JPH10190134A - レーザダイオードアレイアセンブリおよびその動作方法 - Google Patents

レーザダイオードアレイアセンブリおよびその動作方法

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JPH10190134A JP9212293A JP21229397A JPH10190134A JP H10190134 A JPH10190134 A JP H10190134A JP 9212293 A JP9212293 A JP 9212293A JP 21229397 A JP21229397 A JP 21229397A JP H10190134 A JPH10190134 A JP H10190134A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 動作事象を記録するとともに、アセンブリの
サービス期間を通してこの情報をアセンブリと一緒にし
て保持しておくための一体型の手段を有するレーザダイ
オードアレイアセンブリおよびその動作方法を提供す
る。 【解決手段】 アレイ３０と一体に実装され、そのアレ
イに関する動作情報を有するメモリ装置４２は、ホスト
外部オペレーティングシステムによってアクセス可能で
ある。ホスト外部オペレーティングシステムは、上記動
作情報に基づいてアレイ３０にどのように電力供給する
のかを決定し、メモリ装置４２を書込み可能にすること
により、外部オペレーティングシステムが、限界動作状
態、動作異常、アレイのオン時間あるいはショットカウ
ント等の重大な事象をメモリ装置に記録できるようにす
る。アセンブリ４０はセンサ４４を有し、センサにはオ
ペレーティングシステムが接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は広義にはレーザダイ
オードに関し、具体的には、レーザダイオードアレイ
と、このレーザダイオードアレイに関する動作情報を格
納する一体型メモリ装置と、このメモリ装置に／から情
報を記録／検索する一体型処理装置とを有するアセンブ
リに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザダイオードには数多くの利
点がある。半導体レーザダイオードは小さく、その活性
領域の幅は典型的にサブミクロン〜数ミクロン、高さは
通常数分の１ミリメートル未満である。活性領域の長さ
は典型的に約１ミリメートル未満である。１方向の発光
を得るために必要な内部反射面は、レーザダイオードの
材料である基板を劈開することによって形成されるた
め、機械的安定性が高い。さらに、半導体レーザダイオ
ードは高い効率を実現することが可能であり、パルス接
合レーザダイオード(pulsed junction laser diodes)の
外部量子効率は50％近くになる場合もある。
【０００３】レーザダイオードにおけるコストおよびパ
ッケージング(packaging)の問題は、これまで、レーザ
ダイオードの商品化を制限してきた。レーザダイオード
バー(laser diode bars)のテクノロジーおよび普及と、
そのパッケージングの方法とによって、２次元レーザダ
イオードポンプアレイ(two dimensional laser diodepu
mp arrays)が商業的に実現可能になったのはやっと最近
のことである。このような２次元レーザダイオードアレ
イの製造技術の１つは、Karpinskiの米国特許第5,040,1
87号および第5,128,951号において実践されている。さ
らに、個々のダイオードを２枚の金属はくで挟むという
比較的古いパッケージング方法を高効率化するために、
より新しい技術が用いられている。低コストのレーザダ
イオードおよび高効率実装技術の出現によって、多数の
ポンプアレイを用いた超大型固体レーザシステム(very
large, solid-state laser systems)の製造が可能にな
った。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】レーザダイオードポン
プアレイは、従来のフラッシュランプあるいはアークラ
ンプポンプ源と比較した場合比較的長寿命であるが、そ
れでも、定期的な交換を要する消耗品であると考えられ
ている。モジュール式レーザダイオードアレイにおいて
は、アレイの一部分だけを交換したい場合もある。パル
スレーザの場合、レーザダイオードアレイが発射したシ
ョットの数が記録される。連続波（ＣＷ）レーザの場
合、レーザダイオードアレイが動作した時間（オン時間
(time-on)）の長さが重要な要因である。典型的にこれ
らの値は、レーザシステムを動作させる外部電子制御シ
ステム内でモニタおよび格納される。各レーザダイオー
ドアレイの相対年齢(relative age)を特定して各レーザ
ダイオードアレイの交換予定が立てられるようにするた
めに、電子制御システムは、ショットカウンタあるいは
オン時間カウンタを各レーザダイオードポンプアレイ毎
に備えていなければならない。しかし、レーザダイオー
ドポンプアレイを交換する際に新しいレーザダイオード
アレイを使用する場合、ショットカウンタあるいはオン
タイマをゼロにリセットすることが可能でなければなら
ない。中古のレーザダイオードアレイを設置する場合に
は、ショットカウンタあるいはオンタイマを、所定の値
にリセットすることが可能でなければならない。さら
に、レーザダイオードアレイをシステムから取り出して
交換を行う場合、紙に書いた記録を詳細に残しておかな
いと、ポンプアレイに対応するショットカウントあるい
はオン時間がなくなるために困難な問題が生じる。
【０００５】ショットカウントだけでなく、アレイのシ
リアルナンバー、過熱異常状態の回数および頻度、なら
びにアレイの電圧降下（即ち、抵抗上昇）等、特に注目
すべきダイオードアレイに関する情報は他にもある。こ
れらの特性は、中古レーザダイオードアレイの用途の選
択あるいは故障原因の特定に有用である。これらの特性
は、保証上の目的においても重要である。しかし、故障
が生じた際にシステムの使用者が保証に頼れる度合いが
制限され得るので、システムの使用者はこれらのデータ
の記録には関心がない。他方、メーカー側は、保証目的
上、アレイの動作履歴(operational history)を知るこ
とに強い関心を持っている。
【０００６】大型固体レーザシステムの光ポンピング源
(optical pumping source)として半導体レーザダイオー
ドを用いる場合、発光波長は決定的な要素である。レー
ザダイオードポンプアレイは、その光エネルギーの全て
を典型的に半値全幅（ｆｗｈｍ）２〜６ナノメートル以
内である、ゲイン媒質（即ち、平板(slab)、ロッド、結
晶等）の吸収スペクトルに匹敵する非常に狭いスペクト
ルバンド内で発光することにより、レーザホスト材料
（例えば、ネオジムドープしたイットリウムアルミニウ
ムガーネット）の効率的なポンピングを実現する。レー
ザダイオードポンプアレイの発光波長は、ポンプアレイ
を動作させる温度の関数である。ポンプアレイ温度は、
互いに関係する多くの変数の複雑な関数である。これら
の変数の中で最も重要なものは、ダイオードアレイへと
流れる冷却材の温度、ダイオードアレイの動作パラメー
タ(operational parameter)、およびレーザダイオード
が搭載される熱交換器の構成である。ＣＷ駆動アレイの
動作パラメータは、単純に、駆動電流である。しかし、
パルスレーザシステムの場合、ピーク駆動電流、反復レ
ート(repetition rate)、および駆動電流のパルス幅の
全てが重要な動作パラメータである。レーザダイオード
アレイのサービス期間の間、レーザダイオードアレイの
性能は変化するので、ホスト外部システムコントローラ
は、熱交換器の構成を除く上記入力動作パラメータを変
更することによって、あらゆる性能（出力電力あるいは
波長）の低下を補償しなければならない。多くの場合、
動作パラメータを変更するには、外部光センサを用いて
手動でアレイの較正を行う必要がある。これは手間のか
かる作業であるとともに、出力電力および波長を変化さ
せる相関する変数を変更した時の波及効果を理解してい
