[發明專利]具有在基板構件上構造的多個發射器的激光器封裝件

無效

• 申請號: 201210022516.7
• 申請日: 2012-01-30
• 公開（公告）號: CN102790357A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 詹姆斯·W·拉林;保羅·魯迪;白辰東
• 申請（專利權）人: 天空公司
• 主分類號: H01S5/40
• 分類號: H01S5/40;H01S5/343
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李丙林;張英

相關申請的引用?

本申請要求于2011年1月24日提交的美國臨時申請61/435,578(文件編號027364-013600US)的優先權，由此出于所有目的將其結合于此以供參考。?

技術領域

本發明涉及光學裝置和相關方法。更具體地，本發明提供一種用于以高功率發射電磁輻射的方法和裝置，其中使用非極性或半極性含鎵基板(襯底，substrate)如GaN、AlN、InN、InGaN、AlGaN、和AlInGaN等。在各種實施方式中，提供了一種激光裝置。?

背景技術

在19世紀后期，托馬斯愛迪生發明了電燈泡。傳統的電燈泡，通常稱為“愛迪生電燈泡”，100多年來已經被用于各種各樣的應用包括照明和顯示。傳統電燈泡使用封閉在密封于底座(base)中的玻璃燈泡中的鎢絲，該底座被旋入插座中。該插座耦接于AC電源或DC電源。傳統電燈泡通常能夠在家庭、建筑物、和戶外發光、以及需要光或顯示的其他區域中找到。不幸地，這種傳統電燈泡存在這樣的缺陷：?

·傳統電燈泡耗散多于90％的用作熱能的能量。?

·傳統電燈泡通常由于燈絲元件的熱膨脹和收縮而出現故障。?

·傳統電燈泡在寬光譜范圍內發射光，其大部分不被人眼感受到。?

·傳統電燈泡在所有方向上發射，這對于要求強方向性或聚焦的應用，例如投影顯示、光學數據儲存等是不期望的。?

在1960年，由Theodore?H.Maiman?at?Hughes?Research?Laboratories?in?Malibu演示了激光器。這種激光器利用了固態閃光燈泵浦合成的紅寶石晶體以在694nm處產生紅色激光。到1964年，藍色和綠色激光器輸出由William?Bridges?at?Hughes?Aircraft利用稱為氬離子激光器的氣體激光器設計進行了演示。該Ar離子激光器利用惰性氣體作為激活媒質并產生在UV、藍色和綠色波長內(包括351nm、454.6nm、457.9nm、465.8nm、476.5nm、488.0nm、496.5nm、501.7nm、514.5nm和528.7nm)的激光輸出。該Ar離子激光器具有產生窄光譜輸出的高度定向且聚焦光的優勢，但這些激光器的效率、尺寸、重量和成本不合需要。?

隨著激光器技術發展，更有效的燈泵浦固態激光器設計被開發用于紅色和紅外波長，但這些技術用于藍色和綠色和藍色激光器仍然存在挑戰。以紅外線開發了燈泵浦固態激光器，并且利用具有非線性光學性能的特殊晶體將輸出波長轉化成可見光。綠色燈泵浦固態激光器具有3個階段：電流激勵燈，燈激發增益晶體(gain?crystal)，其在1064nm處發出激光，1064nm進入頻率轉換晶體中，其轉換成可見的532nm。所得綠色和藍色激光器稱為“具有二次諧波發生的燈泵浦固態激光器”(具有SHG的LPSS)并且比Ar離子氣體激光器更有效，但仍然對于專業(特殊性，specialty)科學和醫學應用之外的廣泛使用(配置，deployment)是不太有效、太大、太昂貴、太易碎。另外，在該固態激光器中使用的增益晶體通常具有能量儲存性能，這使得該激光器很難以高速度進行調制，這限制了它更廣泛的使用。?

為了改善這些可見激光器的效率，利用了高功率二極管(或半導體)激光器。這些“具有SHG的二極管泵浦固態激光器”(具有SHG的DPSS)具有3個階段：電流激勵808nm二極管激光器，808nm激發增益晶體，其在1064nm處發出激光，1064nm進入頻率轉換晶體中，其轉換成可見?的532nm。該DPSS激光器技術延長了LPSS激光器的壽命并且改善了效率，并且進一步的商業化接著發生在更高端專業工業、醫學、和科學應用中。二極管泵浦的改變增加了系統成本并且要求精確的溫度控制，使得該激光器具有相當大的尺寸、功率消耗，同時沒有解決能量儲存性能，這使得這些激光器很難以高速度進行調制。?

隨著高功率激光器二極管發展和新的專業SHG晶體被開發，直接轉換紅外二極管激光器的輸出以產生藍色和綠色激光輸出已變得可能。這些“直接加倍的二極管激光器”或SHG二極管激光器具有2個階段：電流激勵1064nm半導體激光器，1064nm進入頻率轉換晶體中，其轉換成可見的532nm綠色光。相比于DPSS-SHG激光器，這些激光器設計意味著改善效率、成本和尺寸，但所需的專業二極管和晶體使其有挑戰性。另外，盡管二極管-SHG激光器具有能夠直接進行調制的優勢，但是它們存在對于溫度的嚴重敏感的問題，這限制了它們的應用。?