特表 2023-529227 冷却システムを備えた反射光学系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-07

(54)【発明の名称】冷却システムを備えた反射光学系

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/08 20060101AFI20230630BHJP

   H01L 23/473 20060101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

G02B5/08 A

H01L23/46 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022577128

(86)(22)【出願日】2021-06-10

(85)【翻訳文提出日】2023-02-10

(86)【国際出願番号】 EP2021065659

(87)【国際公開番号】W WO2021254879

(87)【国際公開日】2021-12-23

(31)【優先権主張番号】2006212

(32)【優先日】2020-06-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515002746

【氏名又は名称】イ・エス・ペ・システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ソバジェオ，ポール

(72)【発明者】

【氏名】ロペール，ローラン

(72)【発明者】

【氏名】タイス，セバスチャン

(72)【発明者】

【氏名】フルカード，チボー

【テーマコード（参考）】

2H042

5F136

【Ｆターム（参考）】

2H042DA20

2H042DE07

5F136BA30

5F136CB08

5F136DA34

(57)【要約】

とりわけレーザタイプの光ビーム（１９）をトランスポートし、変換し、または補正するための反射光学系（１）であって、光ビーム（１９）を受け取るミラー（２）と、ミラー（２）に対してその後方に配置された熱伝導性流体（７）の中間チャンバ（６）によって形成された一次冷却回路と、熱伝導性流体（７）の中間チャンバ（６）に対して配置された熱ヒートシンク（３）によって形成された二次冷却回路とを備え、前記ヒートシンク（３）は、対流または伝導によって冷却されるコールドマスの形態か、または良好な熱伝導率を有する材料で作られたプレートの形態のいずれかであり、ヒートシンク（３）は、前記反射光学系のサイズおよび形状と等価のサイズおよび形状を有することを特徴とする、反射光学系（１）。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

とりわけレーザタイプの光ビーム（１９）をトランスポートし、変換し、または補正するための反射光学系（１）であって、光ビーム（１９）を受け取るミラー（２）と、ミラー（２）に対してその後方に配置された熱伝導性流体（７）の中間チャンバ（６）によって形成された一次冷却回路と、熱伝導性流体（７）の中間チャンバ（６）に対して配置された熱ヒートシンク（３）によって形成された二次冷却回路とを備え、前記ヒートシンク（３）は、対流または伝導によって冷却されるコールドマスの形態か、または良好な熱伝導率を有する材料で作られたプレートの形態のいずれかであり、ヒートシンク（３）は、前記反射光学系のサイズおよび形状と等価のサイズおよび形状を有することを特徴とする、反射光学系（１）。

【請求項2】

ヒートシンク（３）を形成しているプレートがその厚みの中にチャネル（１６）を有し、その中を伝熱流体（９）が循環するようになされることを特徴とする、請求項１に記載の反射光学系（１）。

【請求項3】

ミラー（２）が、その後ろ側にアクチュエータ（１１）を装着した変形可能ミラーであり、個々のアクチュエータ（１１）が熱伝導性流体（７）の中間チャンバ（６）、およびヒートシンクを孔を通って横切ることを特徴とする、請求項１または２に記載の反射光学系（１）。

【請求項4】

個々のアクチュエータ（１１）が、ヒートシンク（３）の中に作られた孔（１３）の中を並進で移動可能なヘッド（１５）を備え、熱伝導性流体（７）が移動可能ヘッド（１４）の周りの前記孔（１３）の中を循環することを特徴とする、請求項３に記載の反射光学系（１）。

【請求項5】

孔（１３）がシーリングリング（１５）によって閉じられることを特徴とする、請求項４に記載の反射光学系（１）。

【請求項6】

熱ヒートシンク（３）の中に統合されたチャネル（１６）がヒートシンク表面の上に延びている螺旋ループ（１６）の形態であり、入口点（１７）および出口点（１８）を有することを特徴とする、請求項２から５のいずれか一項に記載の反射光学系（１）。