る熟練技術者を要する。レーザダイオードアレイの動作
パラメータを適切に較正しても、レーザダイオードアレ
イの性能の急激な変化は、次の予定メンテナンス時まで
分からない場合がある。また、多くの場合、レーザダイ
オードアレイアセンブリを初めに設置する際には、上記
手動較正を行う必要がある。
【０００７】本発明は、かかる問題点を解決するための
ものであって、その目的は、動作事象(operational eve
nts)を記録するとともに、アセンブリのサービス期間を
通してこの情報をアセンブリと一緒にして保持しておく
ための一体型の手段を有するレーザダイオードアレイア
センブリおよびその動作方法を提供することにある。
【０００８】本発明のもう１つの目的は、外部レーザオ
ペレーティングシステムに対して、レーザダイオードア
レイアセンブリの最適な出力を得るために使用されるべ
き入力駆動パラメータに基づいて命令を与えることがで
きるレーザダイオードアレイアセンブリおよびその動作
方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によるモジュール
式レーザダイオードアレイアセンブリは、少なくとも１
つのレーザダイオードアレイと、アレイを搭載する中間
構造体と、一体型メモリ装置とを有する。レーザダイオ
ードアレイは、複数のレーザダイオードを有する。これ
らのレーザダイオードのそれぞれは、複数のレーザダイ
オードの内の他の少なくとも１つと電気的に接触してい
る。アセンブリは、レーザダイオードアレイに外部電力
を供給する手段をさらに有する。メモリ装置は、レーザ
ダイオードアレイの動作情報を格納するものであり、プ
リント回路基板であり得る中間構造体上に搭載される。
メモリ装置は、外部オペレーティングシステムと通じて
いる。アセンブリが外部オペレーティングシステム内に
設置されてこれに接続されると、システムコントローラ
は、メモリ装置にアクセスして動作情報（温度、入力電
力パラメータ、等）を得る。この動作情報によってコン
トローラは、レーザダイオードアレイに対して適切に電
力を付与する、あるいは、レーザダイオードアレイの状
態を適切に設定することができる。
【００１０】別の実施形態においては、上記アセンブリ
は、レーザダイオードアレイが経験する動作状態を感知
するセンサを有する。外部オペレーティングシステム
は、センサをモニタして、システムの動作に用いるべき
動作パラメータの決定を助長する。上記センサは、光電
力センサ(optical power sensors)、光波長センサ、電
気的入力電力センサ(electrical input power sensor
s)、温度センサ、振動センサ等であり得る。
【００１１】また別の実施形態においては、上記アセン
ブリは、外部オペレーティングシステムと通じている処
理手段を有する。処理手段はセンサに接続されてレーザ
ダイオードアレイの動作状態を直接的にモニタするとと
もに、メモリ装置にも接続される。処理手段は、モニタ
された動作状態に基づいて、外部オペレーティングシス
テムに最適な動作パラメータを提供させるように命令を
与える。従って、自己較正型である上記アセンブリは動
作状態をモニタして、出力が最適となるような入力電力
の提供を行うように外部オペレーティングシステムに命
令を与える。
【００１２】前記動作情報は、前記少なくとも１つのレ
ーザダイオードアレイの通し番号ＩＤを含んでもよい。
【００１３】前記動作情報は、前記少なくとも１つのレ
ーザダイオードアレイのサービス期間にわたる出力エネ
ルギー低下推定値か、該少なくとも１つのレーザダイオ
ードアレイの温度の関数としての出力エネルギー波長、
あるいは、入力電力の関数としての該少なくとも１つの
レーザダイオードアレイの出力エネルギーのいずれかを
含んでもよい。
【００１４】前記外部オペレーティングシステムは、前
記少なくとも１つのレーザダイオードアレイの性能に基
づいて更新された動作情報を前記メモリ装置に記録して
もよい。
【００１５】前記外部オペレーティングシステムは、前
記少なくとも１つのレーザダイオードアレイが経験する
動作状態を前記メモリ装置に記録してもよい。
【００１６】前記メモリ装置に記録される前記動作状態
は、該動作状態の発生時刻を含んでもよい。
【００１７】前記少なくとも１つのレーザダイオードア
レイの温度を前記外部オペレーティングシステムに提供
する温度センサをさらに有してもよい。
【００１８】前記外部オペレーティングシステムは、前
記少なくとも１つのレーザダイオードアレイからの熱を
除去する手段を有し、該外部オペレーティングシステム
は、前記温度センサがモニタした温度に応じて特定され
るレベルで該熱除去手段を動作させてもよい。
【００１９】前記外部オペレーティングシステムに前記
アレイの光学的特性を提供する光センサをさらに有して
もよい。
【００２０】前記中間構造体は前記メモリ装置を搭載す
るプリント回路基板を含み、該プリント回路基板は前記
少なくとも１つのレーザダイオードアレイを搭載する面
をさらに有してもよい。
【００２１】前記少なくとも１つのレーザダイオードア
レイが経験する動作状態を感知する少なくとも１つのセ
ンサと、前記中間構造体上に搭載されるとともに該動作
状態をモニタする該少なくとも１つのセンサに接続され
る処理手段であって、該処理手段は前記メモリ装置と外
部オペレーティングシステムとに接続され、該メモリ装
置は該処理手段を介して該オペレーティングシステムと
通じている処理手段とをさらに有してもよい。
【００２２】前記メモリ装置は前記処理手段と一体化さ
れてもよい。
【００２３】前記処理手段は、前記少なくとも１つのセ
ンサによって感知される前記動作状態を前記メモリ装置
に記録してもよい。
【００２４】前記動作状態は、前記少なくとも１つのレ
ーザダイオードアレイの最高温度、該少なくとも１つの
レーザダイオードアレイに供給される最大電力、該少な
くとも１つのレーザダイオードアレイの総オン時間若し
くはショットカウント、あるいは、該少なくとも１つの
レーザダイオードアレイが置かれる最大周囲状態のいず
れかを含んでもよい。
【００２５】前記動作状態は、前記少なくとも１つのレ
ーザダイオードアレイが経験する異常状態を含み、該異
常状態は、逆バイアス異常、冷却材流量異常、限界電力
入力異常、限界温度異常、および静電気放電異常からな
る群の中の１つであってもよい。
【００２６】前記少なくとも１つのセンサは、前記少な
くとも１つのレーザダイオードアレイの温度を測定する
温度センサ、該少なくとも１つのレーザダイオードアレ
イの出力エネルギーを測定する光センサ、該少なくとも
１つのレーザダイオードアレイの出力エネルギーの出力
波長を測定する光センサ、該少なくとも１つのレーザダ
イオードアレイにおける電圧を測定する電圧センサ、あ
るいは、前記電力コンタクトパッドの間に配置され、該
少なくとも１つのレーザダイオードアレイを流れる電流
を測定する電流センサのいずれかを含んでもよい。
【００２７】前記処理手段は、前記メモリ装置に格納さ
れる前記動作情報によって示される電力レベルで前記少
なくとも１つのレーザダイオードアレイを駆動させるよ
うに前記外部オペレーティングシステムに命令を与えて
もよい。
【００２８】前記処理手段が前記少なくとも１つのセン
サによってモニタした前記動作状態に基づいて前記電力
レベルが更新されてもよい。
【００２９】前記外部オペレーティングシステムは前記
少なくとも１つのレーザダイオードアレイから熱を除去
する手段を有し、前記少なくとも１つのセンサは温度セ
ンサを含み、前記処理手段は該温度センサがモニタした
温度に応じて特定されるレベルで該熱除去手段を動作さ
せるように該外部オペレーティングシステムに命令を与
えてもよい。
【００３０】前記中間構造体は、前記メモリ装置および
前記処理手段を搭載するプリント回路基板を含み、該プ
リント回路基板は前記少なくとも１つのレーザダイオー
ドアレイを搭載する面をさらに有してもよい。
【００３１】前記プリント回路基板は前記外部オペレー
ティングシステムを搭載するコネクタを有してもよい。
【００３２】前記少なくとも１つのレーザダイオードア
レイは、該レーザダイオードアレイのそれぞれからエネ
ルギーが放射される放射領域を有し、該発光領域は発光
面積を規定し、前記プリント回路基板は基板面積を有
