JP2022508764A - 高パワーレーザシステムにおける熱インタフェース材料のポンピングの対処のためのシステム及び方法 - Google Patents
高パワーレーザシステムにおける熱インタフェース材料のポンピングの対処のためのシステム及び方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、2018年10月15日に出願された、米国仮特許出願第62/745,622号に基づく利益及び優先権を主張し、その開示の全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。
様々な実施の形態において、光ファイバは、単一のコアを囲む複数のクラッド層、1つのクラッド層内に複数の離散的なコア領域(または「コア」)、または複数のクラッド層に囲まれた複数のコアを有する。
Claims (74)
- レーザ装置であって、
ビーム発振器と、
(i)前記ビーム発振器の上に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導上側レーザクーラーと、(ii)前記ビーム発振器の下に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導下側レーザクーラーとを含むレーザパッケージと、
前記レーザパッケージの下に配置され、前記レーザパッケージから熱伝導により熱を逃がす熱伝導冷却プレートと、
前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間に配置され、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間で電気伝導を抑制する電気絶縁バリア層と、
前記レーザパッケージと前記バリア層との間に配置される、第1熱インタフェース材料と、
前記バリア層と前記冷却プレートとの間に配置される、第2熱インタフェース材料と、
前記バリア層と前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料とを間に挟んで、前記レーザパッケージを前記冷却プレートに取り付け、前記ビーム発振器の動作から生じる熱サイクルに応じて前記レーザパッケージの運動を可能にする手段と、
を備え、
前記手段によって、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間のインタフェースから離れる前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料との運動が、減少される、装置。 - 前記取付手段は、弾性部材と、ファスナーとを有し、
前記ファスナーは、前記レーザパッケージを前記冷却プレートに取り付け、前記弾性部材を圧縮し、
前記弾性部材は、前記レーザパッケージの熱誘発膨張に応じて追加的に圧縮されるように構成される、請求項1に記載の装置。 - 前記ファスナーは、ネジを有する、請求項2に記載の装置。
- 前記弾性部材は、少なくとも1つのバネを有する、請求項2に記載の装置。
- 前記ビーム発振器は、複数の離散的ビームを発振するように構成されるダイオードバーを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記上側レーザクーラーまたは前記下側レーザクーラーの少なくとも1つは、銅を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記冷却プレートは、アルミニウムを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記バリア層は、窒化アルミニウムを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記第1熱インタフェース材料または前記第2熱インタフェース材料の少なくとも1つは、ゲル、はんだ、ペースト、または液体を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記第1熱インタフェース材料または前記第2熱インタフェース材料の少なくとも1つは、相変化材料を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記冷却プレート上に配置される第2レーザパッケージと、
前記第2レーザパッケージに前記レーザパッケージを電気的に接続するバスバーと、をさらに有する、請求項1に記載の装置。 - 前記電気絶縁バリア層は、間に隙間を有する複数の離散的部分を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記電気絶縁バリア層は、前記レーザパッケージと、前記冷却プレートとの間において、隙間なく延びる1つまたは複数の層を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料とは同一の材料を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料とは異なる材料を有する、請求項1に記載の装置。
- レーザ装置であって、
ビーム発振器と、
(i)前記ビーム発振器の上に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導上側レーザクーラーと、(ii)前記ビーム発振器の下に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導下側レーザクーラーとを含むレーザパッケージと、
前記レーザパッケージの下に配置され、前記レーザパッケージから熱伝導により熱を逃がす熱伝導冷却プレートと、
前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間に配置され、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間で電気伝導を抑制する電気絶縁バリア層と、