【請求項7】

チャネル中への伝熱流体（９）の入口点（１７）がヒートシンク（３）の中心の近くに配置されることを特徴とする、請求項６に記載の反射光学系（１）。

【請求項8】

チャネルからの伝熱流体（９）の出口点（１８）がヒートシンク（３）の周囲の近傍に配置されることを特徴とする、請求項６または７に記載の反射光学系（１）。

【請求項9】

ミラー（２）、熱伝導性流体（７）の中間チャンバ（６）および熱ヒートシンク（３）が機械的に結合されて統合ブロックを形成することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の反射光学系（１）。

【請求項10】

前記光学系がサポート（４）によってヒートシンク（３）に固定されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の反射光学系（１）。

【請求項11】

ヒートシンク（３）を形成している熱伝導性材料が、金属、好ましくは銅でできていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の反射光学系（１）。

【請求項12】

熱伝導性流体（７）の中間チャンバ（６）が、場合により膨張タンク（８）と接続していることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の反射光学系（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の技術分野は、とりわけレーザタイプの光ビームシステムに使用される反射光学系、ならびにそれらの冷却手段の技術分野である。

【0002】

よく知られているように、レーザビームをトランスポートし、それらのプロファイルを変換し、それらを集束させ、または前記ビームの波面を修正し、あるいは補正するためには反射光構造を使用する必要がある。

【0003】

出力、放射モードまたは使用される増幅媒体のタイプの両方の点で、多くの異なるタイプのレーザが存在している。

【0004】

レーザが高平均出力レーザであるとき、使用される反射光学系はエネルギーの強い蓄積に遭遇し、そのために加熱することになる。このような加熱は光学系の変形をもたらし、ひいてはレーザビームにおける光学収差の原因になり、さらには光学系自体の劣化をもたらすため、これは問題である。したがってユーザには耐えがたいコストが生じる頻度で光学系を交換しなければならない。

【0005】

したがって周囲の空気を使用した対流による自然冷却ではもはや十分ではない瞬間から反射光学系を冷却しなければならず、これは、反射光学系が高平均出力レーザ（典型的には５ｋＷから２０ｋＷ）で使用される場合がそうである。これは、１０ｋＷ以上の平均出力を送達する、反覆率が高いペタワットレーザ、または例えば平均出力が１ｋＷから３０ｋＷの超小型電子技術産業で使用される連続もしくは疑似モードレーザなどの科学研究室で使用されるレーザなどのように、当該レーザが真空中であるとき、ますます深刻である。また、天文学、とりわけ赤外線レンジ、および観察シーン（地球、明るい星）からの熱入力によって光品質が劣化し得る大口径望遠鏡のための宇宙観察にも用途が同じく存在している。

【背景技術】

【0006】

レーザに使用される反射光学系を冷却するためのいくつかの冷却システムが知られており、使用されている。

【0007】

例えば２０１８年にＯｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｖｏｌ．２６、Ｎｏ．８で公開された、Ｋｙｏｈｏｏｎ Ａｈｎらによる論文「ＣＶＤ ＳｉＣ ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｍｉｒｒｏｒ ｗｉｔｈ ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｃｏｏｌｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌｓ」は、水が循環するチャネルから構成されたミラーのための冷却システムを説明しており、チャネルはミラー自体の厚みの中に形成されており、また、ミラーは圧電アクチュエータによって動作している。したがってこのシステムにはミラー自体に対する介在が必要であり、これは常に達成が困難である。

【0008】

米国特許第４６５７３５８号は、ミラーに対して直角のチャネルによって冷却される変形可能ミラーを説明しており、個々のチャネルは個々のアクチュエータのシャフトの中に含まれており、個々のアクチュエータのヘッドの周りに小さい円形のチャンバを形成している。したがってこれは、冷却効果を制限する局所化された冷却点によって形成されたシステムである。

【0009】

米国特許第４８４４６０３号は冷却された可撓性ミラーを説明しており、この冷却された可撓性ミラーは、前記ミラーとそのサポートの間に冷却チャンバを有しており、冷却チャンバには冷却液が充填されている。

