JP2023514486A - 光フェーズドアレイビームステアリングを利用した付加製造システム及び関連する方法 - Google Patents

Abstract

付加製造のための方法及びシステムが説明される。一実施形態では、レーザエネルギーが１つ以上のレーザエネルギー源から放出され、及び造形面に向けられた１つ以上のレーザビームの位置を少なくとも部分的に制御するために、レーザエネルギー源の各々によって放出されたレーザエネルギーの位相が制御される。一部の実施形態では、造形面上の１つ以上のレーザビームの位置及び／又は形状を少なくとも部分的に制御するために、光フェーズドアレイ（ＯＰＡ）が用いられる。加えて、一部の実施形態では、１つ以上の反照検流計及び／又はシステムの可動部分が１つ以上のＯＰＡアセンブリと連係して用いられ得る。

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下、２０２０年１１月１２日に出願された米国仮特許出願第６３／１１３，１０３号及び２０２０年２月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／９７８，１１１号の優先権の利益を主張し、これらの出願の各々の開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

分野
[0002] 開示される実施形態は、ビームステアリングのための１つ以上の光フェーズドアレイを含む付加製造システム及び方法に関する。

背景
[0003] 粉末床溶融結合プロセスは、層ごとのプロセスで材料を選択的に結合することによって３次元形状が形成される付加製造プロセスの一例である。金属粉末床溶融結合プロセスでは、１つ又は複数のレーザビームが金属粉末の薄い層の上で走査される。レーザパワー、レーザスポットサイズ及び／又はレーザ走査速度などの様々なレーザパラメータが、送達されたエネルギーが金属粉末の粒子を溶融するために十分である領域内にある場合、１つ以上のメルトプールが造形面上に形成され得る。レーザビームは、既定の軌道に沿って走査され、それにより、固化したメルトプールの軌跡は、３次元印刷部分の２次元スライスに対応する形状を作り出す。層の完成後、粉末表面が既定の距離だけ割り送りされ、次の粉末層が造形面上に広げられ、レーザ走査プロセスが繰り返される。多くの適用では、層厚及びレーザパワー密度は、下にある層の部分的再溶融及び連続した層の融合をもたらすように設定され得る。層の割り送り及び走査は、所望の３次元形状が製作されるまで複数回繰り返される。

概要
[0004] 一実施形態では、付加製造システムは、造形面と、１つ以上のレーザエネルギー源と、１つ以上のレーザエネルギー源に動作可能に結合された光フェーズドアレイとを含む。光フェーズドアレイは、１つ以上のレーザエネルギー源によって放出されたレーザエネルギーを造形面に向けるように構築及び配置される。また、光フェーズドアレイは、１つ以上のレーザエネルギー源に動作可能に結合され、及び１つ以上のレーザエネルギー源によって放出されたレーザエネルギーの位相を制御するように構成された１つ以上の移相器を含む。

[0005] 別の実施形態では、付加製造システムは、造形面と、複数のレーザエネルギー源と、複数のレーザエネルギー源に動作可能に結合され、及び複数のレーザエネルギー源によって放出されたレーザエネルギーを造形面に向けるように構築及び配置された光フェーズドアレイとを含む。光フェーズドアレイは、複数の移相器を含み、複数のレーザエネルギー源の各々は、複数の移相器の１つ以上に動作可能に結合される。また、複数の移相器は、複数のレーザエネルギー源によって放出されたレーザエネルギーの位相を制御するように構成される。

[0006] 別の実施形態では、付加製造のための方法は、レーザエネルギーを複数のレーザエネルギー源から放出することと、複数のレーザエネルギー源のそれぞれの１つによって放出されたレーザエネルギーの位相を制御して、造形面に向けられた少なくとも１つのレーザビームの位置を制御することとを含む。

[0007] 別の実施形態では、付加製造システムは、造形面と、レーザエネルギーを放出するように構成された１つ以上のレーザエネルギー源と、１つ以上のレーザエネルギー源に動作可能に結合された光フェーズドアレイと、１つ以上のミラーを含む反照検流計アセンブリとを含む。光フェーズドアレイは、１つ以上のレーザエネルギー源に動作可能に結合され、及びレーザエネルギーの位相を制御するように構成された１つ以上の移相器を含む。光フェーズドアレイは、レーザエネルギーを反照検流計アセンブリに向けるように構成される。反照検流計アセンブリは、レーザエネルギーを造形面に向けるように構成される。

[0008] 別の実施形態では、付加製造のための方法は、レーザエネルギーを複数のレーザエネルギー源から放出することと、複数のレーザエネルギー源の各々によって放出されたレーザエネルギーの位相を制御して、造形面に対する少なくとも１つのレーザビームの角度を制御することと、１つ以上のミラーの角度を調整して、造形面に対する少なくとも１つのレーザビームの角度をさらに制御することとを含む。

[0009] 別の実施形態では、付加製造システムは、造形面と、レーザエネルギーを放出するように構成された１つ以上のレーザエネルギー源と、１つ以上のレーザエネルギー源に動作可能に結合され、及びレーザエネルギーを造形面に向けるように構成された光フェーズドアレイと、造形面に対する光フェーズドアレイの位置を調整するように構成されたガントリアセンブリとを含む。光フェーズドアレイは、１つ以上のレーザエネルギー源に動作可能に結合され、及びレーザエネルギーの位相を制御するように構成された１つ以上の移相器を含む。

[0010] 別の実施形態では、付加製造のための方法は、レーザエネルギーを複数のレーザエネルギー源から放出することと、複数のレーザエネルギー源の各々によって放出されたレーザエネルギーの位相を制御して、造形面に対する少なくとも１つのレーザビームの角度を制御することと、造形面に対する複数のレーザエネルギー源の位置を調整することとを含む。

[0011] 上述の概念及び後述されるさらなる概念は、本開示がこの点で限定されないため、任意の好適な組み合わせで構成され得ることを理解されたい。さらに、添付の図面に関連して考慮したとき、様々な非限定的実施形態の以下の詳細な説明から本開示の他の利点及び新規の特徴が明らかになるであろう。

[0012] 本明細書及び参照により組み込まれる文献が、矛盾する及び／又は一致しない開示を含む場合、本明細書が優先するものとする。参照により組み込まれる２つ以上の文献が、互いに対して矛盾する及び／又は一致しない開示を含む場合、より最近の発効日を有する文献が優先するものとする。

図面の簡単な説明
[0013] 添付の図面は、原寸に比例して描かれることを意図されていない。図面において、様々な図に示される各々の同一又はほぼ同一の構成要素は、同様の符号によって表され得る。明快にする目的のために、全ての構成要素が全ての図面で標識されなくてもよい。

[0014]光フェーズドアレイアセンブリを含む付加製造システムの一実施形態の概略図である。 [0015]付加製造システムで用いるための光フェーズドアレイアセンブリの一実施形態を示す。 [0016]付加製造システムで用いるための光フェーズドアレイアセンブリの別の実施形態を示す。 [0017]付加製造システムで用いるための光フェーズドアレイアセンブリのさらに別の実施形態を示す。 [0018]付加製造システムで用いるための光フェーズドアレイアセンブリのさらなる実施形態を示す。 [0019]光フェーズドアレイを有する付加製造システムで用いるための反照検流計アセンブリの一実施形態を示す。 [0020]光フェーズドアレイを有する付加製造システムで用いるためのガントリアセンブリの一実施形態を示す。 [0021]マイクロレンズアレイを含む付加製造システムの一実施形態を示す。