(i)前記レーザパッケージと前記バリア層との間に配置され、または(ii)前記バリア層と前記冷却プレートとの間に配置される、熱インタフェース材料と、
前記バリア層と前記熱インタフェース材料とを間に挟んで、前記レーザパッケージを前記冷却プレートに取り付け、前記ビーム発振器の動作から生じる熱サイクルに応じて前記レーザパッケージの運動を可能にする手段と、
を備え、
前記手段によって、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間のインタフェースから離れる前記熱インタフェース材料との運動が、減少される、装置。 - 前記熱インタフェース材料は、前記レーザパッケージと前記バリア層との間に配置される、請求項16に記載の装置。
- 前記熱インタフェース材料は、前記バリア層と前記冷却プレートとの間に配置される、請求項16に記載の装置。
- 前記取付手段は、弾性部材と、ファスナーとを有し、
前記ファスナーは、前記レーザパッケージを前記冷却プレートに取り付け、前記弾性部材を圧縮し、
前記弾性部材は、前記レーザパッケージの熱誘発膨張に応じて追加的に圧縮されるように構成される、請求項16に記載の装置。 - 前記ファスナーは、ネジを有する、請求項19に記載の装置。
- 前記弾性部材は、少なくとも1つのバネを有する、請求項19に記載の装置。
- 前記ビーム発振器は、複数の離散的ビームを発振するように構成されるダイオードバーを有する、請求項16に記載の装置。
- 前記上側レーザクーラーまたは前記下側レーザクーラーの少なくとも1つは、銅を有する、請求項16に記載の装置。
- 前記冷却プレートは、アルミニウムを有する、請求項16に記載の装置。
- 前記バリア層は、窒化アルミニウムを有する、請求項16に記載の装置。
- 前記熱インタフェース材料の少なくとも1つは、ゲル、はんだ、ペースト、または液体を有する、請求項16に記載の装置。
- 前記熱インタフェース材料の少なくとも1つは、相変化材料を有する、請求項16に記載の装置。
- 前記冷却プレート上に配置される第2レーザパッケージと、
前記第2レーザパッケージに前記レーザパッケージを電気的に接続するバスバーと、をさらに有する、請求項16に記載の装置。 - 前記電気絶縁バリア層は、間に隙間を有する複数の離散的部分を有する、請求項16に記載の装置。
- 前記電気絶縁バリア層は、前記レーザパッケージと、前記冷却プレートとの間において、隙間なく延びる1つまたは複数の層を有する、請求項16に記載の装置。
- レーザ装置であって、
ビーム発振器と、
(i)前記ビーム発振器の上に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導上側レーザクーラーと、(ii)前記ビーム発振器の下に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導下側レーザクーラーとを含むレーザパッケージと、
前記レーザパッケージの下に配置され、前記レーザパッケージから熱伝導により熱を逃がす熱伝導冷却プレートと、
前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間に配置され、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間で電気伝導を抑制する電気絶縁バリア層と、
前記レーザパッケージと前記バリア層との間に配置される、第1熱インタフェース材料と、
前記バリア層と前記冷却プレートとの間に配置される、第2熱インタフェース材料と、
を備え、
前記電気絶縁バリアは、間に隙間を有する複数の離散的領域部分を有する、装置。 - 前記ビーム発振器は、複数の離散的ビームを発振するように構成されるダイオードバーを有する、請求項31に記載の装置。
- 前記上側レーザクーラーまたは前記下側レーザクーラーの少なくとも1つは、銅を有する、請求項31に記載の装置。
- 前記冷却プレートは、アルミニウムを有する、請求項31に記載の装置。
- 前記バリア層は、窒化アルミニウムを有する、請求項31に記載の装置。
- 前記第1熱インタフェース材料または前記第2熱インタフェース材料の少なくとも1つは、ゲル、はんだ、ペースト、または液体を有する、請求項31に記載の装置。
- 前記第1熱インタフェース材料または前記第2熱インタフェース材料の少なくとも1つは、相変化材料を有する、請求項31に記載の装置。
- 前記冷却プレート上に配置される第2レーザパッケージと、
前記第2レーザパッケージに前記レーザパッケージを電気的に接続するバスバーと、をさらに有する、請求項31に記載の装置。 - 前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料とは同一の材料を有する、請求項31に記載の装置。
- 前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料とは異なる材料を有する、請求項31に記載の装置。
- レーザ装置であって、
ビーム発振器と、
(i)前記ビーム発振器の上に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導上側レーザクーラーと、(ii)前記ビーム発振器の下に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導下側レーザクーラーとを含むレーザパッケージと、
前記レーザパッケージの下に配置され、前記レーザパッケージから熱伝導により熱を逃がす熱伝導冷却プレートと、
前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間に配置され、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間で電気伝導を抑制する電気絶縁バリア層と、