【0010】

２００６年６月のｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｋｏｒｅａで公開された、Ｊｕｎ Ｈｏ Ｌｅｅによる論文「Ａ ｃｏｏｌｅｄ ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｂｉｍｏｒｐｈ ｍｉｒｒｏｒ ｆｏｒ ａ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｌａｓｅｒ」は、対流および伝導冷却システムを説明しており、対流は、反射表面の下方に含まれている傾斜したエンボシングによって提供され、また、その中を液体冷媒として水が循環し、伝導は、エンボシングの中に含まれている金属コーティング層によって提供されている。

【0011】

２０１５年１月のＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇで公開された、Ｌｉｂｏｒ Ｍｒｎａらによる論文「Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｍｉｒｒｏｒ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｌａｓｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」は、アクチュエータによって変形可能な、ミラーの後部表面に沿って、前記表面の六角形の構造を通って循環する加圧された冷却液によって冷却されるミラーを説明している。

【0012】

１９９８年にＱｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓで公開された、Ｂ．Ｓ．Ｖｉｎｅｖｉｃｈらによる論文「Ｃｏｏｌｅｄ ａｎｄ ｕｎｃｏｏｌｅｄ ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈａｎｎｅｌ ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｍｉｒｒｏｒｓ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｌａｓｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ」は、冷却液が中を循環しているミラーに含まれた、斜めにされたエンボシングシステムを説明している。

【0013】

２０１７年１１月にＯｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓで公開された、Ｚｈｅｎｇｘｉｏｎｇ Ｚｈｕらによる論文「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｕｎｉｍｏｒｐｈ ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｍｉｒｒｏｒ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ ｃｏｏｌｉｎｇ」は、冷却液が冷却空洞中のミラーの後ろ側を通って循環する冷却システムを説明している。ミラーの周囲の冷却ユニットは冷却液を２０℃の一定の温度に維持している。

【0014】

しかしながらこれらの異なるシステムには欠点または不利な点がある。

【0015】

実際、周囲のミラーの後ろ側に空気または冷却液を使用してミラーを冷却することができるシステムは、高平均出力レーザの場合に有用な十分に有効な冷却を提供していない。これらの冷却システムはミラーの能動表面に温度勾配をもたらし、それはミラーの光品質に好ましくない。

【0016】

ミラーの後ろ側で循環する液体を使用した冷却システムの場合、これらのシステムは優れた熱効率を有しているが、冷却液をポンプ供給する際の脈動がレーザビーム中に動的光欠陥を出現させる原因になっている。

【0017】

最後に、ミラーの厚みの中か、またはミラーの後ろ側に対して配置された一組のチャネルを通して冷却液を循環させる冷却システムは、冷却チャネルの熱フットプリントによって生じるレーザビーム中の光学収差のため、ミラーの光品質の低下をもたらしている。さらに、これらのシステムは製造が複雑で、高価である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0018】

【特許文献1】米国特許第４６５７３５８号明細書

【特許文献2】米国特許第４８４４６０３号明細書

【非特許文献】

【0019】

【非特許文献1】２０１８年にＯｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｖｏｌ．２６、Ｎｏ．８で公開された、Ｋｙｏｈｏｏｎ Ａｈｎらによる論文「ＣＶＤ ＳｉＣ ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｍｉｒｒｏｒ ｗｉｔｈ ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｃｏｏｌｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌｓ」

【非特許文献2】２００６年６月のｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｋｏｒｅａで公開された、Ｊｕｎ Ｈｏ Ｌｅｅによる論文「Ａ ｃｏｏｌｅｄ ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｂｉｍｏｒｐｈ ｍｉｒｒｏｒ ｆｏｒ ａ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｌａｓｅｒ」

【非特許文献3】２０１５年１月のＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇで公開された、Ｌｉｂｏｒ Ｍｒｎａらによる論文「Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｍｉｒｒｏｒ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｌａｓｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」

【非特許文献4】１９９８年にＱｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓで公開された、Ｂ．Ｓ．Ｖｉｎｅｖｉｃｈらによる論文「Ｃｏｏｌｅｄ ａｎｄ ｕｎｃｏｏｌｅｄ ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈａｎｎｅｌ ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｍｉｒｒｏｒｓ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｌａｓｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ」