し、該発光面積に対する該基板面積の比は約10未満であ
ってもよい。
【００３３】本発明によるレーザダイオードアレイの動
作方法は、関連メモリ装置を有するレーザダイオードア
レイを提供するステップと、該レーザダイオードアレイ
の動作データを該関連メモリ装置に格納するステップ
と、駆動用電子回路およびコントローラを有するオペレ
ーティングシステム内に該レーザダイオードアレイをア
センブリするステップであって、該駆動用電子回路は該
レーザダイオードアレイに接続され、該コントローラは
該駆動用電子回路および該関連メモリ装置に接続される
ステップと、該関連メモリ装置から該動作データを検索
するように該コントローラに命令を与えるステップと、
該動作データに対応するある電気的駆動状態になるよう
に該駆動用電子回路に電力供給して、該レーザダイオー
ドアレイから出力エネルギーを生成するステップとを包
含しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３４】少なくとも１つのセンサを用いて前記レー
ザダイオードアレイの動作状態をモニタするステップ
と、該少なくとも１つのセンサがモニタした該動作状態
に応じてその他の動作データを選択するステップと、前
記電気的駆動状態を変更するために、該その他の動作デ
ータを検索するように前記コントローラに命令を与える
ステップとをさらに包含してもよい。
【００３５】前記少なくとも１つのセンサは、前記レー
ザダイオードアレイの温度を測定する温度センサ、該レ
ーザダイオードアレイの出力エネルギーのモニタする光
出力センサ、あるいは、該レーザダイオードアレイの出
力エネルギーの波長をモニタする波長センサのいずれか
であってもよい。
【００３６】前記レーザダイオードアレイの寿命を通じ
て、前記動作データが外部から変更可能であってもよ
い。
【００３７】前記オペレーティングシステムの前記コン
トローラは、更新された動作データを前記メモリ装置に
記録することによって前記動作データを変更してもよ
い。
【００３８】前記レーザダイオードアレイアセンブリの
通し番号ＩＤを前記関連メモリ装置に記録するステップ
をさらに包含してもよい。
【００３９】一体型メモリ装置および処理手段を用いる
ことによって、数多くの利点が得られる。例えば、ショ
ットカウントあるいはオン時間値は、一体型メモリ装置
に格納されて物理的にアセンブリの一部になる。する
と、外部オペレーティングシステムの制御電子回路、あ
るいは（処理手段が用いられている場合）処理手段によ
って、この一体型メモリ装置の読出および更新を必要に
応じて行うことが可能になる。
【００４０】アレイのシリアルナンバー、過熱あるいは
保護回路の起動等の異常状態の回数および時刻(number
and times)、アレイにおける電圧降下およびその発生時
刻（変化が大きい場合）（これは、個々のレーザバーの
故障を示唆し得る）、ならびに、異なる動作状態に対す
るアレイのスペクトルおよび出力レスポンス等の多数の
付加的なデータがこのメモリ装置に格納され得る。メモ
リ装置は、アレイを取り巻く環境に起因する周囲温度、
周囲衝撃環境、周囲湿度、あるいは静電気放電（ＥＳ
Ｄ）事象等の周囲環境状態をも記録し得る。
【００４１】上記した本発明の要旨は、本発明の各実施
形態あるいは全ての局面を表現するように意図して作成
されたものではない。これは、図面および以下に示す詳
細な説明の目的である。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下の詳細な説明を読み、図面を
参照することによって、本発明の他の目的および利点が
明らかになるであろう。
【００４３】本発明には様々な改変および代替的な形態
が可能であるが、本発明のある特定の実施形態を例示的
に図面に示し、また、以下に詳細に記載する。但し、本
明細書中に開示される特定の形態に本発明を限定するこ
とを意図したものではないことを理解されたい。本来の
意図はこの逆であり、添付のクレームによって規定され
る本発明の主旨および範囲内の改変例、等価物、および
代替例の全てをカバーすることが意図されている。
【００４４】初めに図1Aを参照して、レーザダイオード
アレイ10が斜視図で示されている。レーザダイオードア
レイ10は、複数のレーザダイオードパッケージ12を有す
る。複数のレーザダイオードパッケージ12のそれぞれ
は、ヒートシンク14とリッド(lid)17との間に挟持され
たレーザダイオード13を有する。レーザダイオードパッ
ケージ12は並列に配置される。これは、一般にスタック
と呼ばれる。スタックの両端にはエンドキャップ18およ
び19が設けられ、これらを介してレーザダイオードパッ
ケージ12のスタックに電力が供給される。通常は酸化ベ
リリウム等の電気的に絶縁された材料からなるサーマル
バックプレーン20は、各パッケージ12を搭載するための
面である。レーザダイオードアレイ10は、本発明におい
て使用可能なアレイの一種である。
【００４５】図1Bには、２番目のタイプのレーザダイオ
ードアレイ30が示されている。レーザダイオードアレイ
30は、電気的に絶縁された材料からなる基板32、および
この基板32に刻まれた複数の溝34を有する。各溝34の中
に１本のレーザダイオードバー36がある。複数のレーザ
ダイオードバー36に電気を流すために、金属化層が各溝
34内に設けられ、これにより隣接する溝34を互いに接続
している。基板32の底部にはバックプレーンがあり、熱
は、このバックプレーンを通って、底部の下に配置され
る熱交換器に流れる。10本の溝34が図示されているが、
レーザダイオードバー36の総数および溝34の数はアレイ
30の用途によって決まる。レーザダイオードアレイ30
は、本発明に使用可能な別のタイプのレーザダイオード
アレイである。
【００４６】図2A〜図2Dは、６個のレーザダイオードア
レイ30と、一体型メモリ装置42と、センサ44とを有する
アセンブリ40を示す図である。メモリ装置42およびセン
サ44は、プリント回路基板（ＰＣＢ）46上に搭載され
る。メモリ装置42の情報はアクセス可能であり、センサ
44は、ＰＣＢ46上に配置されたコンタクトパッド47を介
してモニタ可能である。ＰＣＢ46の裏側に配置される基
板ヒートシンク48は、レーザダイオードアレイ30のバッ
クプレーンが取り付けられる面である。ダイオードアレ
イ30は、ヒートシンク48に半田付けしてもよく、また、
ヒートシンク48とレーザダイオードアレイ30との間の界
面の熱抵抗を最小限に抑えるような別の方法で固定して
もよい。
【００４７】センサ44は、出力電力あるいは（発光を受
光すると仮定した場合）出力波長を測定するタイプのセ
ンサであり得る。より一般的には、センサ44は温度セン
サである。なぜなら、アレイ30の温度はその動作を決定
する重要な要因だからである。センサ44が温度センサで
あれば、センサ44をもっとアレイ30のバックプレーンに
近づけてもよい。センサ44はＥＳＤセンサであってもよ
いし、あるいはアレイ30のショットカウント若しくはオ
ン時間を測定するものであってもよい。さらに、センサ
44は１つしか図示されていないが、ＰＣＢ46は複数のセ
ンサを有し得る。
【００４８】メモリ装置42は、メモリ装置42から電力を
取り除いた時に格納された情報が変化しない不揮発性メ
モリ装置であることが好ましい。このようなメモリ装置
42の一例として、Microchip（Chandler、Arizona）製の
モデル24632が挙げられる。
【００４９】レーザダイオードアレイ30の発光面を保護
するために、保護窓50をアセンブリ40に取り付けてもよ
い。保護窓50は保持枠52によって支持される。枠52およ
び窓50の機能は、上側発光面を保護することのみであり
得る。あるいは、枠52と窓50との間に密封材料を付与し
て、枠52および窓50によって６個のレーザダイオードア
レイ30を完全に密封してもよい。窓50にはアクリル系材
料等の様々な材料が使用可能であり、反射防止コーティ
ングが施される。図示されている窓50の他に、回折性の
アレイのレンズ、バイナリアレイ(binary array)のレン
ズ若しくは２次元アレイのレンズをエネルギービームの
フォーカシングおよびコリメーションを行うために窓50