詳細な説明
[0022] 本発明者らは、付加製造プロセス中、１つ以上のレーザビームを造形面（例えば、粉末床）に沿って操向するために１つ以上の光フェーズドアレイを利用する付加製造システムが、レーザエネルギーを造形面に向けるための既存のシステムと比べて多くの利点をもたらし得ることを認識し、理解した。例えば、一部の既存のシステムは、１つ以上のレーザスポットを走査するためにミラーを利用する。このようなシステムは、通常、単一の軸に沿った走査のためにそれぞれ配置された２つの検流計ミラー上に向けられたレーザ（例えば、ファイバレーザ）を含み、それにより造形面に沿った２次元走査をもたらす光学アセンブリを含む。これらのシステムは、造形面上のレーザスポットの現在の位置に応じて焦点距離を動的に調整し得るレンズ（例えば、ｆシータ若しくはテレセントリックレンズアセンブリ及び／又はオートフォーカスユニット）などの追加の光学要素をさらに含み得る。しかし、本発明者らは、これらのシステムが、付加製造プロセスにおけるそれらの有用性を制限するいくらかの課題に直面することを理解した。例えば、検流計ベースのシステムは、造形面にわたって走査される各レーザビームに関連付けられた大きい走査アセンブリを用い得る。レーザの数を増大させることは、システムの複雑さの増大をもたらし得、これは、精度及び繰り返し性の低下並びにコストの増大を招く。そのため、レーザごとに別個の走査アセンブリを含むシステムは、通常、少数のレーザ（例えば、最大約４つのレーザ）に制限され、これは、造形面に送達することができるレーザパワーの総量を制限し、それに対応して、関連する付加製造プロセスのスループットを制限する。

[0023] レーザエネルギーを造形面にわたって走査するための他の既存のアプローチは、所望の走査パターンを達成するために、１つ以上のレーザエネルギー源を造形面に対して１つ以上の方向に沿って物理的に移動させるガントリ又は同様の構造に依存し得る。このようなシステムは、閉ループ位置フィードバック制御を利用し得、そのため、高度に正確であり得る。加えて、アレイベースの光学システムを利用する場合、多くのレーザエネルギー源が小さい区域内に互いに隣り合って設置され、ガントリを移動させることによって一緒に走査され得る。したがって、ガントリベースのアプローチは、高い位置精度及び繰り返し性並びに検流計ベースのアプローチを用いて実現可能であるものと比べてより高いパワーレベルへのスケーラビリティを可能にし得る。しかし、本発明者らは、ガントリベースのシステムが、一般的に、検流計ベースのシステムと比べて遅い走査速度に直面することを理解した。例えば、ガントリベースのシステムは、最大数メートル／秒の走査速度に制限され得る一方、検流計ベースのシステムは、最大数十メートル／秒の走査速度を達成することが可能であり得る。そのため、精度及びパワースケーリングの向上にもかかわらず、ガントリベースのアプローチにのみ依存する付加製造プロセスの全体的スループットは、遅い走査速度によって制限され得る。

[0024] 上述に鑑みて、本発明者らは、付加製造プロセス中にビームステアリングの１つ以上の態様を実施するように構成された１つ以上の光フェーズドアレイを利用する付加製造システムに関連付けられる多くの利点を認識し、理解した。本明細書で使用するとき、光フェーズドアレイ（ＯＰＡ）は、同じ周波数を有する光をそれぞれ放出する１又は２次元アレイにおいて配置された光放出部（例えば、レーザ放出部）のアレイを指す。移相器が各放出部に関連付けられ、各移相器は、その関連する放出部によって放出された光の位相を制御するように構成される。各放出部から放出された光の位相を制御することにより、放出部のアレイからの光の重ね合わせから形成されたビームを必要に応じて造形面上で操向及び／又は整形することができる。以下でより詳細に説明されるように、移相器のこのような制御は、高周波数で実施され得、そのため、ＯＰＡは、放出部の物理的移動を全く必要とすることなく、１つ以上のレーザビームの高精度及び高速の走査を可能にし得る。

[0025] いくつかの態様によれば、ＯＰＡを用いて達成可能なビームステアリング速度は、検流計又はガントリベースのアプローチを用いて可能なものよりも何桁も速くなり得、これは、概して、より高いスループットの付加製造プロセスを可能にし得、また既存の検流計又はガントリベースのアプローチを用いて可能でない走査方略も可能にし得る。例えば、一部の実施形態では、レーザビームは、ＯＰＡにより、粉末床における熱輸送及び溶融の動力学に関連するものよりもはるかに速い時間スケールで操向され得、このように、レーザビームは、レーザエネルギーの像を造形面上に効果的に投影するために十分に速く操向され得る。加えて、レーザビームは、走査中にビーム形状が継続的に変更され得るように、付加製造プロセス中に動的に整形されるか又は他の様態で制御され得る。走査動作中のビームの形状をガウス形以外の形状になるよう制御するこの能力は、異なる溶接形成モードのために有益であり得る。加えて、ＯＰＡベースのビームステアリングシステムは、多数の個別のメルトプールが、特徴分解能を犠牲にすることなく、造形面上に同時に形成され得る付加製造プロセスを可能にし得る。さらに、ＯＰＡベースのビームステアリングシステムを用いて達成可能な高い走査速度は、レーザパワーが造形面にわたって必要に応じて分布されることを可能にし得、これは、形成される部分のより均等な加熱を可能にし得る。例えば、ビームは、単一のスポットが（キーホールポロシティ又は他の効果などの望ましくない欠陥を生じさせ得る）過大なレーザパワーに曝されないように走査され得る。

[0026] ＯＰＡベースのビームステアリングシステムは、ビーム整形及び高速で正確な走査を可能にし得るが、ＯＰＡベースのシステムが走査する区域は、特定の適用にとって限定的になり得る。しかし、本発明者らは、他の種類の走査機構と併せてＯＰＡを用いることに関連付けられる利点を認識し、理解した。例えば、一部の実施形態では、検流計又はガントリベースのシステムは、比較的低い速度で大まかな走査を実施するために利用され得る一方、ＯＰＡは、以下でより詳細に説明されるように、ビームのより高速の及び／又はより細かいスケールの走査のために利用され得る。１つのこのような実施形態では、複数のレーザ源が１つ以上の光フェーズドアレイと結合され得、１つ以上の検流計アセンブリは、関連するＯＰＡの走査範囲のサイズスケールよりも大きいサイズスケールにおいて、造形面上の得られるパターンの大スケール走査を実施するために用いられ得る。

[0027] 一部の実施形態では、ＯＰＡから出力されたレーザビームが反照検流計アセンブリに向けられるように、ＯＰＡが反照検流計アセンブリと直列に配置され得る。大きい区域にわたる１つ以上のレーザビームの高度に正確で高速の走査を可能にするために、ＯＰＡによって行われる小スケールの調整は、反照検流計アセンブリによって行われる大スケールの調整と連係され得る。

[0028] 反照検流計アセンブリは、造形面に対するビームの角度を調整するように構成された１つ以上の検流計搭載ミラーを含み得る。検流計（又は他の好適なアクチュエータ）を作動させることは、関連するミラーの角度位置を調整し得、これは、反射ビームの角度、したがって造形面上のビームスポットの位置を調整し得る。

[0029] 一部の実施形態では、反照検流計アセンブリは、検流計搭載ミラーの対を含む。各ミラーは、造形面上のレーザビームスポットの位置の１つの次元を制御するように構成され得る。例えば、造形面が垂直のｘ及びｙ方向によって記述される場合、反照検流計アセンブリの第１のミラーは、造形面のｘ方向に沿ったレーザビームスポットの位置を制御することに関連付けられ得、反照検流計アセンブリの第２のミラーは、造形面のｙ方向に沿ったレーザビームスポットの位置を制御することに関連付けられ得、それにより、検流計アセンブリは、造形面上のレーザビームスポットの全体的な位置を制御し得る。一部の実施形態では、第１及び第２のミラーの回転軸は、垂直であり得る。一部の実施形態では、本開示は、この点で限定されないため、反照検流計アセンブリは、追加のミラー、アクチュエータ又は光学要素を含み得ることを理解されたい。

