高功率二极管激光器封装中的光学损耗管理的制作方法

文档序号:20080348发布日期:2020-03-10 10:31阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高功率二极管激光器模块,其包括:

外壳,其由导热材料制成且提供在多个外壳表面之间延伸的模块内部;

二极管激光器,其安置于所述模块内部中且被定位以发出激光束;

一个或多个光学组件,其安置于所述模块内部中且耦合到所述二极管激光束以改变所述激光束的一个或多个特性;

波导,其与所述模块内部光连通且被定位以接收来自所述一个或多个光学组件的所述激光束;以及

光学吸收体,其对应于施加到所述外壳表面中的至少一个外壳表面的一个或多个涂层且被定位以减小所述高功率二极管激光器模块在操作期间的温度,所述光学吸收体被定位于所述外壳中以接收杂散光,所述杂散光是通过所述激光束的产生和将所述激光束耦合到所述封装之外而产生的并且在所述模块内部中传播,其中,所述光学吸收体被配置为吸收所述杂散光且将与所述杂散光相关联的热传导远离所述模块内部且进入所述外壳以提高所述高功率二极管激光器模块到发生故障可靠性的平均时间和/或功率上限。

2.根据权利要求1所述的模块,其中所述光学吸收体是镍氧化物涂层。

3.根据权利要求1所述的模块,其中所述光学吸收体是选自以下各项构成的组的涂层:氮化硼、氮化铝、碳化硅、氧化钛、氧化镍、氧化钨或磷酸铜。

4.根据权利要求1所述的模块,其中所述光学吸收体包括所述外壳表面中的作为氧化的外壳表面的一个或多个外壳表面。

5.根据权利要求4所述的模块,其中所述外壳由铜制成且所述光学吸收体是氧化铜。

6.根据权利要求4所述的模块,其中所述一个或多个光学吸收体外壳表面包括氧化镍层。

7.根据权利要求1所述的模块,其中所述二极管激光器可操作以发出10w或更多的二极管激光器光。

8.根据权利要求1所述的模块,其中所述二极管激光器包括可操作以发出对应激光束的多个二极管激光器,且其中所述激光束被偏振多路复用。

9.根据权利要求1所述的模块,其中所述一个或多个光学组件包括:

准直光学器件,其耦合到所述激光束以提供与所述激光束相关联的快轴和慢轴准直;

转向光学器件,其被定位以改变所述激光束的方向;以及

聚焦光学器件,其被定位以将所述激光束聚焦到所述波导中。

10.一种方法,包括:

对激光二极管封装的用于所述封装内部中的杂散光的光学吸收的选定表面进行掩模,以形成选定的经掩模表面位置;

用非反应性焊料基底金属涂覆所述二极管激光器封装的表面,包括所述封装内部中的所述选定的经掩模表面位置;

移除掩模;以及

通过酸蚀刻所述二极管激光器封装的所述表面,在所述选定的经掩模表面位置的其中所述掩模被移除的地方形成光学吸收体。

11.根据权利要求10所述的方法,其进一步包括在掩模以形成所述选定的经掩模表面位置之前用吸收性材料涂覆所述激光二极管封装的所述表面。

12.根据权利要求11所述的方法,其中所述吸收性材料是氮化物或磷酸盐。

13.根据权利要求11所述的方法,其中所述吸收性材料是可氧化金属。

14.根据权利要求13所述的方法,其中所述可氧化金属是镍。

15.根据权利要求10所述的方法,其中用于掩模的所述选定表面是所述封装的铜表面,且其中所形成的光学吸收体由氧化铜或磷酸铜制成。

16.根据权利要求10所述的方法,其中所述光学吸收体被定位以提供引导废热远离敏感组件的热路径。

17.一种方法,其包括:

用焊料或焊料状材料涂覆二极管激光器封装的表面,包括其中杂散光光学吸收体待要定位至的表面;

对其中所述杂散光光学吸收体不定位至的选定表面进行掩模;

将吸收性涂层施加到所述二极管激光器封装的所述表面,所述吸收性涂层被定位以吸收在所述二极管激光器封装内传播的杂散光;以及

移除掩模。

18.根据权利要求17所述的方法,其中所述吸收性涂层是高温涂料、陶瓷或非金属化合物。

19.一种杂散光管理系统,用于能够处置超过10w的功率的激光器封装,所述激光器封装具有在激光器封装内部中的多个表面以及一个盖,且包括被定位以发出激光束的多个二极管激光器、用于准直和引导所述激光束的光学器件以及用于聚焦所述经准直和引导的光束的物镜,其中杂散光产生且未通过所述物镜耦合到所述激光器封装之外,所述杂散光管理系统包括:

杂散光吸收块,其被配置为利用施加到所述杂散光吸收块的表面的吸收性涂层来提高所述激光器封装的到发生故障的平均时间和/或操作期间的功率上限,所述杂散光吸收块被定位以接收在所述激光器封装内传播的杂散光且吸收所述杂散光,所述杂散光吸收块还包括用于将由所述吸收的杂散光产生的热耦合到所述激光器封装之外的热路径。

20.根据权利要求19所述的杂散光管理系统,其进一步包括散射元件,所述散射元件被定位以接收所述激光器封装中的杂散光且将所述杂散光散射到空腔中以由所述杂散光吸收块吸收。

21.根据权利要求20所述的杂散光管理系统,其中所述散射元件被定位以接收高强度光的镜面反射。

22.根据权利要求19所述的杂散光管理系统,其中所述杂散光吸收块形成所述激光器封装的一体式部分。

23.根据权利要求19所述的杂散光管理系统,其中所述激光器封装的选定表面被定位以镜面反射杂散光,使得所述杂散光被引导到所述杂散光吸收块。

24.根据权利要求23所述的杂散光管理系统,其进一步包括散射元件,所述散射元件被定位以接收杂散光的所述镜面反射且将所述杂散光散射到所述空腔中以由所述杂散光吸收块吸收。

25.根据权利要求23所述的杂散光管理系统,其中所述选定表面是光滑的但未经抛光。

26.根据权利要求19所述的杂散光管理系统,其中所述激光器封装的选定表面通过被化学或物理处理而具有粗糙度特征来提供对杂散光的漫反射。

27.根据权利要求19所述的杂散光管理系统,其中所述吸收性涂层选自以下构成的组:吸收性高温涂料、粘结剂中的陶瓷颗粒、载体溶剂中的油墨、或其组合。

28.根据权利要求27所述的杂散光管理系统,其中所述粘结剂选自以下构成的组:碳、氮化硼、氮化铝、碳化硅、或氧化钛、或其组合。

29.根据权利要求19所述的杂散光管理系统,其中所述杂散光吸收块是所述激光器封装的所述盖的内表面。

30.根据权利要求19所述的杂散光管理系统,其中所述二极管激光器以约640nm与约1080nm之间的波长进行发射。

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