【非特許文献5】２０１７年１１月にＯｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓで公開された、Ｚｈｅｎｇｘｉｏｎｇ Ｚｈｕらによる論文「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｕｎｉｍｏｒｐｈ ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｍｉｒｒｏｒ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ ｃｏｏｌｉｎｇ」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

本発明は、従来技術の欠点および限界がない、観察デバイス、望遠鏡、高平均出力レーザに使用される反射光学系のための、また、熱の影響に敏感な光デバイスのための冷却システムを提案する。

【課題を解決するための手段】

【0021】

本発明は、とりわけレーザタイプの光ビームをトランスポートし、変換し、または補正するための反射光学系に関し、この反射光学系は、光ビームを受け取るミラーと、ミラーに対してその後方に配置された熱伝導性流体の中間チャンバによって形成された一次冷却回路と、熱伝導性流体の中間チャンバに対して配置された熱ヒートシンクによって形成された二次冷却回路とを備え、前記ヒートシンクは、対流または伝導によって冷却されるコールドマスの形態か、または良好な熱伝導率を有する材料でできたプレートの形態のいずれかであり、ヒートシンクは、前記反射光学系のサイズおよび形状と等価のサイズおよび形状を有することを特徴としている。

【0022】

本発明の一実施形態によれば、ヒートシンクを形成しているプレートは、その厚みの中にチャネルを有し、その中を伝熱流体が循環するようになされている。

【0023】

本発明の別の実施形態によれば、ミラーは、その後ろ側にアクチュエータを装着した変形可能ミラーであり、個々のアクチュエータは熱伝導性流体の中間チャンバ、およびヒートシンクを孔を通って横切る。

【0024】

個々のアクチュエータは、ヒートシンクの中に作られた孔の中を並進で移動可能なヘッドを備えていることが有利であり、熱伝導性流体は移動可能ヘッドの周りの前記孔の中を循環する。

【0025】

この孔はシーリングリングによって閉じられることが同じく有利である。

【0026】

本発明の別の実施形態によれば、熱ヒートシンクの中に統合されたチャネルは螺旋ループの形態であり、入口点および出口点を有している。

【0027】

チャネル中への伝熱流体の入口点はヒートシンクの中心の近くに配置されていることが有利である。

【0028】

チャネルからの伝熱流体の出口点はヒートシンクの周囲の近傍に配置されていることが同じく有利である。

【0029】

本発明の別の実施形態によれば、ミラー、熱伝導性流体の中間チャンバおよび熱ヒートシンクは機械的に結合されて統合ブロックを形成している。

【0030】

本発明の別の実施形態によれば、光学系はサポートによってヒートシンクに固定されている。

【0031】

本発明の別の実施形態によれば、ヒートシンクを形成している熱伝導性材料は、金属、好ましくは銅でできている。

【0032】

本発明の別の実施形態によれば、熱伝導性流体の中間チャンバは、場合により膨張タンクと接続している。

【0033】

平均出力がより小さい場合、チャネルを含んだブロックを、自然対流によって、または例えばコールドプレートの背面に形成されたフィンによる強制対流によって冷却され、および／または例えば真空設備の場合に、真空チャンバへのコールドマスの熱接続による伝導によって冷却されるコールドマスによる冷媒流体に置き換えることが場合によっては適切である。

【0034】

本発明による冷却システムの第１の利点は、本発明による冷却システムは、固定されたミラーおよび変形可能ミラーに適合させることができることである。アクチュエータがこれらの変形可能ミラーと接触することになる通路のために、ヒートシンクを貫通する孔を提供するだけで十分である。

【0035】

本発明の別の利点は、冷却システムは、ミラーのあらゆる形状：平ら、放物線、長方形、円、等に適合し得ることにある。

【0036】

本発明のさらなる利点は、冷却システムは、断面が数平方センチメートルから２５００ｃｍ^２を超えるまで変化し得る、広範囲にわたるレーザビーム出力に適合し得ることにある。

【0037】

本発明のさらなる利点は、冷却回路がミラー自体と接触しないことである。したがって回路の圧力変動がミラーの幾何形状に影響を及ぼすことはなく、したがってミラーの光機能に影響を及ぼすことはない。

