンは、ピストンヘッドに連結されたピストン本体を含み、
前記ピストン本体の少なくとも一部が、形状記憶合金から形成されている、システム。
(13) 実施態様12に記載のシステムにおいて、
前記ピストン本体は、前記ピストンヘッドを前記内側ハウジングに向かって付勢するように構成されたバネを含む、システム。
(14) 実施態様10に記載のシステムにおいて、
前記内側ハウジングの表面は、タペットによって係合されるように構成された少なくとも1つのスライド特徴部を含み、
前記タペットは、前記形状記憶合金要素と前記内側ハウジングとの間の機械的接触を容易にする、システム。
(15) 実施態様14に記載のシステムにおいて、
スライド特徴部は、鋸歯形状を有する、システム。
ハウジングを有する第1のシフト器具と、
前記第1のシフト器具の前記ハウジングの中に配された1つ以上の第1の形状記憶合金要素と、
前記1つ以上の第1の形状記憶合金要素と機械的に連絡している少なくとも1つの第1のプランジャと、
少なくとも1つの並進ステージ上に配された少なくとも1つの非線形結晶であって、前記並進ステージは、前記第1のプランジャによって係合されて前記非線形結晶を動かすように構成されており、前記非線形結晶は、入射光を受け取り、前記入射光の少なくとも一部の波長を変換するように構成されている、非線形結晶と、
を含む、システム。
(17) 実施態様16に記載のシステムにおいて、
前記1つ以上の第1の形状記憶合金要素は、前記第1のシフト器具の前記ハウジングから熱的および電気的に絶縁されている、システム。
(18) 実施態様16に記載のシステムにおいて、
前記プランジャは、セラミックから形成されている、システム。
(19) 実施態様16に記載のシステムにおいて、
ハウジングを有する第2のシフト器具と、
前記第2のシフト器具の前記ハウジングの中に配された1つ以上の第2の形状記憶合金要素と、
前記1つ以上の第2の形状記憶合金要素と機械的に接触している第2のプランジャであって、前記第2のプランジャは、前記並進ステージに係合するように構成されている、第2のプランジャと、
をさらに含む、システム。
(20) 実施態様19に記載のシステムにおいて、
前記第1のプランジャは、前記第2のプランジャの動く方向に対向するように構成されている、システム。
Claims (5)
- システムにおいて、
ハウジングを有する第1のシフト器具と、
前記第1のシフト器具の前記ハウジングの中に配された1つ以上の第1の形状記憶合金要素と、
前記1つ以上の第1の形状記憶合金要素と機械的に連絡している少なくとも1つの第1のプランジャと、
少なくとも1つの並進ステージ上に配された少なくとも1つの非線形結晶であって、前記並進ステージは、前記第1のプランジャによって係合されて前記非線形結晶を直線的に並進させるように構成されており、前記非線形結晶は、入射光を受け取り、前記入射光の少なくとも一部の波長を変換するように構成されている、非線形結晶と、
を含む、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記1つ以上の第1の形状記憶合金要素は、前記第1のシフト器具の前記ハウジングから熱的および電気的に絶縁されている、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記プランジャは、セラミックから形成されている、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
ハウジングを有する第2のシフト器具と、
前記第2のシフト器具の前記ハウジングの中に配された1つ以上の第2の形状記憶合金要素と、
前記1つ以上の第2の形状記憶合金要素と機械的に接触している第2のプランジャであって、前記第2のプランジャは、前記並進ステージに係合するように構成されている、第2のプランジャと、
をさらに含む、システム。 - 請求項4に記載のシステムにおいて、
前記第1のプランジャは、前記第2のプランジャの動く方向に対向するように構成されている、システム。
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