[发明专利]高密集波长束组合激光系统

说明书

在外腔布置中将一组二极管激光光谱束组合的设备、系统和方法。二色波束组合器或体布拉格光栅束组合器位于外腔中，以便使每个二极管激光或成组的二极管激光在通过束组合器的通带确定的波长振荡。在实施例中，带宽足够窄的很多激光二极管的组合生成高亮度激光源，该高亮度激光源具有包括泵浦拉曼激光器或拉曼放大器的许多应用。

本申请根据35U.S.C.§119(e)(1)要求2017年6月13日递交的、申请号为62/519，113的美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容在此通过引用并入本申请。

技术领域

本发明涉及用于组合激光束以便提供具有在执行诸如焊接、切割、表面处理、表面熔覆、3D打印之类的激光操作中有用的性质并且作为用于其它激光系统的泵浦源的激光束的系统、方法以及设备。

当前亟需处理由于材料的红外线高反射率使得目前的红外激光无法处理的材料。高度反射红外线的材料对蓝色激光吸收较强，目前尚未发现用于商业激光操作的普遍适用性或通用性。现在可用的蓝色激光束和系统能够提供对红外激光束具有功率、亮度等同等特性的蓝色激光束。例如，相信在本发明之前，蓝色激光束系统已经能商业上焊接高度反射红外线的诸如铜之类的较厚的材料。这样，除了受让人努布鲁有限公司的近期发展，多年来行业中难以构建足够亮度的可见波长激光，由于倍频晶体的局限性，对倍频的尝试未能取得商业上的成功。对于执行用于在高度反射红外线的材料上操作的大多数、大范围(如果不是所有的)的商业激光应用，他们自己的蓝色激光二极管一般仍功率过低。这些蓝色二极管的功率水平通常很低，这些二极管的“高功率”一般指的是约6瓦(W)。而且，常用的组束方法(空间、偏振和离散波长)不足以构建具有足够亮度的蓝色激光以满足行业需求。空间组束的亮度受到用于准直激光二极管源的微光学器件的物理尺寸的限制。偏振组束(非相干性的)仅能使亮度以2x倍数增加。目前完成波长组束是通过耦合诸如体布拉格光栅(VBG)之类的波长选择元件，从而控制随后有串行(series)双色向滤光镜的激光二极管的波长，以便将光束组合成具有较宽带宽的单空间束。这个方法需要使用对系统带来额外成本的单独的体布拉格光栅，还会使得系统的尺寸增加。相干组束虽然能构建高亮度源，但是通常就在商业系统中实施而言过于复杂和昂贵。

术语“激光处理”和“材料激光处理”以及类似的术语，除非另有明确提出，否则应以可能性最广泛的含义来理解并且包括焊接、钎焊、熔炼、连接、退火、软化、增粘、表面重修、喷丸、热处理、熔断、密封和堆叠。

如这里使用的术语“UV”、“紫外”、“紫外谱”、“光谱的紫外线部分”以及类似的术语，除非另有明确声明，否则应以最广泛的含义来理解并且包括波长从约10nm到约400nm(纳米)的光，和从10nm到400nm。

如这里使用的术语“可见”、“可见光谱”、“光谱的可见部分”以及类似的术语，除非另有明确声明，否则应以最广泛的含义来理解并且包括波长从约380nm到约750nm的光，和从400nm到700nm。

如这里使用的术语“蓝色激光束”、“蓝色激光器”以及“蓝色”，除非另有明确声明，否则应以最广泛的含义来理解并且一般指的是提供激光束的系统，激光束，提供(例如传送)波长从约400nm到约500nm的激光束或光的激光源，例如激光器和二极管激光器，和从400nm到500nm。

如这里使用的术语“绿色激光束”、“绿色激光器”以及“绿色”，除非另有明确声明，否则应以最广泛的含义来理解并且一般指的是提供激光束的系统，激光束，提供(例如传送)波长从约500nm到约575nm的激光束或光的激光源，例如激光器和二极管激光器，和从500nm到575nm。

如这里使用的术语“红色激光束”、“红色激光器”以及“红色”，除非另有明确声明，否则应以最广泛的含义来理解，并且一般指的是提供激光束的系统，激光束，提供(例如传送)波长从约600nm到约750nm的激光束或光的激光源，例如激光器和二极管激光器，和从600nm到750nm。