【0038】

本発明のさらなる利点は、ミラーの反射面とヒートシンクの間の熱抵抗が小さく、極めて効果的に冷却することができることである。

【0039】

本発明のさらなる利点は、平均的熱伝導特性を有する、良好な光特性を有する材料（ガラスおよびガラスまたはケイ素誘導体）でミラーを作ることができることである。

【0040】

本発明のさらなる利点は、冷却チャンバおよび膨張タンクの熱伝導性流体の圧力を調整することにより、重力の影響下におけるミラーの静的変形を補正することができることである。

【0041】

本発明のさらなる利点は、冷却システムは、ミラーの表面のほぼ全体にわたって熱交換を生じさせることができることにある。

【0042】

本発明のさらなる利点は、冷却システムは、冷却チャンバの熱伝導性流体によって形成される第１のステージ、およびヒートシンク中の冷却チャネルの中を循環する伝熱流体によって形成される第２のステージの２つのステージを有し、これらの２つのステージの組合せが有効で、均一な冷却効果を生み出すことにある。

【0043】

本発明のさらなる利点は、ヒートシンクが熱伝導性材料でできており、その温度が一様で、反射光学系の機能を妨害し得る熱変動を示さないことである。

【0044】

本発明のさらなる特徴、利点および詳細は、図面を参照してなされる以下の説明を読むことによってより良好に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0045】

【図1】本発明の冷却システムを具備した剛直な反射光学系を示す図である。

【図2】本発明の冷却システムを具備した変形可能な反射光学系を示す図である。

【図3】Ｘ－Ｘ’軸に沿った図２のヒートシンクの断面図である。

【図4】固定されたサポートの特定の配置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0046】

以下、本発明についてより詳細に説明する。上で示したように、目的は、光学収差を最小化するために熱の影響下における変形を回避するために反射光学系を冷却することである。

【0047】

図１は、ミラー２を組み込んだ反射光学系１の断面を示したものであり、ミラー２は、このバージョンでは、例えばレーザタイプの入射ビーム１９を別の光路へ反射する平面鏡２ａである。

【0048】

ミラー２はサポート４によってヒートシンク３に固定されている。サポート４は、１つ以上のシーリング部品５と協同して、ミラー２とヒートシンク３の間に配置された中間チャンバ６を画定している。サポート４は、ヒートシンク３とミラー２の間、ならびに中間チャンバ６とミラー２の間の圧力変動または動きの伝達を防止する無定位サポートであることが好ましい。

【0049】

したがって１０個のサポートの構成では、図４に示されているように例えば７個の無定位サポート４および３個の固定サポート２０を提供することができる。このチャンバ６には熱伝導性流体７が充填されている。中間チャンバ６は、熱伝導性流体７の圧力を前記チャンバの中で調整することができる膨張タンク８と連通している。

【0050】

ヒートシンク３はサポートブロックであり、この上にミラー２が載っている。ヒートシンク３は、冷却チャネル１６が穿孔された内部構造を有しており、この冷却チャネル１６の中を伝熱流体９が循環している。

【0051】

図１は、ヒートシンク３はミラーの表面と等しい接触表面を有していることを示している。このヒートシンクは、大きいか、小さいかのいずれかである異なる表面を有することができることは言うまでもない。

【0052】

平均出力がより小さい場合、チャネル１６を備えたブロックを、自然対流によって、または例えばコールドプレートの背面のフィンによる強制対流によって冷却され、および／または例えば真空設備の場合に、真空チャンバへのコールドマスの熱接続を通した伝導によって冷却されるコールドマスによる伝熱流体に置き換えることが場合によっては適切である。前記コールドマスは良好な熱伝導率および良好な比熱を有していることが有利である。良好な熱伝導率または良好な比熱は、銅によって提供される熱伝導率または比熱などの値を意味している。

【0053】

冷却されるコールドマスは、例えば銅でできた金属マスの形態であってもよい。

【0054】

反射光学系１およびヒートシンク３は、図には示されていないレーザアセンブリの中に統合されたサポート１０の上に載っている。

【0055】

図２は、本発明による冷却システムと結合された変形可能ミラー２ｂによって形成された反射光学系１を示したものである。

【0056】

アクチュエータ１１はサポート１０によって支持されている。これらのアクチュエータはヒートシンク３および中間チャンバ６を横切り、移動ヘッド１４によってミラー２ｂの後ろ側と接触している。アクチュエータの構造はよく知られており、それをより詳細に説明する必要はない。

