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(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】2025-02-26
(54)【発明の名称】マスタ発振器パワー増幅器レーザのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
H01S 3/23 20060101AFI20250218BHJP
H01S 3/1115 20230101ALI20250218BHJP
H01S 3/16 20060101ALI20250218BHJP
H01S 3/042 20060101ALI20250218BHJP
【ＦＩ】
H01S3/23
H01S3/1115
H01S3/16
H01S3/042
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024543914
(86)(22)【出願日】2023-01-25
(85)【翻訳文提出日】2024-09-20
(86)【国際出願番号】 IB2023050639
(87)【国際公開番号】W WO2023144726
(87)【国際公開日】2023-08-03
(31)【優先権主張番号】63/303,136
(32)【優先日】2022-01-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519267990
【氏名又は名称】トライアイ リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】クハツェヴィチ，スタニスラブ
(72)【発明者】
【氏名】イメル，ヴィンセント
(72)【発明者】
【氏名】プロスペル シャリボ，ヨニ
(72)【発明者】
【氏名】エリ ホランデル，エーヤル
(72)【発明者】
【氏名】バカル，アヴラハム
(72)【発明者】
【氏名】カパチ，オメル
(72)【発明者】
【氏名】レヴィ，ウリエル
【テーマコード（参考）】
5F172
【Ｆターム（参考）】
5F172AE01
5F172AE03
5F172AE08
5F172AE09
5F172AF02
5F172AL05
5F172DD03
5F172EE02
5F172EE13
5F172NN13
5F172NQ53
5F172NR12
5F172NS05
5F172NS18
(57)【要約】
併合マスタ発振器パワー増幅器（ＭＯＰＡ）レーザモジュール、およびその製造方法。ＭＯＰＡは、複数の表面を含むプレハブシャーシと、複数の前記表面のうちの少なくとも１つの第１表面に永続的に固着されたマスタ発振器レーザ（ＭＯ）と、複数の前記表面のうちの少なくとも１つの第２表面に永続的に固着されたパワー増幅器（ＰＡ）と、前記プレハブシャーシに永続的に固着されたビーム伝達システム（ＢＴＳ）と、を含む。少なくとも１つの前記第１表面と少なくとも１つの前記第２表面との間の空間的関係によって、前記ＭＯと前記ＰＡとの間のアラインメントが決定され、前記ＢＴＳは、前記ＭＯから出力される光を増幅のため前記ＰＡに伝達するための複数の光学素子を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
併合マスタ発振器パワー増幅器（ＭＯＰＡ）レーザモジュールであって、複数の表面を含むプレハブシャーシと、
複数の前記表面のうちの少なくとも１つの第１表面に永続的に固着されたマスタ発振器レーザ（ＭＯ）と、
複数の前記表面のうちの少なくとも１つの第２表面に永続的に固着されたパワー増幅器（ＰＡ）と、
前記プレハブシャーシに永続的に固着されたビーム伝達システム（ＢＴＳ）と、
を含み、
少なくとも１つの前記第１表面と少なくとも１つの前記第２表面との間の空間的関係によって、前記ＭＯと前記ＰＡとの間のアラインメントが決定され、
前記ＢＴＳは、前記ＭＯから出力される光を増幅のため前記ＰＡに伝達するための複数の光学素子を含む、併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項2】
前記ＭＯは、受動Ｑスイッチ（Ｐ－ＱＳ）レーザである、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項3】
前記ＭＯは、前記ＭＯの結晶性ゲイン媒質に剛結合された結晶性可飽和吸収体を含む、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項4】
前記ＭＯは、当該ＭＯがモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、前記ゲイン媒質および前記可飽和吸収体に剛結合された高反射率ミラーおよび出力結合器をさらに含む、請求項３に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項5】
少なくとも１つの前記第１表面と少なくとも１つの前記第２表面とは、互いに平行な研磨面である、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項6】
前記増幅器は、少なくとも１つのポンプと、
前記ポンプによって励起される２０ミリメートル未満の平均厚さを有する平坦結晶と、
を含み、
前記ＭＯの光は、複数のパスで前記平坦結晶を通過して、複数の前記パスの各々において増幅され、
前記シャーシは、少なくとも１つの研磨面を含み、
少なくとも１つの前記研磨面は、前記平坦結晶からの光を当該平坦結晶内へ少なくとも１回反射して戻すミラーとして機能する、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項7】
少なくとも１つのレンズと、屈曲光学系と、
を含み、
前記ＭＯによって出力される光の光軸は、前記光軸に沿って前記ＰＡに入射した光が増幅され、当該増幅器の出力光軸において放出されるように、前記ＰＡの側面上の入射位置まで続いており、
前記シャーシに対する前記ＢＴＳの位置は、光が前記光軸に沿って前記ＢＴＳに入射し、前記屈曲光学系による偏向と少なくとも１つの前記レンズによる操作とを受けた後、当該光軸に沿って前記ＢＴＳから出射するような位置である、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項8】
前記ＭＯのポンプ源の周波数は、７５０ナノメートル（ｎｍ）～８５０ｎｍであり、前記ＭＯによって放出される光の周波数は、１，３００ｎｍ～１，４００ｎｍであり、
前記ＰＡのポンプ源の周波数は、７５０ナノメートル（ｎｍ）～８５０ｎｍであり、
前記ＰＡによって放出される光の周波数は、１，３００ｎｍ～１，４００ｎｍであり、
前記ＭＯのゲイン媒質は、ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）である結晶性材料を含み、
前記ＭＯの可飽和吸収体は、
（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および
（ｂ）二価コバルトドープ結晶性材料
からなるドープセラミック材料の群から選択される結晶性材料を含み、
前記ＰＡは、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶を含む、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項9】
前記シャーシの少なくとも一部は、前記ＭＯおよび前記ＰＡのうちの少なくとも一方を冷却するように動作可能な熱電冷却器（ＴＥＣ）の部分である、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項10】
前記ＭＯまたは前記ＰＡのコンポーネントと前記シャーシの対応する表面との間に永続的に固着された中間機械結合部をさらに含み、前記中間機械結合部と対応する前記表面とによってもたらされる転位の程度は、前記ＭＯによって放出される光の光学的測定に基づいて決定される、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項11】
前記ＭＯおよび前記ＰＡのうちの少なくとも一方によって放出された内部光ビームの強度を示す感知強度を測定するための内部光学センサと、前記内部光ビームの前記強度を増大させるために、前記ＭＯＰＡレーザモジュールの少なくとも１つの光学コンポーネントの移動をトリガするように動作可能なコントローラと、
を含む、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項12】
前記ＭＯＰＡレーザモジュール内で感知される温度を測定するための内部温度センサと、測定された前記温度に基づいて、前記ＭＯＰＡレーザモジュールの少なくとも１つの光学コンポーネントの移動をトリガするように動作可能なコントローラと、
を含む、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項13】
前記ＭＯおよび前記ＰＡのうちの少なくとも一方によって放出された内部光ビームの強度を示す感知強度を測定するための内部光学センサと、前記内部光ビームの前記強度を増大させるために、前記ＭＯＰＡレーザモジュールの制御されたコンポーネントの電気的大きさの変更をトリガするように動作可能なコントローラと、
を含む、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項14】
前記ＭＯＰＡレーザモジュール内で感知される温度を測定するための内部温度センサと、測定された前記温度に基づいて、前記ＭＯＰＡレーザモジュールの制御されたコンポーネントの電気的大きさの変更をトリガするように動作可能なコントローラと、
を含む、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項15】
前記ＢＴＳは、ＭＯレーザモジュールの光ビームを入射光軸に沿って受け入れるための光入口と、
操作された光ビームを前記ＰＡに向かって出射光軸に沿って放出するための光出口と、
複数のレンズであって、当該複数のレンズのうちの少なくとも１つが前記光ビームを操作するような形状であって、シャーシの少なくとも１つの専用の三次元（３Ｄ）構造に適合するような形状を有する複数のレンズと、
ミラーおよびプリズムからなる群から選択される少なくとも１種類のコンポーネントを含む複数の屈曲光学コンポーネントを含む屈曲光学系であって、前記入射光軸に沿って前記ＢＴＳに入射する光を複数の前記レンズのうちの少なくとも１つのレンズに向かって偏向させ、複数の前記レンズのうちの少なくとも１つの他のレンズから到来する光を前記出射光軸に向かって偏向させるように動作可能であり、複数の前記屈曲光学コンポーネントのうちの少なくとも１つは、前記光ビームを操作するような形状であって、前記シャーシの少なくとも１つのカスタマイズされた３Ｄ構造に適合するような形状を有する、屈曲光学系と、
を含む、請求項１に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項16】
前記シャーシは、少なくとも１つの専用の前記３Ｄ構造と少なくとも１つのカスタマイズされた前記３Ｄ構造とを含むシャーシ部分を有する、請求項１５に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項17】
複数の前記屈曲光学コンポーネントのうちの少なくとも１つは、それぞれのカスタマイズされた前記３Ｄ構造に対するそれぞれの前記屈曲光学コンポーネントの位置を調整するために、前記ＢＴＳの少なくとも１つのコンポーネントによって制御可能に移動可能である、請求項１５に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項18】
複数の前記屈曲光学コンポーネントのうちの少なくとも１つは、４つのアクティブ面を有するペンタプリズムであり、前記ペンタプリズムは、当該ペンタプリズムの外へ前記光ビームを放出する前に、当該光ビームを当該ペンタプリズム内部で２回内部反射させるように動作可能である、請求項１５に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項19】
複数の前記屈曲光学コンポーネントのうちの少なくとも１つは、少なくとも３つのアクティブ面を有する再帰反射体であり、前記再帰反射体は、当該再帰反射体の外へ前記光ビームを放出する前に、当該光ビームを当該再帰反射体内部で２回内部反射させるように動作可能である、請求項１５に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項20】
前記出射光軸は、前記入射光軸の延長である、請求項１５に記載の併合ＭＯＰＡレーザモジュール。
【請求項21】
併合マスタ発振器パワー増幅器（ＭＯＰＡ）レーザモジュールを製造する方法であって、マスタ発振器レーザ（ＭＯ）の少なくとも１つのコンポーネントとパワー増幅器（ＰＡ）の少なくとも１つのコンポーネントとを、プレハブシャーシの異なる表面に永続的に固着する工程と、
ＭＯの少なくとも１つの前記コンポーネントとＰＡの少なくとも１つの前記コンポーネントとを固着する前記工程の後に、前記プレハブシャーシにビーム伝達システム（ＢＴＳ）を永続的に結合する工程と、
を含み、
ＭＯの少なくとも１つの前記コンポーネントとＰＡの少なくとも１つの前記コンポーネントとを前記プレハブシャーシに固着する前記工程によって、前記ＭＯと前記ＰＡとの間のアラインメントが決定され、
前記ＢＴＳは、前記ＭＯから出力される光を増幅のため前記ＰＡに伝達するための複数の光学素子を含む、方法。
【請求項22】
固着する前記工程は、前記ＭＯを直接的に前記ＰＡの方へ方向付ける工程と、
照射の結果として生じる前記ＰＡの出力を感知する工程と、
感知する前記工程の結果に基づいて、前記ＭＯと前記ＰＡとの間のアラインメントを調整する工程と、
調整された前記アラインメントに基づいて、前記ＭＯおよび前記ＰＡのうちの少なくとも一方の少なくとも１つのコンポーネントを固着する工程と、
を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記ＢＴＳの少なくとも１つの制御可能な光学コンポーネント（ＣＯＣ）の２つ以上の異なる温度および２つ以上の異なる状態における前記ＰＡの出力を測定する工程と、少なくとも１つの前記ＣＯＣについての温度補償情報を計算する工程と、
少なくとも１つの前記ＣＯＣの状態を変更するように動作可能なコントローラによって読み取り可能である有形メモリモジュールに、前記温度補正情報を記憶する工程と、
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項24】
ＭＯＰＡレーザモジュールの少なくとも１つの熱電冷却器（ＴＥＣ）の２つ以上の異なる温度および２つ以上の異なる状態における前記ＰＡの出力を測定する工程と、少なくとも１つの前記ＴＥＣについての温度補償情報を計算する工程と、
少なくとも１つの前記ＴＥＣの状態を変更するように動作可能なコントローラによって読み取り可能である有形メモリモジュールに、前記温度補正情報を記憶する工程と、
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項25】
前記ＭＯまたは前記ＰＡの少なくとも１つのポンプの２つ以上の異なる温度および２つ以上の異なる状態における前記ＰＡの出力を測定する工程と、少なくとも１つの前記ポンプについての温度補償情報を計算する工程と、
少なくとも１つの前記ポンプの状態を変更するように動作可能なコントローラによって読み取り可能である有形メモリモジュールに、前記温度補正情報を記憶する工程と、
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項26】
永続的に固着する前記工程には、前記シャーシの少なくとも１つの第１表面および少なくとも１つの第２表面を互いに平行になるように研磨する工程が先行し、永続的に固着する前記工程は、
前記ＭＯの少なくとも１つの前記コンポーネントを前記第１表面に永続的に固着する工程と、
前記ＰＡの少なくとも１つの前記コンポーネントを前記第２表面に永続的に固着する工程と、
を含む、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
〔関連出願の相互参照〕
本出願は、２０２２年１月２６日に出願された米国仮特許出願第６３／３０３，１３６号に関連しており、その優先権を主張する出願である。当該米国仮特許出願は、その全体が参照によって本明細書に援用される。
本出願は、２０２２年１月２６日に出願された米国仮特許出願第６３／３０３，１３６号に関連しており、その優先権を主張する出願である。当該米国仮特許出願は、その全体が参照によって本明細書に援用される。
【0002】
〔分野〕
本開示は、フォトニックシステム、方法、および製品に関する。より具体的には、本開示は、赤外（infrared：ＩＲ）フォトニクスで使用されるマスタ発振器パワー増幅器（Master Oscillator Power Amplifier：ＭＯＰＡ）レーザのシステムおよび方法に関する。
本開示は、フォトニックシステム、方法、および製品に関する。より具体的には、本開示は、赤外（infrared：ＩＲ）フォトニクスで使用されるマスタ発振器パワー増幅器（Master Oscillator Power Amplifier：ＭＯＰＡ）レーザのシステムおよび方法に関する。
【0003】
〔背景〕
電磁スペクトルの短波赤外（short-wave infrared：ＳＷＩＲ）部分において動作するレーザは、特に生産コストの小ささが求められる場合には、大量製造が困難であり得る。そのため、例えば低コストかつ大量の生産が可能な受動（パッシブ）Ｑスイッチ（passively Q switched：Ｐ－ＱＳ）ＳＷＩＲレーザを含む、ＭＯＰＡレーザシステムが、当技術分野において必要とされている。ＭＯＰＡレーザシステムの生産および組み立てのための現行のソリューションには、多数の素子、複数のアラインメント（調整）ツールの使用、試験ツール、およびシステム組み立ての非常に複雑なプロセスが要求され得る。例えば、マスタ発振器ファイバ増幅器（master oscillator fiber amplifier：ＭＯＦＡ）には、例えば固体レーザからシングル／マルチモードファイバへの、正確でかつ高効率の結合（カップリング：coupling）が必要となる。高パワー源の場合、レーザの空間的形状が複雑であり得るため、結合が非常に困難となっている。それには、複雑なビーム整形光学系、精密なマイクロポジショニング（微小位置決め：micro-positioning）、およびアクティブ／パッシブなスタビライザが必要になり得るからである。
電磁スペクトルの短波赤外（short-wave infrared：ＳＷＩＲ）部分において動作するレーザは、特に生産コストの小ささが求められる場合には、大量製造が困難であり得る。そのため、例えば低コストかつ大量の生産が可能な受動（パッシブ）Ｑスイッチ（passively Q switched：Ｐ－ＱＳ）ＳＷＩＲレーザを含む、ＭＯＰＡレーザシステムが、当技術分野において必要とされている。ＭＯＰＡレーザシステムの生産および組み立てのための現行のソリューションには、多数の素子、複数のアラインメント（調整）ツールの使用、試験ツール、およびシステム組み立ての非常に複雑なプロセスが要求され得る。例えば、マスタ発振器ファイバ増幅器（master oscillator fiber amplifier：ＭＯＦＡ）には、例えば固体レーザからシングル／マルチモードファイバへの、正確でかつ高効率の結合（カップリング：coupling）が必要となる。高パワー源の場合、レーザの空間的形状が複雑であり得るため、結合が非常に困難となっている。それには、複雑なビーム整形光学系、精密なマイクロポジショニング（微小位置決め：micro-positioning）、およびアクティブ／パッシブなスタビライザが必要になり得るからである。
【0004】
コスト、組み立て時間、適格性評価（クオリフィケーション、qualification）フェーズ、および検証（バリデーション、verification）フェーズの削減等のための現行のソリューションを上回る利点を有し得る、様々なモジュール間および各モジュール内での迅速かつ単純なアラインメントが必要とされている。
【0005】
〔概要〕