(i)前記レーザパッケージと前記バリア層との間に配置され、または(ii)前記バリア層と前記冷却プレートとの間に配置される、熱インタフェース材料と、
を備え、
前記電気絶縁バリアは、間に隙間を有する複数の離散的領域部分を有する、装置。 - 前記熱インタフェース材料は、前記レーザパッケージと前記バリア層との間に配置される、請求項41に記載の装置。
- 前記熱インタフェース材料は、前記バリア層と前記冷却プレートとの間に配置される、請求項41に記載の装置。
- 前記ビーム発振器は、複数の離散的ビームを発振するように構成されるダイオードバーを有する、請求項41に記載の装置。
- 前記上側レーザクーラーまたは前記下側レーザクーラーの少なくとも1つは、銅を有する、請求項41に記載の装置。
- 前記冷却プレートは、アルミニウムを有する、請求項41に記載の装置。
- 前記バリア層は、窒化アルミニウムを有する、請求項41に記載の装置。
- 前記熱インタフェース材料の少なくとも1つは、ゲル、はんだ、ペースト、または液体を有する、請求項41に記載の装置。
- 前記熱インタフェース材料の少なくとも1つは、相変化材料を有する、請求項41に記載の装置。
- 前記冷却プレート上に配置される第2レーザパッケージと、
前記第2レーザパッケージに前記レーザパッケージを電気的に接続するバスバーと、をさらに有する、請求項41に記載の装置。 - レーザ装置であって、
ビーム発振器と、
(i)前記ビーム発振器の上に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導上側レーザクーラーと、(ii)前記ビーム発振器の下に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導下側レーザクーラーとを含むレーザパッケージと、
前記レーザパッケージの下に配置され、前記レーザパッケージから熱伝導により熱を逃がす熱伝導冷却プレートと、
前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間に配置され、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間で電気伝導を抑制する電気絶縁バリア層と、
前記レーザパッケージと前記バリア層との間に配置される、第1熱インタフェース材料と、
前記バリア層と前記冷却プレートとの間に配置される、第2熱インタフェース材料と、
前記バリア層と前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料とを間に挟んで、前記レーザパッケージを前記冷却プレートに取り付け、前記ビーム発振器の動作から生じる熱サイクルに応じて前記レーザパッケージの運動を可能にするファスナーと、
を備え、
前記ファスナーによって、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間のインタフェースから離れる前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料との運動が、減少される、装置。 - 前記ファスナーは、弾性部材を含み、または弾性部材と機械的に係合し、
前記ファスナーは、前記弾性部材を圧縮し、
前記弾性部材は、前記レーザパッケージの熱誘発膨張に応じて追加的に圧縮されるように構成される、請求項51に記載の装置。 - 前記弾性部材は、少なくとも1つのバネを有する、請求項52に記載の装置。
- 前記ファスナーは、ネジを有する、請求項51に記載の装置。
- 前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料とは同一の材料を有する、請求項51に記載の装置。
- 前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料とは異なる材料を有する、請求項51に記載の装置。
- レーザ装置であって、
ビーム発振器と、
(i)前記ビーム発振器の上に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導上側レーザクーラーと、(ii)前記ビーム発振器の下に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導下側レーザクーラーとを含むレーザパッケージと、
前記レーザパッケージの下に配置され、前記レーザパッケージから熱伝導により熱を逃がす熱伝導冷却プレートと、
前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間に配置され、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間で電気伝導を抑制する電気絶縁バリア層と、
(i)前記レーザパッケージと前記バリア層との間に配置され、または(ii)前記バリア層と前記冷却プレートとの間に配置される、熱インタフェース材料と、
前記バリア層と前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料とを間に挟んで、前記レーザパッケージを前記冷却プレートに取り付け、前記ビーム発振器の動作から生じる熱サイクルに応じて前記レーザパッケージの運動を可能にするファスナーと、
を備え、
前記ファスナーによって、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間のインタフェースから離れる前記熱インタフェース材料との運動が、減少される、装置。 - 前記熱インタフェース材料は、前記レーザパッケージと前記バリア層との間に配置される、請求項57に記載の装置。
- 前記熱インタフェース材料は、前記バリア層と前記冷却プレートとの間に配置される、請求項57に記載の装置。
- 前記ファスナーは、弾性部材を含み、または弾性部材と機械的に係合し、
前記ファスナーは、前記弾性部材を圧縮し、