[0030] 反照検流計アセンブリの各ミラーは、ミラーを回転させ、それによりそれぞれの次元に沿ったレーザビームスポットの位置を調整するように構成された関連するアクチュエータに動作可能に結合され得る。例えば、第１の電圧を、第１のミラーに関連付けられた第１のアクチュエータに印加することは、第１のミラーを第１の角度方向に回転させ得、これは、造形面上の第１の直線方向におけるレーザビームスポットの位置を調整し得る。第２の電圧を、第１のミラーに関連付けられた第１のアクチュエータに印加することは、第１のミラーを第２の角度方向に回転させ得、これは、造形面上の第２の直線方向におけるレーザビームスポットの位置を調整し得る。一部の実施形態では、第２の角度方向は、第１の角度方向の反対であり得る。例えば、第１の角度方向は、時計回りであり得、第２の角度方向は、反時計回りであり得る。一部の実施形態では、第２の直線方向は、第１の直線方向の反対であり得る。例えば、第１の直線方向は、正のｘ方向に関連付けられ得、第２の直線方向は、負のｘ方向に関連付けられ得る。同様に、第３の電圧を、第２のミラーに関連付けられた第２のアクチュエータに印加することは、第２のミラーを第２の角度方向に回転させ得、これは、造形面上の第３の直線方向におけるレーザビームスポットの位置を調整し得る。第４の電圧を、第２のミラーに関連付けられた第２のアクチュエータに印加することは、第２のミラーを第４の角度方向に回転させ得、これは、造形面上の第４の直線方向におけるレーザビームスポットの位置を調整し得る。一部の実施形態では、第４の角度方向は、第３の角度方向の反対であり得る。例えば、第３の角度方向は、時計回りであり得、第４の角度方向は、反時計回りであり得る。一部の実施形態では、第４の直線方向は、第３の直線方向の反対であり得る。例えば、第３の直線方向は、正のｙ方向に関連付けられ得、第４の直線方向は、負のｙ方向に関連付けられ得る。

[0031] 一部の実施形態では、造形面に対する１つ以上の光フェーズドアレイ（ＯＰＡ）の位置は、ガントリアセンブリによって制御され得る。例えば、本開示は、１つ以上のＯＰＡが造形面に対してどのように移動されるかに限定されないため、複数のレーザ源は、ガントリの可動部分又は下にある造形面に対して移動され得るシステムの他の部分上に取り付けられた光学ヘッド内に配設された１つ以上のＯＰＡに光学的に結合され得る。１つ以上のＯＰＡが造形面に対してどのように移動されるかに関係なく、大きい区域にわたる１つ以上のレーザビームの高度に正確で高速の走査を可能にするために、１つ以上のＯＰＡによって行われる小スケールの調整は、ガントリアセンブリ又は光学ヘッドを造形面に対して移動させるために用いられる他のシステムによって行われる大スケールの調整と連係され得る。

[0032] ガントリアセンブリは、１つ以上の支持レールを含み得る。一部の実施形態では、支持レールは、垂直に配置され得る。例えば、一実施形態では、ガントリアセンブリは、造形面の上方に延びる（例えば、ｚ軸に揃えられた）４つの鉛直支持レール及び鉛直支持レール間に延びる（例えば、ｘ軸に揃えられた）水平支持レールの対を含み得る。（例えば、ｙ軸に揃えられた）最後の水平支持レールは、水平支持レールの対間に延び得る。具体的には、（ｘ軸に揃えられた）第１の水平支持レールは、（ｚ軸に揃えられた）第１及び第２の鉛直支持レール間に延び得、（ｘ軸に揃えられた）第２の水平支持レールは、（ｚ軸に揃えられた）第３及び第４の鉛直支持レール間に延び得る。（ｙ軸に揃えられた）第３の水平支持レールは、（ｘ軸に揃えられた）第１及び第２の水平支持レール間に延び得る。

[0033] いくつかの支持レールは、支持レール間の平行移動連結機構を用いて他の支持レールに対して平行移動するように構成され得る。例えば、第１の支持レールの端部と第２の支持レールの部分との間の平行移動連結機構は、第１の支持レールの端部が第２の支持レールの長さに沿って平行移動することを可能にし得る。

[0034] 一部の実施形態では、ＯＰＡは、ガントリアセンブリに動作可能に結合され得る。例えば、ＯＰＡは、第１の水平支持レールに沿って平行移動するように構成され得る。第１の水平支持レールは、１つ以上の第２の水平支持レールに沿って平行移動するように構成され得る。第２の水平支持レールは、第１の水平支持レールと垂直に配向され得る。例えば、第１の水平支持レールは、造形面の幅に揃えられ得、第２の水平支持レールは、造形面の長さに揃えられ得る。ＯＰＡを第１の支持レールに沿って平行移動させ、及び第１の支持レールを第２の支持レールに沿って平行移動させることにより、造形面に対するＯＰＡの位置が制御され得る。

[0035] 一部の実施形態では、付加製造システムは、ＯＰＡに結合された１つ以上のレーザエネルギー源を含み得る。ＯＰＡは、付加製造システムの造形面（例えば、金属又は他の好適な材料を含む粉末床）の上に位置付けられ得、ＯＰＡは、１つ以上のレーザエネルギー源からのレーザエネルギーを造形面に向け、レーザエネルギーを造形面に沿って所望の形状及び／又はパターンで走査し、造形面上の材料を選択的に溶融し、融合させるように構成され得る。一部の実施形態では、反照検流計アセンブリは、ＯＰＡの後又はその下流に位置付けられ、造形面上におけるＯＰＡから出力されたレーザエネルギーの位置をさらに調整するように構成され得る。一部の実施形態では、ガントリアセンブリは、造形面に対するＯＰＡの位置を制御するように構成され得、造形面上におけるＯＰＡから出力されたレーザエネルギーの位置をさらに調整するように構成され得る。

[0036] 一部の実施形態では、ＯＰＡは、粉末床に向けられた放出面を有する光ファイバのアレイから形成され得る。例えば、光ファイバのアレイは、ファイバを所望の１又は２次元パターンで維持するように構築及び配置されたファイバ保持器内に固定された端部を有し得る。しかし、ファイバによって放出された光の方向は、１つ以上のミラー又は他の適切な光指向構成要素を用いて再配向され得るため、本開示は、この点で限定されないことから、光ファイバのアレイは、粉末床に向かうもの以外の方向に向けられた放出面を有し得ることを理解されたい。一部の事例では、各光ファイバは、関連するレーザエネルギー源に結合され得る。代替的に、１つ以上のレーザエネルギー源は、レーザエネルギー源からのレーザエネルギーを光ファイバのアレイに結合するための分割構造に結合され得る。光ファイバのアレイ内の各光ファイバは、関連する移相器に結合され得る。ただし、本開示は、レーザエネルギー源が移相器にどのように結合されるかに限定されないため、光ファイバのアレイによって放出されたレーザエネルギーが、関連する移相器に光学的に結合される実施形態は、自由空間光接続も含み得る。一部の実施形態では、移相器は、電気信号に応じて、関連する光ファイバの部分を伸長させ、ファイバから放出されたレーザエネルギーの位相を変更するように構築及び配置された圧電移相器であり得る。後述されるように、一部の実施形態では、システムは、ＯＰＡによって形成され、走査される１つ以上のビームを制御するために用いられるフィードバック制御システムで用いられ得る、アレイ内の各ファイバから放出されたレーザエネルギーの位相を検出するように構成された１つ以上のセンサをさらに含み得る。