様々な例示的な実施形態において、併合マスタ発振器パワー増幅器（ＭＯＰＡ）レーザモジュールであって、複数の表面を含むプレハブシャーシと、複数の前記表面のうちの少なくとも１つの第１表面に永続的に固着（付着）された（enduringly affixed）マスタ発振器レーザ（ＭＯ）と、複数の前記表面のうちの少なくとも１つの第２表面に永続的に固着されたパワー増幅器（ＰＡ）と、前記プレハブシャーシに永続的に固着されたビーム伝達システム（ＢＴＳ）と、を含み、少なくとも１つの前記第１表面と少なくとも１つの前記第２表面との間の空間的関係によって、前記ＭＯと前記ＰＡとの間のアラインメントが決定され、前記ＢＴＳは、前記ＭＯから出力される光を増幅のため前記ＰＡに伝達するための複数の光学素子を含む、併合ＭＯＰＡレーザモジュールが提供される。
様々な例示的な実施形態において、併合マスタ発振器パワー増幅器（ＭＯＰＡ）レーザモジュールであって、複数の表面を含むプレハブシャーシと、複数の前記表面のうちの少なくとも１つの第１表面に永続的に固着（付着）された（enduringly affixed）マスタ発振器レーザ（ＭＯ）と、複数の前記表面のうちの少なくとも１つの第２表面に永続的に固着されたパワー増幅器（ＰＡ）と、前記プレハブシャーシに永続的に固着されたビーム伝達システム（ＢＴＳ）と、を含み、少なくとも１つの前記第１表面と少なくとも１つの前記第２表面との間の空間的関係によって、前記ＭＯと前記ＰＡとの間のアラインメントが決定され、前記ＢＴＳは、前記ＭＯから出力される光を増幅のため前記ＰＡに伝達するための複数の光学素子を含む、併合ＭＯＰＡレーザモジュールが提供される。
【0006】
一部の実施例では、前記ＭＯは、受動Ｑスイッチレーザである。
【0007】
一部の実施例では、前記ＭＯは、前記ＭＯの結晶性ゲイン媒質に剛結合された結晶性可飽和吸収体を含む。一部のかかる実施例では、前記ＭＯは、当該ＭＯがモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、前記ゲイン媒質および前記可飽和吸収体に剛結合された高反射率ミラーおよび出力結合器をさらに含む。
【0008】
一部の実施例では、少なくとも１つの前記第１表面と少なくとも１つの前記第２表面とは、互いに平行な研磨面である。
【0009】
一部の実施例では、前記増幅器は、少なくとも１つのポンプと、前記ポンプによって励起（ポンプ）される２０ミリメートル未満の平均厚さを有する平坦結晶と、を含み、前記ＭＯの光は、複数のパス（multiple passes）で前記平坦結晶を通過して、複数の前記パスの各々において増幅され、前記シャーシは、少なくとも１つの研磨面を含み、少なくとも１つの前記研磨面は、前記平坦結晶からの光を当該平坦結晶内へ少なくとも１回反射して戻すミラーとして機能する。
【0010】
一部の実施例では、併合ＭＯＰＡは、少なくとも１つのレンズと、屈曲光学系（folding optics）と、をさらに含み、前記ＭＯによって出力される光の光軸は、前記光軸に沿って前記ＰＡに入射した光が増幅され、当該増幅器の出力光軸において放出されるように、前記ＰＡの側面上の入射位置上の位置まで続いており、前記シャーシに対する前記ＢＴＳの位置は、光が前記光軸に沿って前記ＢＴＳに入射し、前記屈曲光学系による偏向と少なくとも１つの前記レンズによる操作（manipulate）とを受けた後、当該光軸に沿って前記ＢＴＳから出射するような位置である。
【0011】
一部の実施例では、前記ＭＯのポンプ源の周波数は、７５０ナノメートル（ｎｍ）～８５０ｎｍであり、前記ＭＯによって放出される光の周波数は、１，３００ｎｍ～１，４００ｎｍであり、前記ＰＡのポンプ源の周波数は、７５０ｎｍ～８５０ｎｍであり、前記ＰＡによって放出される光の周波数は、１，３００ｎｍ～１，４００ｎｍであり、前記ＭＯのゲイン媒質は、ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）である結晶性材料を含み、前記ＭＯの可飽和吸収体は、
（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および
（ｂ）二価コバルトドープ結晶性材料
からなるドープセラミック材料の群から選択される結晶性材料を含み、前記ＰＡは、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶を含む。
（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および
（ｂ）二価コバルトドープ結晶性材料
からなるドープセラミック材料の群から選択される結晶性材料を含み、前記ＰＡは、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶を含む。
【0012】
一部の実施例では、前記シャーシの少なくとも一部は、前記ＭＯおよび前記ＰＡのうちの少なくとも一方を冷却するように動作可能な熱電冷却器（ＴＥＣ）の一部である。
【0013】
一部の実施例では、併合ＭＯＰＡは、前記ＭＯまたは前記ＰＡのコンポーネントと前記シャーシの対応する表面との間に永続的に固着された中間機械結合部をさらに含み、前記中間機械結合部と対応する前記表面とによってもたらされる転位の程度は、前記ＭＯによって放出される光の光学的測定に基づいて決定される。
【0014】
一部の実施例では、併合ＭＯＰＡは、前記ＭＯおよび前記ＰＡのうちの少なくとも一方によって放出された内部光ビームの強度を示す感知強度を測定するための内部光学センサと、前記内部光ビームの前記強度を増大させるために、前記ＭＯＰＡレーザモジュールの少なくとも１つの光学コンポーネントの移動をトリガするように動作可能なコントローラと、をさらに含む。
【0015】
一部の実施例では、併合ＭＯＰＡは、前記ＭＯＰＡレーザモジュール内で感知される温度を測定するための内部温度センサと、測定された前記温度に基づいて、前記ＭＯＰＡレーザモジュールの少なくとも１つの光学コンポーネントの移動をトリガするように動作可能なコントローラと、をさらに含む。
【0016】
一部の実施例では、併合ＭＯＰＡは、前記ＭＯおよび前記ＰＡのうちの少なくとも一方によって放出された内部光ビームの強度を示す感知強度を測定するための内部光学センサと、前記内部光ビームの前記強度を増大させるために、前記ＭＯＰＡレーザモジュールの制御されたコンポーネントの電気的大きさ（電気的な量：electric magnitude）の変更をトリガするように動作可能なコントローラと、をさらに含む。
【0017】
一部の実施例では、併合ＭＯＰＡは、前記ＭＯＰＡレーザモジュール内で感知される温度を測定するための内部温度センサと、測定された前記温度とコントローラによってアクセス可能な有形メモリモジュールにおける温度補正情報とに基づいて、前記ＭＯＰＡレーザモジュールの制御されたコンポーネントの電気的大きさの変更をトリガするように動作可能な当該コントローラと、をさらに含む。
【0018】
一部の実施例では、前記ＢＴＳは、ＭＯレーザモジュールの光ビームを入射光軸に沿って受け入れるための光入口と、操作された光ビームをＰＡに向かって出射光軸に沿って放出するための光出口と、複数のレンズであって、当該複数のレンズのうちの少なくとも１つが前記光ビームを操作するような形状であって、シャーシの少なくとも１つの専用の三次元（３Ｄ）構造に適合するような形状を有する複数のレンズと、ミラーおよびプリズムからなる群から選択される少なくとも１種類のコンポーネントを含む複数の屈曲光学コンポーネントを含む屈曲光学系であって、前記入射光軸に沿って前記ＢＴＳに入射する光を複数の前記レンズのうちの少なくとも１つのレンズに向かって偏向させ、複数の前記レンズのうちの少なくとも１つの他のレンズから到来する光を前記出射光軸に向かって偏向させるように動作可能であり、複数の前記屈曲光学コンポーネントのうちの少なくとも１つは、前記光ビームを操作するような形状であって、前記シャーシの少なくとも１つのカスタマイズされた３Ｄ構造に適合するような形状を有する、屈曲光学系と、を含む。一部の実施例では、前記シャーシは、少なくとも１つの専用の前記３Ｄ構造と少なくとも１つのカスタマイズされた前記３Ｄ構造とを含む少なくとも一部分を有する。一部の実施例では、複数の前記屈曲光学コンポーネントのうちの少なくとも１つは、それぞれのカスタマイズされた前記３Ｄ構造に対するそれぞれの前記屈曲光学コンポーネントの位置を調整するために、前記ＢＴＳの少なくとも１つの他のコンポーネントによって制御可能に移動可能である（移動ができる）。一部の実施例では、複数の前記屈曲光学コンポーネントのうちの少なくとも１つは、４つのアクティブ面（活性面）を有するペンタプリズムであり、前記ペンタプリズムは、当該ペンタプリズムの外へ前記光ビームを放出する前に、当該光ビームを当該ペンタプリズム内部で２回内部反射させるように動作可能である。一部の実施例では、複数の前記屈曲光学コンポーネントのうちの少なくとも１つは、少なくとも３つのアクティブ面（活性面）を有する再帰反射体であり、前記再帰反射体は、当該再帰反射体の外へ前記光ビームを放出する前に、当該光ビームを当該再帰反射体内部で２回内部反射させるように動作可能である。一部の実施例では、前記出射光軸は、前記入射光軸の延長である。
【0019】
様々な例示的な実施形態において、ＭＯＰＡレーザモジュールを製造する方法であって、ＭＯの少なくとも１つのコンポーネントとＰＡの少なくとも１つのコンポーネントとを、プレハブシャーシの異なる表面に永続的に固着する工程と、ＭＯの少なくとも１つの前記コンポーネントとＰＡの少なくとも１つの前記コンポーネントとを固着する前記工程の後に、前記プレハブシャーシにＢＴＳを永続的に結合する工程と、を含み、ＭＯの少なくとも１つの前記コンポーネントとＰＡの少なくとも１つの前記コンポーネントとを前記プレハブシャーシに固着する前記工程によって、前記ＭＯと前記ＰＡとの間のアラインメントが決定され、前記ＢＴＳは、前記ＭＯから出力される光を増幅のため前記ＰＡに伝達するための複数の光学素子を含む、方法が提供される。
【0020】
一部の実施例では、固着する前記工程は、前記ＭＯを直接的に前記ＰＡの方へ方向付ける工程と、照射の結果として生じる前記ＰＡの出力を感知する工程と、感知する前記工程の結果に基づいて、前記ＭＯと前記ＰＡとの間のアラインメントを調整する工程と、調整された前記アラインメントに基づいて、前記ＭＯおよび前記ＰＡのうちの少なくとも一方の少なくとも１つのコンポーネントを固着する工程と、を含む。
【0021】
一部の実施例では、方法は、前記ＢＴＳの少なくとも１つの制御可能な光学コンポーネント（ＣＯＣ）の２つ以上の異なる温度および２つ以上の異なる状態における前記ＰＡの出力を測定する工程と、少なくとも１つの前記ＣＯＣについての温度補償情報を計算する工程と、少なくとも１つの前記ＣＯＣの状態を変更するように動作可能なコントローラによって読み取り可能である有形メモリモジュールに、前記温度補正情報を記憶する工程と、をさらに含む。
【0022】
一部の実施例では、方法は、ＭＯＰＡレーザモジュールの少なくとも１つの熱電冷却器（ＴＥＣ）の２つ以上の異なる温度および２つ以上の異なる状態における前記ＰＡの出力を測定する工程と、少なくとも１つの前記ＴＥＣについての温度補償情報を計算する工程と、少なくとも１つの前記ＴＥＣの状態を変更するように動作可能なコントローラによって読み取り可能である有形メモリモジュールに、前記温度補正情報を記憶する工程と、をさらに含む。
【0023】
一部の実施例では、方法は、前記ＭＯまたは前記ＰＡの少なくとも１つのポンプの２つ以上の異なる温度および２つ以上の異なる状態における前記ＰＡの出力を測定する工程と、少なくとも１つの前記ポンプについての温度補償情報を計算する工程と、少なくとも１つの前記ポンプの状態を変更するように動作可能なコントローラによって読み取り可能である有形メモリモジュールに、前記温度補正情報を記憶する工程と、をさらに含む。
【0024】
一部の実施例では、永続的に固着する前記工程には、前記シャーシの少なくとも１つの第１表面および少なくとも１つの第２表面を互いに平行になるように研磨する工程が先行し、永続的に固着する前記工程は、前記ＭＯの少なくとも１つの前記コンポーネントを前記第１表面に永続的に固着する工程と、前記ＰＡの少なくとも１つの前記コンポーネントを前記第２表面に永続的に固着する工程と、を含む。
【0025】
〔図面の簡単な説明〕
本開示が理解され、それが実際にどのように実行され得るのかが分かるように、複数の実施形態を、あくまでも非限定的な実施例として、本開示の主題の実施例によって、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、短波赤外（ＳＷＩＲ）光学システムの一例を示す概略機能ブロック図である；
図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、Ｐ－ＱＳレーザの例を示す概略機能ブロック図である；
図３は、ＳＷＩＲ光学システムの例示的な一実装形態を示す概略機能図である；
図４は、ＳＷＩＲ光学システムの別の例示的な一実装形態を示す概略機能図である；
図５は、ＳＷＩＲ光学システムの一例を示す概略機能ブロック図である；
図６Ａは、Ｐ－ＱＳレーザのための部品の製造方法の一例を示すフローチャートである；
図６Ｂおよび図６Ｃは、前述した方法を実行するためのいくつかの概念的なタイムラインを含む；
図７および図８は、本開示の主題の実施例による、ゲイン媒質増幅器（ＧＭＡ）の例示的な分解視斜視投影を示す；
図９および図１０は、本開示の主題の実施例による、ゲイン媒質増幅器（ＧＭＡ）および増幅レーザ照射源の例示的な分解視斜視投影を示す；
図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃは、本開示の主題による、例示的なＭＯＰＡシステムを示す概略機能ブロック図である；
図１２は、本開示の主題による、ＭＯＰＡレーザモジュールの例示的なコンポーネント、およびシャーシを示す側面図である；
図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ、図１３Ｄおよび図１３Ｅは、本開示の主題による、例示的なビーム伝達システムを示す；
図１４は、本開示の主題の一部の実施形態による、併合ＭＯＰＡレーザモジュールを製造する方法についての例示的なプロセスのフローチャートである。
本開示が理解され、それが実際にどのように実行され得るのかが分かるように、複数の実施形態を、あくまでも非限定的な実施例として、本開示の主題の実施例によって、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、短波赤外（ＳＷＩＲ）光学システムの一例を示す概略機能ブロック図である；
図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、Ｐ－ＱＳレーザの例を示す概略機能ブロック図である；
図３は、ＳＷＩＲ光学システムの例示的な一実装形態を示す概略機能図である；
図４は、ＳＷＩＲ光学システムの別の例示的な一実装形態を示す概略機能図である；
図５は、ＳＷＩＲ光学システムの一例を示す概略機能ブロック図である；
図６Ａは、Ｐ－ＱＳレーザのための部品の製造方法の一例を示すフローチャートである；
図６Ｂおよび図６Ｃは、前述した方法を実行するためのいくつかの概念的なタイムラインを含む；
図７および図８は、本開示の主題の実施例による、ゲイン媒質増幅器（ＧＭＡ）の例示的な分解視斜視投影を示す；
図９および図１０は、本開示の主題の実施例による、ゲイン媒質増幅器（ＧＭＡ）および増幅レーザ照射源の例示的な分解視斜視投影を示す；
図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃは、本開示の主題による、例示的なＭＯＰＡシステムを示す概略機能ブロック図である；
図１２は、本開示の主題による、ＭＯＰＡレーザモジュールの例示的なコンポーネント、およびシャーシを示す側面図である；
図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ、図１３Ｄおよび図１３Ｅは、本開示の主題による、例示的なビーム伝達システムを示す；
図１４は、本開示の主題の一部の実施形態による、併合ＭＯＰＡレーザモジュールを製造する方法についての例示的なプロセスのフローチャートである。
【0026】
〔詳細な説明〕
本開示が理解され、それが実際にどのように実行され得るのかが分かるように、複数の実施形態を、あくまでも非限定的な実施例として、添付の図面を参照して以下に説明する。説明を簡単かつ明確にするために、図面に示す要素は必ずしも一定の縮尺比で描かれていないことが理解されるだろう。例えば、一部の要素の寸法は、明確にするために、他の要素に対して誇張されている場合がある。さらに、適切であると考えられる場合には、対応する複数の要素または類似の複数の要素を示すために、参照番号が図面間で繰り返され得る。
本開示が理解され、それが実際にどのように実行され得るのかが分かるように、複数の実施形態を、あくまでも非限定的な実施例として、添付の図面を参照して以下に説明する。説明を簡単かつ明確にするために、図面に示す要素は必ずしも一定の縮尺比で描かれていないことが理解されるだろう。例えば、一部の要素の寸法は、明確にするために、他の要素に対して誇張されている場合がある。さらに、適切であると考えられる場合には、対応する複数の要素または類似の複数の要素を示すために、参照番号が図面間で繰り返され得る。
【0027】
以下の詳細な説明では、本開示についての十分な理解が提供されるように、多数の特定の詳細が開示されている。ただし、これらの特定の詳細が無くとも本開示を実施し得ることが、当業者によって理解されるだろう。他の例では、周知の方法、手順、および構成要素については、本開示が不明瞭とならないよう、詳細に説明していない。
【0028】
記載された図面および説明において、同一の参照番号は、異なる実施形態または構成に共通する構成要素を示す。
【0029】
「コンピュータ（computer）」、「プロセッサ（processor）」、および「コントローラ（制御装置：controller）」という語は、非限定的な例として、パーソナルコンピュータ、サーバ、コンピューティングシステム、通信デバイス、プロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor：ＤＳＰ）、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array：ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit：ＡＳＩＣ）等）、他の任意の電子コンピューティングデバイス、および／または、これらの任意の組み合わせを含む、データ処理能力を有する任意の種類の電子デバイスを包含するものと、広範に解釈されるべきである。
【0030】
本明細書における教示に係る動作は、所望の目的のために特別に作成されたコンピュータによって実行されてもよいし、あるいは、コンピュータ可読記憶媒体、特に非一時的コンピュータ可読記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムによって所望の目的のために特別に構成された汎用コンピュータによって実行されてもよい。
【0031】
本明細書において使用されている通り、「例えば（for example）」、「等（such）」、「例として（for instance）」というフレーズおよびそれらの変形語は、本明細書において開示されている主題についての非限定的な実施形態を説明している。本明細書において、「ある場合（one case）」、「一部の場合（some cases）」、「他の場合（other case）」、またはそれらの変形語への言及は、（１以上の）実施形態に関連して説明されている特定の構成、構造、または特性が、本明細書において開示されている主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味している。このため、「ある場合」、「一部の場合」、「他の場合」というフレーズまたはそれらの変形語の出現は、必ずしも同じ（１以上の）実施形態を指しているわけではない。
【0032】
明瞭化のために、個別の実施形態の文脈において説明されている、本明細書において開示されている主題についての特定の構成は、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよいことが理解される。逆に、簡潔化のために、単一の実施形態の文脈において説明されている、本明細書において開示されている主題の様々な構成は、個別に提供されてもよいし、あるいは、任意の適切なサブコンビネーション（副次的な組み合わせ）として提供されてもよい。
【0033】
