产生光的激光二极管子组件和方法技术

公开了产生光的激光二极管子组件和方法。公开了激光二极管子组件，其中二向色反射器一个接一个地按顺序进行布置，形成阵列或叠层，每个反射器具有连续阵列索引。提供了激光二极管发射器的阵列，每个发射器具有连续阵列索引。阵列的各个反射器使激光的子光束从具有相同阵列索引的各个激光二极管发射器改变方向，以经由具有较高阵列索引的二向色反射器传播，以便形成组合光束。公共部分反射器可用于激光二极管发射器来代替用于每个激光二极管发射器的各个波长选择性反射器。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】公开了。公开了激光二极管子组件，其中二向色反射器一个接一个地按顺序进行布置，形成阵列或叠层，每个反射器具有连续阵列索引。提供了激光二极管发射器的阵列，每个发射器具有连续阵列索引。阵列的各个反射器使激光的子光束从具有相同阵列索引的各个激光二极管发射器改变方向，以经由具有较高阵列索引的二向色反射器传播，以便形成组合光束。公共部分反射器可用于激光二极管发射器来代替用于每个激光二极管发射器的各个波长选择性反射器。【专利说明】
本公开涉及光源，且更具体地涉及激光二极管光源和使用其产生光的方法。背景激光二极管是半导体二极管，其p-n结起激光增益介质的作用。为了得到在增益介质中的粒子数反转，正向电流被施加到P-n结。激光二极管芯片的被切割的或抛光的面可用于形成激光腔。外部反射镜和/或布拉格反射器也可用于这个目的。激光二极管是在高功率密度和亮度下的相干光的廉价且有效的源。激光二极管广泛用在范围从⑶播放器到混凝土切割工业激光器的电光器件中。在工业激光器中，激光二极管频繁地用作掺稀土光纤或棒的栗浦源。激光二极管也广布在光纤放大器中，其中它们用于栗浦掺铒光纤。聚集激光二极管光实现更亮更强大的光源。作为例子，可通过使用光束形成并引导光学器件将由各个激光芯片产生的激光束堆积在彼此的顶部上以更好地填充光纤的圆形输入孔径来增加激光二极管光纤耦合的有效性。可选地或附加地，各个激光束可重叠以在空间中共同传播;然而为了使激光束有效地重叠，它们必须在某个特性(例如波长或偏振)方面不同。当光束重叠时，由此产生的光束的亮度增加。增加激光二极管光源的亮度对很多应用是重要的，包括光纤激光器的栗浦和直接使用二极管辐射对材料的处理。可使用二向色反射镜来组合在不同波长下的激光二极管的发射。参考图1，现有技术激光二极管光源100包括激光二极管发射器120、用于在激光二极管发射器120的光谱增益频带内的不同的相应波长&、&和\3下向激光二极管发射器120提供光学反馈以产生在相应波长A1AdPA3下的第一激光束111、第二激光束112和第三激光束113的外部体积布拉格反射器(VBG) 101、102和103。第一二向色反射镜121和第二二向色反射镜122组合激光束111、112和113以得到输出激光束119。在所示例子中，第一二向色反射镜121透射在第一波长入!下的第一激光束111，同时反射在第三波长λ3下的第三激光束113。第二二向色反射镜122透射在第一波长人工和第三波长λ3下的第一激光束111，但反射在第二波长λ2下的第二激光束112。激光二极管光源100的一个缺点是庞大。为了使第一二向色反射镜121和第二二向色反射镜122在光的两个偏振中以波长选择性方式反射光，在第一二向色反射镜121和第二二向色反射镜122上的相应的第三激光束113和第二激光束112的入射角需要很小，例如12-25度，阻止第一二向色反射镜121和第二二向色反射镜122的接近放置。另一缺点涉及使各个VBG 101到103用于每个激光二极管发射器120，增加了激光二极管光源100的成本。随着通过增加在激光二极管光源100中的各个激光二极管发射器120的数量来增大功率，这两个缺点可变得更普遍。概述根据本专利技术，二向色反射镜可一个接一个地按顺序布置，形成阵列或堆叠。每个反射镜可具有连续阵列索引。可提供激光二极管发射器的阵列。每个发射器可具有连续阵列索引。阵列索引在本公开中被指定用于解释和识别目的，且不需要被印刷或物理地存在于部件上。阵列的各个反射器将来自具有相同阵列索引的各个激光二极管发射器的激光的子光束重定向以经由具有较高阵列索引的二向色反射器(如果有的话)进行传播，以便形成组合光束。换句话说，各个反射器透射来自具有较低阵列索引的其它激光二极管发射器(如果有的话)的子光束。二向色反射器可在单个偏振中操作，允许反射器和激光二极管发射器例如在45土10度入射角下的紧凑放置。公共部分反射器(partial ref lector)可用于激光二极管发射器来代替各个波长选择性反射器用于每个激光二极管发射器。