[0037] 一部の実施形態では、ＯＰＡは、自由空間移相器を用いて形成され得る。例えば、レーザエネルギーピクセルのアレイが光ファイバのアレイから投影され得る。レーザエネルギーのアレイは、１つ以上のミラー、レンズ又は他の光学要素を用いて自由空間光学偏移器のアレイに向けられ、整形され、及び／又は集束され得、各レーザエネルギーピクセルの位相は、自由空間移相器を通過する際に制御され得、それにより、移相器から出た位相偏移されたレーザエネルギーピクセルの重ね合わせは、必要に応じて操向、整形及び／又は制御された１つ以上のレーザエネルギービームを形成する。ＯＰＡと共にシステム内に含まれ得るであろう他の可能な構成要素は、以下で図８に関してさらに説明される。

[0038] 一部の実施形態では、１つ以上のＯＰＡが半導体基板上に形成され得る。例えば、半導体基板（例えば、シリコンウェハ）は、その上に形成された複数の導波路を有し得、各導波路は、光（例えば、レーザエネルギー）を半導体基板から放出するように構築及び配置された放出部内で終端し得る。特定の実施形態に応じて、放出部は、半導体基板と実質的に垂直に光を放出する格子放出部などのいわゆる垂直放出部又は光を半導体基板の端部から放出するように構成された端部放出部として形成され得る。端部放出部の場合、一部の実施形態では、複数の端部放出構造は、２次元アレイを形成するように積み重ねられ得る。さらに、各放出部は、半導体基板上に形成された関連する位相変調構造を有し得、位相変調構造は、各放出部によって放出された光の位相を制御するように制御され得、それによりＯＰＡによって放出された得られたビームの制御を可能にする。半導体基板上に形成された導波路は、１つ以上の高出力レーザエネルギー源などの１つ以上の光源に光学的に結合され得、導波路は、光を、半導体基板を通して放出部に伝送し得る。一部の事例では、半導体基板に結合された光を複数の放出部間で分けるために、１つ以上の分割構造が半導体基板上に形成され得る。上述の半導体構造は、任意の好適な方法で製造され、配置され得ることを理解されたい。例えば、当技術分野で知られているとおりのリソグラフィプロセスが用いられ得る。ただし、本開示は、そのように限定されないため、上述の構造を製造する任意の適切な方法が用いられ得る。

[0039] 一部の事例では、半導体基板上に形成されたＯＰＡは、レーザエネルギーが導波路を通して伝送されている間及び／又はレーザ光が放出部から放出される際、（例えば、伝送損失及び／又は基板に向けた光の放出のために）熱を不必要に吸収し得る。このような熱は、特に、付加製造プロセスに適したレーザパワーレベルにおいて半導体構造への損傷を生じさせ得る。したがって、一部の実施形態では、その上に形成されたＯＰＡ構造を有する半導体基板は、半導体基板及びＯＰＡ構造を積極的に冷却するように構成され得るヒートシンク又は冷却板などの冷却構造に結合され得る。例えば、ＯＰＡアセンブリ又はＯＰＡアセンブリの部分を含む基板（例えば、半導体基板）は、冷却構造上に装着され得る。

[0040] いくつかの態様によれば、本発明者らは、ＯＰＡ内の放出部の間隔を制御することが望ましい場合があることを理解した。例えば、いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、フェーズドアレイの放出部の分離距離がより大きいときに生じ得る不必要なサイド又はグレーティングローブを低減するために、隣接した放出部間の間隔を、ＯＰＡから放出された光の波長のおよそ半分になるように維持することが望ましい場合がある。したがって、一部の実施形態では、本開示に係るＯＰＡは、付加製造プロセスで用いられるレーザエネルギーの波長に基づいて選択される放出部間隔を有し得る。例えば、一部の事例では、レーザエネルギーは、およそ１マイクロメートルの波長を有し得、そのため、ＯＰＡは、互いにおよそ０．５ミクロン離間された放出部を有するように構成され得る。

[0041] 特定の実施形態に応じて、ＯＰＡの移相器は、ＯＰＡの各放出部によって放出された光の位相を制御するように構成されたコントローラに動作可能に結合され得る。一部の事例では、各移相器は、数百ＭＨｚ～数ＧＨｚの周波数などの非常に高い周波数で動作する能力を有し得る。したがって、コントローラは、移相器を動作させ、ＯＰＡによって放出された１つ以上のビームを操向及び／又は整形するための高周波制御信号を送信するように構成され得る。例えば、一部の実施形態では、コントローラは、移相器に動作可能に結合された１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）構造を含み得る。１つの例示的な実施形態では、半導体基板上に形成されたＯＰＡは、同じ半導体基板上に形成され、基板上に形成されたインターコネクトを介してＯＰＡの移相器に結合された１つ以上のＦＰＧＡ構造を含み得る。このように、ＯＰＡ及びコントローラは、半導体基板上に単一の統合デバイスとして形成され得る。一部の実施形態では、反照検流計アセンブリの１つ以上のアクチュエータがコントローラに動作可能に結合され得る。一部の実施形態では、単一のコントローラは、ＯＰＡに関連付けられたビーム調整及び反照検流計アセンブリに関連付けられたビーム調整を連係させるために、ＯＰＡ及び反照検流計アセンブリの両方を制御するように構成され得る。一部の実施形態では、ガントリアセンブリの１つ以上のアクチュエータがコントローラに動作可能に結合され得る。一部の実施形態では、単一のコントローラは、ＯＰＡに関連付けられたビーム調整及びガントリアセンブリに関連付けられたビーム調整を連係させるために、ＯＰＡ及びガントリアセンブリの両方を制御するように構成され得る。

[0042] 本明細書で使用するとき、コントローラは、実行されたとき、様々なシステム及び構成要素に、本明細書で説明される方法及びプロセスの任意のものを実施させるプロセッサ実行可能命令を含む非一時的プロセッサ可読メモリに動作可能に結合された１つ以上のプロセッサを指し得る。本開示は、このように限定されないため、任意の数のプロセッサが用いられ得、それにより、プロセスは、付加製造システム内及び／又は所望の動作を実施する付加製造システムから遠く離れた場所のいずれかを含む任意の適切な場所に配置された単一のプロセッサ又は複数の分散プロセッサ上で実行され得ることを理解されたい。

[0043] 図を参照して、特定の非限定的実施形態がさらに詳細に説明される。本開示は、本明細書で説明される特定の実施形態のみに限定されないため、これらの実施形態に関して説明される様々なシステム、構成要素、特徴及び方法は、個々に及び／又は任意の所望の組み合わせで用いられ得ることを理解されたい。

[0044] 図１は、レーザエネルギービーム２を造形面４に沿って操向するように構築及び配置されたＯＰＡアセンブリ１０を含む付加製造システム１の一実施形態の概略図である。図示のように、ＯＰＡは、ビームを、最大４０度、最大６０度、最大９０度、最大１２０度、最大１５０度又はそれを超え得る角度走査範囲６内に向けるように配置され得る。上述されたように、ＯＰＡは、ＯＰＡ内の高周波移相器の制御を介してビームを操向し得、そのため、造形面４上のビームにおける実効走査速度は、１０ｍ／ｓ超、５０ｍ／ｓ超、１００ｍ／ｓ超又はそれを超え得る。その結果、ＯＰＡは、ビームが、粉末融合プロセス（例えば、金属粉末の溶融及び固化）に関連する時間スケールで実効的に静止した像又はパターンを画定するようにビームが走査されることを可能にし得る。

[0045] レーザビームが粉末床の表面にわたって走査され得る比較的高い速度を所与として、形成プロセスは、電子ビームベースの粉末床ベースの機械とある程度同様に機能し得る。具体的には、１つ以上のレーザビームは、１つ以上の対応するメルトフロントが１つ以上のレーザビームの一次運動方向に沿って進行しないようなパターンにおいて及び速度で粉末床にわたって走査され得る。代わりに、メルトフロントは、二次運動方向に沿って、すなわち粉末床にわたって走査される１つ以上のビームによって作り出される像の運動の方向に進み得る。比較的大きい区域を曝露させ、単一のスポットを用いる場合よりも多くのパワーを導入し、形成される部分のより均一な熱的加熱をもたらすことが可能になり得るため、これは、典型的なレーザベースのシステムと比べて有益であり得る。しかし、粉末床表面にわたるレーザの特定の走査速度が上記で言及されたが、本開示は、このように限定されないため、上述されたものよりも大きい走査速度及び小さい走査速度の両方が企図される。