本開示の主題についての実施形態では、図示されている１以上のステージ（段階）は、異なる順序によって実行されてよく、および／または、当該ステージの１以上のグループが同時に実行されてもよい。その逆も然りである。各図は、本開示の主題についての実施形態に係るシステムアーキテクチャの一般的な模式図を示す。本明細書において定義および説明されている通り、図中の各モジュールは、機能を実行するソフトウェア、ハードウェア、および／またはファームウェアの任意の組み合わせによって構成することができる。図中の各モジュールは、１つの位置に集中的に配置されていてもよいし、あるいは、２以上の位置に分散して配置されていてもよい。
【0034】
本明細書における方法へのいかなる言及も、（ｉ）当該方法を実行できるシステムに準用（必要に応じて変更を加えて適用）されるべきであり、かつ、（ｉｉ）コンピュータによって一旦実行されると、当該方法を実行する結果を生じさせる命令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体にも準用されるべきである。
【0035】
本明細書におけるシステムへのいかなる言及も、（ｉ）当該システムによって実行され得る方法に準用されるべきであり、かつ、（ｉｉ）当該システムによって実行され得る命令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体にも準用されるべきである。
【0036】
図１は、本開示の主題の実施例による、ＳＷＩＲ光学システム１００の一実施例を示す概略機能ブロック図である。システム１００は、受動Ｑスイッチ（Ｐ－ＱＳ）レーザ２００を少なくとも含む。ただし、図５に示すように、例えば以下の追加のコンポーネントをさらに含んでもよい。
ａ．システム１００のＦＯＶからの反射光、特に外部物体５００から反射されたレーザ２００の反射照射を感知するように動作するセンサ１０２。他の実施例を参照すると、センサ１０２は、本開示において論じられるイメージングレシーバ、ＰＤＡまたは光検出デバイスとして実装され得る。
ｂ．センサ１０２の感知結果を処理するように動作するプロセッサ１０４。処理の出力は、ＦＯＶのイメージ、ＦＯＶの深度（depth）モデル、ＦＯＶの１つ以上の部分の分光分析、ＦＯＶ内の識別された物体の情報、ＦＯＶに関する光統計、または他の任意のタイプの出力であってよい。他の実施例を参照すると、プロセッサ１０４は、本開示において論じられるプロセッサのうちの任意のプロセッサとして実装され得る。
ｃ．レーザ２００および／またはプロセッサ１０４の挙動を制御するように動作するコントローラ１０６。例えば、コントローラ１０６は、タイミング、同期、ならびにプロセッサ１０４および／またはレーザ２００のその他の動作パラメータの制御を含み得る。
ａ．システム１００のＦＯＶからの反射光、特に外部物体５００から反射されたレーザ２００の反射照射を感知するように動作するセンサ１０２。他の実施例を参照すると、センサ１０２は、本開示において論じられるイメージングレシーバ、ＰＤＡまたは光検出デバイスとして実装され得る。
ｂ．センサ１０２の感知結果を処理するように動作するプロセッサ１０４。処理の出力は、ＦＯＶのイメージ、ＦＯＶの深度（depth）モデル、ＦＯＶの１つ以上の部分の分光分析、ＦＯＶ内の識別された物体の情報、ＦＯＶに関する光統計、または他の任意のタイプの出力であってよい。他の実施例を参照すると、プロセッサ１０４は、本開示において論じられるプロセッサのうちの任意のプロセッサとして実装され得る。
ｃ．レーザ２００および／またはプロセッサ１０４の挙動を制御するように動作するコントローラ１０６。例えば、コントローラ１０６は、タイミング、同期、ならびにプロセッサ１０４および／またはレーザ２００のその他の動作パラメータの制御を含み得る。
【0037】
任意選択的に、システム１００は、レーザの波長に感応する（sensitive）ＳＷＩＲ ＰＤＡ １０８を含んでもよい。このとき、ＳＷＩＲ光学システムは、アクティブＳＷＩＲカメラ、ＳＷＩＲ飛行時間（time of flight：ＴｏＦ）センサ、ＳＷＩＲ光検出および測距（light detection and ranging：ＬＩＤＡＲ）センサ等として機能し得る。ＴｏＦセンサは、レーザの波長に感応してもよい。任意選択的に、ＰＤＡは、トライアイ社（テルアビブ、イスラエル）によって設計製造されたＣＭＯＳベースのＰＤＡ等、レーザ２００によって放出されるＳＷＩＲ周波数に感応するＣＭＯＳベースのＰＤＡであってもよい。
【0038】
プロセッサ１０４は、ＳＷＩＲ ＰＤＡ（または、システム１００の他の任意の感光センサ）からの検出データを処理するために使用され得る。例えば、プロセッサは、システム１００の視野（field-of-view：ＦＯＶ）のＳＷＩＲイメージを提供する、ＦＯＶ内の物体を検出する等のために、検出情報を処理し得る。任意選択的に、ＳＷＩＲ光学システムは、レーザの波長に感応する飛行時間（ＴｏＦ）ＳＷＩＲセンサと、ＳＷＩＲ光学システムの視野内の少なくとも１つの物体までの距離を検出するために、当該ＴｏＦ ＳＷＩＲセンサおよびＰ－ＱＳ ＳＷＩＲレーザの動作を同期させるように動作するコントローラと、を含んでもよい。任意選択的に、システム１００は、レーザ２００、または光検出器アレイ（例えば、焦平面アレイ（focal plane array：ＦＰＡ））等のシステムの他のコンポーネントの動作の１つ以上の側面を制御するように動作するコントローラ１０６を含んでもよい。例えば、コントローラによって制御され得るレーザのパラメータの一部には、タイミング、継続時間、強度、集束等が含まれる。必ずしもそうである必要はないが、コントローラは、ＰＤＡの検出結果に基づいて（直接的に、またはプロセッサによる処理に基づいて）レーザの動作を制御してもよい。任意選択的に、コントローラは、レーザポンプ、または他のタイプの光源を制御して、レーザの活性化パラメータ（activation parameter）に影響を与えるように動作してもよい。任意選択的に、コントローラは、パルス繰り返し数を動的に変化させるように動作してもよい。任意選択的に、コントローラは、例えば視野の特定の領域における信号対雑音比（Signal to Noise Ratio：ＳＮＲ）を改善するために、光整形光学系の動的な変更を制御するように動作してもよい。任意選択的に、コントローラは、（例えば、励起レーザの集束を変更する等、他のＰ－ＱＳレーザについて可能である方法と同じ方法で、）パルスエネルギーおよび／または継続時間を動的に変化させるために、照射モジュールを制御するように動作してもよい。
【0039】
さらに任意選択的に、システム１００は、一般的にレーザの温度、またはそのコンポーネントのうちの１つ以上の（例えば、ポンプダイオードの）温度を制御するための温度制御部（例えば、受動的温度制御部、能動的温度制御部）を含んでもよい。かかる温度制御部には、例えば、熱電冷却器（thermoelectric cooler：ＴＥＣ）、ファン、ヒートシンク、ポンプダイオード下の抵抗加熱器等が含まれ得る。
【0040】
さらに任意選択的に、システム１００は、ゲイン媒質（利得媒質、gain medium：ＧＭ）２０２および可飽和吸収体（saturable absorber：ＳＡ）２０４のうちの少なくとも一方をブリーチ（bleach）するために使用される別のレーザを含んでもよい。任意選択的に、システム１００は、レーザ２００がパルスを生成する時間を測定するように動作する内部感光性検出器（例えば、ＰＤＡ１０８のような１つ以上のＰＤ）を（例えば、上述したＰＤ２２６として）含んでもよい。かかる場合において、コントローラ１０６は、内部感光性検出器から得られるタイミング情報に基づいて、システム１００の視野内の物体からのレーザ光の反射を検出するＰＤＡ１０８（または、他のタイプのカメラもしくはセンサ１０２）に対してトリガ信号を発するように動作し得る。
【0041】
前述したスペクトル範囲（１．３～１．５μｍ）のレーザを大量に必要とする主な産業は、光データストレージ用のエレクトロニクス産業である。この産業によって、ダイオードレーザのコストは、デバイス１個あたり、１ワットあたり、数ドル以下にまで下がった。しかしながら、ピークパワーおよびビーム輝度がさらにかなり高いレーザを必要とし、過酷な環境条件下でそれを利用する自動車産業等の他の産業には、これらのレーザは適するものではない。
【0042】
なお、ＳＷＩＲスペクトルの一部とみなされる波長の範囲については、科学的なコンセンサスが存在しないことに留意されたい。とはいえ、本開示の目的上、ＳＷＩＲスペクトルには、可視スペクトルの波長よりも長く、かつ少なくとも１，３００ｎｍ～１，５００ｎｍのスペクトル範囲を含む波長の電磁放射が含まれる。
【0043】
かかる用途に限定されるものではないが、１つ以上のＰ－ＱＳレーザ２００は、任意のイメージングシステムの照射源として使用されてもよい。レーザ２００は、例えばライダ（lidar）、分光器、通信システム等、パルス照射を必要とする、ＳＷＩＲ範囲で動作する他の任意の電気光学（electro optical：ＥＯ）システムにおいて使用され得る。なお、提案されたレーザ２００、およびかかるレーザの製造方法は、ＳＷＩＲスペクトル範囲で動作するレーザの大量製造を、比較的低い生産コストで可能にすることに留意されたい。
【0044】
再び図１を参照すると、Ｐ－ＱＳレーザ２００は少なくとも、結晶性ＧＭ２０２と、結晶性ＳＡ２０４と、ゲイン媒質２０２内を伝播する光がレーザ光ビーム２１２（例えば図３に図示）の生成に向かって増強できるように、前述した結晶性材料が閉じ込められる光キャビティ２０６と、を含む。光キャビティ（optical cavity）は、「光共振器（optical resonator）」および「共振キャビティ（resonating cavity）」という用語でも知られており、それには高反射率ミラー２０８（「高反射体（high reflector）」または「ＨＲ」とも称される）と、出力結合器２１０と、が含まれる。以下に説明するのは、ＳＷＩＲスペクトル範囲のリーズナブルな価格のレーザの大量製造を可能にする、種々のタイプの結晶性材料のユニークかつ新規な複数の組み合わせ、およびレーザを製造するための様々な製造技術の使用である。Ｐ－ＱＳレーザに関して当技術分野で一般的に知られている概括的な詳細は、本開示を簡潔にするためにここでは提供しないが、多種多様なリソースから容易に入手可能である。レーザの可飽和吸収体は、当技術分野で知られているように、レーザのためのＱスイッチとして機能する。「結晶性材料（crystalline material）」という用語は、単結晶形態または多結晶形態のいずれかにある任意の材料を広範に含む。
【0045】
接続された結晶性ゲイン媒質および結晶性ＳＡの寸法は、特定のＰ－ＱＳレーザ２００を設計する目的に依存し得る。非限定的な一実施例では、ＳＡおよびＧＭの組み合わせられた長さは、５～１５ミリメートルである。非限定的な一実施例では、ＳＡおよびＧＭの組み合わせられた長さは、２～４０ミリメートルである。非限定的な一実施例では、（例えば、丸い円柱である場合の、または想像上のかかる円柱内に閉じ込められている場合の）ＳＡおよびＧＭの組み合わせの直径は、２～５ミリメートルである。非限定的な一実施例では、ＳＡおよびＧＭの組み合わせの直径は、０．５～１０ミリメートルである。
【0046】
Ｐ－ＱＳレーザ２００は、ＳＡ結晶性材料（SA crystalline material：ＳＡＣ）に剛接続された（rigidly connected）ゲイン媒質結晶性材料（gain medium crystalline material：ＧＭＣ）を含む。剛結合は、例えば接着剤の使用、拡散接合、複合結晶接合（composite crystal bonding）、一方を他方の上に成長させる等、当技術分野で知られた方法のうちの任意の方法で実施されてもよい。しかしながら、後述するように、セラミック形態の結晶性材料の剛接続は、単純で安価な手段を用いて達成され得る。なお、ＧＭＣ材料とＳＡＣ材料とは互いに直接的に剛接続されてもよいが、任意選択的に、中間物体（例えば、別の結晶）を介して互いに剛接続されてもよいことに留意されたい。一部の実装形態では、ゲイン媒質とＳＡとはいずれも、結晶性材料の単一片の異なる部分に異なるドーパント（例えば、ＳＡＣ材料およびＧＭＣ材料に関して後述するもの）をドープすることによって、または結晶性材料の単一片を共ドープ（co-doping）し、当該結晶性材料の同じ塊（volume）に２つのドーパントをドープすることによって（例えば、Ｎ３＋およびＶ３＋を共ドープしたセラミックＹＡＧ）、結晶性材料の単一片に実装されてもよい。任意選択的に、ゲイン媒質は、（例えば、液相エピタキシー（Liquid Phase Epitaxy：ＬＰＥ）を用いて、）単結晶可飽和吸収基板上に成長させてもよい。なお、別個のＧＭＣ材料およびＳＡ結晶性材料が、以下の開示において広範に論じられ、２つのドーパントがドープされたセラミック結晶性材料の単一片も、以下の実装形態のうちの任意の実装形態において、必要な変更を加えたうえで使用され得ることに留意されたい。
【0047】
図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃは、本開示の主題による、Ｐ－ＱＳレーザ２００の実施例を示す概略機能ブロック図である。図２Ａでは、２つのドーパントが、（ＧＭとしてもＳＡとしても働く）共通の結晶性材料２１４の２つの部分に実装されている。一方、図２Ｂでは、２つのドーパントが、共通の結晶性材料２１４の共通の塊（図示の場合では、共通の結晶の全体）に、交換可能に実装されている。任意選択的に、ＧＭおよびＳＡは、ネオジムおよび少なくとも１つの他の材料がドープされた結晶性材料の単一片に実装されてもよい。任意選択的に（例えば、図２Ｃに例示するように）、出力結合器２１０および高反射率ミラー２０８のいずれか一方または両方を、結晶性材料の一方（例えば、ＧＭもしくはＳＡ、またはその両方を組み合わせた結晶）に、直接的に接着（glue）してもよい。
【0048】
ＳＡＣおよびＧＭＣのうちの少なくとも一方は、セラミック結晶性材料であり、これは、セラミック形態（例えば、多結晶形態）の関連結晶性材料（例えば、ドープイットリウムアルミニウムガーネット、バナジウムドープＹＡＧ）である。結晶性材料（特に、両方の結晶性材料）をセラミック形態で有していることで、より大量に、かつより低コストで生産することが可能になる。例えば、緩慢かつ限定的なプロセスで別々の単結晶性材料を成長させる代わりに、粉末の焼結（すなわち、粉末を圧縮し、場合によっては加熱して、固体塊を形成）、低温焼結、真空焼結等によって、多結晶性材料を製造し得る。結晶性材料の一方（ＳＡＣまたはＧＭＣ）を他方の上で焼結させることで、研磨、拡散接合、表面活性化接合等の、複雑でコストのかかるプロセスが不要になり得る。任意選択的に、ＧＭＣおよびＳＡＣのうちの少なくとも一方は、多結晶である。任意選択的に、ＧＭＣとＳＡＣとの両方が、多結晶である。
【0049】
ＧＭＣおよびＳＡＣが結晶性材料から作製され得る当該結晶性材料の組み合わせについて言及すると、かかる組み合わせには、以下のものが含まれ得る：
ａ．ＧＭＣは、セラミックネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（ceramic neodymium-doped yttrium aluminum garnet）（Ｎｄ：ＹＡＧ）であり、ＳＡＣは、（ａ）セラミック三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（ceramic three-valence vanadium doped yttrium aluminum garnet）（Ｖ３＋：ＹＡＧ）、または（ｂ）セラミックコバルトドープ結晶性材料のいずれかである。任意選択的に、当該セラミックコバルトドープ結晶性材料は、セラミック二価コバルトドープ結晶性材料であってもよい。これらの代替形態では、Ｎｄ：ＹＡＧと前述した群から選択されるＳＡＣとの両方が、セラミック形態である。コバルトドープ結晶性材料は、コバルトがドープされた結晶性材料である。例として、コバルトドープスピネル（Ｃｏ：スピネル（Spinel）、またはＣｏ２＋：ＭｇＡｌ２Ｏ４）、コバルトドープセレン化亜鉛（Ｃｏ２＋：ＺｎＳｅ）、コバルトドープＹＡＧ（Ｃｏ２＋：ＹＡＧ）が含まれる。必ずしもそうである必要はないが、この選択肢における高反射率ミラーおよびＳＡは、任意選択的に、Ｐ－ＱＳレーザがモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、ゲイン媒質およびＳＡに剛接続されてもよい（例えば、図３および図５に例示）。
ｂ．ＧＭＣは、セラミックネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）であり、ＳＡＣは、（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および（ｂ）コバルトドープ結晶性材料からなるドープセラミック材料の群から選択される非セラミックＳＡＣである。任意選択的に、当該コバルトドープ結晶性材料は、二価コバルトドープ結晶性材料であってもよい。かかる場合において、高反射率ミラー２０８および出力結合器２１０は、Ｐ－ＱＳレーザ２００がモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、ゲイン媒質およびＳＡに剛接続される。
ｃ．セラミックネオジムドープ希土類元素結晶性材料であるＧＭＣであり、ＳＡＣは、（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および（ｂ）コバルトドープ結晶性材料からなるドープ結晶性材料の群から選択されるセラミック結晶性材料である。任意選択的に、当該コバルトドープ結晶性材料は、二価コバルトドープ結晶性材料であってもよい。必ずしもそうである必要はないが、この選択肢における高反射率ミラー２０８および出力結合器２１０は、任意選択的に、Ｐ－ＱＳレーザ２００がモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、ゲイン媒質およびＳＡに剛接続されてもよい。
ａ．ＧＭＣは、セラミックネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（ceramic neodymium-doped yttrium aluminum garnet）（Ｎｄ：ＹＡＧ）であり、ＳＡＣは、（ａ）セラミック三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（ceramic three-valence vanadium doped yttrium aluminum garnet）（Ｖ３＋：ＹＡＧ）、または（ｂ）セラミックコバルトドープ結晶性材料のいずれかである。任意選択的に、当該セラミックコバルトドープ結晶性材料は、セラミック二価コバルトドープ結晶性材料であってもよい。これらの代替形態では、Ｎｄ：ＹＡＧと前述した群から選択されるＳＡＣとの両方が、セラミック形態である。コバルトドープ結晶性材料は、コバルトがドープされた結晶性材料である。例として、コバルトドープスピネル（Ｃｏ：スピネル（Spinel）、またはＣｏ２＋：ＭｇＡｌ２Ｏ４）、コバルトドープセレン化亜鉛（Ｃｏ２＋：ＺｎＳｅ）、コバルトドープＹＡＧ（Ｃｏ２＋：ＹＡＧ）が含まれる。必ずしもそうである必要はないが、この選択肢における高反射率ミラーおよびＳＡは、任意選択的に、Ｐ－ＱＳレーザがモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、ゲイン媒質およびＳＡに剛接続されてもよい（例えば、図３および図５に例示）。
ｂ．ＧＭＣは、セラミックネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）であり、ＳＡＣは、（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および（ｂ）コバルトドープ結晶性材料からなるドープセラミック材料の群から選択される非セラミックＳＡＣである。任意選択的に、当該コバルトドープ結晶性材料は、二価コバルトドープ結晶性材料であってもよい。かかる場合において、高反射率ミラー２０８および出力結合器２１０は、Ｐ－ＱＳレーザ２００がモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、ゲイン媒質およびＳＡに剛接続される。
