二极管激光器组件和用于制造二极管激光器组件的方法技术

本发明专利技术涉及一种二极管激光器组件(1)，其具有至少一个发射器(4)、第一冷却装置(13)、第二冷却装置(15)和第一连接层(17，17*)，其中，所述至少一个发射器(4)设置为用于发射激光射束，其中，所述至少一个发射器(4)布置在所述第一冷却装置(13)和所述第二冷却装置(15)之间，其中，所述第一冷却装置(13)和所述第二冷却装置(15)分别设置为用于冷却所述至少一个发射器(4)，其中，所述至少一个发射器(4)通过所述第一连接层(17，17*)与所述第一冷却装置(13)连接，其中，所述第一连接层(17，17*)具有如下连接材料或包括如下连接材料：所述连接材料选自包括金、金合金、银、银合金、银烧结材料、铜、铜合金、镍、镍合金、钯、钯合金、铂、铂合金、铑、铑合金、铱、铱合金、锗、锗合金、锡、锡合金、铝、铝合金、铟、铟合金、铅和铅合金的组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二极管激光器组件和用于制造二极管激光器组件的方法
本专利技术涉及一种二极管激光器组件和一种用于制造二极管激光器组件的方法。
技术介绍
在发射器、例如高功率二极管激光器条(尤其在高功率范围内)的运行中，产生损耗热，为了在同时存在高使用寿命、高射束质量以及预期的恒定射束参数(例如高且均匀的偏振度)的情况下达到高输出功率，所述损耗热必须从那个或者那些发射器导出。典型地，具有这种发射器的二极管激光器组件具有冷却装置，所述冷却装置与那个/那些发射器热耦合并且设置用于将损耗热输出。已知，至少一个发射器布置在两个这类的冷却装置之间，以便提高冷却功率或者实现一种在热机械学上对称的构造。为了使这种冷却装置与至少一个发射器连接，使用一些典型的材料(例如硬焊料)，所述材料由于其在接合配件方面较高的弹性模量而促进或者引起尤其在至少一个发射器的激光活性的材料中的机械应力。这类应力尤其取决于接合材料(例如硬焊料)和接合配件的热膨胀系数的差以及在焊料组织中金属间化合相的膨胀差。这类应力高程度地对使用寿命、射束质量和偏振产生不利影响并且极度限定二极管激光器组件的适用性。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务在于实现一种二极管激光器组件和一种用于制造二极管激光器组件的方法，其中，尤其在以下方面实现相对于已知二极管激光器组件的优点：在高使用寿命、高射束质量和预期射束参数的同时实现高输出功率。通过实现独立权利要求的主题来解决该任务。有利的构型从从属权利要求中得出。尤其通过这种方式解决该任务：实现一种具有至少一个发射器、第一冷却装置、第二冷却装置和第一连接层的二极管激光器组件。至少一个发射器设置为用于发射激光射束。在此，激光射束也可以包括多个部分激光射束。例如当至少一个发射器构造为二极管激光器条时就是这种情况。至少一个发射器布置在第一冷却装置和第二冷却装置之间。第一冷却装置和第二冷却装置分别设置为用于冷却至少一个发射器。在此，至少一个发射器通过第一连接层与第一冷却装置连接。第一连接层具有连接材料或包括连接材料，所述连接材料选自包括金、金合金、银、银合金、银烧结材料、铜、铜合金、镍、镍合金、钯、钯合金、铂、铂合金、铑、铑合金、铱、铱合金、锗、锗合金、锡、锡合金、铝、铝合金、铟、铟合金、铅和铅合金的组。锡合金或铅合金可以具有例如铅锡。根据本专利技术的二极管激光器组件相较于现有技术具有优点。由于将至少一个发射器与第一冷却装置连接的第一连接层具有连接材料或包括连接材料，所述连接材料选自包括金、金合金、银、银合金、银烧结材料、铜、铜合金、镍、镍合金、钯、钯合金、铂、铂合金、铑、铑合金、铱、铱合金、锗、锗合金、锡、锡合金、铝、铝合金、铟、铟合金、铅和铅合金的组，因此可以显著减小或者甚至避免在二极管激光器组件运行时、尤其在至少一个发射器具有高运行温度时的应力。