[0046] 図示のように、ＯＰＡアセンブリ１０は、（例えば、１つ以上の光ケーブルを介して）１つ以上のレーザエネルギー源１２に光学的に結合されると共に、ビーム２を操向及び／又は整形するためにＯＰＡの移相器を制御するように構成されたコントローラ１４に動作可能に結合され得る。上述されたように、一部の事例では、コントローラは、ＯＰＡの高周波動作及び制御を可能にするために移相器に結合された高速ＦＰＧＡを含み得る。さらに、本明細書で説明されるとおりのコントローラは、１つ以上のプロセッサ並びに１つ以上のプロセッサによって実行されたとき、本明細書で説明されるシステム及び構成要素を、本開示の方法及び動作を実施するように制御し得る命令を記憶する、関連付けられた非一時的プロセッサ可読メモリ又は他の媒体を含み得る。

[0047] 図２は、レーザエネルギーを付加製造システムの造形面上に向けるために用いられ得るＯＰＡアセンブリ１００の一実施形態を示す。システムは、シードレーザと称され得るレーザエネルギー源１０２を含む。レーザエネルギーは、エネルギー源１０２から、レーザエネルギーを複数の光ファイバに分割する結合器１０４に伝送される。複数の光ファイバは、レーザエネルギーを、光ファイバを伸長させ、ファイバを通過するレーザエネルギーの位相を変調するために配置された圧電ファイバ位相変調ストレッチャなどの複数のファイバ移相器１０６に伝送する。移相器に入る前に、各ファイバ内の又は異なる光路に沿って伝送されたレーザエネルギーは、互いに実質的に同相であり得、同じ波長又は波長範囲を有し得る。レーザエネルギーが移相器を通過すると、変調された（すなわち位相偏移された）レーザエネルギーは、次に、レーザエネルギーのパワーを所望のパワーレベル（例えば、粉末融合プロセスのために適したパワーレベル）に増幅するように構成された複数の増幅器１０８を通して伝送される。増幅器１０８から出た光ファイバの端部は、ファイバ端部を、１又は２次元アレイなど、レーザエネルギー放出部の所望のパターンを形成するように配置するように構築及び配置され得るファイバ保持器１１０内に受け入れられる。ファイバ保持器は、ファイバを所望のパターンで配置するための任意の適切な様式で構築され得る。例えば、プレート又は他の構造は、光ファイバを所望のパターンで配置するために、光ファイバが個々に接続され得る複数の精密ドリル穴を含み得る。ただし、本開示は、そのように限定されないため、他のファイバ保持器の構成も用いられ得る。一部の実施形態では、ファイバは、一部の適用では、放出部間隔をさらに減少させ得る複数のコアを含み得る。

[0048] 一部の実施形態では、ＯＰＡアセンブリは、後述されるとおりのフィードバック制御システムで用いられ得る、ファイバ保持器１１０内に保持された光ファイバから放出されたレーザエネルギーの位相を検出するための位相検出器１１２をさらに含み得る。実施形態に応じて、本開示は、フィードバック制御がどのように実装されるかに限定されないため、フィードバック制御は、ＯＰＡアセンブリの内部又は外部のいずれかに配置された１つ以上のセンサを用いて実装され得る。さらに、一部の実施形態では、ファイバ保持器１１０から外に伝送されたレーザエネルギーは、造形面に向けられる前にレンズなどの１つ以上の光学要素１１４を通過し得る。図示のように、コントローラ１１６は、レーザエネルギー源１０２、移相器１０６及び位相検出器に結合される。制御は、ファイバ保持器１１０から、（含まれる場合に）光学要素１１４を通して造形面に向けて放出されるレーザエネルギーの所望の形状及び／又はパターンを達成するために、これらの構成要素の各々の動作を制御し得る。一部の実施形態では、コントローラは、検出器１１２を用いて測定された位相に基づいて、各移相器１０６を通過するレーザエネルギーの位相を制御するための能動フィードバック方式を利用し得る。

[0049] 図３は、ＯＰＡアセンブリ２００の別の実施形態を示す。上述された実施形態と同様に、ＯＰＡアセンブリ２００は、光ファイバの端部を、１又は２次元アレイなど、レーザエネルギー放出部の所望のパターンで保持するように構築及び配置されたファイバ保持器２０６を含む。しかし、本実施形態では、アレイの各放出部は、後に分割される単一のレーザエネルギー源を利用するのではなく、関連するレーザエネルギー源２０２を有する。具体的には、ＯＰＡアセンブリ２００は、移相器２０４に、及びその後、ファイバ保持器２０６に結合された複数のレーザエネルギー源２０２を含む。上述の実施形態と同様に、位相検出器２０８は、ファイバ保持器２０８内に保持された放出部から放出されたレーザエネルギーの位相を、フィードバック制御方式で用いるために検出し得、アセンブリは、ファイバ保持器２０６と造形面との間の１つ以上の光学要素２１０をさらに含み得る。さらに、コントローラ２１２は、レーザエネルギー源２０２、移相器２０４及び位相検出器２０８に動作可能に結合される。

[0050] 図４は、ＯＰＡアセンブリ３００のさらなる実施形態を示す。本実施形態では、レーザエネルギー源３０２からのレーザエネルギーが結合器３０４を介して分割され、ファイバ保持器３０６に結合される。上述された実施形態と同様に、ファイバ保持器は、レーザエネルギー放出部のアレイを画定し得る。本実施形態では、レーザエネルギーは、放出部のアレイから放出され、その後、レーザエネルギーの位相を変調し、レーザエネルギーの得られたビームを操向及び／又は整形するように構成された複数の自由空間移相器３０８を通過し得る。図示のように、移相器は、ファイバ保持器３０６からのレーザエネルギーを移相器３０８内に集束させ、及び／又は向け得る、レンズなどの光学要素３１０間に位置付けられ得る。一部の事例では、これらの光学要素は、ファイバ保持器３０６から放出されたレーザエネルギーを、自由空間移相器３０８を介して位相偏移を受ける前に、ファイバ保持器から放出された隣接したレーザエネルギーの波面間の間隔を低減するように整形するように構成され得る。場合により、間隔は、レーザエネルギーの波長の約２分の１に低減され得、これは、上述されたとおりの不必要なサイドローブの低減を支援し得る。移相器３０８は、得られたレーザエネルギービームを操向及び／又は整形するために、各移相器を通過するレーザエネルギーの位相を制御するためのコントローラ３１２に動作可能に結合され得る。一部の事例では、１つ以上の追加の光学要素３１０が移相器の後に位置付けられ得る。

[0051] 図５は、付加製造システムで利用され得るＯＰＡアセンブリ４００のさらに別の実施形態を示す。本実施形態では、ＯＰＡは、シリコンウェハなどの半導体基板上に形成される。本実施形態では、レーザエネルギー源４０２からのレーザエネルギーは、半導体基板４０４に結合され、レーザエネルギーは、基板上に形成された導波路４１０を経由して、基板４０４上に形成された複数の放出部４０６に伝送される。例えば、放出部４０６は、レーザエネルギーを、基板の平面及び／又は表面と実質的に垂直である方向に放出するように構成された格子放出部として構成され得る。放出部に到達する前に、レーザエネルギーは、半導体基板上に形成された複数の位相変調器４０８を通して伝送され得、位相変調器は、コントローラ４１２に動作可能に結合され得る。一部の事例では、コントローラは、半導体基板上にも形成され得、それにより、ＯＰＡアセンブリ４００は、単一の統合構成要素として形成され得る。

