JP7475755B2 - レーザベースプレートの温度を均一化するための方法及び装置 - Google Patents
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Description
)を有し、機械的に処理するのが容易であり、強度及び重量が低く、アルミニウムは、比較的安価な金属であるからである。しかし、アルミニウムは、また、欠点を有し、アルミニウム部品は、機械的処理後の残留応力及び自然な時効のために歪む傾向があり、これにより、レーザ光学部品の一定の位置を確保し、光路の安定した配向を維持することが困難となる。アルミニウム溶接は、複雑なプロセスであり、ミラー、レンズ、光ファイバスプリッタ、偏光子等の光学機械アセンブリは、通常、ねじ又は接着でレーザベースプレートに固定され、これは、望ましくない応力を生じさせ、これも、光学部品の位置合わせ不良を招く可能性がある。また、レーザの温度変化や温度勾配が生じるときに光学部品の位置を一定にし、光路の指向性を安定に保つために、レーザベースプレートや光学部品ホルダはインバーやコバールなどの超低温膨張特性を有する合金で構成されている。また、レーザベースプレートをSiO2(二酸化シリコン)から作る試みもある。
セラミックの熱膨張係数と支持構造が適合されている機械的に制御された振動ヒートパイプによって、薄いディスクレーザ結晶又はセラミック全体を通してほぼ等温の温度に達することを可能にする、薄いディスクレーザシステムのための既知の熱制御装置及び方法がある。薄いディスクレーザシステムの公知の熱制御装置及び方法は、国際特許出願WO2011091381A2、2011に記載されている。
10 月25 日(2015-10-25)、ページ1-4、XP55836026 に記
載されている。インターネットからの検索: https://www.baselabtools.com /10-2015-Newsletter_b_22.html[2021-08-30に検索]
して十分に低い熱伝導率(15~18W/K/m)を有し、本発明によれば、ステンレス鋼で作られたレーザベースプレートの熱伝導率を改善するために、レーザベースプレートに配置されたレーザベースプレートの熱伝導率を効果的に改善するために、好ましくは対称的に等間隔に配置された受動伝熱手段、特にヒートパイプが設けられる。ヒートパイプ で有り得る前記受動伝熱手段は、前記レーザベースプレートにフライス加工された穴に挿入された銅のロッドであってもよい。銅は極めて高い熱伝導率(400 W/K/m)を
有し、ステンレス鋼の熱膨張係数と十分によくマッチした熱膨張係数を有する。レーザベースプレートの総熱伝導率は、ステンレス鋼レーザベースプレートの銅ロッドの充填密度に依存する。例えば、等間隔の銅ロッドの体積がレーザベースプレートの体積の半分を占める場合、このような複合レーザベースプレートの熱伝導率はアルミニウムのそれに近い。このようにレーザベースプレートの全体的な熱伝導率を改善することにより、レーザベースプレートの機械的特性は、ステンレス鋼の場合と同程度に、わずかに変化し、良好である。
Claims (17)
- レーザ光学部品の光学部品ホルダ(5,5´)がレーザベースプレート(1)に取付けられている前記レーザベースプレート(1)の温度を均一化する方法であって、
前記レーザベースプレート(1)と前記光学部品ホルダ(5,5´)の材料を選択するステップと、
前記レーザベースプレート(1)に温度均一化手段を設けるステップと、
前記レーザベースプレート(1)へ前記光学部品ホルダ(5,5´)を取り付けて最終位置合わせするステップと、を含む、
方法において、
前記レーザベースプレート(1)及び前記光学部品ホルダ(5,5´)の製造のために選択された材料が、ステンレス鋼であり、
前記温度均一化手段が、前記レーザベースプレート(1)に作られた穴の配列に挿入された細長いヒートパイプ(2)として構成され、
前記細長いヒートパイプ(2)が、ステンレス鋼より少なくとも10倍高い熱伝導率及びステンレス鋼の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有するように選択され、
少なくとも2つの前記光学部品ホルダ(5,5´)が、前記レーザベースプレート(1)に取付けられ、レーザスポット溶接を用いて、互いに対して調節される、