ｃ．セラミックネオジムドープ希土類元素結晶性材料であるＧＭＣであり、ＳＡＣは、（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および（ｂ）コバルトドープ結晶性材料からなるドープ結晶性材料の群から選択されるセラミック結晶性材料である。任意選択的に、当該コバルトドープ結晶性材料は、二価コバルトドープ結晶性材料であってもよい。必ずしもそうである必要はないが、この選択肢における高反射率ミラー２０８および出力結合器２１０は、任意選択的に、Ｐ－ＱＳレーザ２００がモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、ゲイン媒質およびＳＡに剛接続されてもよい。
【0050】
なお、これらの実装形態のうちの任意の実施形態において、ドープ結晶性材料には、２種類以上のドーパントがドープされてもよいことに留意されたい。例えば、ＳＡＣには、上に開示された主要なドーパントと、（例えば、比較的にかなり少ない量の）少なくとも１種の他のドーピング材料とがドープされてもよい。ネオジムドープ希土類元素結晶性材料は、結晶性材料であって、その単位格子が希土類元素（１５種のランタニド元素を含む１５種の化学元素、ならびにスカンジウムおよびイットリウムからなる、明確に定義された群のうちの１種）を含む結晶性材料であって、当該単位格子の一部におけるリアアース元素に取って代わるネオジム（例えば、三重イオン化ネオジム（triply ionized neodymium））がドープされた結晶性材料である。本開示で使用され得るネオジムドープ希土類元素結晶性材料の少数の非限定的な例は、以下の通りである：
ａ．Ｎｄ：ＹＡＧ（前述）、ネオジムドープタングステン酸イットリウムカリウム（neodymium-doped tungstic acid yttrium potassium）（Ｎｄ：ＫＹＷ）、ネオジムドープイットリウムリチウムフルオライド（neodymium-doped yttrium lithium fluoride）（Ｎｄ：ＹＬＦ）、ネオジムドープオルトバナジン酸イットリウム（neodymium-doped yttrium orthovanadate）（ＹＶＯ４）。これらのいずれの場合においても、リアアース元素はネオジム、Ｎｄである；
ｂ．ネオジムドープオルトバナジン酸ガドリニウム（neodymium-doped gadolinium orthovanadate）（Ｎｄ：ＧｄＶＯ４）、ネオジムドープガドリニウムガリウムガーネット（neodymium-doped Gadolinium Gallium Garnet）（Ｎｄ：ＧＧＧ）、ネオジムドープタングステン酸カリウムガドリニウム（neodymium-doped potassium-gadolinium tungstate）（Ｎｄ：ＫＧＷ）。これらのいずれの場合においても、リアアース元素はガドリニウム、Ｇｄである；
ｃ．ネオジムドープランタンスカンジウムボラート（neodymium-doped lanthanum scandium borate）（Ｎｄ：ＬＳＢ）。この場合、希土類（レアアース）元素は、スカンジウムである；
ｄ．その他のネオジムドープ希土類元素結晶性材料が使用されてもよく、その場合、希土類元素は、イットリウム、ガドリニウム、スカンジウム、または他の任意の希土類元素であり得る。
ａ．Ｎｄ：ＹＡＧ（前述）、ネオジムドープタングステン酸イットリウムカリウム（neodymium-doped tungstic acid yttrium potassium）（Ｎｄ：ＫＹＷ）、ネオジムドープイットリウムリチウムフルオライド（neodymium-doped yttrium lithium fluoride）（Ｎｄ：ＹＬＦ）、ネオジムドープオルトバナジン酸イットリウム（neodymium-doped yttrium orthovanadate）（ＹＶＯ４）。これらのいずれの場合においても、リアアース元素はネオジム、Ｎｄである；
ｂ．ネオジムドープオルトバナジン酸ガドリニウム（neodymium-doped gadolinium orthovanadate）（Ｎｄ：ＧｄＶＯ４）、ネオジムドープガドリニウムガリウムガーネット（neodymium-doped Gadolinium Gallium Garnet）（Ｎｄ：ＧＧＧ）、ネオジムドープタングステン酸カリウムガドリニウム（neodymium-doped potassium-gadolinium tungstate）（Ｎｄ：ＫＧＷ）。これらのいずれの場合においても、リアアース元素はガドリニウム、Ｇｄである；
ｃ．ネオジムドープランタンスカンジウムボラート（neodymium-doped lanthanum scandium borate）（Ｎｄ：ＬＳＢ）。この場合、希土類（レアアース）元素は、スカンジウムである；
ｄ．その他のネオジムドープ希土類元素結晶性材料が使用されてもよく、その場合、希土類元素は、イットリウム、ガドリニウム、スカンジウム、または他の任意の希土類元素であり得る。
【0051】
以下の議論は、ＧＭＣおよびＳＡＣの任意選択的な組み合わせのうちの任意の組み合わせに適用される。
【0052】
任意選択的に、ＧＭＣは、ＳＡＣに直接的に剛接続されている。あるいは、ＧＭＣとＳＡＣとは、間接的に接続されていてもよい（例えば、ＳＡＣおよびＧＭＣの各々が、１つ以上の中間結晶性材料の群を介して、かつ／または関連する波長に対して透明な１つ以上のその他の固体材料を介して、接続されている）。任意選択的に、ＳＡＣおよびＧＭＣの一方または両方は、関連する波長に対して透明である。
【0053】
任意選択的に、ＳＡＣは、コバルトドープスピネル（Ｃｏ Ｃｏ２＋：ＭｇＡｌ２Ｏ４）であってもよい。任意選択的に、ＳＡＣは、コバルトドープＹＡＧ（Ｃｏ：ＹＡＧ）であってもよい。任意選択的に、これによって、同じＹＡＧにコバルトおよびネオジムＮｄを共ドープすることが可能になり得る。任意選択的に、ＳＡＣは、コバルトドープセレン化亜鉛（Ｃｏ２＋：ＺｎＳｅ）であってもよい。任意選択的に、ＧＭＣは、セラミックコバルトドープ結晶性材料であってもよい。
【0054】
任意選択的に、ＳＡの初期透過率（Ｔ０）は、７５％～９０％である。任意選択的に、ＳＡの初期透過率は、７８％～８２％である。
【0055】
レーザによって放出される波長は、その構成において使用される材料に依存し、特に、ＧＭＣおよびＳＡＣの材料およびドーパントに依存する。出力波長の例として、１，３００ｎｍおよび１，５００ｎｍの範囲内の波長が挙げられる。より具体的な例として、１．３２μｍまたは約１．３２μｍ（例えば、１．３２μｍ±３ｎｍ）、１．３４μｍまたは約１．３４μｍ（例えば、１．３４μｍ±３ｎｍ）、１．４４μｍまたは約１．４４μｍ（例えば、１．４４μｍ±３ｎｍ）が挙げられる。これらの光周波数範囲のうちの１つ以上の範囲に感応する対応するイメージャが、ＳＷＩＲ光学システム１００に含まれてもよい（例えば、図５に例示）。
【0056】
図３および図４は、本開示の主題の実施例による、ＳＷＩＲ光学システム１００を示す概略機能図である。これらの図に例示されるように、レーザ２００は、上述したものに加えて、例えば以下の追加のコンポーネントを含んでもよい（ただし、これらに限定されるものではない）。
ａ．レーザのためのポンプとして機能する、フラッシュランプ２１６またはレーザダイオード２１８等の光源；
ｂ．光源（例えば、光ダイオード２１８）からの光をレーザ２００の光軸上へ集束させるための集束光学系２２０（例えば、レンズ）；
ｃ．光キャビティ２０６を出た後のレーザビーム２１２を操作するためのディフューザまたはその他の光学系（光学素子：optics）２２２。
ａ．レーザのためのポンプとして機能する、フラッシュランプ２１６またはレーザダイオード２１８等の光源；
ｂ．光源（例えば、光ダイオード２１８）からの光をレーザ２００の光軸上へ集束させるための集束光学系２２０（例えば、レンズ）；
ｃ．光キャビティ２０６を出た後のレーザビーム２１２を操作するためのディフューザまたはその他の光学系（光学素子：optics）２２２。
【0057】
任意選択的に、図５に示すように、ＳＷＩＲ光学システム１００は、ＦＯＶにおける目の安全上の問題を改善するために、より広いＦＯＶにレーザを広げるための光学系（光学素子）１１０を含んでもよい。任意選択的に、ＳＷＩＲ光学システム１００は、ＦＯＶからの反射されたレーザ光を収集し、それをセンサ１０２上、例えば光検出器アレイ（photodetector array：ＰＤＡ）１０８上に方向付けるための光学系（光学素子）１１２を含んでもよい。任意選択的に、Ｐ－ＱＳレーザ２００は、ダイオード励起固体レーザ（diode pumped solid state laser：ＤＰＳＳＬ）である。
【0058】
任意選択的に、Ｐ－ＱＳレーザ２００は、少なくとも１つのダイオードポンプ光源２１８と、当該ダイオードポンプ光源の光を光共振器（光キャビティ）に集束させるための光学系２２０と、を含む。任意選択的に、光源は、（エンドポンプとして）光軸上に配置される。任意選択的に、光源は、当該光源がモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザの一部となるように、高反射率ミラー２０８またはＳＡ２０４に剛接続されてもよい。任意選択的に、レーザの光源は、１つ以上の垂直共振器面発光レーザ（vertical-cavity surface-emitting laser：ＶＣＳＥＬ）アレイを含んでもよい。任意選択的に、Ｐ－ＱＳレーザ２００は、少なくとも１つのＶＣＳＥＬアレイと、当該ＶＣＳＥＬアレイの光を光共振器に集束させるための光学系と、を含む。光源（例えば、レーザポンプ）によって放出される波長は、レーザに使用される結晶性材料および／またはドーパントに依存し得る。ポンプによって放出され得る一部の例示的な励起波長には、８０８ｎｍまたは約８０８ｎｍ、８６９ｎｍまたは約８６９ｎｍが含まれる。
【0059】
レーザのパワーは、当該レーザが設計される用途に依存し得る。例えば、レーザ出力パワーは、１Ｗ～５Ｗであり得る。例えば、レーザ出力パワーは、５Ｗ～１５Ｗであり得る。例えば、レーザ出力パワーは、１５Ｗ～５０Ｗであり得る。例えば、レーザ出力パワーは、５０Ｗ～２００Ｗであり得る。例えば、レーザ出力パワーは、２００Ｗより大きくてもよい。
【0060】
Ｐ－ＱＳレーザ２００は、パルスレーザであり、種々の周波数（繰り返し数）、種々のパルスエネルギー、および種々のパルス継続時間を有し得る。これらは、当該レーザが設計される用途に依存し得る。例えば、レーザの繰り返し数は、１０Ｈｚ～５０Ｈｚであり得る。例えば、レーザの繰り返し数は、５０Ｈｚ～１５０Ｈｚであり得る。例えば、レーザのパルスエネルギーは、０．１ｍＪ～１ｍＪであり得る。例えば、レーザのパルスエネルギーは、１ｍＪ～２ｍＪであり得る。例えば、レーザのパルスエネルギーは、２ｍＪ～５ｍＪであり得る。例えば、レーザのパルスエネルギーは、５ｍＪより高くてもよい。例えば、レーザのパルス継続時間は、１０ｎｓ～１００ｎｓであってもよい。例えば、レーザのパルス継続時間は、０．１μｓ～１００μｓであってもよい。例えば、レーザのパルス幅は、１００μｓ～１ｍｓであってもよい。レーザのサイズも、例えばそのコンポーネントのサイズに応じて、変化してもよい。例えば、レーザの寸法は、Ｘ１×Ｘ２×Ｘ３であり得、寸法（Ｘ１、Ｘ２、およびＸ３）の各々は、１０ｍｍ～１００ｍｍ、２０ｍｍ～２００ｍｍ等である。出力結合ミラーは、平坦であってもよく、湾曲していてもよく、またはわずかに湾曲していてもよい。
【0061】
任意選択的に、レーザ２００は、ゲイン媒質の吸収領域に熱が蓄積しないように、ゲイン媒質およびＳＡに加えて、ドープされていないＹＡＧをさらに含んでもよい。ドープされていないＹＡＧは、任意選択的に、ゲイン媒質およびＳＡを取り囲む円柱（例えば、同心円柱）として形成されてもよい。
【0062】
図６Ａは、本開示の主題による方法６００の一例を示すフローチャートである。方法６００は、例えば上述したＰ－ＱＳレーザ２００（ただし、これに限定されない）等のＰ－ＱＳレーザのための部品を製造するための一方法である。先の図面に関して記載された実施例の一式を参照すると、Ｐ－ＱＳレーザは、レーザ２００であってもよい。なお、レーザ２００、またはそのコンポーネントに関して論じられた任意の変形形態は、Ｐ－ＱＳレーザの部品が方法６００で製造される当該Ｐ－ＱＳレーザ、またはその対応するコンポーネントに対しても実装され得ること、そしてその逆もまた同様であることに留意されたい。
【0063】
方法６００は、少なくとも１種の第１粉末を第１モールドに挿入する工程６０２から始まる。方法６００において、少なくとも１種の第１粉末はその後加工され、第１結晶性材料が得られる。第１結晶性材料は、Ｐ－ＱＳレーザのＧＭまたはＳＡのいずれかとして機能する。一部の実施形態では、レーザのゲイン媒質が（例えば、焼結の方法で）まず作製され、ＳＡは、先に作製されたＧＭの上で（例えば、焼結の方法で）後から作製される。他の実施形態では、レーザのＳＡがまず作製され、ＧＭは、先に作製されたＳＡの上で後から作製される。さらに他の実施形態では、ＳＡとＧＭとは互いに独立して作製され、結合されて単一の剛体が形成される。結合は、加熱、焼結の一部として行われてもよく、またはその後に行われてもよい。
【0064】
方法６００の工程６０４は、少なくとも１種の第１粉末とは異なる少なくとも１種の第２粉末を第２モールドに挿入する工程を含む。方法６００において、少なくとも１種の第２粉末はその後加工され、第２結晶性材料が得られる。第２結晶性材料は、（ＳＡおよびＧＭのうちの一方が第１結晶性材料から作製され、他方の機能部が第２結晶性材料から作製されるように、）Ｐ－ＱＳレーザのＧＭまたはＳＡのいずれかとして機能する。
【0065】
第２モールドは、第１モールドとは異なっていてもよい。あるいは、第２モールドは、第１モールドと同じであってもよい。かかる場合において、少なくとも１種の第２粉末は、例えば、少なくとも１種の第１粉末の上に（または、第１緑色体が既に作製されている場合には、その上に）、少なくとも１種の第１粉末の横に、少なくとも１種の第１粉末の周囲に、挿入されてもよい。少なくとも１種の第２粉末を少なくとも１種の第１粉末と同じモールドに挿入する工程（が実施される場合、当該工程）は、少なくとも１種の第１粉末を第１緑色体に加工する前に、少なくとも１種の第１粉末を第１緑色体に加工した後に、または少なくとも１種の第１粉末を第１緑色体に加工している間に、実行されてもよい。
【0066】
第１粉末および／または第２粉末は、粉砕されたＹＡＧ（または、スピネル、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＺｎＳｅ等の他の前述した材料のいずれか）と、ドーピング材料（例えば、Ｎ３＋、Ｖ３＋、Ｃｏ）と、を含んでもよい。第１粉末および／または第２粉末は、ＹＡＧ（または、スピネル、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＺｎＳｅ等の他の前述した材料のいずれか）の原料と、ドーピング材料（例えば、Ｎ３＋、Ｖ３＋、Ｃｏ）と、を含んでもよい。
【0067】
工程６０６は、工程６０２の後に実行され、少なくとも１種の第１粉末を第１モールド内で圧縮して、第１緑色体を得る工程を含む。工程６０４は、工程６０８の後に実行され、少なくとも１種の第２粉末を第２モールド内で圧縮して、第２緑色体を得る工程を含む。工程６０２および工程６０４において、少なくとも１種の第１粉末と少なくとも１種の第２粉末とが同じモールドに挿入される場合には、工程６０６および工程６０８における粉末の圧縮工程は、同時に行われてもよい（例えば、少なくとも１種の第２粉末を押圧し、これにより、少なくとも１種の第１粉末がモールドに向かって圧縮される）が、必ずしもそうである必要はない。例えば、工程６０４は（そして、それゆえに工程６０８もまた）、任意選択的に、工程６０６の圧縮工程の後に実行されてもよい。
【0068】
工程６１０は、第１緑色体を加熱して、第１結晶性材料を得る工程を含む。工程６１２は、第２緑色体を加熱して、第２結晶性材料を得る工程を含む。種々の実施形態において、第１結晶性材料の加熱は、工程６０６および工程６１０の各々の前に、工程６０６および工程６１０の各々と同時に、工程６０６および工程６１０の各々と部分的に同時に、または工程６０６および工程６１０の各々の後に、実行されてもよい。工程６１４は、第２結晶性材料を第１結晶性材料に結合する工程を含む。
【0069】
任意選択的に、工程６１０における、第１緑色体を加熱する工程は、工程６０８における、少なくとも１種の第２粉末を圧縮する工程に先行する（場合によっては、工程６０４における、少なくとも１種の第２粉末を挿入する工程にも先行する）。第１緑色体と第２緑色体とは、別個に（例えば、異なる時に、異なる温度で、異なる継続時間で）加熱されてもよい。第１緑色体と第２緑色体とは、一緒に（例えば、同じ炉内で）加熱されてもよく、加熱中に、互いに接続されていてもよく、または互いに接続されていなくてもよい。第１緑色体と第２緑色体とは、異なる加熱方式に供されてもよい。これらの加熱方式には、部分的な共加熱が共有されてもよく、加熱方式の他の部分では、別々に加熱されてもよい。例えば、第１緑色体および第２緑色体のうちの一方または両方を、他方の緑色体とは別個に加熱し、その後、２つの緑色体を一緒に加熱してもよい（例えば、結合工程の後に、ただし、必ずしもそうである必要はない）。任意選択的に、第１緑色体を加熱する工程と第２緑色体を加熱する工程とは、第１緑色体と第２緑色体とを単一の炉内で同時に加熱する工程を含む。なお、任意選択的に、工程６１４の結合工程は、両方の緑色体を単一の炉内で同時に加熱する工程の結果であることに留意されたい。また、任意選択的に、工程６１４の結合工程は、互いに物理的に接続された後、両方の緑色体を共焼結（co-sintering）することによって行われることに留意されたい。
【0070】
工程６１４は、第２結晶性材料を第１結晶性材料に結合する工程を含む。結合工程は、当技術分野で知られている任意の結合方法で実行されてもよく、そのいくつかの非限定的な例は、Ｐ－ＱＳレーザ２００に関して上述されている。なお、結合工程は、複数の下位工程を有してもよく、そのうちの一部は、種々の実施形態における種々の様態で、工程６０６、工程６０８、工程６１０、および工程６１２のうちの種々の工程と関連させられ得ることに留意されたい。結合工程の結果として、ＧＭとＳＡとの両方を含む単一の剛性結晶体が得られる。
【0071】
なお、方法６００は、結晶の製造に（特に、互いに結合した（bounded）多結晶性材料のセラミックまたは非セラミックの多結晶性結晶化合物の製造に）用いられる追加の工程を含み得ることに留意されたい。少数の非限定的な例としては、粉末調製、バインダのバーンアウト（binder burn-out）、緻密化（densification）、アニーリング、（後述するように、必要な場合の）研磨等が挙げられる。
【0072】
方法６００におけるＰ－ＱＳレーザのＧＭ（前述したように、第１結晶性材料または第２結晶性材料のいずれかの結晶性材料であり得る）は、ネオジムドープ結晶性材料である。方法６００におけるＰ－ＱＳレーザのＳＡ（前述したように、第１結晶性材料または第２結晶性材料のいずれかの結晶性材料であり得る）は、
（ａ）ネオジムドープ結晶性材料、ならびに
（ｂ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）およびコバルトドープ結晶性材料からなるドープ結晶性材料の群から選択されるドープ結晶性材料
からなる結晶性材料の群から選択される。ＧＭおよびＳＡのうちの少なくとも一方は、セラミック結晶性材料である。任意選択的に、ＧＭとＳＡとの両方が、セラミック結晶性材料である。任意選択的に、ＧＭおよびＳＡのうちの少なくとも一方は、多結晶性材料である。任意選択的に、ＧＭとＳＡとの両方が、多結晶性材料である。
（ａ）ネオジムドープ結晶性材料、ならびに
（ｂ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）およびコバルトドープ結晶性材料からなるドープ結晶性材料の群から選択されるドープ結晶性材料
からなる結晶性材料の群から選択される。ＧＭおよびＳＡのうちの少なくとも一方は、セラミック結晶性材料である。任意選択的に、ＧＭとＳＡとの両方が、セラミック結晶性材料である。任意選択的に、ＧＭおよびＳＡのうちの少なくとも一方は、多結晶性材料である。任意選択的に、ＧＭとＳＡとの両方が、多結晶性材料である。
【0073】
製造プロセスの追加の工程が、方法６００の種々の段階の間に行われ得るが、特に、焼結のプロセスにおいて第２材料を接合する前に第１材料を研磨する工程は、これらの実装形態の少なくとも一部では必要とされない。