[0052] 図６は、光フェーズドアレイを有する付加製造システムで用いるための反照検流計アセンブリ５００の一実施形態を示す。ＯＰＡアセンブリ５０２から出力されたビーム５０４は、反照検流計アセンブリ５００に向けられ得る。反照検流計アセンブリ５００の第１のミラー５０８は、第１のアクチュエータ（図示せず）に動作可能に結合され得る。第１のアクチュエータを作動させることは、第１のミラー５０８を第１の軸の周りに回転させて、造形面５０６に対するビーム５０４の第１の角度を調整し得る。ビーム５０４が第１のミラー５０８から反射した後、それは、第２のアクチュエータ（図示せず）に動作可能に結合され得る第２のミラー５１０に向けられ得る。第２のアクチュエータを作動させることは、第２のミラー５１０を第２の軸の周りに回転させて、造形面５０６に対するビーム５０４の第２の角度を調整し得る。一部の実施形態では、第１及び第２の軸は、垂直であり得、それにより、第１のミラー５０８及び第２のミラー５１０は、造形面５０６上のビームスポットの垂直の次元を制御する。単一のビーム５０４のみが図に示されているが、本開示は、この点で限定されないため、任意の好適な配置で配置された任意の好適な数のビームが、ＯＰＡ及び反照検流計アセンブリを特徴とする付加製造システムと共に用いられ得ることを理解されたい。加えて、単一のＯＰＡ及び関連する反照検流計アセンブリが示されているが、付加製造システムは、任意の適切な数のＯＰＡ及び付加製造システムの造形面にわたる個々のＯＰＡによって出力されるパターンの大スケール走査を連係させるために用いられる関連する反照検流計アセンブリを含み得る。

[0053] ＯＰＡアセンブリ５０２は、（例えば、１つ以上の光ケーブルを介して）１つ以上のレーザエネルギー源５１２に光学的に結合されると共に、ビーム５０４を操向及び／又は整形するためにＯＰＡの移相器を制御するように構成されたコントローラ５１４に動作可能に結合され得る。加えて、コントローラ５１４は、第１のミラー５０８及び第２のミラー５１０に関連付けられたアクチュエータに結合され得る。上述されたように、一部の事例では、コントローラは、ＯＰＡの高周波動作及び制御を可能にするために移相器に結合された高速ＦＰＧＡを含み得る。さらに、本明細書で説明されるとおりのコントローラは、１つ以上のプロセッサ並びに１つ以上のプロセッサによって実行されたとき、本明細書で説明されるシステム及び構成要素を、本開示の方法及び動作を実施するように制御し得る命令を記憶する、関連付けられた非一時的プロセッサ可読メモリ又は他の媒体を含み得る。

[0054] 図７は、光フェーズドアレイを有する付加製造システムで用いるためのガントリアセンブリ６００の一実施形態を示す。パターン化ビーム６０４がＯＰＡアセンブリ６０２から出力され、造形面６０６に向けられ得る。ＯＰＡアセンブリ６０２は、造形面６０６に対するＯＰＡアセンブリ６０２の位置を制御するように構成され得るガントリアセンブリ６００に結合され得る。例えば、ＯＰＡアセンブリ６０２は、ｙ軸に沿ったＯＰＡアセンブリの位置を調整し得る第１の水平支持レール６０８ｙに沿って平行移動するように構成され得る。第１の水平支持レール６０８ｙは、したがって、ｘ軸に沿ったＯＰＡアセンブリの位置を調整し得る第２の水平支持レール６０８ｘの対に沿って平行移動するように構成され得る。一部の実施形態では、第２の水平支持レール６０８ｘの対は、ｚ軸に沿ったＯＰＡアセンブリの位置を調整し得る鉛直支持レール６０８ｚに沿って平行移動するように構成され得る。単一のビーム６０４のみが図に示されているが、本開示は、この点で限定されないため、任意の好適な配置で配置された任意の好適な数のビームが、ＯＰＡ及びガントリアセンブリを特徴とする付加製造システムと共に用いられ得ることを理解されたい。例えば、複数のＯＰＡアセンブリが、光学ヘッド又は複数のＯＰＡアセンブリを含むシステムの他の可動部分など、システムの可動部分上に配設される実施形態が用いられ得る。したがって、複数のＯＰＡアセンブリは、造形面に対して、光学ヘッド又はシステムの他の可動部分と共に、個々のＯＰＡアセンブリの走査範囲よりも大きいサイズスケールで移動され得る。したがって、本開示は、いかなる特定の数のＯＰＡアセンブリにも限定されないことを理解されたい。

[0055] 一部の実施形態では、ガントリアセンブリ６００は、複数の支持レール６０８及び複数の平行移動連結機構６１０を含み得る。支持レール６０８は、垂直に配置され得る。例えば、支持レールは、ｘ軸、ｙ軸又はｚ軸に揃えられ得る。いくつかの支持レール６０８は、造形面６０６に対して静止したままであるように構成され得る一方、他の支持レール６０８は、造形面６０６に対して移動するように構成され得る。例えば、鉛直軸（例えば、図に示されるｚ軸）に揃えられた支持レール６０８ｚは、静止したままであるように構成され得る一方、水平軸（例えば、図に示されるｘ軸又はｙ軸）に揃えられた支持レール６０８ｘ及び６０８ｙは、平行移動するように構成され得る。平行移動連結機構６１０は、他の支持レール６０８に対するいくつかの支持レール６０８の平行移動を可能にするように構成され得る。

[0056] １つ以上のＯＰＡアセンブリ６０２は、（例えば、１つ以上の光ケーブルを介して）１つ以上のレーザエネルギー源６１２に光学的に結合されると共に、ビーム６０４を操向及び／又は整形するためにＯＰＡの移相器を制御するように構成されたコントローラ６１４に動作可能に結合され得る。加えて、コントローラ６１４は、ＯＰＡを支持レールに対して移動させるように構成されたアクチュエータ又は支持レールを別の支持レールに対して移動させるように構成されたアクチュエータなど、ガントリアセンブリ６００に関連付けられたアクチュエータに結合され得る。上述されたように、一部の事例では、コントローラは、ＯＰＡの高周波動作及び制御を可能にするために移相器に結合された高速ＦＰＧＡを含み得る。さらに、本明細書で説明されるとおりのコントローラは、１つ以上のプロセッサ並びに１つ以上のプロセッサによって実行されたとき、本明細書で説明されるシステム及び構成要素を、本開示の方法及び動作を実施するように制御し得る命令を記憶する、関連付けられた非一時的プロセッサ可読メモリ又は他の媒体を含み得る。

[0057] 図８は、マイクロレンズアレイ７０４を含む付加製造システム７００の一実施形態を示す。具体的には、フィルファクタを大幅に増大させるためにマイクロレンズアレイがＯＰＡと組み合わされ得る。フィルファクタを増大させることは、より多くの光が中心ローブに入ることと関連し得る。図９の実施形態では、１つ以上の光ファイバ７０２がマイクロレンズアレイ７０４に結合される。マイクロレンズアレイ７０４内の光学要素のサイズ、形状及び間隔は、マイクロレンズアレイ７０４の出力の干渉７０６の量に影響を及ぼすために用いられ得る。マイクロレンズアレイ７０４を含む付加製造システム７００は、マイクロレンズアレイを含まない付加製造システムと比べて、遠視野像面７０８における増大したフィルファクタと関連し得る。所望の実施形態に応じて、マイクロレンズアレイは、ＯＰＡと造形面との間でシステムの光路に沿ってＯＰＡから下流に配置され得る。