【0057】

ヒートシンク３は、特定の量のすきまでアクチュエータ１１を通すことができる孔１３を備えている。個々の孔１３は、熱伝導性流体７が中間チャンバ６の中に維持されていることを保証するためにシーリングリング１５で閉じられている。

【0058】

固定された反射光学系の場合と同様、図２は、熱伝導性液体７が充填された中間チャンバ６が背面で開くミラー２を示している。ミラー２は、サポート４によってヒートシンク３の上に載っている。

【0059】

１つ以上のシーリング部品５が中間チャンバ６と境界をなしている。この場合も、ヒートシンク３は伝熱流体９を循環させるためのチャネルを含む。

【0060】

図１および図２に関連して説明したアセンブリによれば、中間チャンバ６によって、ミラー２ａまたは２ｂの後ろ側全体にわたって熱を分布させることができ、あらゆる温度勾配を回避することが可能であることが理解される。温度が高くなると、ミラー２ａまたは２ｂによって伝達される熱によって液体７がチャンバ６および膨張タンク８の中を循環する。一方、チャンバ６により、液体７の水力学的慣性によってミラー２ａまたは２ｂの変形を小さくすることができる。

【0061】

中間チャンバ６および膨張タンク８アセンブリにより、ミラー２の変形を補償し、制御することができる。中間チャンバ６に対する関係で膨張タンク８の高さを修正することにより、ミラー２の変形に対する中間チャンバ６の抵抗が変化する。ミラー２ａまたは２ｂによって受け取られた熱は、ホットスポットがないことによって一様に分布される。

【0062】

したがってミラー２ａまたは２ｂによって受け取られた熱の除去は、伝熱流体９がその中を循環しているヒートシンク３によって保証される。

【0063】

レーザビーム１９が高平均出力ビームであるとき、ミラー２は高エネルギーチャージを受け取り、その温度が高くなる。この熱チャージは、第１のステージに従って熱流を拡散させ、均一に分布させて冷却を可能にするために、熱伝導性流体７に伝えられ、次にヒートシンク３に伝えられる。

【0064】

この第１の拡散ステージに第２のステージが後続し、今度は、ヒートシンク３中に形成されたチャネル１６の中を循環している伝熱流体９によってヒートシンク３が冷却される。

【0065】

これは２ステージ冷却システムである。このシステムによれば、このシステムが中に統合される反射光学系を有効に、および、均一に冷却することができる。

【0066】

図３は、チャネル１６の高さのヒートシンク３の厚みにおけるＸ－Ｘ’軸に沿ったヒートシンク３の断面を示したものである。チャネル１６は、互いに接近している特定の数のループの範囲を定めている経路を示していることが分かる。したがってミラー２ａまたは２ｂをその表面全体にわたって均一に冷却することができる。

【0067】

チャネル１６はヒートシンク３のほとんどすべての表面に沿って延びており、流体の入口点１７はヒートシンク３の中心エリアに巧みに配置され、また、流体の出口点１８は周囲に配置されている。当然、これは好ましい構成であるが、ミラーの形状および寸法に応じて、また、ミラーが受け取るエネルギーに応じて、任意の他の構成を使用することも可能である。

【0068】

アクチュエータのための貫通孔１３は、異なるループ同士の間に、ヒートシンクの表面全体にわたって分布している。

【0069】

ミラー２は研磨することができる。また、ミラー２は、レーザビームを反射させるための処理でコーティングしても、あるいはコーティングしなくてもよい。反射処理は、金属または誘電体タイプあるいはそれらの両方の組合せの光学系に適用される、９９％以上の反射率を達成することができるコーティングであってもよい。

【0070】

別法としては、ミラーは、熱伝導性材料、例えば銅またはケイ素などの研磨が容易な金属で作られる。最適光品質を得るためにシリカベースの基板を使用することも可能であるが、冷却容量が低下することになる。

【0071】

熱伝導性流体７は、例えばガリンスタンであってもよく、また、冷媒流体９は水であってもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】