【0074】
方法６００においてＧＭＣおよびＳＡＣが結晶性材料から作製され得る当該結晶性材料の組み合わせについて言及すると、かかる組み合わせには、以下のものが含まれ得る：
ａ．ＧＭＣは、セラミックネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）であり、ＳＡＣは、（ａ）セラミック三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）、または（ｂ）セラミックコバルトドープ結晶性材料のいずれかである。この代替形態では、Ｎｄ：ＹＡＧと前述した群から選択されるＳＡＣとの両方が、セラミック形態である。コバルトドープ結晶性材料は、コバルトがドープされた結晶性材料である。例として、コバルトドープスピネル（Ｃｏ：Ｓｐｉｎｅｌ、またはＣｏ２＋：ＭｇＡｌ２Ｏ４）、コバルトドープセレン化亜鉛（Ｃｏ２＋：ＺｎＳｅ）が含まれる。必ずしもそうである必要はないが、この選択肢における高反射率ミラーおよび出力結合器は、任意選択的に、Ｐ－ＱＳレーザがモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、ＧＭおよびＳＡに剛接続されてもよい。
ｂ．ＧＭＣは、セラミックネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）であり、ＳＡＣは、（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および（ｂ）コバルトドープ結晶性材料からなるドープセラミック材料の群から選択される非セラミックＳＡＣである。かかる場合において、高反射率ミラーおよび出力結合器は、Ｐ－ＱＳレーザがモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、ＧＭおよびＳＡに剛接続される。
ｃ．セラミックネオジムドープ希土類元素結晶性材料であるＧＭＣであり、ＳＡＣは、（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および（ｂ）コバルトドープ結晶性材料からなるドープ結晶性材料の群から選択されるセラミック結晶性材料である。必ずしもそうである必要はないが、この選択肢における高反射率ミラーおよび出力結合器は、任意選択的に、Ｐ－ＱＳレーザがモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、ＧＭおよびＳＡに剛接続されてもよい。
ａ．ＧＭＣは、セラミックネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）であり、ＳＡＣは、（ａ）セラミック三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）、または（ｂ）セラミックコバルトドープ結晶性材料のいずれかである。この代替形態では、Ｎｄ：ＹＡＧと前述した群から選択されるＳＡＣとの両方が、セラミック形態である。コバルトドープ結晶性材料は、コバルトがドープされた結晶性材料である。例として、コバルトドープスピネル（Ｃｏ：Ｓｐｉｎｅｌ、またはＣｏ２＋：ＭｇＡｌ２Ｏ４）、コバルトドープセレン化亜鉛（Ｃｏ２＋：ＺｎＳｅ）が含まれる。必ずしもそうである必要はないが、この選択肢における高反射率ミラーおよび出力結合器は、任意選択的に、Ｐ－ＱＳレーザがモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、ＧＭおよびＳＡに剛接続されてもよい。
ｂ．ＧＭＣは、セラミックネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）であり、ＳＡＣは、（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および（ｂ）コバルトドープ結晶性材料からなるドープセラミック材料の群から選択される非セラミックＳＡＣである。かかる場合において、高反射率ミラーおよび出力結合器は、Ｐ－ＱＳレーザがモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、ＧＭおよびＳＡに剛接続される。
ｃ．セラミックネオジムドープ希土類元素結晶性材料であるＧＭＣであり、ＳＡＣは、（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および（ｂ）コバルトドープ結晶性材料からなるドープ結晶性材料の群から選択されるセラミック結晶性材料である。必ずしもそうである必要はないが、この選択肢における高反射率ミラーおよび出力結合器は、任意選択的に、Ｐ－ＱＳレーザがモノリシックマイクロチップＰ－ＱＳレーザとなるように、ＧＭおよびＳＡに剛接続されてもよい。
【0075】
なお、方法６００に全体として言及すると、任意選択的に、ＳＡＣおよびＧＭＣのうちの一方または両方（および任意選択的に、１つ以上の中間接続結晶性材料がもしあれば、当該１つ以上の中間接続結晶性材料）が、関連する波長（例えば、ＳＷＩＲ放射）に対して透明であることに留意されたい。
【0076】
図６Ｂおよび図６Ｃには、本開示の主題の実施例による、方法６００の実行のためのいくつかの概念的なタイムラインが含まれる。図面を簡略化するために、ＳＡが少なくとも１種の第１粉末の加工の結果物であり、ゲイン媒質が少なくとも１種の第２粉末の加工の結果物である、と仮定する。上述したように、これらの役割は逆であってもよい。
【0077】
図７および図８は、本開示の主題の実施例による、ゲイン媒質増幅器（gain medium amplifier：ＧＭＡ）７００およびゲイン媒質増幅器８００の分解視斜視投影である。ＧＭＡ７００は少なくとも、ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）平坦結晶（flat crystal）７０２を含む。結晶７０２は、５ミリメートル未満（例えば、約１ミリメートル、さらなる例は以下に提供）の平均厚さを有するが、結晶７０２のその他の寸法のうちの少なくとも１つの寸法は、これよりも長く（例えば、少なくとも５倍長く）、場合によっては、（平均厚さに）垂直な寸法のうちの両方が、結晶７０２の平均厚さよりも少なくとも５倍長い。
【0078】
Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２は、少なくとも以下のものを含む：
・頂面７０４。第１周波数（「ポンプ周波数」とも称される）を有するポンプ光は、（例えば、任意選択的なポンプ光源７０６から）頂面７０４を通じてＮｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２に入射する。
・底面７０８。底面７０８は、頂面７０４に向かい合っている。
・第１側面７１０。（例えば、任意選択的なシードレーザ９０２から到来する）第２周波数を有する入射レーザ光は、第１側面７１０を通じてＮｄ：ＹＡＧ平坦結晶に入射する。
・第２側面７１２。第２周波数を有する出射レーザ光は、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶の複数の種々の側面によって反射された後に、第２側面７１２を通じてＮｄ：ＹＡＧ平坦結晶から放出される。
・頂面７０４。第１周波数（「ポンプ周波数」とも称される）を有するポンプ光は、（例えば、任意選択的なポンプ光源７０６から）頂面７０４を通じてＮｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２に入射する。
・底面７０８。底面７０８は、頂面７０４に向かい合っている。
・第１側面７１０。（例えば、任意選択的なシードレーザ９０２から到来する）第２周波数を有する入射レーザ光は、第１側面７１０を通じてＮｄ：ＹＡＧ平坦結晶に入射する。
・第２側面７１２。第２周波数を有する出射レーザ光は、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶の複数の種々の側面によって反射された後に、第２側面７１２を通じてＮｄ：ＹＡＧ平坦結晶から放出される。
【0079】
本開示の一部の実施形態によれば、出射レーザ光のパワーは、ポンプ光を用いて増幅された後には、入射レーザ光のパワーよりも、少なくとも４倍強い。少なくとも５、少なくとも７、少なくとも１０、少なくとも１５、少なくとも２０、少なくとも３０等、より強い増幅レベルが実装されてもよい。
【0080】
Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶は、上述した表面に加えて、追加の側面を含んでもよい。（任意選択的に、第１側面および第２側面のうちの一方または両方を含む）Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶の表面のうちの一部または全部は、平坦であってもよく、または実質的に平坦であってもよいが、これは必ずしもそうである必要はなく、曲面が実装されてもよい。光は、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶内において第１側面および第２側面のうちの一方または両方から内部反射されてもよいが、これは必ずしもそうである必要はない。また、光は、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶内において第１側面および第２側面以外の１つ以上の表面から内部反射されてもよいが、これは必ずしもそうである必要はない。また、第１側面と第２側面とは互いに平行であってもよいが、これは必ずしもそうである必要はない。
【0081】
なお、用語「頂（部）」および用語「底（部）」は、向かい合う面に対して識別のために使用される任意の用語であり、これらの表面は、本開示の種々の実施形態において種々の向きに配置され得ることに留意されたい。頂面は、（例えば、図に示されるように）底面と平行であってもよいが、これは必ずしもそうである必要はない。第１側面は、少なくとも１つの辺を頂面および／または底面と共有してもよいが、これは必ずしもそうである必要はない。加えて、第２側面は、少なくとも１つの辺を頂面および／または底面と共有してもよいが、これは必ずしもそうである必要はない。なお、簡潔さのために明示されていなかったとしても、上記の任意選択的な実装形態の任意の組み合わせが実装され得ることに留意されたい。
【0082】
出射レーザ光として放出される前にＮｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２内で光が内部反射される回数は、ＧＭＡ７００のゲインに影響する。これは、ドープ結晶内を光が通過する距離に、指数関数的に相関する。任意選択的に、ＧＭＡ８００と同様に、出射レーザ光として放出されるまでの入射レーザ光の光路には、少なくとも１０回の内部反射８０２が含まれる。例えば１０～１５回の間、１５～２０回の間、２０～２５回の間、２５～３５回の間、またはそれ以上等の、種々の回数の内部反射が実装されてもよい。任意選択的に、出射レーザ光として放出されるまでの入射レーザ光の光路は、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶の平均厚さの少なくとも５０倍の長さである。例えば、５０～１００の間、１００～２００の間、または２００以上等の、光路と平均厚さとの間の種々の比率が実装されてもよい。
【0083】
なお、任意選択的に、ＧＭＡ７００は、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２の少なくとも１つの側面の一部（または、全部）に近接して配置された１つ以上のミラーを含んでもよく、その場合において、前述した内部反射には、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２のそれぞれの側面に関連付けられたそれぞれの１つ以上のミラーからの反射が、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２内における当該それぞれの側面それ自体からの内部反射の代わりに（または、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２内における当該それぞれの側面それ自体からの内部反射に加えて）含まれてもよいことに留意されたい。かかる追加のミラーの例は、図１１Ａ～図１１Ｃに提供されている。例えば、かかるミラーは、第１側面７１０および／または第２側面７１２に隣接して配置されてもよい。必ずしもそうである必要はないが、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２から到来する光を（異なる角度で）Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２に反射して返すミラーは、当該ミラーがそれぞれの側面の隣に配置される当該それぞれの側面に対して平行であってもよく、または当該それぞれの側面に対してわずかに角度（例えば、１°未満の角度）がつけられていてもよい。ミラー間のかかる角度によって、寄生レージング（parasitic lasing）等の望ましからぬ効果が低減され得る。
【0084】
Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶は、特定の周波数を増幅するために用いられ得る。ポンプ光は、１つ以上のポンプ周波数（または、ポンプ周波数範囲）を有してもよい。例えば、ポンプ周波数は、７５０ナノメートル（ｎｍ）～８５０ｎｍであってもよい。例えば、ポンプ周波数は、７８０ｎｍ～８３０ｎｍであってもよい。例えば、ポンプ周波数は、８００ｎｍ～８５０ｎｍであってもよい。例えば、ポンプ周波数は、８００ｎｍ～８２０ｎｍであってもよい。例えば、ポンプ周波数は、８０８ｎｍ±２ｎｍであってもよい。しかしながら、その他の周波数範囲が実装されてもよい。ポンプ光は、レーザ光（例えば、垂直共振器面発光レーザ、または他の任意のタイプのレーザ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）光、または他の任意の適切な源の光であってもよい。
【0085】
出射レーザ光は、１つ以上の放出光周波数（または、エミッタ周波数範囲）を有してもよい。例えば、放出光周波数は、１，３００ｎｍ～１，４００ｎｍであってもよい。例えば、放出光周波数は、１，３１０ｎｍ～１，３７０ｎｍであってもよい。例えば、放出光周波数は、１，３３０ｎｍ～１，３５０ｎｍであってもよい。例えば、放出光周波数は、１，３４０ｎｍ±２ｎｍであってもよい。
【0086】
第２レーザ周波数（「入射レーザ周波数」とも称される）は、出射レーザ周波数と同じ周波数であってもよい。例えば、第２光周波数は、１，３００ｎｍ～１，４００ｎｍであってもよい。例えば、第２光周波数は、１，３１０ｎｍ～１，３７０ｎｍであってもよい。例えば、第２光周波数は、１，３３０ｎｍ～１，３５０ｎｍであってもよい。例えば、第２光周波数は、１，３４０ｎｍ±２ｎｍであってもよい。
【0087】
頂面７０４は、第１寸法（次元）（例えば、長さ）と、第１寸法に直交する第２寸法（例えば、幅）と、を有する。第１寸法は、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶の平均厚さの少なくとも５倍の長さである。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶の平均厚さが１ｍｍである場合、第１寸法は、５ｍｍ以上である任意の長さ（例えば、５ｍｍ、１０ｍｍ、５～１５ｍｍの間、１５～２５ｍｍの間等）であってもよい。平均厚さは、例えば０．５ｍｍ未満、０．５～１ｍｍの間、１～１．５ｍｍの間、１．５～２ｍｍの間、２～５ｍｍの間等、用途に応じて変動してもよい。Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶の長さは、第１寸法に沿ったその最大の測定量である。任意選択的に、第１寸法に沿った平均長さは、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶の平均厚さの少なくとも数倍長くてもよい。
【0088】
任意選択的に、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２は、プリズムである。任意選択的に、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２は、直角プリズム（right prism）である。任意選択的に、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２は、直方体プリズム（right rectangular prism）である。他の任意の形状または構造も可能であり得る。Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２の前述した表面のうちのいずれかの１つ以上の表面は、ファセットであってもよい。図７の例では、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２の厚さは、実質的に一定であり、「Ｈ」と示されている。図７の例では、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２内の内部反射は、第１側面７１０および第２側面７１２のみから反射されているが、これは必ずしもそうである必要はなく、光は、出射レーザ光として放出される前に、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２の任意の表面から内部反射されてもよい。
【0089】
Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２に加えて、ＧＭＡ７００は、任意選択的に、任意選択的なポンプ光源７０６も含んでもよい。当該任意選択的なポンプ光源７０６は、当該第１周波数を少なくとも有するポンプ光を放出する。任意選択的なポンプ光源７０６は、例えばＬＥＤ、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、その他のタイプのレーザ等、適切なタイプの光源として実装されてもよい。
【0090】
なお、（本開示の新規の幾何学的フォーマットのＮｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２によって実現可能となる）ポンプ光源としてのＶＣＳＥＬの利用は、結晶増幅器のコストを従来技術に係るソリューションと比較して低減させるために用いられ得るだけでなく、従来技術に係るソリューションと比較してより容易かつ大量の製造を容易にし得ることに留意されたい。
【0091】
広い頂面にわたってポンプ光が供給される本開示の新規の幾何学的形状は、光源の単位面積あたりの輝度が比較的小さいものであり得ることを意味する。
【0092】
任意選択的に、ＧＭＡ７００（または、ＧＭＡ８００）は、ＧＭＡ７００が冷却されるように（これは、ＧＭＡ７００の相対的な薄さによって促進される）、低デューティサイクル（例えば、３％未満、３％～５％の間、５％～１０％の間）で動作される。任意選択的に、ＧＭＡ７００は、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２、またはＧＭＡ７００の他の任意の部分を冷却するための冷却モジュール７２０を（能動冷却モジュールであるにせよ、ヒートシンクに接続され得る受動冷却モジュールであるにせよ）含んでもよい。任意選択的に、冷却モジュール７２０の表面は、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２の対応する表面（例えば、図示の底面７０８、または当該結晶の他の任意の表面）に接触してもよい。また、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２の相対的な薄さによって、比較的高いドーピング密度（例えば、１％超、１～２％の間、２～３％の間）での結晶のドーピングが可能になる。
【0093】
任意選択的に、ＧＭＡ７００は、任意選択的に数十の種々の照射のモードにおいて、マルチモードモードで活性化される（activated）、サイドポンプされたＧＭＡであってもよい。
【0094】