[0058] 本明細書で説明される技術の上述の実施形態は、多くの方法の任意のもので実装することができる。例えば、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせを用いて実装され得る。ソフトウェアの形態で実装される場合、単一のコンピュータ内に提供されるか、又は複数のコンピュータ間で分散されるかにかかわらず、ソフトウェアコードは、任意の好適なプロセッサ又はプロセッサの集団上で実行され得る。このようなプロセッサは、当技術分野においてＣＰＵチップ、ＦＰＧＡ、ＧＰＵチップ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はコプロセッサなどの名称によって周知の市販の集積回路構成要素を含む、集積回路構成要素内の１つ以上のプロセッサを有する集積回路として実装され得る。代替的に、プロセッサは、ＡＳＩＣなどのカスタム回路機構又はプログラマブル論理デバイスを構成することから得られる準カスタム回路機構の形態で実装され得る。なおさらなる代替形態として、プロセッサは、市販型であるか、準カスタム型であるか又はカスタム型であるかにかかわらず、より大きい回路又は半導体デバイスの部分であり得る。具体例として、一部の市販のマイクロプロセッサは、複数のコアを有し、それにより、それらのコアの１つ又は部分セットは、プロセッサを構成し得る。しかし、プロセッサは、任意の好適なフォーマットの回路機構を用いて実装され得る。

[0059] 本教示が様々な実施形態及び例に関連して説明されたが、本教示がこのような実施形態又は例に限定されることは意図されない。本開示の様々な態様は、単独で、組み合わせて又は上記で説明された実施形態で具体的に議論されていない種々の構成で用いられ得、したがって、その適用において、上述の説明で記載されるか又は図面に示された構成要素の詳細及び配置に限定されない。例えば、一実施形態で説明された態様は、他の実施形態で説明された態様と任意の方法で組み合わされ得る。当業者によって理解されるように、本教示は、様々な代替形態、変更形態及び均等物を包含する。したがって、上述の説明及び図面は、単なる一例としてのものにすぎない。

Claims (56)