例如，可以显著减小或者甚至避免构造为二极管激光器条的至少一个发射器的由温度决定的变形。可以显著提高二极管激光器组件、尤其至少一个发射器的使用寿命。此外，可以在高使用寿命和高射束质量的同时实现高的或较高的输出功率。此外，可以使所发射的激光射束的光谱特性和几何特性(例如偏振度、波长或波束角)在较窄范围内保持恒定。此外，可以提高偏振度。此外，可以使二极管激光器组件在较高温度下也预期地运行。至少一个发射器可以构造为单发射器。这种发射器优选构造为边缘发射器。优选地，这种发射器构造为高功率发射器。特别优选地，至少一个发射器构造为具有优选布置成一维行列(阵列)的多个发射器的二极管激光器条。优选地，这种二极管激光器条构造为边缘发射器。特别优选地，这种二极管激光器条构造为高功率二极管激光器条。第一冷却装置和/或第二冷却装置尤其分别构造为热沉。优选地，第一冷却装置和/或第二冷却装置分别构型为可主动冷却。特别优选地，第一冷却装置和/或第二冷却装置构造为可流通冷却流体，从而可以排出热量。优选地，冷却流体到/从第一冷却装置和/或第二冷却装置的输入和导出不通过第一冷却装置和/或第二冷却装置的连接面进行。所提及类型的连接面尤其分别是指第一冷却装置和/或第二冷却装置的在其上/中布置有第一连接层或第二连接层的表面，或者说是面向至少一个发射器的表面。优选地，分别用于输入和/或导出冷却流体的接头分别布置在第一冷却装置和/或第二冷却装置的侧面。由此，第一冷却装置和/或第二冷却装置可以独立于彼此地流通冷却流体。因此可以以有利的方式减小或者甚至避免在至少一个发射器的n侧和p侧上的温度差。第一冷却装置和第二冷却装置尤其分别布置在至少一个发射器的两个彼此相反而置的侧上。例如，第一冷却装置可以与至少一个发射器的第一侧相邻地布置，而第二冷却装置可以与至少一个发射器的与第一侧相反而置的第二侧相邻地布置。例如，至少一个发射器的p侧可以布置在第一侧的区域中，而至少一个发射器的n侧可以布置在第二侧的区域中。在二极管激光器组件的一种优选的实施方式中，第一连接层设置为用于将至少一个发射器与第一冷却装置固定连接。在至少一个发射器和第一冷却装置之间可能布置有基板，其中，至少一个发射器通过第一连接层与基板固定连接或者基板通过第一连接层与第一冷却装置固定连接。这种(第一)基板在后面被作为二极管激光器组件的优选实施方式进行说明。此外，第一连接层可以多件式地构造。然后，至少一个发射器尤其可以通过第一连接层与基板固定连接，并且基板可以通过另一第一连接层与第一冷却装置固定连接。这种连接尤其构造为通过第一连接层实现的材料锁合连接和/或形状锁合连接。这种连接尤其通过扩散、粘结或微啮合实现。二极管激光器组件的一种实施方式是优选的，其特征在于，二极管激光器组件具有第二连接层。优选地，至少一个发射器通过第二连接层与第二冷却装置连接。这种连接也可以借助布置在至少一个发射器和第二冷却装置之间的基板实现。第二连接层尤其具有连接材料或包括连接材料，所述连接材料选自包括金、金合金、银、银合金、银烧结材料、铜、铜合金、镍、镍合金、钯、钯合金、铂、铂合金、铑、铑合金、铱、铱合金、锗、锗合金、锡、锡合金、铝、铝合金、铟、铟合金、铅和铅合金的组。锡合金或铅合金可以具有例如铅锡。借助第二连接层可以以有利的方式在至少一个发射器与第二冷却装置之间实现低应力或者甚至无应力的连接，尤其在二极管激光器组件运行时。第二连接层尤其设置为用于将至少一个发射器与第二冷却装置固定连接。在至少一个发射器和第二冷却装置之间可能布置有基板，其中，至少一个发射器尤其通过第二连接层与基板固定连接或者基板通过第二连接层与第二冷却装置固定连接。这种(第二)基板在后面被作为二极管激光器组件的优选实施方式进行说明。此外，第二连接层可以多件式地构造。然后，至少一个发射器尤其可以通过第二连接层与基板固定连接，并且基板可以通过另一第二连接层与第二冷却装置固定连接。这种连接尤其构造为通过第二连接层实现的材料锁合连接和/或形状锁合连接。这种连接尤其通过扩散、粘结或微啮合实现。