ＧＭＡ７００（または、ＧＭＡ８００）に全体として言及すると、Ｎｄ：ＹＡＧセラミック結晶と（有効経路（effective path）を延ばす）当該Ｎｄ：ＹＡＧセラミック結晶内における光のマルチパス（multipass）との組み合わせによって、より良好な抽出効率（extraction efficiency）がＧＭＡ７００において達成され得る。
【0095】
任意選択的に、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶内のネオジムのドーピング濃度は、４％未満である。任意選択的に、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶内のネオジムのドーピング濃度は、１％～２％の間である。任意選択的に、頂面には、第１周波数、第２周波数、および放出光周波数のうちの少なくとも１つの周波数に対して、反射防止コーティングが施されている。
【0096】
任意選択的に、頂面には、第１周波数、第２周波数、および放出光周波数のうちの少なくとも２つの周波数に対して、反射防止コーティングが施されている。任意選択的に、第１側面および第２側面のうちの少なくとも一方には、第１周波数、第２周波数、および放出光周波数のうちの少なくとも１つの周波数について、反射防止コーティングが施されている。
【0097】
任意選択的に、第１側面および第２側面のうちの少なくとも一方には、第１周波数、第２周波数、および放出光周波数のうちの少なくとも２つの周波数に対して、反射防止コーティングが施されている。任意選択的に、第１側面および第２側面のうちの当該少なくとも一方には、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２の増幅自発放出（amplified spontaneous emission：ＡＳＥ）周波数（例えば、１，０６４ｎｍ）に対して、反射防止コーティングがさらに施されている。
【0098】
任意選択的に、第１側面を介してＮｄ：ＹＡＧ平坦結晶に入射する光は、第２側面を介して放出される前に、その光路のうちの少なくとも８０％の光路に沿って放出される。
【0099】
図９および図１０は、本開示の主題の実施例による、ゲイン媒質増幅器および増幅レーザ照射源の例示的な分解視斜視投影を示す。図９および図１０の増幅レーザ照射源は、ゲイン媒質増幅器７００と、シードレーザ９０２と、を含み得る。任意選択的に、シードレーザは、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶に第１側面を介して入射する光を放出するＮｄ：ＹＡＧベースのレーザであってもよい。任意選択的に、前述したレーザ（例えば、図１～図６に関して論じられたレーザ）のいずれかが、シードレーザ９０２として使用されてもよい。
【0100】
任意選択的に、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２は、ＹＡＧ結晶（または、その少なくとも１つ以上の部分）に、ネオジムがドープされ、かつ追加の材料がさらにドープされた、共ドープ結晶であってもよい。当該追加の材料は、ＹＡＧ結晶をドープしたときに、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２の少なくとも１つのＡＳＥ周波数における光を抑制する材料であってもよい。例えば、クロム（Ｃｒ）、そして特にクロムイオン（例えば、Ｃｒ４＋）を用いて、１，０６４ｎｍの放出が抑制されてもよい。Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２にクロムをさらにドープすることによって、増幅器の歩留まり（イールド）が改善され得る。また、その他の材料（例えば、Ｃｏ３＋）が用いられてもよい。
【0101】
なお、側面のうちの一部または全部が頂面に対して垂直でない実装形態について言及すると、ＡＳＥの影響、およびＡＳＥがＮｄ：ＹＡＧ平坦結晶７０２内で増幅される程度を低減する、側面と頂面（および／または、底面）との間の角度が選択され得ることに留意されたい。
【0102】
図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃは、本開示の主題による、例示的なＭＯＰＡシステムを示す概略機能ブロック図である。レーザモジュール１１００´、レーザモジュール１１００´´およびレーザモジュール１１００´´´は、単一のシャーシ、フレーム、骨格、ベースまたは構造体に取り付けられ得る複数のコンポーネントから組み立てられて、単一の剛性ユニットへと組み合わせられるという点で、「併合（consolidated）」ＭＯＰＡレーザモジュールとみなされ得る。
【0103】
モジュール１１００´、モジュール１１００´´、モジュール１１００´´´のようなＭＯＰＡレーザモジュールは、少なくとも以下のコンポーネントを含む：
ａ．プレハブ（既成：prefabricated）シャーシ１１１０。プレハブシャーシ１１１０は、複数の表面（例えば、穴、溝、凹凸、ピン、隆起部、膨出部等）を含み、当該複数の表面には、ＭＯＰＡレーザモジュールの他の部品が取り付けられ、接続され、固定され、または締結され得る。プレハブシャーシ１１１０は、（例えば、鋳造（キャスティング）、ミーリング、または他の任意の適切なプロセスを用いて）単一のモノリシックユニットとして、または（例えば、接着（gluing）、溶接、ボンディング（接合）、または他の任意の適切なプロセスを用いて）互いに永続的に固着された複数の部品もしくは要素として、製造されてもよい。また、プレハブシャーシ１１１０は、剛性フレームとみなされ得る。当該剛性フレームには、フレーム状の形状で製造される場合、他のコンポーネントが固着される。シャーシ１１１０（「モノリシックアセンブリ」とも称される）は、高精度で互いに接触した状態にある１つ以上の機械加工された材料からなってもよい。任意選択的に、シャーシ１１１０は、ハイグレード材料で作製されてもよい。任意選択的に、シャーシ１１１０は、低温度膨張を有する１つ以上の材料で作製されてもよい。任意選択的に、シャーシ１１１０は、（１以上の）適切な材料で作製されてもよく、任意選択的に、音響ノイズまたは振動ノイズを減少および補償するように設計された形状を任意選択的に有してもよい。
モノリシックアセンブリは、少なくとも第１研磨面と第２研磨面とを含む、複数の平行な研磨面を提供する、複数の研磨面からなっていてもよい。これによって、アラインメントツールおよび試験装置の使用を低減または回避するために、可能な場合には、角度シフト（例えば、平行度、直角度）、変位、または他の任意の寸法公差がモノリス精度（monolith accuracy）によって定められるように、全ての追加要素を互いにアラインメントできるようになる。このように、モノリシックアセンブリによって、コスト、組み立て時間、適格性評価フェーズ、および検証フェーズが削減され得る；
ｂ．マスタ発振器（master oscillator：ＭＯ）レーザ（または、単に「ＭＯ」）１１２０。ＭＯレーザ１１２０は、シャーシ１１１０の複数の表面、場所（place）、空間、位置（location）、スポット、または配置（position）のうちの少なくとも１つの第１表面に永続的に固着されている。任意選択的に、ＭＯ１１２０は、上に論じられたＱスイッチレーザのいずれか等の受動Ｑスイッチレーザ（例えば、図１のＱスイッチレーザ２００）、または他の任意の適切なレーザであってもよい。必ずしもそうである必要はないが、ＭＯレーザ１１２０は、ＳＷＩＲレーザであってもよい。ＭＯレーザ１１２０は、例えば、ポンプ１１０６、ＧＭ１１０８、ＳＡ１１０９、出力結合器（output coupler：ＯＣ）１１１２、集束レンズ１１１４、ミラー１１１６、１つ以上のヒートシンク１１１８、および１つ以上の熱電冷却器（ＴＥＣ）１１２２を含み得る。ＭＯレーザ１１２０には、他の任意の要素、モジュール、または物体（オブジェクト）が含まれ得る；
ｃ．パワー増幅器（power amplifier：ＰＡ）１１３０。ＰＡ１１３０は、シャーシ１１１０の複数の表面、場所、空間、位置、スポット、または配置のうちの少なくとも１つの第２表面に永続的に固着されている。任意選択的に、ＰＡ１１３０は、上述したゲイン媒質増幅器のうちのいずれか等のＧＭＡであってもよく、または他の任意の適切なＰＡであってもよい。必ずしもそうである必要はないが、ＰＡ１１３０は、ＳＷＩＲ ＰＡであってもよい。種々の増幅レベル（例えば、×２、×５、×１０、×２５の増幅、または他の任意の増幅レベル）が、ＭＯＰＡレーザモジュールが特定の用途のために設計される当該特定の用途に基づいて、実装されてもよい。ＰＡ１１３０は、少なくとも１つのポンプ１１３２、平坦結晶１１３４、ミラー１１３６、ＴＥＣ１１２８、およびヒートシンク１１３９を含む。ＰＡ１１３０には、他の任意の要素、モジュール、または物体が含まれ得る；
ｄ．ビーム伝達システム（beam transfer system：ＢＴＳ）１１４０。ＢＴＳ１１４０は、プレハブシャーシ１１１０に（例えば、シャーシ１１１０の複数の表面のうちの少なくとも１つの第３表面に）永続的に固着されている。ＢＴＳ１１４０は少なくとも、ＭＯ１１２０から出力された光を（場合によっては、ビーム操作の後に、または伝達された光の他の任意の光学的操作の後に）増幅のためＰＡ１１３０に伝達するように協働して動作可能である複数の光学素子を含む。
ａ．プレハブ（既成：prefabricated）シャーシ１１１０。プレハブシャーシ１１１０は、複数の表面（例えば、穴、溝、凹凸、ピン、隆起部、膨出部等）を含み、当該複数の表面には、ＭＯＰＡレーザモジュールの他の部品が取り付けられ、接続され、固定され、または締結され得る。プレハブシャーシ１１１０は、（例えば、鋳造（キャスティング）、ミーリング、または他の任意の適切なプロセスを用いて）単一のモノリシックユニットとして、または（例えば、接着（gluing）、溶接、ボンディング（接合）、または他の任意の適切なプロセスを用いて）互いに永続的に固着された複数の部品もしくは要素として、製造されてもよい。また、プレハブシャーシ１１１０は、剛性フレームとみなされ得る。当該剛性フレームには、フレーム状の形状で製造される場合、他のコンポーネントが固着される。シャーシ１１１０（「モノリシックアセンブリ」とも称される）は、高精度で互いに接触した状態にある１つ以上の機械加工された材料からなってもよい。任意選択的に、シャーシ１１１０は、ハイグレード材料で作製されてもよい。任意選択的に、シャーシ１１１０は、低温度膨張を有する１つ以上の材料で作製されてもよい。任意選択的に、シャーシ１１１０は、（１以上の）適切な材料で作製されてもよく、任意選択的に、音響ノイズまたは振動ノイズを減少および補償するように設計された形状を任意選択的に有してもよい。
モノリシックアセンブリは、少なくとも第１研磨面と第２研磨面とを含む、複数の平行な研磨面を提供する、複数の研磨面からなっていてもよい。これによって、アラインメントツールおよび試験装置の使用を低減または回避するために、可能な場合には、角度シフト（例えば、平行度、直角度）、変位、または他の任意の寸法公差がモノリス精度（monolith accuracy）によって定められるように、全ての追加要素を互いにアラインメントできるようになる。このように、モノリシックアセンブリによって、コスト、組み立て時間、適格性評価フェーズ、および検証フェーズが削減され得る；
ｂ．マスタ発振器（master oscillator：ＭＯ）レーザ（または、単に「ＭＯ」）１１２０。ＭＯレーザ１１２０は、シャーシ１１１０の複数の表面、場所（place）、空間、位置（location）、スポット、または配置（position）のうちの少なくとも１つの第１表面に永続的に固着されている。任意選択的に、ＭＯ１１２０は、上に論じられたＱスイッチレーザのいずれか等の受動Ｑスイッチレーザ（例えば、図１のＱスイッチレーザ２００）、または他の任意の適切なレーザであってもよい。必ずしもそうである必要はないが、ＭＯレーザ１１２０は、ＳＷＩＲレーザであってもよい。ＭＯレーザ１１２０は、例えば、ポンプ１１０６、ＧＭ１１０８、ＳＡ１１０９、出力結合器（output coupler：ＯＣ）１１１２、集束レンズ１１１４、ミラー１１１６、１つ以上のヒートシンク１１１８、および１つ以上の熱電冷却器（ＴＥＣ）１１２２を含み得る。ＭＯレーザ１１２０には、他の任意の要素、モジュール、または物体（オブジェクト）が含まれ得る；
ｃ．パワー増幅器（power amplifier：ＰＡ）１１３０。ＰＡ１１３０は、シャーシ１１１０の複数の表面、場所、空間、位置、スポット、または配置のうちの少なくとも１つの第２表面に永続的に固着されている。任意選択的に、ＰＡ１１３０は、上述したゲイン媒質増幅器のうちのいずれか等のＧＭＡであってもよく、または他の任意の適切なＰＡであってもよい。必ずしもそうである必要はないが、ＰＡ１１３０は、ＳＷＩＲ ＰＡであってもよい。種々の増幅レベル（例えば、×２、×５、×１０、×２５の増幅、または他の任意の増幅レベル）が、ＭＯＰＡレーザモジュールが特定の用途のために設計される当該特定の用途に基づいて、実装されてもよい。ＰＡ１１３０は、少なくとも１つのポンプ１１３２、平坦結晶１１３４、ミラー１１３６、ＴＥＣ１１２８、およびヒートシンク１１３９を含む。ＰＡ１１３０には、他の任意の要素、モジュール、または物体が含まれ得る；
ｄ．ビーム伝達システム（beam transfer system：ＢＴＳ）１１４０。ＢＴＳ１１４０は、プレハブシャーシ１１１０に（例えば、シャーシ１１１０の複数の表面のうちの少なくとも１つの第３表面に）永続的に固着されている。ＢＴＳ１１４０は少なくとも、ＭＯ１１２０から出力された光を（場合によっては、ビーム操作の後に、または伝達された光の他の任意の光学的操作の後に）増幅のためＰＡ１１３０に伝達するように協働して動作可能である複数の光学素子を含む。
【0104】
必ずしもそうである必要はないが、ＭＯＰＡレーザモジュールは、ＰＡ１１３０によって出力される光のビームを整形するためのビーム整形器１１５０を含んでもよい。
【0105】
本開示の文脈における「永続的な固着（付着）（enduring affixing）」とは、著しい変化を伴わずに長期間継続する固着（付着）、固定、取り付け、締結またはピン止めに関連する。当該永続的な固着は、（例えば、中間コンポーネントを介さずに２つの物体のうちの一方を他方へ向けて押圧することによる）直接的な固着、固着媒体（例えば、接着剤、ねじ等）を用いた固着、（例えば、スペーサまたはブラケットを介した）間接的な固着等であり得る。永続的な固着は、剛性の（リジッドな）固着であるものの、任意選択的に、制御可能に変更可能な固着であってもよい。例えば、ＭＯＰＡレーザモジュールの２つの物体は、中間機械結合器によって、互いに永続的に固着され得、当該中間機械結合器の寸法および／または位置は、コントローラによって（例えば、当該中間機械結合器に供給される電流の大きさを変更することによって）制御可能に変更され得る。
【0106】
ＭＯＰＡレーザモジュール１１００´、ＭＯＰＡレーザモジュール１１００´´またはＭＯＰＡレーザモジュール１１００´´´の複数のコンポーネント間のアラインメントは、プレハブシャーシ１１１０の複数の表面間の空間的関係、および／または複数の表面に固着された要素もしくは物体間の空間的関係によって、主に決定される。例えば、少なくとも１つの第１表面と少なくとも１つの第２表面との間の空間的関係によって、ＭＯ１１２０とＰＡ１１３０との間のアラインメントが決定される。例えば、図１１Ｃに示されるように、ＭＯＰＡレーザモジュール１１００´´´には、シャーシ（１１６０で示す）の複数の部分または表面が含まれてもよく、各々の部分または表面は、その隣にあるシャーシの面外に延在してもよく、またはそれを取り囲むシャーシの平面よりも深い穴または溝であってもよく、またはそれを取り囲むシャーシの平面と高さが同じであってもよい。当業者であれば、シャーシ１１６０の各々の部分または表面の高さが、シャーシ１１６０の別の部分または表面の高さと等しい高さまたは異なる高さであり得ることを理解するはずである。なお、例えば、第１表面、第２表面、および第３表面のうちの一部は、シャーシの平坦な表面の部分であってもよいことに留意されたい。例えば、組み立てプロセスにおいて、ＭＯＰＡレーザモジュール１１００´´´の一部のコンポーネントの位置は、それぞれのコンポーネントを突出部に押し当て、当該物体の下にあるシャーシ１１１０の平坦な表面にそれを接着することによって、決定され得る。
【0107】
図１２は、本開示の主題による、ＭＯＰＡレーザモジュールの例示的なコンポーネント、およびシャーシを示す側面図である。ＭＯＰＡレーザモジュールは、例えば、モジュール１１００´、モジュール１１００´´またはモジュール１１００´´´のいずれかであってもよい。図１２の側面図は、ＭＯＰＡレーザモジュールの種々のコンポーネントがシャーシ１１１０に対してどのように接続され得るのかを示す。なお、任意の要素、コンポーネントまたはデバイスが、シャーシ１１１０に接続または固着され得ることを理解されたい。図示された例では、ポンプ（例えば、図１１Ｃのポンプ１１０６）は、専用の穴または溝内に配置され、ＯＣ（例えば、図１１ＣのＯＣ１１１２）およびレンズ（例えば、図１１ＣのＢＴＳ１１４０のレンズ）は、シャーシ１１１０の表面の突出部に当たるように配置される。実施形態によれば、１つ以上の要素、コンポーネントが、シャーシ１１１０に一体的に形成されてもよい。例えば、ＰＡ１１３０のミラー（例えば、ミラー１１３６のうちの１つ）は、ミラー１１３６として機能し得る高反射率表面を含むように研磨されたシャーシ１１１０の突出部から作製される。
【0108】
例えば、ＰＡ１１３０が、少なくとも１つのポンプと、複数のパスで結晶１１３４を通過するＭＯ１１２０の光がポンプのエネルギーを用いて複数の当該パスの各々において増幅されるように、当該ポンプによって励起される（例えば、２０ミリメートル未満の平均厚さを有する）平坦結晶１１３４と、を含む場合、シャーシ１１１０は、任意選択的に、少なくとも１つの研磨面を含み得る。当該少なくとも１つの研磨面は、平坦結晶からの光を結晶１１３４内へ少なくとも１回反射して戻すミラー１１３６として機能する。かかるミラー表面は、シャーシ１１１０と一体であってもよく、同じ材料から作製されてもよく、一緒に鋳造されてもよい、等々。
【0109】
任意選択的に、ＭＯ１１２０とＰＡ１１３０との両方を同じシャーシ１１１０（例えば、同じ剛性プレート）に固着することは、複数の表面が最小のトレランスで互いにアラインメントされ得るように、重要な表面をアラインメントさせるために利用され得る。重要な表面（Crucial surfaces）とは、ＭＯＰＡレーザモジュールの部品の表面であって、高品質の光出力をもたらすためにそれらの空間的関係性に高い精度が求められるＭＯＰＡレーザモジュールの部品の表面である。かかる重要な表面には、例えば、ミラーの平面、レンズの軸、プリズムの配置等が含まれ得る。また、かかるコンポーネントをシャーシ１１１０に（例えば、以下でさらに詳細に説明するように、直接的あるいは間接的に）永続的に固着することは、厳しい環境下および／または様々な条件（例えば、温度、湿度）下において、これらのコンポーネント間のアラインメントを長期間、維持するためにも利用され得る。
【0110】
（特に、コンポーネントをシャーシに固着する工程に先立って研磨がなされる場合に）当該複数の表面がシャーシ１１１０の一部として含まれることは、可能な場合には、角度シフト（例えば、平行度、直角度）、変位、または他の任意の寸法公差が、シャーシが製造および加工され得る精度によって定められるように、かかる追加コンポーネントを互いにアラインメントさせるために利用され得る。
【0111】
本開示の一部の実施形態において、ＭＯＰＡレーザモジュールは、（例えば、図に例示されるように）冷却が必要な場所に配置された１つ以上のＴＥＣ（例えば、図１１ＡのＴＥＣ１１２２、ＴＥＣ１１２８）を含んでもよい。任意選択的に、かかる１つ以上のＴＥＣは、シャーシ１１１０全体、またはシャーシ１１１０内の別々のエリアもしくはモジュールの能動的な温度制御が可能となるように、シャーシ１１１０に埋め込まれていてもよい。任意選択的に、シャーシ１１１０の少なくとも一部は、ＭＯ１１２０およびＰＡ１１３０のうちの少なくとも一方を冷却するように動作可能なＴＥＣの一部である。
【0112】