1. 造形面、
   １つ以上のレーザエネルギー源、
   前記１つ以上のレーザエネルギー源に動作可能に結合され、前記１つ以上のレーザエネルギー源によって放出されたレーザエネルギーを前記造形面に向けるように構築及び配置された光フェーズドアレイであって、前記１つ以上のレーザエネルギー源に動作可能に結合され、前記１つ以上のレーザエネルギー源によって放出された前記レーザエネルギーの位相を制御するように構成された１つ以上の移相器を含む光フェーズドアレイ
   を含む付加製造システム。
2. 前記光フェーズドアレイに動作可能に結合されたプロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、前記光フェーズドアレイを用いて、前記１つ以上のレーザエネルギー源によって放出された前記レーザエネルギーの位相を制御することにより、前記造形面に向けられた１つ以上のレーザエネルギービームの位置を制御するように構成される、請求項１に記載の付加製造システム。
3. 前記１つ以上のレーザエネルギー源から放出された前記レーザエネルギーの前記位相を検出するように構成された１つ以上のセンサをさらに含み、前記プロセッサは、前記検出された位相に少なくとも部分的に基づいて、前記１つ以上のレーザエネルギー源から放出された前記レーザエネルギーの前記位相を制御するように構成される、請求項２に記載の付加製造システム。
4. 前記光フェーズドアレイは、１つ以上のレーザエネルギービームを少なくとも１０ｍ／ｓの速度で前記造形面に沿って走査するように構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載の付加製造システム。
5. 前記光フェーズドアレイは、半導体基板であって、前記半導体基板上に形成された複数の導波路、放出部及び移相器を有する半導体基板を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の付加製造システム。
6. 前記半導体基板は、熱を前記半導体基板から除去するように構成された冷却構造上に装着される、請求項５に記載の付加製造システム。
7. 前記放出部は、２次元アレイにおいて配置され、前記基板の表面と垂直である方向に放出するように構成される、請求項５又は６に記載の付加製造システム。
8. 前記放出部は、前記半導体基板の端部から放出するように配置される、請求項５又は６に記載の付加製造システム。
9. 前記放出部は、２次元アレイを形成するように積み重ねられた複数の端部放出構造を含む、請求項８に記載の付加製造システム。
10. 造形面、
    複数のレーザエネルギー源、
    前記複数のレーザエネルギー源に動作可能に結合され、前記複数のレーザエネルギー源によって放出されたレーザエネルギーを前記造形面に向けるように構築及び配置された光フェーズドアレイであって、複数の移相器を含み、前記複数のレーザエネルギー源の各々は、前記複数の移相器の１つ以上に動作可能に結合され、前記複数の移相器は、前記複数のレーザエネルギー源によって放出されたレーザエネルギーの位相を制御するように構成される、光フェーズドアレイ
    を含む付加製造システム。
11. 前記光フェーズドアレイに動作可能に結合されたプロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、前記光フェーズドアレイを用いて、前記複数のレーザエネルギー源によって放出された前記レーザエネルギーの位相を制御することにより、前記造形面に向けられた１つ以上のレーザエネルギービームの位置を制御するように構成される、請求項１０に記載の付加製造システム。
12. 前記複数のレーザエネルギー源から放出された前記レーザエネルギーの前記位相を検出するように構成された複数のセンサをさらに含み、前記プロセッサは、前記複数のレーザエネルギー源から放出された前記レーザエネルギーの前記検出された位相に少なくとも部分的に基づいて、前記複数のレーザエネルギー源から放出された前記レーザエネルギーの前記位相を制御するように構成される、請求項１１に記載の付加製造システム。
13. 前記光フェーズドアレイは、１つ以上のレーザエネルギービームを少なくとも１０ｍ／ｓの速度で前記造形面に沿って走査するように構成される、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の付加製造システム。
14. 前記光フェーズドアレイは、半導体基板であって、前記半導体基板上に形成された複数の導波路、放出部及び移相器を有する半導体基板を含む、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の付加製造システム。
15. 前記半導体基板は、熱を前記半導体基板から除去するように構成された冷却構造上に装着される、請求項１４に記載の付加製造システム。
16. 前記放出部は、２次元アレイにおいて配置され、前記基板の表面と垂直である方向に放出するように構成される、請求項１４又は１５に記載の付加製造システム。
17. 前記放出部は、前記半導体基板の端部から放出するように配置される、請求項１４又は１５に記載の付加製造システム。
18. 前記放出部は、２次元アレイを形成するように積み重ねられた複数の端部放出構造を含む、請求項１７に記載の付加製造システム。
19. 付加製造のための方法であって、
    レーザエネルギーを複数のレーザエネルギー源から放出することと、
    前記複数のレーザエネルギー源のそれぞれの１つによって放出された前記レーザエネルギーの位相を制御して、造形面に向けられた少なくとも１つのレーザビームの位置を制御することと
    を含む方法。
20. 前記レーザエネルギーの前記位相を制御することは、光フェーズドアレイを用いて前記レーザエネルギーの前記位相を制御することを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記光フェーズドアレイを用いて前記レーザエネルギーの前記位相を制御することは、複数の移相器を用いて前記レーザエネルギーの前記位相を制御することを含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの前記位相を検出することと、前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの前記検出された位相に少なくとも部分的に基づいて、前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの前記位相を制御することとをさらに含む、請求項１９～２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの前記位相を制御して、前記少なくとも１つのレーザビームを前記造形面に沿って走査することをさらに含む、請求項１９～２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記少なくとも１つのレーザビームを少なくとも１０ｍ／ｓの速度で前記造形面に沿って走査することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
25. 造形面と、
    レーザエネルギーを放出するように構成された１つ以上のレーザエネルギー源と、
    前記１つ以上のレーザエネルギー源に動作可能に結合された光フェーズドアレイであって、前記１つ以上のレーザエネルギー源に動作可能に結合され、前記レーザエネルギーの位相を制御するように構成された１つ以上の移相器を含む光フェーズドアレイと、
    １つ以上のミラーを含む反照検流計アセンブリと
    を含み、
    前記光フェーズドアレイは、前記レーザエネルギーを前記反照検流計アセンブリに向けるように構成され、
    前記反照検流計アセンブリは、前記レーザエネルギーを前記造形面に向けるように構成される、付加製造システム。
26. 前記光フェーズドアレイ及び前記反照検流計アセンブリに動作可能に結合されたプロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、前記光フェーズドアレイを用いて前記レーザエネルギーの位相を制御することにより、前記造形面に向けられた１つ以上のレーザエネルギービームの位置を制御するように構成され、前記プロセッサは、前記反照検流計アセンブリの前記１つ以上のミラーの角度位置を制御することにより、前記造形面に向けられた１つ以上のレーザエネルギービームの位置を制御するように構成される、請求項２５に記載の付加製造システム。
27. 前記１つ以上のレーザエネルギー源から放出された前記レーザエネルギーの前記位相を検出するように構成された１つ以上のセンサをさらに含み、前記プロセッサは、前記検出された位相に少なくとも部分的に基づいて、前記１つ以上のレーザエネルギー源から放出された前記レーザエネルギーの前記位相を制御するように構成される、請求項２６に記載の付加製造システム。
28. 前記光フェーズドアレイは、１つ以上のレーザエネルギービームを少なくとも１０ｍ／ｓの速度で前記造形面に沿って走査するように構成される、請求項２５～２７のいずれか一項に記載の付加製造システム。
29. 前記光フェーズドアレイは、半導体基板であって、前記半導体基板上に形成された複数の導波路、放出部及び移相器を有する半導体基板を含む、請求項２５～２８のいずれか一項に記載の付加製造システム。
30. 前記半導体基板は、熱を前記半導体基板から除去するように構成された冷却構造上に装着される、請求項２９に記載の付加製造システム。
31. 前記放出部は、２次元アレイにおいて配置され、前記基板の表面と垂直である方向に放出するように構成される、請求項２９又は３０に記載の付加製造システム。
32. 前記放出部は、前記半導体基板の端部から放出するように配置される、請求項２９又は３０に記載の付加製造システム。
33. 前記放出部は、２次元アレイを形成するように積み重ねられた複数の端部放出構造を含む、請求項３２に記載の付加製造システム。
34. 付加製造のための方法であって、
    レーザエネルギーを複数のレーザエネルギー源から放出することと、
    前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの位相を制御して、造形面に対する少なくとも１つのレーザビームの角度を制御することと、
    １つ以上のミラーの角度を調整して、前記造形面に対する前記少なくとも１つのレーザビームの前記角度をさらに制御することと
    を含む方法。
35. 前記レーザエネルギーの前記位相を制御することは、光フェーズドアレイを用いて前記レーザエネルギーの前記位相を制御することを含む、請求項３４に記載の方法。
36. 前記光フェーズドアレイを用いて前記レーザエネルギーの前記位相を制御することは、複数の移相器を用いて前記レーザエネルギーの前記位相を制御することを含む、請求項３５に記載の方法。
37. 前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの前記位相を検出することと、前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの前記検出された位相に少なくとも部分的に基づいて、前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの前記位相を制御することとをさらに含む、請求項３４～３６のいずれか一項に記載の方法。
38. 前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの前記位相を制御して、前記少なくとも１つのレーザビームを前記造形面に沿って走査することをさらに含む、請求項３４～３７のいずれか一項に記載の方法。
39. 前記少なくとも１つのレーザビームを少なくとも１０ｍ／ｓの速度で前記造形面に沿って走査することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
40. １つ以上のミラーの角度を調整することは、反照検流計アセンブリのミラーの対の角度を調整することを含む、請求項３４～３９のいずれか一項に記載の方法。
41. 造形面と、
    レーザエネルギーを放出するように構成された１つ以上のレーザエネルギー源と、
    前記１つ以上のレーザエネルギー源に動作可能に結合され、前記レーザエネルギーを前記造形面に向けるように構成された光フェーズドアレイであって、前記１つ以上のレーザエネルギー源に動作可能に結合され、前記レーザエネルギーの位相を制御するように構成された１つ以上の移相器を含む光フェーズドアレイと、
    前記造形面に対する前記光フェーズドアレイの位置を調整するように構成されたガントリアセンブリと
    を含む付加製造システム。
42. 前記光フェーズドアレイ及び前記ガントリアセンブリに動作可能に結合されたプロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、前記光フェーズドアレイを用いて前記レーザエネルギーの位相を制御することにより、前記造形面に向けられた１つ以上のレーザエネルギービームの位置を制御するように構成され、前記プロセッサは、前記造形面ｙに対する前記光フェーズドアレイの前記位置を制御することにより、前記造形面に向けられた１つ以上のレーザエネルギービームの位置を制御するように構成される、請求項４１に記載の付加製造システム。
43. 前記１つ以上のレーザエネルギー源から放出された前記レーザエネルギーの前記位相を検出するように構成された１つ以上のセンサをさらに含み、前記プロセッサは、前記検出された位相に少なくとも部分的に基づいて、前記１つ以上のレーザエネルギー源から放出された前記レーザエネルギーの前記位相を制御するように構成される、請求項４２に記載の付加製造システム。
44. 前記光フェーズドアレイは、１つ以上のレーザエネルギービームを少なくとも１０ｍ／ｓの速度で前記造形面に沿って走査するように構成される、請求項４１～４３のいずれか一項に記載の付加製造システム。
45. 前記光フェーズドアレイは、半導体基板であって、前記半導体基板上に形成された複数の導波路、放出部及び移相器を有する半導体基板を含む、請求項４１～４４のいずれか一項に記載の付加製造システム。
46. 前記半導体基板は、熱を前記半導体基板から除去するように構成された冷却構造上に装着される、請求項４５に記載の付加製造システム。
47. 前記放出部は、２次元アレイにおいて配置され、前記基板の表面と垂直である方向に放出するように構成される、請求項４５又は４６に記載の付加製造システム。
48. 前記放出部は、前記半導体基板の端部から放出するように配置される、請求項４５又は４６に記載の付加製造システム。
49. 前記放出部は、２次元アレイを形成するように積み重ねられた複数の端部放出構造を含む、請求項４８に記載の付加製造システム。
50. 付加製造のための方法であって、
    レーザエネルギーを複数のレーザエネルギー源から放出することと、
    前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの位相を制御して、造形面に対する少なくとも１つのレーザビームの角度を制御することと、
    前記造形面に対する前記複数のレーザエネルギー源の位置を調整することと
    を含む方法。
51. 前記レーザエネルギーの前記位相を制御することは、光フェーズドアレイを用いて前記レーザエネルギーの前記位相を制御することを含む、請求項５０に記載の方法。
52. 前記光フェーズドアレイを用いて前記レーザエネルギーの前記位相を制御することは、複数の移相器を用いて前記レーザエネルギーの前記位相を制御することを含む、請求項５１に記載の方法。
53. 前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの前記位相を検出することと、前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの前記検出された位相に少なくとも部分的に基づいて、前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの前記位相を制御することとをさらに含む、請求項５０～５２のいずれか一項に記載の方法。
54. 前記複数のレーザエネルギー源の各々によって放出された前記レーザエネルギーの前記位相を制御して、前記少なくとも１つのレーザビームを前記造形面に沿って走査することをさらに含む、請求項５０～５３のいずれか一項に記載の方法。
55. 前記少なくとも１つのレーザビームを少なくとも１０ｍ／ｓの速度で前記造形面に沿って走査することをさらに含む、請求項５４に記載の方法。
56. 前記造形面に対する前記複数のレーザエネルギー源の位置を調整することは、ガントリアセンブリを用いて、前記造形面に対する前記複数のレーザエネルギー源の位置を調整することを含む、請求項５０～５５のいずれか一項に記載の方法。
    

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