の代わりとすることが可能である。図2Dは、窓50および
保持枠52の無いアセンブリ40を示す。
【００５０】レーザダイオードアレイ30には、発光を得
るために電気エネルギーが必要である。従って、一対の
コンタクトパッド54aおよび54bをＰＣＢ46上に設ける。
レーザダイオードアレイ30に電気エネルギーを供給する
ために、一対のリード56aおよび56bを、それぞれ、両端
のアレイ30のエンドキャップとパッド54aおよび54bとの
間に設ける。隣接するアレイ30は、ジャンパ57を介して
互いに電気的に直列に接続される。窓50および枠52によ
ってレーザダイオード30を密封する場合は、リード56a
および56bを、窓枠52に埋め込む、あるいは接着するこ
とが可能である。ホスト外部オペレーティングシステム
は、コンタクトパッド54aおよび54bを介してアセンブリ
40と電気的に接触する。
【００５１】ＰＣＢ46および基板ヒートシンク48には穴
58が設けられており、この穴58に留め具を通してアセン
ブリ40を最終ヒートシンクに接続する。典型的に、最終
ヒートシンクは高効率熱交換器である。さらに、ＰＣＢ
46および最終ヒートシンク上のアレイ30を位置合わせす
るための位置合せ孔60が設けられる。
【００５２】アレイ30とメモリ装置42との間の中間構造
体としてＰＣＢ46が図示されているが、この他の構造体
を用いることも可能である。例えば、電気的絶縁が得ら
れるエポキシを用いれば、エポキシ層を設けてメモリ装
置42をアレイ30に接着させるだけでも十分である。
【００５３】メモリ装置42は、レーザダイオードアレイ
30の動作情報を有する。情報の種類は、基本的なものか
ら複雑なものまで多岐にわたるものであり得る。例え
ば、レーザダイオードアレイアセンブリ40のＩＤをメモ
リ装置に記録することが可能である。このＩＤには、各
アレイ30に含まれるレーザダイオードバーの製造に用い
たウェハのウェハ番号が含まれ得る。また、アレイ30を
包含するバーのロット番号あるいはレーザダイオードバ
ー番号もこのＩＤに含まれ得る。また、品質管理部にお
いてそのバーを検定合格とした個人に関連付けられた検
査員番号(inspector number)もこのＩＤに含まれ得る。
【００５４】レーザダイオードアレイアセンブリ40に関
する性能データもまた、メモリ装置42にロードされ得
る。例えば、中心波長(center wavelength)および波長
シフトを温度の関数（即ち、ガリウムヒ素レーザダイオ
ードは、約３〜４ーＣにつき約１ナノメートルシフトす
る）として求めることができる。アレイ30の波長分布を
格納することにより、半値全幅値（ＦＷＨＭ）（即ち、
波長分布曲線において強度が最大値の２分の１となる点
における各波長間の差）を得ることができる。アセンブ
リ40が固体レーザポンピング用途に用いられる場合、こ
のＦＷＨＭ値は重要な要素となる。上記波長は、アセン
ブリ40方向の空間的配向の関数としても求めることがで
きる。
【００５５】また、出力電力に関する情報も含まれ得
る。例えば、出力電力は、アレイ30の効率、アレイ30を
駆動している電流および電圧、あるいは、閾値電流（即
ち、レーザ発振が生じるぎりぎりの電流）のいずれかの
関数として求めることができる。また、出力電力は、ア
センブリ40方向の空間的配向の関数としても求めること
ができる。アレイ30のサービス期間にわたるアレイ30の
出力電力低下の推定値を格納することも可能である。
【００５６】メモリ装置42は、様々な動作状態について
の限界設定値を有し得る。限界設定値は、ある特定のア
レイについて設定される、それを越えてはならない値で
ある。例えば、最高または最低設定動作温度を記録する
ことが可能であり、同様に、電流、パルス幅、デューテ
ィサイクル、電圧等の最大設定駆動パラメータを記録す
ることが可能である。これにより、実際の動作状態と限
界設定状態とをリアルタイムで比較して、レーザダイオ
ードアレイ30の故障が起こらないようにすることが可能
になる。限界設定値を越えた場合、外部オペレーティン
グシステムはこのような比較を行ってシステムをシャッ
トダウンすることができる。
【００５７】これまでは、メモリ装置42を、顧客に引き
渡される前に記録された動作情報を有するものとして説
明したが、サービス期間全体を通して、情報によってメ
モリ装置42を更新することも可能である。典型的に、外
部オペレーティングシステムは、温度、振動、衝撃、湿
度、および入力駆動パラメータをも含む様々な環境状態
をモニタしている。オペレーティングシステムはメモリ
装置42からの読出しを行うように構成されているので、
メモリ装置42を更新するという目的を達成するために生
じる差異は、メモリ装置42に書込みを行うことのできる
外部オペレーティングシステムを設けることだけであ
る。この結果、メモリ装置42はアレイ30の動作履歴を有
することになる。これは、故障原因を特定するのに有用
であるとともに、保証上の目的においても有用である。
【００５８】メモリ装置42に記録され得るアレイ30のサ
ービス期間に関する動作情報の種類は非常に幅広いもの
である。例えば、パルスレーザダイオードアレイ30のシ
ョットカウントあるいはＣＷレーザダイオードアレイ30
のオン時間が記録され得る。アレイ30の保証を考えた場
合、これは非常に重要な値である。
【００５９】レーザダイオードアレイ30が経験する限界
動作状態をメモリ装置42に記録することが可能である。
これもまた、保証上の目的において、また、故障の原因
を特定する上で有用である。従って、メモリ装置42に、
最高および最低動作温度を記録することが可能である。
最大衝撃、振動および湿度等の他の動作状態を記録する
ことも可能である。最大駆動パラメータ（電流、電圧、
パルス幅、周波数、等）をメモリ装置42に記録すること
も可能である。さらに、アレイ30若しくは外部オペレー
ティングシステム全体を取り巻く環境の限界周囲状態
（非動作状態または動作状態）を記録することも可能で
ある。
【００６０】事象報告リストをメモリ装置42に記録する
ことが可能である。このリストには、過熱故障、過電流
故障、過電圧故障、逆電圧故障（即ち、アレイ30に反対
のバイアスがかかった状態）、（熱交換器へと流れる）
冷却材流動の遮断、および静電気放電事象が含まれ得
る。これらの異常は、その異常が生じたのかどうかを示
す確定的なレスポンスとして、あるいはその状態の値と
して記録され得る。さらに、単一のレーザダイオードの
故障を示唆するアレイ30における電圧の降下が記録され
得る。例えば、良好なレーザダイオードにおける典型的
な電圧下降は約2.0ボルトであるが、ある種の故障があ
るとこれが約0.5ボルトとなる。このような電圧降下に
よって、レーザダイオードバーの故障の回数を推定する
ことができる。また、アレイ30の出力（即ち、波長およ
びパワー）をモニタしているセンサによって記録された
故障状態等、他の故障状態も含まれ得る。
【００６１】これまでは、メモリ装置42に記録されるデ
ータとして、異常状態、動作状態および非動作状態のみ
を説明した。しかし、こららの状態の日付および時刻を
記録することもまた有効であり、これは、外部オペレー
ティングシステムによって、これらの状態が生じた時間
をメモリ装置42に書き込むことによって可能である。時
間値が記録されると、そのメモリ装置42を用いて、様々
なパラメータ（温度、入力電力、出力電力、出力波長等
の対時間値）を時間の関数として格納することが可能に
なる。
【００６２】図3A〜3Cは、図2A〜図2Dのアセンブリ40と
類似のマルチアレイ30を有するアセンブリ140を示す。
アセンブリ140は、ＰＣＢ146上に搭載されたプロセッサ
143および温度センサ144を有する。ＰＣＢ146の裏側に
設けられるヒートシンク148は、アレイ30が取り付けら
れる構造体である。各アレイ30は、それぞれに対応する
光検出器149を有する。光検出器149は、発光の出力特性
を測定する。図3Cに最良に示されるように、発光光線は
部分的に窓150の内部面で反射した後、光検出器149に到
達する。光検出器149は、アレイ30全体の出力電力に相
当する反射光の出力を測定することができる。あるい
は、光検出器149は、発光放射の出力波長に相当する反
射ビームの出力波長を測定するより高度なタイプのもの
