[发明专利]具有FAC透镜面外波束转向的二极管激光设备

说明书

设备包括第一激光二极管、第一快轴准直器(FAC)、第二激光二极管以及第二快轴准直器(FAC)，第一激光二极管被定位成沿着光轴从出射面发射波束，所发射的波束具有垂直于光轴的垂直快轴和慢轴，第一快轴准直器(FAC)光学耦合到从所述出射面发射的波束，所述第一快轴准直器被配置为沿着重定向波束轴引导所述波束，所述重定向波束轴相对于所述第一激光二极管的光轴具有非零角度，第二激光二极管被定位为从第二激光二极管的出射面沿着平行于第一激光二极管的光轴的光轴发射波束，所述波束的慢轴与第一激光二极管的慢轴位于共同平面中，所述第二快轴准直器(FAC)光学耦合到从第二激光二极管的出射面发射的波束，并被配置为沿着重定向波束轴引导波束，所述波束轴相对于所述第二激光二极管的光轴具有非零角度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月6日提交的美国临时专利申请第62/627,165号和于2018年3月30日提交的美国临时专利申请第62/650,907号的优先权，这两个申请均通过引用并入本文。

技术领域

领域为激光二极管合束封装。

背景技术

已经开发了激光二极管，其产生使各种应用成为可能的实质输出功率。为了进一步增加可用的光功率，已经制造了激光二极管组件，其中来自多个激光二极管的输出波束在光纤激光系统中组合。这种激光二极管组件有时称为激光二极管封装。在包括泵浦连续波光纤激光器(CWBL)和/或直接加工材料的各种应用中，在激光工业中存在不断提高亮度并使激光二极管封装中的损失最小化的动力。然而，即使迫切需要没有各种缺点的解决方案，也仍然存在实现这种改进的各种障碍。以下披露描述了所述改进。

发明内容

设备示例使用相对于入射波束旋转和/或平移的快轴准直器来重定向激光二极管波束。

所选择的示例包括被定位成沿着平行于共同表面的平面中的光轴发射波束的二极管，所发射的波束的快轴与共同表面和光轴相互垂直，并且相对于所述光轴以偏离轴线的角度设置和/或偏移的快轴准直器，并且快轴准直器定位成接收所述波束、使所述波束准直并且相对于所述光轴以小角度引导所述波束，以便随后用转向镜进行波束堆叠。方法包括设置二极管和准直器以及操作二极管以形成包括快轴准直器的波束堆叠。

在一些激光二极管封装实施例中，每个衬底上芯片(CoS)(例如安装在超级载体上或直接安装到外壳表面的三个COS)被放置在相同的水平面上，使得每个COS具有相同的高度和到外壳和/或热沉的相同热路径。在代表性示例中，通过光学方法在竖直方向上堆叠激光二极管波束。在一些堆叠示例中，为了在竖直方向上实现波束分离，利用平坦的CoS安装件，使用快轴准直器(FAC)透镜来转向经准直的波束向上/向下。在一些示例中，使用竖直方向上的楔形棱镜或楔形慢轴准直器(SAC)来将准直波束转向为平行于水平面。设备和相关方法可提供平装二极管封装，其可用平金属板(或无阶梯和板)代替阶梯机加工部件，从而降低激光二极管结温度并改善激光二极管和激光二极管封装性能。在一些示例中，不设置阶梯从而允许使用难以或不可能有效地(例如以高精度)形成或加工的其他先进材料。