任意選択的に、１１００´、１１００´´または１１００´´´のようなＭＯＰＡレーザモジュールは、（例えば、ＢＴＳ１１４０の一部として）少なくとも１つのレンズと屈曲光学系とを含んでもよい。ＭＯ１１２０によって出力された光の光軸は、当該光軸に沿ってＰＡ１１３０に入射した光が増幅され、ＰＡ１１３０の出力光軸において放出されるように、ＰＡ１１３０の側面上の入射位置上の位置まで続いている。すなわち、ＢＴＳ１１４０が組み立てられていないときであっても、その光学的入射窓がＭＯ１１２０によって直接的に照射されているときのＰＡ１１３０の出力を測定することによって、ＭＯ１１２０とＰＡ１１３０との間のアラインメントが、（少なくともある程度）検証され得る。任意選択的に、ＢＴＳ１１４０は、この光軸を維持する。任意選択的に、シャーシ１１１０に対するＢＴＳ１１４０の位置は、光が前述した光軸に沿ってＢＴＳ１１４０に入射し、屈曲光学系による偏向と少なくとも１つのレンズによる操作とを受けた後、当該光軸に沿ってＢＴＳ１１４０から出射するような位置である。任意選択的に、ＢＴＳ１１４０は、シャーシ１１１０の一部であってもよく、例えば、ＢＴＳ１１４０の全ての光学素子が、追加のコンポーネントが中間に存在しないようにシャーシ１１１０に直接的に取り付けられ、接着され、または固定されているよう、シャーシ１１１０と一体化していてもよい。これによって、公差が増大し、コストが低下する。
【0113】
任意選択的に、１１００´、１１００´´または１１００´´´のようなＭＯＰＡレーザモジュールは、ＳＷＩＲ ＭＯＰＡレーザモジュールであって、
ａ．ＭＯのポンプ源の周波数は、７５０ナノメートル（ｎｍ）～８５０ｎｍであり；
ｂ．ＭＯによって放出される光の周波数は、１，３００ｎｍ～１，４００ｎｍであり；
ｃ．ＰＡのポンプ源の周波数は、７５０ナノメートル（ｎｍ）～８５０ｎｍであり；
ｄ．ＰＡによって放出される光の周波数は、１，３００ｎｍ～１，４００ｎｍであり；
ｅ．ＭＯのゲイン媒質は、ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）である結晶性材料（セラミックであるか否かを問わない）を含み；
ｆ．ＭＯの可飽和吸収体は、
（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および
（ｂ）二価コバルトドープ結晶性材料
からなるドープセラミック材料の群から選択される結晶性材料（セラミックであるか否かを問わない）を含み；
ｇ．ＰＡは、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶を含む、
ＳＷＩＲ ＭＯＰＡレーザモジュールであってもよい。
ａ．ＭＯのポンプ源の周波数は、７５０ナノメートル（ｎｍ）～８５０ｎｍであり；
ｂ．ＭＯによって放出される光の周波数は、１，３００ｎｍ～１，４００ｎｍであり；
ｃ．ＰＡのポンプ源の周波数は、７５０ナノメートル（ｎｍ）～８５０ｎｍであり；
ｄ．ＰＡによって放出される光の周波数は、１，３００ｎｍ～１，４００ｎｍであり；
ｅ．ＭＯのゲイン媒質は、ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）である結晶性材料（セラミックであるか否かを問わない）を含み；
ｆ．ＭＯの可飽和吸収体は、
（ａ）三価バナジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｖ３＋：ＹＡＧ）および
（ｂ）二価コバルトドープ結晶性材料
からなるドープセラミック材料の群から選択される結晶性材料（セラミックであるか否かを問わない）を含み；
ｇ．ＰＡは、Ｎｄ：ＹＡＧ平坦結晶を含む、
ＳＷＩＲ ＭＯＰＡレーザモジュールであってもよい。
【0114】
１１００´、１１００´´または１１００´´´のようなＭＯＰＡレーザモジュールの開示された設計は、必要となる素子数、アラインメントツール、および試験装置が最小限であり、それによって、コスト、組み立て時間、適格性評価フェーズ、および検証フェーズが削減されるという点で、種々の先行技術に係るソリューション（例えば、ファイバ結合パワー増幅器等）よりも、好ましいものであり得る。例えば、マスタ発振器ファイバ増幅器（ＭＯＦＡ）には、（固体）レーザからシングル／マルチモードファイバへの正確で高効率な結合が必要となる。高パワー源の場合、レーザの空間的形状は、単純なＴＥＭ００モードではないため、結合が非常に困難であり、複雑なビーム整形光学系、精密なマイクロポジショニング、およびアクティブ／パッシブなスタビライザが必要になる。対照的に、提示された設計は、これらの側面に対してあまり影響を受けず（例えば、影響を受けない）、本来的に（inherently）精密である。そのため、それによって、コスト、組み立て時間、適格性評価フェーズ、および検証フェーズが削減される。
【0115】
ＭＯ１１２０は、以下のコンポーネントのうちの１つ以上のコンポーネントの任意の組み合わせを含んでもよい：
ａ．（例えば、８０８ｎｍでの）ポンプ源；
ｂ．ポンプビーム整形レンズ；
ｃ．（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧからなる）活性材料（active material）；
ｄ．（例えば、Ｖ：ＹＡＧからなる）可飽和吸収体；
ｅ．出力結合器（ＯＣ）；
ｆ．ヒートシンク；
ｇ．ＴＥＣ。
ａ．（例えば、８０８ｎｍでの）ポンプ源；
ｂ．ポンプビーム整形レンズ；
ｃ．（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧからなる）活性材料（active material）；
ｄ．（例えば、Ｖ：ＹＡＧからなる）可飽和吸収体；
ｅ．出力結合器（ＯＣ）；
ｆ．ヒートシンク；
ｇ．ＴＥＣ。
【0116】
ビーム伝達システム（ＢＴＳ）１１４０は、以下のコンポーネントのうちの１つ以上のコンポーネントの任意の組み合わせを含んでもよい：
ａ．レンズ；
ｂ．屈曲素子（folding elements）（ミラー、プリズム）。
ａ．レンズ；
ｂ．屈曲素子（folding elements）（ミラー、プリズム）。
【0117】
パワー増幅器（ＰＡ）１１３０は、以下のコンポーネントのうちの１つ以上のコンポーネントの任意の組み合わせを含んでもよい：
ａ．ミラー１（例えば、図１１ＢのＭ１）；
ｂ．ミラー２（例えば、図１１ＢのＭ２）；
ｃ．（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧで作製された）活性材料（スラブ）；
ｄ．（例えば、８０８ｎｍでの）ポンプ源；
ｅ．ポンプビーム整形レンズ；
ｆ．ヒートシンク；
ｇ．ＴＥＣ。
ａ．ミラー１（例えば、図１１ＢのＭ１）；
ｂ．ミラー２（例えば、図１１ＢのＭ２）；
ｃ．（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧで作製された）活性材料（スラブ）；
ｄ．（例えば、８０８ｎｍでの）ポンプ源；
ｅ．ポンプビーム整形レンズ；
ｆ．ヒートシンク；
ｇ．ＴＥＣ。
【0118】
なお、１１００´、１１００´´または１１００´´´のようなＭＯＰＡレーザモジュールの任意のポンプについて述べると、エンドポンピングまたはサイドポンピングのいずれか一方が、ＭＯ１１２０および／またはＰＡ１１３０について実装されてもよく、ポンプは、関連する結晶に対して任意の適切な方向に配置され得ることに留意されたい。
【0119】
次に、本開示の主題の実施例による、ＢＴＳ１１４０等のＢＴＳを示す図１３Ａ～図１３Ｅを参照する。便宜上、これらの例示的なＢＴＳには、１３００ａ、１３００ｂ、１３００ｃ、１３００ｄおよび１３００ｅの番号が付されている。図１３Ａ～図１３ＥのＢＴＳは、ＭＯＰＡレーザモジュールのＢＴＳ１１４０として使用されてもよいが、かかるＭＯＰＡレーザモジュールにおける使用に限定されず、任意の適切なＭＯＰＡレーザモジュールにおいて使用されてもよい。ＢＴＳは、図１１Ａ～図１１Ｃの任意のシャーシ等のシャーシ１３２０を含んでもよい。
【0120】
単なる例として図１３Ａ～図１３Ｄを参照すると、ＭＯＰＡレーザモジュールのためのＢＴＳが開示されている。このＢＴＳは、少なくとも以下のものを含む：
ａ．光入口１３０２であって、ＭＯレーザモジュール１１２０の光ビームを入射光軸１３０４に沿って受け入れるための光入口１３０２；
ｂ．光出口、または出口１３０６であって、操作された光ビームをＰＡ１１３０に向かって出射光軸１３０８に沿って放出するための光出口、または出口１３０６；
ｃ．複数のレンズ１３１０（例えば、非球面レンズ、シリンドリカルレンズ）。当該複数のレンズ１３１０のうちの少なくとも１つは、光ビームを操作するような形状であって、シャーシの少なくとも１つの専用の三次元（３Ｄ）構造に適合するような形状を有する。それぞれの専用の３Ｄ構造への少なくとも１つのレンズの適合は、直接的な適合であってもよく、または１つ以上の専用の中間機械コンポーネント（例えば、スペーサ、ブラケット）を使用した適合であってもよい。
ｄ．屈曲光学系１３１２、屈曲光学系１３１４。屈曲光学系１３１２、屈曲光学系１３１４は、ミラー（例えば、ミラー１３１２）、およびプリズム（例えば、プリズム１３１４）からなる群から選択される少なくとも１種のコンポーネントを含む複数の屈曲光学コンポーネントを含む。屈曲光学系（１３１２、１３１４）は、入射光軸１３０４に沿ってＢＴＳに入射する光を複数のレンズ１３１０のうちの少なくとも１つのレンズに向かって偏向させ、複数のレンズ１３１０のうちの少なくとも１つの他のレンズから到来する光を出射光軸１３０８に向かって偏向させるように動作可能であり得る。ここで、屈曲光学コンポーネントのうちの少なくとも１つは、光ビームを操作するような形状であって、シャーシ１３２０の少なくとも１つのカスタマイズされた３Ｄ構造に適合するような形状を有する。それぞれのカスタマイズされた３Ｄ構造への少なくとも１つの屈曲光学コンポーネントの適合は、直接的な適合であってもよく、または１つ以上の専用の中間機械コンポーネント（例えば、スペーサ、ブラケット）を使用した適合であってもよい。なお、「カスタマイズされた３Ｄ構造」という用語は、「専用の３Ｄ構造」と同じ意味を担うことが意図されており、これらの異なる用語は、レンズのために意図された３Ｄ構造と屈曲光学コンポーネント（例えば、ミラー、プリズム）のために意図された３Ｄ構造とを区別するために用いられることに留意されたい。
ａ．光入口１３０２であって、ＭＯレーザモジュール１１２０の光ビームを入射光軸１３０４に沿って受け入れるための光入口１３０２；
ｂ．光出口、または出口１３０６であって、操作された光ビームをＰＡ１１３０に向かって出射光軸１３０８に沿って放出するための光出口、または出口１３０６；
ｃ．複数のレンズ１３１０（例えば、非球面レンズ、シリンドリカルレンズ）。当該複数のレンズ１３１０のうちの少なくとも１つは、光ビームを操作するような形状であって、シャーシの少なくとも１つの専用の三次元（３Ｄ）構造に適合するような形状を有する。それぞれの専用の３Ｄ構造への少なくとも１つのレンズの適合は、直接的な適合であってもよく、または１つ以上の専用の中間機械コンポーネント（例えば、スペーサ、ブラケット）を使用した適合であってもよい。
ｄ．屈曲光学系１３１２、屈曲光学系１３１４。屈曲光学系１３１２、屈曲光学系１３１４は、ミラー（例えば、ミラー１３１２）、およびプリズム（例えば、プリズム１３１４）からなる群から選択される少なくとも１種のコンポーネントを含む複数の屈曲光学コンポーネントを含む。屈曲光学系（１３１２、１３１４）は、入射光軸１３０４に沿ってＢＴＳに入射する光を複数のレンズ１３１０のうちの少なくとも１つのレンズに向かって偏向させ、複数のレンズ１３１０のうちの少なくとも１つの他のレンズから到来する光を出射光軸１３０８に向かって偏向させるように動作可能であり得る。ここで、屈曲光学コンポーネントのうちの少なくとも１つは、光ビームを操作するような形状であって、シャーシ１３２０の少なくとも１つのカスタマイズされた３Ｄ構造に適合するような形状を有する。それぞれのカスタマイズされた３Ｄ構造への少なくとも１つの屈曲光学コンポーネントの適合は、直接的な適合であってもよく、または１つ以上の専用の中間機械コンポーネント（例えば、スペーサ、ブラケット）を使用した適合であってもよい。なお、「カスタマイズされた３Ｄ構造」という用語は、「専用の３Ｄ構造」と同じ意味を担うことが意図されており、これらの異なる用語は、レンズのために意図された３Ｄ構造と屈曲光学コンポーネント（例えば、ミラー、プリズム）のために意図された３Ｄ構造とを区別するために用いられることに留意されたい。
【0121】
任意選択的に、ＢＴＳは、少なくとも１つの専用の３Ｄ構造と少なくとも１つのカスタマイズされた３Ｄ構造とを含むシャーシ１３２０の少なくとも一部分をさらに含んでもよい。任意選択的に、ＢＴＳは、当該ＢＴＳのレンズおよび屈曲光学コンポーネントの全てがアラインメントされ、入口から出口へ複数のレンズを介して光ビームを伝達するように動作可能であるように、コンポーネント（例えば、レンズ、ミラー、プリズム）をシャーシのそれぞれの３Ｄ構造に接続する機械コネクタ（例えば、スペーサ、ブラケット、接着剤、ねじ、ボルト、ピン、溶接）をさらに含んでもよい。
【0122】
かかる場合において、シャーシは、ある単一の機械加工された正確な表面を有する、単一の材料から作製されてもよい。当該表面における複数の極めて正確（精密）な事前に定められたエリア１３１８は、溝、スリット、スロット、突出部、隆起、トレンチ、またはシャーシ１３２０における他の任意の形状もしくは構造を含み得る。エリアまたは領域１３１８は、全ての光学素子のためのアラインメント基礎３Ｄ構造として使用され得る。また、その他のタイプの３Ｄ構造も使用され得る。
【0123】
任意選択的に、屈曲光学コンポーネント（例えば、１３１２、１３１４）のうちの少なくとも１つは、それぞれのカスタマイズされた３Ｄ構造に対するそれぞれの屈曲光学コンポーネント（例えば、１３１２、１３１４）の位置を調整するために、ＢＴＳの少なくとも１つの他のコンポーネントによって、制御可能に移動可能である。
【0124】
図１３Ｂを参照すると、任意選択的に、屈曲光学コンポーネントのうちの少なくとも１つは、４つのアクティブ面を有するペンタプリズム１３２２である。当該ペンタプリズム１３２２は、ペンタプリズム１３２２の外へ光ビームを放出する前に、ペンタプリズム１３２２内部で光ビームを２回内部反射させるように動作可能である。
【0125】
任意選択的に、屈曲光学コンポーネントのうちの少なくとも１つは、少なくとも３つのアクティブ面を有する再帰反射体（例えば、１３１４）である。当該再帰反射体は、再帰反射体の外へ光ビームを放出する前に、当該再帰反射体の内部で光ビームを２回内部反射させるように動作可能である。再帰反射体（例えば、１３１４）、ペンタプリズム１３２２、およびその他のコンポーネントは、例えば、再帰反射体を複数の方向に回転させることによって角度的に、またはそれを複数の方向に並進させることによって直線的に、ビームをアラインメントさせるために使用され得る。
【0126】
図１３Ｂ～図１３Ｄのようなペンタプリズム１３２２および／または再帰反射体１３１４の使用によって、ＢＴＳの角度方向の配置に対するより広い公差範囲が可能となる。これは、要素（素子）１３２２および要素１３１４によって、それらの軸の周りに回転されたときに、ビーム角度シフトが導入されないからである。
【0127】
一部の実施形態では、出射光軸は、入射光軸の延長であり得る。１３００ａ、１３００ｂ、１３００ｃ、１３００ｄおよび１３００ｅ等のＢＴＳは、ＭＯ１１２０からＰＡ１１３０へのビームの光軸に影響を与えない場合があるからである。任意選択的に、ＢＴＳから出力される光ビームの方向は、最大ゲインを可能にする最適な角度で当該光ビームがＰＡ１１３０に入射するように、制御可能に回転され得る。かかる場合において、出力される光ビームの角度は、以下の工程のうちの１つ以上の工程の任意の組み合わせを用いて、制御可能に変更され得る：
ａ．ＢＴＳ全体を回転させる工程（例えば、図示した例の一部でのみ可能だが、他の例では可能ではない）；
ｂ．複数の要素（素子）のうちの一部もしくは１つを回転させる工程。例えば、図１３Ｂの例では回転ミラー１３２４であり、図１３Ｄの例では、平行四辺形１３２６である；または、
ｃ．ＭＯ１１２０もしくはＰＡ１１３０のいずれかを回転させる工程。ＰＡ１１３０の回転は、ＭＯ１１２０および／またはＰＡ１１３０がアラインメントされる表面または複数の表面に対して角度を導入することを通して行われ得る。
ａ．ＢＴＳ全体を回転させる工程（例えば、図示した例の一部でのみ可能だが、他の例では可能ではない）；
ｂ．複数の要素（素子）のうちの一部もしくは１つを回転させる工程。例えば、図１３Ｂの例では回転ミラー１３２４であり、図１３Ｄの例では、平行四辺形１３２６である；または、
ｃ．ＭＯ１１２０もしくはＰＡ１１３０のいずれかを回転させる工程。ＰＡ１１３０の回転は、ＭＯ１１２０および／またはＰＡ１１３０がアラインメントされる表面または複数の表面に対して角度を導入することを通して行われ得る。
【0128】
図１３Ｃの例を参照すると、２つのペンタプリズム１３２２が、入口および出口の偏向光学コンポーネントとして使用されてもよく、任意選択的な再帰反射体が、１８０度回転のために使用されてもよい（ビームの方向が５回以上変更される、ＢＴＳ内におけるより複雑な光路も実装され得る）。２つのペンタプリズムを使用することによって、ＢＴＳの各コンポーネントが組み立てプロセスで回転され得る一方で、当該ＢＴＳの角度回転が最小限に抑えられ得る。図１３Ｃの例では、ペンタプリズム１３２２の向きは、特定の向きに配置されてもよいものの、他の任意の向きが用いられてもよく、ペンタプリズム１３２２は、例えば、垂直となる向きに配置されてもよく、これによって、高い公差の受動的な維持またはアラインメントが可能となる。
【0129】
図１３Ｄの例を参照すると、平行四辺形１３２６には、反射コーティングが施されていてもよい。平行四辺形１３２６は、最適な角度方向の位置決めができるように、固定位置に配置され、入口ペンタプリズム１３２２に当接している。平行四辺形１３２６の面のうちの１つの面の（または、平行四辺形全体の）角度によって、（出力ビームの）回転角度が決定され得る。
【0130】
図１３Ｅの例示的なＢＴＳ１３２０を参照すると、集束レンズ１３３０が、ＢＴＳの入口１３３２に配置されてよく、ＭＯ１１２０からＢＴＳに入射する光ビーム１３３４を集束させてもよい。プレート１３３６が、集束レンズ１３３０の後に、すなわちＭＯ１１２０からＰＡ１１３０への光ビーム１３３４の経路に沿って、配置されてもよい。プレート１３３６の事前に定められた角度によって、ビーム１３３４の位置のシフトが生じ得る。これは、ビーム１３３４を最大透過率でＰＡ１１３０へ方向付け、アラインメントさせるために用いられ得る。加えて、（ＭＯ１１２０からＰＡ１１３０への光ビーム１３３４の経路に沿って）１３３６の後に配置されたくさび形プリズム対１３３８によって、例えばＭＯ１１２０から、ビーム１３３４の元の方向に対して２つの方向へのビーム１３３４のタイトリング（titling）が制御され得る。図１３Ｅの例示的なＢＴＳ１３２０では、ＭＯ１１２０、ＰＡ１１３０、集束レンズ１３３０、プレート１３３６、およびプリズム対１３３８を含む全ての要素が、シャーシ１３４０の共通の壁に対して単線的に配置され、その結果、自由度が最小化され、公差の累積が大幅に低減する。他の任意のレンズ、プリズム、プレート、またはその他の光学素子が、シャーシ１３４０の共通の壁に対して単線的に配置されてもよく、自由度を最小化し、公差の蓄積を低減するために使用されてもよい。
【0131】
図１４は、本開示の主題の一部の実施形態による、併合ＭＯＰＡレーザモジュールを製造する方法についての例示的なプロセスのフローチャートである。先の図面に関して記載された例を参照すると、方法１４００は、例えば、図１１Ａ～図１１ＣのＭＯＰＡレーザモジュールを製造するために使用され得る。図１４に記載された全ての要素は、例えば、図１１Ａ～図１１ＣのＭＯＰＡレーザモジュールを参照して説明された要素であり得る。
【0132】
方法１４００は、少なくとも以下の段階を含む：
少なくとも１つのＭＯコンポーネントと少なくとも１つのＰＡコンポーネントとをプレハブシャーシに固着することによって、ＭＯとＰＡとの間の事前に定められたアラインメントが決定されるように、ＭＯの少なくとも１つのコンポーネント（例えば、図１１ＡのＭＯ１１２０）と、ＰＡの少なくとも１つのコンポーネント（例えば、図１１ＡのＭＯ１１２０）とを、プレハブシャーシの異なる表面に永続的に固着しまたは取り付ける段階１４１０。例えば、ＭＯ１１２０は、図１１Ｃのシャーシ１１１０の複数の表面のうちの少なくとも１つの第１表面に、永続的に固着されてもよい。ＰＡ１１３０は、図１１Ｃのシャーシ１１１０の複数の表面のうちの少なくとも１つの第２表面に、永続的に固着されてもよい。少なくとも１つの当該第１表面と少なくとも１つの当該第２表面との間の空間的関係によって、ＭＯとＰＡとの間のアラインメントが決定され得る。