公共部分反射器可包括部分反射镜，其在由二向色反射器的阵列来执行或促进波长选择的情况下是不需要波长选择性的。 (I)根据本公开，提供了激光二极管子组件，其包括:由M个激光二极管发射器组成的阵列，其布置成发射在公共第一平面中传播的M个子光束，其中每个激光二极管发射器具有在由M个激光二极管发射器组成的阵列中的从I到M的连续阵列索引；由M个二向色反射器组成的阵列，其中每个二向色反射器具有在由M个二向色反射器组成的阵列中的从I到M的连续阵列索引，其中每个二向色反射器布置在第一平面中以反射具有相同阵列索引的激光二极管发射器的子光束并透射来自具有较低阵列索引的其它激光二极管发射器(如果有的话)的子光束，从而形成光束，其中M个二向色反射器包括低通反射器或高通反射器，每个二向色反射器具有相应的边缘波长，其中M个二向色反射器的边缘波长随着二向色反射器的阵列索引分别单调地增加或减小；以及部分反射器，其布置在光束的光路中的由M个二向色反射器组成的阵列的下游并布置成反射构成光束的每个子光束的一部分以传播回到其始发激光二极管发射器，从而形成M个激光二极管发射器中的每个的激光腔。 (2)如(I)所述的激光二极管子组件，其中所述部分反射器包括部分反射镜。(3)如(I)所述的激光二极管子组件，其中所述部分反射器包括波长选择体积布拉格反射器。(4)如(I)所述的激光二极管子组件，其中所述由M个二向色反射器组成的阵列中的每一个二向色反射器以相对于所述光束成45度±10度的角进行布置。(5)如(I)所述的激光二极管子组件，其中所述M个激光二极管发射器的每一个包括平面激光二极管芯片和用于准直在垂直于所述第一平面的第三平面中的相应的子光束的快轴准直透镜。(6)如(5)所述的激光二极管子组件，其中所述M个激光二极管发射器的所述激光二极管芯片布置在公共第二平面中，其中每个激光二极管发射器的所述快轴准直透镜包括平行于所述第二平面延伸的公共快轴准直透镜的部分。(7)如(6)所述的激光二极管子组件，其中所述M个激光二极管发射器的每一个还包括用于准直在所述第一平面中的相应的子光束的慢轴准直透镜。(8)如(I)所述的激光二极管子组件，其中M是至少12。在子组件的一个实施方式中，部分反射器可包括可具有平坦光谱响应的部分反射Ho(9)根据一个实施方式，还提供了激光二极管组件，其包括两个(I)所述的激光二极管子组件，其中在操作中，M个激光二极管发射器的相应的两个阵列中的第一个形成第一光束，而M个激光二极管发射器的相应的两个阵列中的第二个形成第二光束；光学组合器，其用于将第一光束和第二光束组合成组合光束；以及公共部分反射器，其代替这两个激光二极管子组件的部分反射器，其中公共部分反射器布置在光学组合器的下游的组合光束的光路中用于回射每个子光束，从而形成M个激光二极管发射器的第一阵列和第二阵列中的每个激光二极管发射器的激光腔。(10)如(9)所述的激光二极管组件，其中所述光学组合器包括二向色反射器，所述二向色反射器用于反射所述第二光束但透射所述第一光束。(11)如(9)所述的激光二极管组件，其中所述光学组合器包括偏振光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光二极管子组件，包括：由M个激光二极管发射器组成的阵列，其布置成用于发射在公共第一平面中传播的M个子光束，其中每个激光二极管发射器具有在所述由M个激光二极管发射器组成的阵列中的从1到M的连续阵列索引；由M个二向色反射器组成的阵列，其中每个二向色反射器具有在所述由M个二向色反射器组成的阵列中的从1到M的连续阵列索引，其中每个二向色反射器布置在所述公共第一平面中以反射具有相同阵列索引的激光二极管发射器的子光束，并且在存在具有较低阵列索引的其它激光二极管发射器时，透射来自所述具有较低阵列索引的其它激光二极管发射器的子光束，从而形成光束，其中所述M个二向色反射器包括低通反射器或高通反射器，每个二向色反射器具有相应的边缘波长，其中所述M个二向色反射器的边缘波长随着所述二向色反射器的阵列索引分别单调地增加或减小；以及部分反射器，其布置在所述光束的光路中在所述由M个二向色反射器组成的阵列的下游，并布置成反射构成所述光束的每个子光束的一部分以传播回到其始发激光二极管发射器，从而形成所述M个激光二极管发射器中的每一个的激光腔。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·永宏·郭，磊·徐，
申请(专利权)人：朗美通运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US