前記弾性部材は、前記レーザパッケージの熱誘発膨張に応じて追加的に圧縮されるように構成される、請求項57に記載の装置。 - 前記弾性部材は、少なくとも1つのバネを有し、それから本質的に構成され、またはそれから構成される、請求項60に記載の装置。
- 前記ファスナーは、ネジを有し、それから本質的に構成され、またはそれから構成される、請求項57に記載の装置。
- レーザ装置であって、
ビーム発振器と、
(i)前記ビーム発振器の上に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導上側レーザクーラーと、(ii)前記ビーム発振器の下に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導下側レーザクーラーとを含むレーザパッケージと、
前記レーザパッケージの下に配置され、前記レーザパッケージから熱伝導により熱を逃がす熱伝導冷却プレートと、
前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間に配置される、熱インタフェース材料と、
前記熱インタフェース材料を間に挟んで、前記レーザパッケージを前記冷却プレートに取り付け、前記ビーム発振器の動作から生じる熱サイクルに応じて前記レーザパッケージの運動を可能にする手段と、
を備え、
前記手段によって、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間のインタフェースから離れる前記熱インタフェース材料との運動が、減少される、装置。 - 前記取付手段は、弾性部材と、ファスナーとを有し、
前記ファスナーは、前記レーザパッケージを前記冷却プレートに取り付け、前記弾性部材を圧縮し、
前記弾性部材は、前記レーザパッケージの熱誘発膨張に応じて追加的に圧縮されるように構成される、請求項63に記載の装置。 - 前記弾性部材は、少なくとも1つのバネを有する、請求項64に記載の装置。
- 前記ファスナーは、ネジを有する、請求項64に記載の装置。
- レーザ装置であって、
ビーム発振器と、
(i)前記ビーム発振器の上に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導上側レーザクーラーと、(ii)前記ビーム発振器の下に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導下側レーザクーラーとを含むレーザパッケージと、
前記レーザパッケージの下に配置され、前記レーザパッケージから熱伝導により熱を逃がす熱伝導冷却プレートと、
前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間に配置され、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間で電気伝導を抑制する電気絶縁バリア層と、
を備え、
前記電気絶縁バリア層は、間に隙間を有する複数の離散的領域部分を有する、装置。 - レーザ装置であって、
ビーム発振器と、
(i)前記ビーム発振器の上に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導上側レーザクーラーと、(ii)前記ビーム発振器の下に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導下側レーザクーラーとを含むレーザパッケージと、
前記レーザパッケージの下に配置され、前記レーザパッケージから熱伝導により熱を逃がす熱伝導冷却プレートと、
前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間に配置される、熱インタフェース材料と、
前記熱インタフェース材料を間に挟んで、前記レーザパッケージを前記冷却プレートに取り付け、前記ビーム発振器の動作から生じる熱サイクルに応じて前記レーザパッケージの運動を可能にするファスナーと、
を備え、
前記ファスナーによって、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間のインタフェースから離れる前記熱インタフェース材料との運動が、減少される、装置。 - 前記ファスナーは、弾性部材を含み、または弾性部材と機械的に係合し、
前記ファスナーは、前記弾性部材を圧縮し、
前記弾性部材は、前記レーザパッケージの熱誘発膨張に応じて追加的に圧縮されるように構成される、請求項68に記載の装置。 - 前記弾性部材は、少なくとも1つのバネを有する、請求項69に記載の装置。
- 前記ファスナーは、ネジを有する、請求項68に記載の装置。
- レーザ装置であって、
ビーム発振器と、
(i)前記ビーム発振器の上に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導上側レーザクーラーと、(ii)前記ビーム発振器の下に配置され、前記ビーム発振器に熱的に接触している熱伝導下側レーザクーラーとを含むレーザパッケージと、
前記レーザパッケージの下に配置され、前記レーザパッケージから熱伝導により熱を逃がす熱伝導冷却プレートと、
前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間に配置され、前記レーザパッケージと前記冷却プレートとの間で電気伝導を抑制する電気絶縁バリア層と、
前記レーザパッケージと前記バリア層との間に配置される、第1熱インタフェース材料と、
前記バリア層と前記冷却プレートとの間に配置される、第2熱インタフェース材料と、
を備える、装置。 - 前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料とは同一の材料を有する、請求項72に記載の装置。
- 前記第1熱インタフェース材料と前記第2熱インタフェース材料とは異なる材料を有する、請求項72に記載の装置。
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