段階１４１０の後に実行され得る段階１４２０は、プレハブシャーシにＢＴＳを永続的に結合または固着する工程を含み得る。ＢＴＳは、シャーシ１１１０の複数の表面のうち少なくとも１つの第３表面に、取り付けられまたは固着されてもよい。ＢＴＳは、ＭＯから出力される光を増幅のためＰＡに伝達するための複数の光学素子を含んでもよい。先の図面に関して記載された実施例を参照すると、段階１４２０のＢＴＳは、図１１Ａ～図１１ＣのＢＴＳ１１４０であってもよく、かつ／または図１３Ａ～図１３Ｅに関して論じられたＢＴＳ１３２０の任意の変形例であってよい。
少なくとも１つのＭＯコンポーネントと少なくとも１つのＰＡコンポーネントとをプレハブシャーシに固着することによって、ＭＯとＰＡとの間の事前に定められたアラインメントが決定されるように、ＭＯの少なくとも１つのコンポーネント（例えば、図１１ＡのＭＯ１１２０）と、ＰＡの少なくとも１つのコンポーネント（例えば、図１１ＡのＭＯ１１２０）とを、プレハブシャーシの異なる表面に永続的に固着しまたは取り付ける段階１４１０。例えば、ＭＯ１１２０は、図１１Ｃのシャーシ１１１０の複数の表面のうちの少なくとも１つの第１表面に、永続的に固着されてもよい。ＰＡ１１３０は、図１１Ｃのシャーシ１１１０の複数の表面のうちの少なくとも１つの第２表面に、永続的に固着されてもよい。少なくとも１つの当該第１表面と少なくとも１つの当該第２表面との間の空間的関係によって、ＭＯとＰＡとの間のアラインメントが決定され得る。
段階１４１０の後に実行され得る段階１４２０は、プレハブシャーシにＢＴＳを永続的に結合または固着する工程を含み得る。ＢＴＳは、シャーシ１１１０の複数の表面のうち少なくとも１つの第３表面に、取り付けられまたは固着されてもよい。ＢＴＳは、ＭＯから出力される光を増幅のためＰＡに伝達するための複数の光学素子を含んでもよい。先の図面に関して記載された実施例を参照すると、段階１４２０のＢＴＳは、図１１Ａ～図１１ＣのＢＴＳ１１４０であってもよく、かつ／または図１３Ａ～図１３Ｅに関して論じられたＢＴＳ１３２０の任意の変形例であってよい。
【0133】
なお、ＭＯのコンポーネントおよび／またはＰＡのコンポーネントの微調整および／またはさらなるアラインメントは、ＢＴＳのコンポーネントの一部または全部が配置されシャーシに固着された後に、実行されてもよいことに留意されたい。
【0134】
任意選択的に、固着する工程は、ＭＯを直接的にＰＡの方へ方向付け、または照射する工程と、照射の結果として生じるＰＡの出力を感知する工程と、感知する工程の結果に基づいて、ＭＯとＰＡとの間のアラインメントを調整する工程と、調整されたアラインメントに基づいて、ＭＯおよびＰＡのうちの少なくとも一方の少なくとも１つのコンポーネントを固着する工程と、を含んでもよい。
【0135】
任意選択的に、方法１４００は、ＢＴＳの少なくとも１つの制御可能な光学コンポーネント（controllable optical component：ＣＯＣ）の２つ以上の異なる温度および２つ以上の異なる状態におけるＰＡの出力を測定する工程と、少なくとも１つのＣＯＣについての温度補償情報を計算する工程と、少なくとも１つのＣＯＣの状態を変更するように動作可能なコントローラによって読み取り可能である有形メモリモジュールに、温度補正情報を記憶する工程と、をさらに含んでもよい。
【0136】
任意選択的に、方法１４００は、ＭＯＰＡレーザモジュールの少なくとも１つの熱電冷却器（ＴＥＣ）の２つ以上の異なる温度および２つ以上の異なる状態におけるＰＡの出力を測定する工程と、少なくとも１つのＴＥＣについての温度補償情報を計算する工程と、少なくとも１つのＴＥＣの状態を変更するように動作可能なコントローラによって読み取り可能である有形メモリモジュールに、温度補正情報を記憶する工程と、をさらに含んでもよい。
【0137】
任意選択的に、方法１４００は、ＭＯまたはＰＡの少なくとも１つのポンプの２つ以上の異なる温度および２つ以上の異なる状態におけるＰＡの出力を測定する工程と、少なくとも１つのポンプについての温度補償情報を計算する工程と、少なくとも１つのポンプの状態を変更するように動作可能なコントローラによって読み取り可能である有形メモリモジュールに、温度補正情報を記憶する工程と、をさらに含んでもよい。
【0138】
任意選択的に、永続的に固着する工程には、シャーシの少なくとも１つの第１表面および少なくとも１つの第２表面を互いに平行になるように研磨する工程が先行してもよく、永続的に固着する工程は、ＭＯの少なくとも１つのコンポーネントを第１表面に永続的に固着する工程と、ＰＡの少なくとも１つのコンポーネントを第２表面に永続的に固着する工程と、を含む。
【0139】
段階１４２０、およびＭＯＰＡレーザモジュールの任意選択的な実装形態の一部について言えば、ＢＴＳの組み立ては別個であり、ＭＯおよびＰＡが（ＰＡに対する入射角まで）既にアラインメントされた後にのみ行われる。種々の要素を正確に位置決めするための複数の方法が使用され得る。これらの方法は、本開示で説明する部材の位置決めおよび／または固着の任意の例について使用され得る：
ａ．回転に対するアラインメントの不変性－通常のミラーの代わりに正確なプリズム（例えば、ペンタプリズム、ダブ（dove）、再帰反射体）を使用することによって、角度公差の変更なく正確な組み立てが可能になる。
ｂ．ＢＴＳ等のサブアセンブリの配置は、システムのアラインメントに影響しない。
ｃ．（例えば、図１３Ａにおける）組み立て手順は、ＭＯＰＡレーザモジュール全体に関して説明した組み立てプロセスと同様である。
ａ．回転に対するアラインメントの不変性－通常のミラーの代わりに正確なプリズム（例えば、ペンタプリズム、ダブ（dove）、再帰反射体）を使用することによって、角度公差の変更なく正確な組み立てが可能になる。
ｂ．ＢＴＳ等のサブアセンブリの配置は、システムのアラインメントに影響しない。
ｃ．（例えば、図１３Ａにおける）組み立て手順は、ＭＯＰＡレーザモジュール全体に関して説明した組み立てプロセスと同様である。
【0140】
上述した工程の完了後、最終試験およびアラインメントプロセスが、任意選択的に開始され得る。このプロセスの目的は、以下のもののうちの少なくとも１つを達成することであり得る：
ａ．最適な出力ゲインおよび出力ビーム形状のためのＭＯＰＡレーザモジュールのアラインメントおよび試験。
ｂ．フルの温度範囲およびフルのＴＥＣ範囲における性能の試験。種々の温度で測定された測定値は、例えば、本開示の他の箇所で論じられているように、ＭＯＰＡレーザモジュールの寿命の間、ＭＯＰＡレーザモジュールの様々なコンポーネントの動作をコントローラによって制御するために、使用され得る。
ａ．最適な出力ゲインおよび出力ビーム形状のためのＭＯＰＡレーザモジュールのアラインメントおよび試験。
ｂ．フルの温度範囲およびフルのＴＥＣ範囲における性能の試験。種々の温度で測定された測定値は、例えば、本開示の他の箇所で論じられているように、ＭＯＰＡレーザモジュールの寿命の間、ＭＯＰＡレーザモジュールの様々なコンポーネントの動作をコントローラによって制御するために、使用され得る。
【0141】
方法１４００は、任意選択的に、以下の任意の段階のうちのいずれか１つ以上の段階を含んでもよい：
ａ．少なくとも１つのＭＯコンポーネント（例えば、出力結合器）を、シャーシの１つの研磨面に、それらが平行になるように取り付ける（例えば、接着する）。この取り付けは、直接的な接続であってもよく、または（例えば、シャーシ（chassis）、ブラケット、スペーサ等を介した）間接的な接続であってもよい。
ｂ．少なくとも１つのＰＡコンポーネント（例えば、ミラー）を、少なくとも１つのＭＯコンポーネントに、それらがやはり平行になるように取り付ける。この取り付けは、直接的な接続であってもよく、または（例えば、シャーシ、ブラケット、スペーサ等を介した）間接的な接続であってもよい。
ｃ．（ａ）および（ｂ）とは異なる選択肢として、または（ａ）および／もしくは（ｂ）とともに（角度および／または位置の）高精度のアラインメントを達成するために、（ａ）および（ｂ）における表面、または種々の表面のアラインメントのためのアセンブリツール（例えば、スペーサ、ブラケット、マイクロポジショナ、オートコリメータ等）を使用する工程が、組立てに含まれてもよい。
ｄ．追加の要素は、ＭＯサブモジュールおよびＰＡサブモジュールが組み立てられるまで、工程ａ～ｃと同様の方法で組み立てられてもよい。なお、（例えば、図１のＰ－ＱＳレーザの製造に関して説明したように、）ＭＯおよび／またはＰＡの一部のコンポーネントは、カシス（cassis）に接続される前に互いに接続されてもよいことに留意されたい。
ｅ．全ての素子が適所に配置された後、アセンブリが仕様の範囲内であることが保証されるように、光学的なアラインメントおよび試験が実施されてもよい。これらの試験の任意選択的な目標は、以下のうちの１つ以上を達成することであり得る：
ｉ．ＭＯ出口における最適なビーム品質（エネルギー、ビームおよびパルス形状等）。
ｉｉ．ＭＯのＰＡに対する最適なアラインメント－入口の角度および位置。
ｆ．段階１４２０に続いて、ＭＯＰＡレーザモジュールのゲインを最適化するために、ＰＡ入口角度、およびその他のパラメータのアラインメントが行われてもよい。
ａ．少なくとも１つのＭＯコンポーネント（例えば、出力結合器）を、シャーシの１つの研磨面に、それらが平行になるように取り付ける（例えば、接着する）。この取り付けは、直接的な接続であってもよく、または（例えば、シャーシ（chassis）、ブラケット、スペーサ等を介した）間接的な接続であってもよい。
ｂ．少なくとも１つのＰＡコンポーネント（例えば、ミラー）を、少なくとも１つのＭＯコンポーネントに、それらがやはり平行になるように取り付ける。この取り付けは、直接的な接続であってもよく、または（例えば、シャーシ、ブラケット、スペーサ等を介した）間接的な接続であってもよい。
ｃ．（ａ）および（ｂ）とは異なる選択肢として、または（ａ）および／もしくは（ｂ）とともに（角度および／または位置の）高精度のアラインメントを達成するために、（ａ）および（ｂ）における表面、または種々の表面のアラインメントのためのアセンブリツール（例えば、スペーサ、ブラケット、マイクロポジショナ、オートコリメータ等）を使用する工程が、組立てに含まれてもよい。
ｄ．追加の要素は、ＭＯサブモジュールおよびＰＡサブモジュールが組み立てられるまで、工程ａ～ｃと同様の方法で組み立てられてもよい。なお、（例えば、図１のＰ－ＱＳレーザの製造に関して説明したように、）ＭＯおよび／またはＰＡの一部のコンポーネントは、カシス（cassis）に接続される前に互いに接続されてもよいことに留意されたい。
ｅ．全ての素子が適所に配置された後、アセンブリが仕様の範囲内であることが保証されるように、光学的なアラインメントおよび試験が実施されてもよい。これらの試験の任意選択的な目標は、以下のうちの１つ以上を達成することであり得る：
ｉ．ＭＯ出口における最適なビーム品質（エネルギー、ビームおよびパルス形状等）。
ｉｉ．ＭＯのＰＡに対する最適なアラインメント－入口の角度および位置。
ｆ．段階１４２０に続いて、ＭＯＰＡレーザモジュールのゲインを最適化するために、ＰＡ入口角度、およびその他のパラメータのアラインメントが行われてもよい。
【0142】
製造中（または、ＭＯＰＡレーザの寿命の後期）に実施される試験のうちの１つ以上の試験が不全である場合において、システムは、コントローラであって、ＴＥＣ電流、ポンプパワー等を変更することでそれ自体を補正できるコントローラを含んでもよい。
【0143】
なお、（例えば、図１１Ａ～図１１Ｃに係る）モジュール１１００´、モジュール１１００´´またはモジュール１１００´´´のようなＭＯＰＡレーザモジュールの議論に戻ると、任意選択的に、ＭＯＰＡレーザモジュールは、ＭＯまたはＰＡのコンポーネントとシャーシの対応する表面との間に永続的に固着された少なくとも１つの中間機械結合部を含んでもよく、当該中間機械結合部と対応する当該表面とによってもたらされる転位の程度は、ＭＯによって放出される光の光学測定に基づいて決定されることに留意されたい。かかる機械結合部は、ＭＯＰＡレーザモジュールの動作期間の間に、コントローラによって制御されてもよいが、これは必ずしもそうである必要はなく、任意選択的に、当該転位の程度は、コントローラによって変更できない方法で、ＭＯＰＡレーザモジュールの製造の間に決定されてもよい。例えば、ＭＯＰＡレーザモジュールの製造の間に実行される光強度（または、その他の光学パラメータ）の測定の結果として、方法１４００は、種々の寸法の複数の任意選択的な機械結合器（例えば、種々の幅のスペーサ、種々の角度を有するブラケット等）のうちの１つを選択する工程を含んでもよい。
【0144】
図１１Ｂを参照されたい。ＭＯＰＡレーザモジュール１１００´´は、任意選択的に、ＭＯ１１２０およびＰＡ１１３０の少なくとも一方によって放出された内部光ビームの強度を示す感知強度を測定するための１つ以上の内部光学センサ、例えばセンサ１１６２、および／またはセンサ１１６４と、内部光ビームの強度を増大させるために、ＭＯＰＡレーザモジュールの少なくとも１つの光学コンポーネントの移動をトリガするように動作可能なコントローラ１１６６と、を含んでもよい。１つ以上のビームスプリッタ１１６８、１１７０が、光ビームの光を、関連する内部光学センサ（例えば、フォトダイオードであってもよい）の方へ方向付けるために含まれてもよい。
【0145】
任意選択的に、ＭＯＰＡレーザモジュール１１００´´は、ＭＯＰＡレーザモジュール内で感知される温度を測定するための１つ以上の内部温度センサ１１７２を含んでもよい。本開示の一部の実施形態によれば、コントローラ１１６６は、測定された温度に基づいて、ＭＯＰＡレーザモジュールの少なくとも１つの光学コンポーネントの移動をトリガするように動作可能であってもよい。例えば、温度センサ１１７２によって測定された温度に基づいて、かつ／またはコントローラによって（直接的または間接的に）アクセス可能な有形メモリモジュールに記憶された温度補正情報に基づいて、である。
【0146】
任意選択的に、ＭＯＰＡレーザモジュール１１００´´は、ＭＯおよびＰＡのうちの少なくとも一方によって放出された内部光ビームの強度を示す感知強度を測定するための１つ以上の内部光学センサ（例えば、１１６２および１１６４）と、内部光ビームの強度を増大させるために、ＭＯＰＡレーザモジュールの制御されたコンポーネント（例えば、ＴＥＣ、ポンプ）の電気的大きさの変更をトリガするように動作可能なコントローラ（例えば、１１６６）と、を含んでもよい。ビームスプリッタ（例えば、１１６８、１１７０）が、光ビームの光を、関連する内部光学センサ（例えば、フォトダイオードであってもよい）の方へ方向付けるために含まれてもよい。
【0147】
任意選択的に、ＭＯＰＡレーザモジュール１１００´´は、ＭＯＰＡレーザモジュール内で感知される温度を測定するための１つ以上の内部温度センサ１１７２と、測定された温度、例えばセンサ１１７２によって測定された温度に基づいて、ＭＯＰＡレーザモジュールの制御されたコンポーネントの電気的大きさの変更をトリガするように動作可能なコントローラ（例えば、１１６６）と、を含んでもよい。一部の実施形態では、コントローラ（例えば、１１６６）は、測定された温度に基づいて、かつ／またはコントローラによって（直接的または間接的に）アクセス可能な有形メモリモジュールに記憶された温度補正情報に基づいて、ＭＯＰＡレーザモジュールの制御されたコンポーネントの電気的大きさの変更をトリガするように動作可能であり得る。
【0148】
特許請求の範囲において、括弧内に配置された任意の参照符号は、特許請求の範囲を限定するものとして解されるべきではない。「含む（備える）（comprising）」という語は、請求項に列挙された要素または工程以外の、他の要素または工程の存在を除外するものではない。さらに、本明細書に使用される語「ａ」または「ａｎ」は、１つ、または２以上として定義される。また、特許請求の範囲における「少なくとも１つの（at least one）」および「１または複数の（one or more）」等の導入句の使用は、同じ請求項が導入句「１または複数の（one or more）」または「少なくとも１つの（at least one）」、および、「ａ」または「ａｎ」等の不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による別の請求項要素の導入が、かかる導入された請求項要素を含む任意の特定の請求項を、１つのかかる要素のみを含む開示に限定することを意味するものと解されるべきではない。同じことが、定冠詞の使用についても当てはまる。別段の定めのない限り、「第１（first）」および「第２（second）」等の語は、かかる語が示す要素を、任意に（arbitrarily）区別するために用いられる。このため、これらの語は必ずしも、かかる要素間における時間的優先付けまたはその他の優先付けを示すことを意図するものではない。或る手段が互いに異なる請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用いることができないことを示すものではない。
【0149】
本開示についての特定の構成が本明細書において例示および説明されているが、多くの修正、置換、変更、および均等物が当業者によって想起されるだろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の精神の範囲内に含まれる全ての修正および変更をカバーすることを意図していることを理解されたい。上述の実施形態は、例として挙示されており、その様々な構成およびこれらの構成の組み合わせは変更および修正され得ることが理解されるだろう。様々な実施形態を示し説明してきたが、本開示をかかる開示によって限定しようとする、いかなる意図も存在しない。そうではなくむしろ、添付の特許請求の範囲に定められている通り、本開示の範囲内に入る全ての修正形態および代替構成を網羅することが意図されていることが、理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【0150】
【図1】短波赤外（ＳＷＩＲ）光学システムの一例を示す概略機能ブロック図である。
【図2A】Ｐ－ＱＳレーザの例を示す概略機能ブロック図である。
【図2B】Ｐ－ＱＳレーザの例を示す概略機能ブロック図である。
【図2C】Ｐ－ＱＳレーザの例を示す概略機能ブロック図である。
【図3】ＳＷＩＲ光学システムの例示的な一実装形態を示す概略機能図である。
【図4】ＳＷＩＲ光学システムの別の例示的な一実装形態を示す概略機能図である。
【図5】ＳＷＩＲ光学システムの一例を示す概略機能ブロック図である。
【図6A】Ｐ－ＱＳレーザのための部品の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図6B】前述した方法を実行するためのいくつかの概念的なタイムラインを含む。
【図6C】前述した方法を実行するためのいくつかの概念的なタイムラインを含む。
【図7】本開示の主題の実施例による、ゲイン媒質増幅器（ＧＭＡ）の例示的な分解視斜視投影を示す。
【図8】本開示の主題の実施例による、ゲイン媒質増幅器（ＧＭＡ）の例示的な分解視斜視投影を示す。
【図9】本開示の主題の実施例による、ゲイン媒質増幅器（ＧＭＡ）および増幅レーザ照射源の例示的な分解視斜視投影を示す。
【図10】本開示の主題の実施例による、ゲイン媒質増幅器（ＧＭＡ）および増幅レーザ照射源の例示的な分解視斜視投影を示す。
【図11A】本開示の主題による、例示的なＭＯＰＡシステムを示す概略機能ブロック図である。
【図11B】本開示の主題による、例示的なＭＯＰＡシステムを示す概略機能ブロック図である。
【図11C】本開示の主題による、例示的なＭＯＰＡシステムを示す概略機能ブロック図である。
【図12】本開示の主題による、ＭＯＰＡレーザモジュールの例示的なコンポーネント、およびシャーシを示す側面図である。
【図13A】本開示の主題による、例示的なビーム伝達システムを示す。
【図13B】本開示の主題による、例示的なビーム伝達システムを示す。
【図13C】本開示の主題による、例示的なビーム伝達システムを示す。
【図13D】本開示の主題による、例示的なビーム伝達システムを示す。
【図13E】本開示の主題による、例示的なビーム伝達システムを示す。
【図14】本開示の主題の一部の実施形態による、併合ＭＯＰＡレーザモジュールを製造する方法についての例示的なプロセスのフローチャートである。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図13E】
【図14】
【国際調査報告】