であってもよい。
【００６３】図示されるプロセッサ143は、基本的な情
報（限界動作温度、入力電力、等）を格納することがで
きるメモリ部を有する。大量の情報を格納する際には、
図２のメモリ装置42のような別個のメモリチップをＰＣ
Ｂ146に設け、それをプロセッサ143に接続して付加的な
データを格納するのが望ましいであろう。レーザダイオ
ードアレイ30の動作履歴を記録する場合に、このように
する必要が生じ得る。
【００６４】プロセッサ143は、ＰＣＢ146上のトレース
(traces)を通じて、温度センサ144および光検出器149に
接続される。プロセッサ143は、コンタクトパッド147を
介して外部オペレーティングシステムにも接続される。
このようにして、プロセッサ143は、温度センサ144およ
び光検出器149を用いてモニタした状態に基づいて、外
部オペレーティングシステムが提供すべき適切な駆動レ
ベルを決定する。また、プロセッサ143は、温度センサ1
44の温度が所望の値に維持されるような温度および速度
で冷却材を供給するように外部オペレーティングシステ
ムに命令を与える。従って、プロセッサ143は自己較正
システムを提供するものであり、入力駆動パラメータお
よび冷却材特性を変化させるようにオペレーティングシ
ステムに命令を与えることによって、出力電力および出
力波長のあらゆるずれ(deviations)を改めることができ
る。
【００６５】典型的に、プロセッサ143は、特定用途Ｉ
Ｃ（ＡＳＩＣ）であるか、あるいはハイブリッド特別注
文モデルである。
【００６６】図4Aおよび図4Bは、シングルアレイ182
と、プロセッサ184と、光検出器186と、温度センサ188
とを有するアセンブリ180を示す。アレイ182は、図1Aお
よび図1Bのアレイ10および30よりも実質的に多くのバー
を保持する。光検出器186および温度センサ188は、ＰＣ
Ｂ190上に搭載されるとともに、同じくＰＣＢ190上に搭
載されているプロセッサ184に接続される。アレイ182
は、ＰＣＢ190の下に設けられるヒートシンク189に搭載
される。リード192aおよび194aを介してアレイ182に接
続される一対のコンタクト192および194を介してアレイ
182に電力が供給される。リード194aから、光検出器186
近傍にあるアレイ182のエンドキャップにかけて、ＰＣ
Ｂ190にはトレース194bが設けられる。
【００６７】プロセッサ184には、要求されるタスクを
実行するのに十分な容量を持つ内部メモリ部が設けられ
る。あるいは、メモリ装置をＰＣＢ190上に搭載して、
これをプロセッサ184に接続することも可能である。
【００６８】さらに、プロセッサ184には、プロセッサ1
84が高電力を受け取るのを制限する回路196が接続され
る。入力電力リードに接続されるこの回路196によっ
て、プロセッサ184は、アレイ182における電圧降下ある
いは電流を特定することができる。通常、アレイ182は
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と直列接続され、ま
た、ダイオードアレイ182およびＦＥＴにおいて生じる
電圧降下は既知であるので、プロセッサ184は、ＦＥＴ
における電圧降下をモニタすることによってアレイ182
における電圧降下を特定することもできる。アレイ182
における電圧降下の変化は、アレイ182内の個々のレー
ザダイオードバーの故障を示唆する。回路196は、高電
圧あるいは高電流に対する防御のためのヒューズを有し
得る。
【００６９】このような回路196を用いることによっ
て、アレイ182に付与される各ショットあるいは（アレ
イ182がＣＷレーザである場合）総オン時間を測定する
ことができる。従って、プロセッサ184は、これらの値
を測定および格納する。
【００７０】アレイ182における電圧降下の測定あるい
はショットをカウントする回路として回路196を説明し
たが、回路196は、電流を１方向に流す（恐らく電気的
ダイオードである）逆バイアスセンサをも含み得る。電
圧が反対の方向に印加された場合、電流は、アレイ182
ではなく、電気的ダイオードを流れることになる。これ
により、アレイに生じ得るあらゆる故障の可能性が低減
される。このように、プロセッサ184は、逆バイアス異
常の発生をモニタすることができる。
【００７１】回路196は、アレイ182における静電気放電
をモニタする構成部品をも含み得る。このように、プロ
セッサ184はこの回路196をモニタして、上記のような事
象の有無を調べるとともに、それを記録することができ
る。
【００７２】図５は、シングルアレイ202と、メモリ装
置204と、光検出器206と、温度センサ208とを備えたア
センブリ200を示す。このメモリ装置204および光検出器
206は、ＰＣＢ210上に搭載され、一方、アレイはＰＣＢ
210の裏側にあるヒートシンク上に搭載される。従っ
て、このシングルアレイアセンブリ200には、図４のア
センブリ180における処理能力がない。その代わりに、
アセンブリ200は、アレイ202を動作させるのに必要な動
作情報を外部オペレーティングシステムに提供する。ま
た、メモリ装置204が、外部オペレーティングシステム
からの情報（異常状態、動作状態、等）を受け取ってこ
れを記録するように構成されてもよい。
【００７３】外部オペレーティングシステムは、ＰＣＢ
210の端部に設けられたコンタクトパッド212によってメ
モリ装置204と通じている。同様にして、外部オペレー
ティングシステムは、パッド212を介して、光検出器206
および温度センサ208と通じている。
【００７４】図５は、アセンブリ200の幾何学的構成を
も示している。レーザダイオードアレイ202の発光面
は、ＬＤＹ×ＬＤＸで規定される面積の中に存在する。
ＰＣＢ210の面積は、ＰＣＢＸ×ＰＣＢＹで規定され
る。発光面積に対するＰＣＢの面積の比をなるべく小さ
く抑えて、それにより、付加的な構成部品（例えば、セ
ンサ、メモリ装置、プロセッサ、等）を有するアセンブ
リ200の大きさがアレイのみの大きさに比べて大幅に大
きくならないようにすることが望ましい。これは、改装
(retrofitting)を行うために重要である。一般に、ＰＣ
Ｂ面積対発光面積の比は約10対１未満である。好適な実
施形態において、この比は約５対１〜約７対１の間であ
る。ＰＣＢ210にコネクタを追加する場合（図７および
図９参照）、この比は約14対１未満である。
【００７５】図６は、図3A〜図3Cに示したアセンブリ14
0に非常に類似する、６個のアレイ30を備えたアセンブ
リ230を示す。但し、プロセッサ232は、回路236および2
38を介してコンタクト233および234に接続されている。
この回路236および238はプロセッサ232に対する高電力
を制限するものであり、これにより、プロセッサ232が
６個のアレイ30における電圧降下を特定することが可能
になっている。
【００７６】ここでもやはり回路236および238は、上記
特徴の代わりに、あるいは上記特徴に加えて静電気放電
の感知を行う。
【００７７】プロセッサ232は、アセンブリ230に電力が
供給される度に回路236および238から信号を受信できる
ので、回路236および238を用いてパルスレーザにおける
ショットのカウントあるいはＣＷレーザにおけるオン時
間の測定を行うことも可能である。あるいは、回路236
および238が電磁センサ（例えば、ホール効果センサ）
を有する場合には、これらの回路をアレイ30あるいはコ
ンタクトパッド233および234の近傍に設けて、アセンブ
リ200に高電流パルスが供給される度に、その結果生じ
る電磁場によってホール効果センサが起動するようにす
ればよい。この場合、プロセッサ232はショットの度に
信号を受信する。
【００７８】アレイ30の寿命は有限であり、概して、ア
レイ30が動作し、アレイ30に電力が供給される際の温度
の関数である。プロセッサ232は温度および入力電力の
両方をモニタするので、プロセッサ232は、これらの値
を、標準的な想定上の動作状態範囲と比較することがで
きる。そして、プロセッサ232は、アレイ30が動作して
いる実際の条件に基づいて、プロセッサ232内にプログ