二极管激光器组件可以具有夹紧设备，所述夹紧设备设置为用于，使至少一个发射器与第一冷却装置和/或至少一个发射器与第二冷却装置相对于彼此保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二极管激光器组件(1)，其具有：/n-至少一个发射器(4)，/n-第一冷却装置(13)，/n-第二冷却装置(15)，和/n-第一连接层(17，17’)，其中，/n-所述至少一个发射器(4)设置为用于发射激光射束，其中，/n-所述至少一个发射器(4)布置在所述第一冷却装置(13)和所述第二冷却装置(15)之间，其中，/n-所述第一冷却装置(13)和所述第二冷却装置(15)分别设置用于，冷却所述至少一个发射器(4)，其中，/n-所述至少一个发射器(4)通过所述第一连接层(17，17’)与所述第一冷却装置(13)连接，其中，/n-所述第一连接层(17，17’)具有连接材料或包括连接材料，所述连接材料选自包括金、金合金、银、银合金、银烧结材料、铜、铜合金、镍、镍合金、钯、钯合金、铂、铂合金、铑、铑合金、铱、铱合金、锗、锗合金、锡、锡合金、铝、铝合金、铟、铟合金、铅和铅合金的组。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180621 DE 102018210142.61.一种二极管激光器组件(1)，其具有：
-至少一个发射器(4)，
-第一冷却装置(13)，
-第二冷却装置(15)，和
-第一连接层(17，17’)，其中，
-所述至少一个发射器(4)设置为用于发射激光射束，其中，
-所述至少一个发射器(4)布置在所述第一冷却装置(13)和所述第二冷却装置(15)之间，其中，
-所述第一冷却装置(13)和所述第二冷却装置(15)分别设置用于，冷却所述至少一个发射器(4)，其中，
-所述至少一个发射器(4)通过所述第一连接层(17，17’)与所述第一冷却装置(13)连接，其中，
-所述第一连接层(17，17’)具有连接材料或包括连接材料，所述连接材料选自包括金、金合金、银、银合金、银烧结材料、铜、铜合金、镍、镍合金、钯、钯合金、铂、铂合金、铑、铑合金、铱、铱合金、锗、锗合金、锡、锡合金、铝、铝合金、铟、铟合金、铅和铅合金的组。


2.根据权利要求1所述的二极管激光器组件(1)，其具有第二连接层(19，19’)，其中，所述至少一个发射器(4)通过所述第二连接层(19，19’)与所述第二冷却装置(15)连接，其中，所述第二连接层(19，19’)具有连接材料或包括连接材料，所述连接材料选自包括金、金合金、银、银合金、银烧结材料、铜、铜合金、镍、镍合金、钯、钯合金、铂、铂合金、铑、铑合金、铱、铱合金、锗、锗合金、锡、锡合金、铝、铝合金、铟、铟合金、铅和铅合金的组。


3.根据以上权利要求中任一项所述的二极管激光器组件(1)，其具有二极管激光器装置(3)，所述二极管激光器装置具有所述至少一个发射器(4)，其中，所述二极管激光器装置(3)具有第一基板(5)和/或第二基板(9)，其中，所述至少一个发射器(4)通过所述第一连接层(17)与所述第一基板(5)连接和/或通过所述第二连接层(19)与所述第二基板(9)连接，和/或，其中，所述第一基板(5)通过所述第一连接层(17)或另一第一连接层(17’)与所述第一冷却装置(13)连接，和/或所述第二基板(9)通过所述第二连接层(19)或另一第二连接层(19’)与所述第二冷却装置(15)连接。


4.根据以上权利要求中任一项所述的二极管激光器组件(1)，其中，所述第一连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·施特罗迈尔，AH·迈斯纳申克，G·乌尔班，G·汉森，C·卡斯滕斯，
申请(专利权)人：通快光子学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US