ことを特徴とする方法。 - 前記細長いヒートパイプ(2)が、金属からなる、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記レーザベースプレート(1)に挿入される細長いヒートパイプ(2)が、伝熱のための相転移を用いるヒートパイプである、ことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記細長いヒートパイプ(2)が、前記レーザベースプレート(1)に対して1つまたは複数の異なる方向に配置されている、ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記光学部品ホルダ(5)は、一体であり、前記レーザベースプレート(1)への取付けに先立ち、前記光学部品ホルダ(5)は、2つの直交座標および1つの回転座標にしたがい前記レーザベースプレート(1)の平面に位置合わせされ、その後に、レーザスポット溶接を用いて取付けられ、取付け後に、最終位置合わせがレーザスポット溶接を用いて行われる、ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記光学部品ホルダ(5´)は、前記レーザベースプレート(1)の平面に垂直な平面で互いに位置決めされ、組み立てられ、レーザスポット溶接(6´)により固定された2つのブロックである下部ブロック(7)及び上部ブロック(8)で構成され、組み立てられた前記光学部品ホルダ(5´)は、前記レーザベースプレート(1)の平面に位置合わせされてレーザスポット溶接(6)を用いて前記レーザベースプレート(1)に固定されるか、または最初に前記レーザベースプレート(1)にレーザスポット溶接(6)を用いて前記下部ブロック(7)を位置合わせして固定し、次に前記上部ブロック(8)を前記下部ブロック(7)にレーザスポット溶接(6´)を用いて位置合わせして固定する、ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- レーザベースプレート(1)の温度を均一化するための装置であって、レーザ光学部品の光学部品ホルダ(5、5´)が前記レーザベースプレート(1)に取付けられ、前記レーザベースプレート(1)の温度を均一化するための手段を備える装置であって、
前記レーザベースプレート(1)及び前記光学部品ホルダ(5、5´)はステンレス鋼からなり、前記レーザベースプレート(1)の温度均一化手段が、前記レーザベースプレート(1)に作られた穴の配列に挿入される細長いヒートパイプ(2)として構成され、前記細長いヒートパイプ(2)の熱伝導率は、ステンレス鋼の熱伝導率より10倍以上高く、前記細長いヒートパイプ(2)の熱膨張係数はステンレス鋼の熱膨張係数に近く、少なくとも2つの前記光学部品ホルダ(5、5´)が前記レーザベースプレート(1)に取付けられ、レーザスポット溶接を用いて、互いに対して最終的に調節される、
ことを特徴とする装置。 - 前記細長いヒートパイプ(2)が、金属からなる、ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記レーザベースプレート(1)に挿入される前記細長いヒートパイプ(2)が、熱を伝える相転移を用いるヒートパイプである、ことを特徴とする請求項7または8に記載の装置。
- 前記細長いヒートパイプ(2)が、前記レーザベースプレート(1)に対して1つ又は複数の異なる方向に配置されている、ことを特徴とする請求項7~9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記細長いヒートパイプ(2)が、前記レーザベースプレート(1)に作られた穴に挿入され、互いに等間隔に一方向に配置されている、ことを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 前記細長いヒートパイプ(2)が、前記レーザベースプレート(1)の、幅と長さと高さのうち少なくとも一つに応じて、異なる方向に交差することなく配置された前記レーザベースプレート(1)に作られた穴に挿入される、ことを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 前記細長いヒートパイプ(2)の端部が、対応する追加の細長いヒートパイプ(2´)を用いて前記レーザベースプレート(1)の外側に接続されている、ことを特徴とする請求項7~12のいずれか一項に記載の装置。
- 余剰熱を放散するためのヒートシンク(3)が、前記レーザベースプレート(1)の外側で、側面で、細長いヒートパイプ(2,2´)に配置されている、ことを特徴とする請求項7~13のいずれか一項に記載の装置。
- 前記光学部品ホルダ(5、5´)が、埋め込まれた細長いヒートパイプ(2)を有する、ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記レーザベースプレート(1)において、選択された形状および方向のチャネル(4)が、余剰熱を放散するために追加的に形成され、中に冷却剤が流れる、ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記レーザベースプレート(1)及び前記光学部品ホルダ(5、5´)は、AISI304ステンレス鋼製である、ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
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