ラムされた所定のレートに想定寿命を変更する。好適な
実施形態においては、プロセッサ232は、外部オペレー
ティングシステムに対して寿命の残量を知らせるだけで
なく、実際の動作状態に基づく想定寿命の調整量をも外
部オペレーティングシステムに知らせる。
【００７９】図７は、図2A〜図2Dに示したものに類似の
アセンブリ250を示す。アセンブリ250は、入口ポート25
4および出口ポート256を備えた熱交換器252上に搭載さ
れる。アセンブリ250は、外部オペレーティングシステ
ムが接続されるコネクタ258をさらに有する。アレイ30
は、ＰＣＢ259のヒートシンク257に接続される。ＰＣＢ
259のヒートシンク257は、一連の留め具260によって熱
交換器252上に搭載される。
【００８０】コネクタ258は、メモリ装置261と、（上記
のいずれかのタイプの）センサ262と、電源コンタクト
パッド264および266とに接続される。上記装置のそれぞ
れは、ＰＣＢ259上に搭載され、また、ＰＣＢ259上に設
けられたトレースを通じてコネクタ258に接続される。
コネクタ258によって、アセンブリ250と外部オペレーテ
ィングシステムとの接続が容易になる。
【００８１】図８は、アセンブリ290において、ＰＣＢ2
92がアレイ30の発光面に対してほぼ垂直な平面内に配置
される代替的な実施形態を示す。結果的に、アレイ30
は、アセンブリ290を熱交換器に取り付けるためのベー
ス294から僅かに浮いた状態となる。ここでもやはり、
アセンブリ290は、メモリ装置296と２つのセンサ297お
よび298とを有する。典型的に、センサ298は温度センサ
であり、センサ297は光検出器である。各センサ297およ
び298ならびにメモリ装置296は、ＰＣＢ292に設けられ
たトレース（図示せず）を通じて、ＰＣＢ292の端部に
設けられたコンタクトパッド299に接続される。アセン
ブリ290は、これらのコンタクトパッド299を介して外部
オペレーティングシステムと通じている。
【００８２】図９は、図７のアセンブリ250が外部オペ
レーティングシステム内に設置された状態を示す。この
ように、システムコントローラ300は、ダイオードアレ
イ30を動作させるのに必要な電力を供給する駆動用電子
回路302に接続される。システムコントローラ300は、熱
交換器252（図７）に冷却流体を供給するチラー304に接
続される。システムコントローラ300は、コネクタ258を
介してメモリ装置261から動作情報を受け取る。例え
ば、メモリ装置261から受け取る動作情報は、808ナノメ
ートルでＸワットの出力電力を得るためには、温度セン
サ262の温度を31ーＣとし、且つ、レートを30Hz、パルス
幅を220マイクロ秒として110アンペアでアレイを動作さ
せなければならないことをコントローラ300に知らせ得
る。次に、システムコントローラ300は、駆動用電子回
路302に要求入力電力を供給させるとともに、チラー304
にセンサ262を31ーＣに保つような流速および温度で冷却
材を供給させる。
【００８３】冷却システムをチラー304として説明した
が、システムは、例えばMarlow Industries（Dallas、T
exas）の製品のような固体熱電冷却器を利用するもので
あってもよい。これらの装置の冷却能力は、入力電力の
関数として変化する。このように、システムコントロー
ラ300は熱電冷却器への電力を制御して、その冷却能力
によってアレイ30の温度が所望の温度となるようにす
る。
【００８４】メモリ装置261がその情報を受け入れるよ
うに構成されている場合、コントローラ300はメモリ装
置261に動作状態をも格納し得る。従って、コントロー
ラ300はメモリ装置261に、限界動作状態（温度、湿度、
衝撃、振動、総オン時間あるいはショットカウント、
等）、限界非動作状態（温度、湿度、衝撃、振動）、限
界入力電力（電流、電圧、デューティサイクル、等）、
および異常状態（冷却材非流動状態(coolant non-flow
condition)、静電気放電、過熱異常、過電力異常、逆バ
イアス異常）を記録することができる。この種の動作状
態を測定するセンサ（振動センサ、衝撃センサ、湿度セ
ンサ、等）を、ＰＣＢに組み込む、若しくはアセンブリ
250の近傍に配置してコントローラ300によってモニタす
る必要があることは明らかである。
【００８５】アセンブリ250上でプロセッサを使用すれ
ば、これらのセンサをコントローラ300によってモニタ
する代わりに、そのプロセッサによってモニタすること
が可能である。さらに、プロセッサを用いれば、アセン
ブリ250の出力をモニタして、システムコントローラ300
に送られる命令をリアルタイムで変更することが可能で
ある。従って、メモリ装置261に格納される基本動作情
報は、動作の開始点になり得るとともに、センサによっ
て感知されプロセッサによってモニタされた状態に基づ
いて変更され得る。
【００８６】図10は、図９に示した概念に類似の概念を
示す概略図である。図９のものに比べて、外部オペレー
ティングシステム330を複数のアセンブリ332、334およ
び336に接続して所望の出力を得ている点だけが異な
る。例えば、各アセンブリからの所望の出力は、808ナ
ノメートルでＸワットであり得る。そして、オペレーテ
ィングシステム330は、データインターフェースライン
を介して、各アセンブリ332、334および336から情報を
受け取る。この情報は、上記の出力を得るために要求さ
れる温度および入力電力を示す。通常、所望の出力を得
るために要求される動作パラメータは、各アセンブリ33
2、334および336毎に若干異なる（例えば、33ーＣ、36ー
Ｃおよび32ーＣ、あるいは、105Ａ、108Ａおよび101
Ａ）。この結果、オペレーティングシステム330は、各
アセンブリ332、334および336に対して異なるレベルで
冷却材および入力電力を供給する。オペレーティングシ
ステム330は、センサラインを介して、アセンブリ332、
334および336上のセンサをモニタし得る。あるいは、各
アセンブリ332、334および336にプロセッサがある場合
には、プロセッサによってセンサをモニタし、これに応
じて、データインターフェースラインを介してオペレー
ティングシステム330に命令を与えることができる。
【００８７】本発明は、数多くの理由から非常に有用で
ある。例えば、レーザダイオードポンプアレイの歩留ま
りおよびコストに影響する主要な要因の１つは、１つの
アレイ内に組み込むレーザダイオードバーとして、狭い
スペクトル範囲内のレーザダイオードバーのみを選択す
ることである。ピーク発光スペクトルが比較的広範囲に
わたるポンプアレイを使用することができれば、システ
ム制御電子回路は、格納された熱およびスペクトル（波
長）に関する情報を用いてアレイのスペクトルの差を補
償することができるので、非常に大きなコスト削減とな
る。さらに、熱／スペクトルデータをアセンブリ内に格
納しておけば、アセンブリを交換する際に、新しいアセ
ンブリのメモリ装置内のデータにアクセスするだけで新
しいアセンブリに対する補償が自動的に行えるので、使
用済あるいは故障したアセンブリの交換が大幅に簡略化
される。使用済あるいは故障したアセンブリにぴったり
と合う交換アレイを作成する必要性はもはやない。
【００８８】ショットカウンタあるいはタイマが、外部
制御システム電子回路とではなく、アセンブリと一体化
されているので、正確に記録を行うことができる。ま
た、重大な事象（異常、限界状態、等）を記録する簡略
化された方法が提供される。結果的に、この種の情報を
紙の上に詳細に記録する必要がなくなるので、アレイに
関する動作情報の完全性(integrity)が大幅に向上す
る。アセンブリのメモリ装置にあるこの情報にアクセス
することは、そのアセンブリが経験する問題を後で分析
する際にも有用である。
【００８９】アレイの電圧、温度、周囲湿度、および異
常状態の発生等の動作状態の原位置でのモニタ(in-situ
monitoring)が提供されることによって、アセンブリの
安全性が大幅に改善される。この情報を用いてアセンブ
リをシャットダウンすることによって、アセンブリの故
障あるいはアセンブリの操作者の傷害を回避することが
できる。
【００９０】上記各実施形態およびその自明な変形例
