[发明专利]包括激光源和化合物面波长转换器件的近耦合无热光学封装

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年5月26日提交的美国申请No.12/471,666的优先权。

背景

本公开涉及经频率转换的激光源、激光投影系统，尤其涉及在诸如蜂窝电话、PDA、膝上型计算机等应用中用于激光源和多色激光投影仪的光学封装配置。

发明内容

本发明人已经认识到经频率转换的激光源和多色激光投影仪必须紧凑以便用于很多投影应用。该目标在需要三个独立颜色源(红、绿、蓝)的多色投影系统中尤其具有挑战性。尽管红色和蓝色源相当紧凑，然而经频率转换的绿色激光源在该方面尤其具有挑战性，因为它们通常利用IR激光源和二次谐波发生(SHG)晶体或一些其它类型的波长转换器件。有源和无源耦合光学器件通常用于确保IR泵浦光与SHG晶体波导的适当对准。封装还可包括用于在宽温度范围上增强机械稳定性的硬件。这些组件共同地增加总封装体积和操作复杂性。

本公开的具体实施例使SHG晶体或其它类型的波长转换器件与激光源紧密接近，以消除对耦合光学器件的需要，减少封装组件的数量并降低封装体积。该封装还被设计成在宽操作温度范围内无源地无热。根据本公开的一个实施例，提供一种光学封装，包括激光源和波长转换器件。激光源被定位成使得该激光源的输出面近耦合(proximity-couple)于波长转换器件输入面的波导部分。波长转换器件的输入面包括α-切面和β-切面。输入面的α-切面相对于波长转换器件的波导以水平角α定向，以允许激光源的输出面和波长转换器件的输入面的近耦合。输入面的β-切面相对于波长转换器件的波导以水平角β定向，以与器件的水平倾斜角配合，来减少从波长转换器件的输入面进入激光源的背反射。公开了另外一些实施例。

附图简述

本公开的特定实施例的以下详细描述可在结合以下附图阅读时被最好地理解，在附图中类似的结构以类似的附图标记指示，而且在附图中：

图1和2示出根据一个实施例的近耦合的光学封装；

图3A和3B是在与图1和2所示的光学封装相似的光学封装中提供波长转换器件的另一个替换方案的示意性俯视图；

图4A-4D是示出在与图1和2所示的光学封装相似的光学封装中波长转换器件垂直倾斜的方式的示意性正视图；

图5和6示出根据实施例的光学封装，其中激光源和波长转换器件设置在包括用于波长转换器件的安装槽的共同基板上；

图7-10示出根据实施例的光学封装，其中波长转换器件由提升基板支承；以及

图11-14示出根据实施例的光学封装，其中激光源和波长转换器件由包括悬挂狭槽的共同衬底支承。

详细描述

首先参考图1和图2，示出了根据本公开的一个实施例的光学封装100。图1示出包括激光源10和波长转换器件20的光学封装100。波长转换器件20包括由α-切面22和β-切面24形成的输入面、输出面26和从输入面延伸至输出面26的波导30。激光源10被定位成使得该激光源10的输出面12近耦合于波长转换器件20的输入面的波导部分。

为了描述和限定本公开，注意到，当激光源的输出面和波长转换器件的输入面的接近是将来自激光源的光学信号耦合到波长转换器件的波导的主要机制时，可将激光源视为“近耦合”于波长转换器件。典型的近耦合封装在激光源和波长转换器件的光路中将不采用准直、聚焦或其它类型的耦合光学器件，尽管可构想到一些近耦合封装可在激光器和波长转换器件之间采用相对次要的光学元件，诸如光学薄膜、保护性元件、校正透镜、滤光器、光学漫射器等。在任何情况下，对于近耦合封装，可构想到激光器和波长转换器件的接近将负责从激光器耦合到波长转换器件的光强的至少30％。

图2更详细地示出波长转换器件20的输入面，其中以相似的附图标记指示相似的结构。如上所述，波长转换器件的输入面包括α切面22和β切面24。输入面的α-切面22相对于波长转换器件20的波导30以水平角α定向，以允许激光源10的输出面12和波长转换器件20的输入面的近耦合。输入面的β-切面24相对于波长转换器件20的波导30以水平角β定向，并且与水平倾斜角φ配合，以减少从波长转换器件20的输入面进入激光源10的背反射，这通常由从波导的输入面向后反射至激光源输出面的接受光锥的光所导致。

为了促进上述近耦合，应将角α和角β选择成满足以下关系：

α＜180°-β＜φ。