は、以下のクレームによって示される本発明の主旨およ
び範囲内であることが想定されている。
【００９１】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、動作
事象を記録するとともに、アセンブリのサービス期間を
通してこの情報をアセンブリと一緒にして保持しておく
ための一体型の手段を有するレーザダイオードアレイア
センブリおよびその動作方法を提供することができる。
また本発明によれば、外部レーザオペレーティングシス
テムに対して、レーザダイオードアレイアセンブリの最
適な出力を得るために使用されるべき入力駆動パラメー
タに基づいて命令を与えることができるレーザダイオー
ドアレイアセンブリおよびその動作方法を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明において用いられるレーザダイオード
アレイを示す斜視図である。
【図１Ｂ】本発明において用いられる別のレーザダイオ
ードアレイを示す斜視図である。
【図２Ａ】一体型メモリ装置およびセンサを有するマル
チアレイアセンブリ(multiple-array assembly)を示す
図である。
【図２Ｂ】一体型メモリ装置およびセンサを有するマル
チアレイアセンブリを示す図である。
【図２Ｃ】一体型メモリ装置およびセンサを有するマル
チアレイアセンブリを示す図である。
【図２Ｄ】一体型メモリ装置およびセンサを有するマル
チアレイアセンブリを示す図である。
【図３Ａ】メモリ装置と、センサと、複数の光検出器と
を備えた一体型処理装置を有するマルチアレイアセンブ
リを示す図である。
【図３Ｂ】メモリ装置と、センサと、複数の光検出器と
を備えた一体型処理装置を有するマルチアレイアセンブ
リを示す図である。
【図３Ｃ】メモリ装置と、センサと、複数の光検出器と
を備えた一体型処理装置を有するマルチアレイアセンブ
リを示す図である。
【図４Ａ】メモリ装置と、センサと、光検出器とを備え
た一体型処理装置を有するシングルアレイアセンブリ(s
ingle-array assembly)を示す図である。
【図４Ｂ】メモリ装置と、センサと、光検出器とを備え
た一体型処理装置を有するシングルアレイアセンブリを
示す図である。
【図５】一体型メモリ装置と、温度センサと、光検出器
とを備えたシングルアレイアセンブリを示す平面図であ
る。
【図６】メモリ装置と、温度センサと、複数の光検出器
と、入力電力感知装置とを備えた一体型処理装置を有す
るマルチアレイアセンブリを示す平面図である。
【図７】図3A〜図3Cのマルチアレイアセンブリにコネク
タを設けて熱交換器上に設置した状態を示す斜視図であ
る。
【図８】発光面が存在する平面から約90ーの角度に配置
されたプリント回路基板を有するマルチアレイアセンブ
リを示す斜視図である。
【図９】本発明を利用したマルチアレイアセンブリを外
部オペレーティングシステム内に設置した状態を示す概
略図である。
【図１０】１〜Ｎと表記される複数のアセンブリに接続
された外部オペレーティングシステムを示す概略図であ
る。
【符号の説明】
１０ レーザダイオードアレイ ３０ レーザダイオードアレイ １３ レーザダイオード ４０ レーザダイオードアレイアセンブリ １４０ レーザダイオードアレイアセンブリ １８０ レーザダイオードアレイアセンブリ ２００ レーザダイオードアレイアセンブリ ２３０ レーザダイオードアレイアセンブリ ２５０ レーザダイオードアレイアセンブリ ２９０ レーザダイオードアレイアセンブリ ４２ メモリ装置 ２０４ メモリ装置 ２６１ メモリ装置 ２９６ メモリ装置 ４６ 中間構造体（プリント回路基板） １４６ 中間構造体（プリント回路基板） １９０ 中間構造体（プリント回路基板） ２１０ 中間構造体（プリント回路基板） ２５９ 中間構造体（プリント回路基板） ２９２ 中間構造体（プリント回路基板） ３００ コントローラ ３０２ 駆動用電子回路 ３３０ 外部オペレーティングシステム
【手続補正書】
【提出日】平成９年１０月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル エイ． ホープ アメリカ合衆国 ミズーリ 63144， ブ レントウッド， ラッドレー コート 8733 (72)発明者 ジョフリー オー． ヘバーレ アメリカ合衆国 ミズーリ 63017， チ ェスターフィールド， ブリックスハム ドライブ 248

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のレーザダイオードを有する少なく
    とも１つのレーザダイオードアレイであって、該複数の
    レーザダイオードのそれぞれは、該複数のレーザダイオ
    ードの内の他の少なくとも１つと電気的に接触してい
    る、レーザダイオードアレイと、 該少なくとも１つのレーザダイオードアレイを取り付け
    る中間構造体と、 該中間構造体上に搭載される、該少なくとも１つのレー
    ザダイオードアレイの動作情報を格納するメモリ装置で
    あって、外部オペレーティングシステムと通じているメ
    モリ装置と、を備えた、モジュール式レーザダイオード
    アレイアセンブリ。
  2. 【請求項２】 前記動作情報は、前記少なくとも１つの
    レーザダイオードアレイの通し番号ＩＤ(serialization
    identity)を含む、請求項１に記載のモジュール式レー
    ザダイオードアレイアセンブリ。
  3. 【請求項３】 前記動作情報は、前記少なくとも１つの
    レーザダイオードアレイのサービス期間にわたる出力エ
    ネルギー低下推定値か、該少なくとも１つのレーザダイ
    オードアレイの温度の関数としての出力エネルギー波
    長、あるいは、入力電力の関数としての該少なくとも１
    つのレーザダイオードアレイの出力エネルギーのいずれ
    かを含む、請求項１に記載のモジュール式レーザダイオ
    ードアレイアセンブリ。
  4. 【請求項４】 前記外部オペレーティングシステムは、
    前記少なくとも１つのレーザダイオードアレイの性能に
    基づいて更新された動作情報を前記メモリ装置に記録す
    る、請求項１から３のいずれかに記載のモジュール式レ
    ーザダイオードアレイアセンブリ。
  5. 【請求項５】 前記外部オペレーティングシステムは、
    前記少なくとも１つのレーザダイオードアレイが経験す
    る動作状態を前記メモリ装置に記録する、請求項１から
    ４のいずれかに記載のモジュール式レーザダイオードア
    レイアセンブリ。
  6. 【請求項６】 前記メモリ装置に記録される前記動作状
    態は、該動作状態の発生時刻を含む、請求項５に記載の
    モジュール式レーザダイオードアレイアセンブリ。
  7. 【請求項７】 前記少なくとも１つのレーザダイオード
    アレイの温度を前記外部オペレーティングシステムに提
    供する温度センサをさらに有する、請求項１から６のい
    ずれかに記載のモジュール式レーザダイオードアレイア
    センブリ。
  8. 【請求項８】 前記外部オペレーティングシステムは、
    前記少なくとも１つのレーザダイオードアレイからの熱
    を除去する手段を有し、該外部オペレーティングシステ
    ムは、前記温度センサがモニタした温度に応じて特定さ
    れるレベルで該熱除去手段を動作させる、請求項７に記
    載のモジュール式レーザダイオードアレイアセンブリ。
  9. 【請求項９】 前記外部オペレーティングシステムに前
    記アレイの光学的特性を提供する光センサをさらに有す
    る、請求項１から８のいずれかに記載のモジュール式レ
    ーザダイオードアレイアセンブリ。
  10. 【請求項１０】 前記中間構造体は前記メモリ装置を搭
    載するプリント回路基板を含み、該プリント回路基板は
    前記少なくとも１つのレーザダイオードアレイを搭載す
    る面をさらに有する、請求項１から９のいずれかに記載
    のモジュール式レーザダイオードアレイアセンブリ。
  11. 【請求項１１】 前記少なくとも１つのレーザダイオー
    ドアレイが経験する動作状態を感知する少なくとも１つ
    のセンサと、 前記中間構造体上に搭載されるとともに該動作状態をモ
    ニタする該少なくとも１つのセンサに接続される処理手
    段であって、該処理手段は前記メモリ装置と外部オペレ
    ーティングシステムとに接続され、該メモリ装置は該処
    理手段を介して該オペレーティングシステムと通じてい
    る、処理手段と、をさらに有する、請求項１に記載のモ
    ジュール式レーザダイオードアレイアセンブリ。
  12. 【請求項１２】 前記メモリ装置は前記処理手段と一体
    化されている、請求項11に記載のモジュール式レーザダ
    イオードアレイアセンブリ。
  13. 【請求項１３】 前記処理手段は、前記少なくとも１つ
    のセンサによって感知される前記動作状態を前記メモリ
    装置に記録する、請求項11から12のいずれかに記載のモ
    ジュール式レーザダイオードアレイアセンブリ。
  14. 【請求項１４】 前記動作状態は、前記少なくとも１つ
    のレーザダイオードアレイの最高温度、該少なくとも１
    つのレーザダイオードアレイに供給される最大電力、該
    少なくとも１つのレーザダイオードアレイの総オン時間
    若しくはショットカウント、あるいは、該少なくとも１
    つのレーザダイオードアレイが置かれる最大周囲状態の
    いずれかを含む、請求項５または11に記載のモジュール
    式レーザダイオードアレイアセンブリ。
  15. 【請求項１５】 前記動作状態は、前記少なくとも１つ
    のレーザダイオードアレイが経験する異常状態(fault c
    ondition)を含み、該異常状態は、逆バイアス異常、冷
    却材流量異常(coolant flow fault)、限界電力入力異常
    (extreme power input fault)、限界温度異常(extreme
    temperature fault)、および静電気放電異常からなる群
    の中の１つである、請求項５または11に記載のモジュー
    ル式レーザダイオードアレイアセンブリ。
  16. 【請求項１６】 前記少なくとも１つのセンサは、前記
    少なくとも１つのレーザダイオードアレイの温度を測定
    する温度センサ、該少なくとも１つのレーザダイオード
    アレイの出力エネルギーを測定する光センサ、該少なく
    とも１つのレーザダイオードアレイの出力エネルギーの
    出力波長を測定する光センサ、該少なくとも１つのレー
    ザダイオードアレイにおける電圧を測定する電圧セン
    サ、あるいは、前記電力コンタクトパッド(power conta
    cts pads)の間に配置され、該少なくとも１つのレーザ
    ダイオードアレイを流れる電流を測定する電流センサの
    いずれかを含む、請求項11に記載のモジュール式レーザ
    ダイオードアレイアセンブリ。
  17. 【請求項１７】 前記処理手段は、前記メモリ装置に格
    納される前記動作情報によって示される(delineated)電
    力レベルで前記少なくとも１つのレーザダイオードアレ
    イを駆動させるように前記外部オペレーティングシステ
    ムに命令を与える、請求項11から16のいずれかに記載の
    モジュール式レーザダイオードアレイアセンブリ。
  18. 【請求項１８】 前記処理手段が前記少なくとも１つの
    センサによってモニタした前記動作状態に基づいて前記
    電力レベルが更新される、請求項17に記載のモジュール
    式レーザダイオードアレイ。
  19. 【請求項１９】 前記外部オペレーティングシステムは
    前記少なくとも１つのレーザダイオードアレイから熱を
    除去する手段を有し、前記少なくとも１つのセンサは温
    度センサを含み、前記処理手段は該温度センサがモニタ
    した温度に応じて特定されるレベルで該熱除去手段を動
    作させるように該外部オペレーティングシステムに命令
    を与える、請求項11に記載のモジュール式レーザダイオ
    ードアレイアセンブリ。
  20. 【請求項２０】 前記中間構造体は、前記メモリ装置お
    よび前記処理手段を搭載するプリント回路基板を含み、
    該プリント回路基板は前記少なくとも１つのレーザダイ
    オードアレイを搭載する面をさらに有する、請求項11に
    記載のモジュール式レーザダイオードアレイアセンブ
    リ。
  21. 【請求項２１】 前記プリント回路基板は前記外部オペ
    レーティングシステムを搭載するコネクタを有する、請
    求項１または20に記載のモジュール式レーザダイオード
    アレイアセンブリ。
  22. 【請求項２２】 前記少なくとも１つのレーザダイオー
    ドアレイは、該レーザダイオードアレイのそれぞれから
    エネルギーが放射される(emitted)放射領域(emitting r
    egion)を有し、該発光領域は発光面積を規定し、前記プ
    リント回路基板は基板面積(board area)を有し、該発光
    面積に対する該基板面積の比は約10未満である、請求項
    10または20に記載のモジュール式レーザダイオードアレ
    イアセンブリ。
  23. 【請求項２３】 関連メモリ装置を有するレーザダイオ
    ードアレイを提供するステップと、 該レーザダイオードアレイの動作データを該関連メモリ
    装置に格納するステップと、 駆動用電子回路(drive electronics)およびコントロー
    ラを有するオペレーティングシステム内に該レーザダイ
    オードアレイをアセンブリするステップであって、該駆
    動用電子回路は該レーザダイオードアレイに接続され、
    該コントローラは該駆動用電子回路および該関連メモリ
    装置に接続されるステップと、 該関連メモリ装置から該動作データを検索するように該
    コントローラに命令を与えるステップと、 該動作データに対応するある電気的駆動状態(electrica
    l drive state)になるように該駆動用電子回路に電力供
    給して、該レーザダイオードアレイから出力エネルギー
    を生成するステップと、を包含する、レーザダイオード
    アレイの動作方法。
  24. 【請求項２４】 少なくとも１つのセンサを用いて前記
    レーザダイオードアレイの動作状態をモニタするステッ
    プと、 該少なくとも１つのセンサがモニタした該動作状態に応
    じてその他の動作データを選択するステップと、 前記電気的駆動状態を変更するために、該その他の動作
    データを検索するように前記コントローラに命令を与え
    るステップと、をさらに包含する、請求項23に記載の方
    法。
  25. 【請求項２５】 前記少なくとも１つのセンサは、前記
    レーザダイオードアレイの温度を測定する温度センサ、
    該レーザダイオードアレイの出力エネルギーのモニタす
    る光出力センサ、あるいは、該レーザダイオードアレイ
    の出力エネルギーの波長をモニタする波長センサのいず
    れかである、請求項24に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記レーザダイオードアレイの寿命(l
    ifetime)を通じて、前記動作データが外部から変更可能
    である、請求項23から25のいずれかに記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記オペレーティングシステムの前記
    コントローラは、更新された動作データを前記メモリ装
    置に記録することによって前記動作データを変更する、
    請求項26に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記レーザダイオードアレイアセンブ
    リの通し番号ＩＤを前記関連メモリ装置に記録するステ
    ップをさらに包含する、請求項23に記載の方法。
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