CN105826816A - 产生光的激光二极管子组件和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了产生光的激光二极管子组件和方法。公开了激光二极管子组件，其中二向色反射器一个接一个地按顺序进行布置，形成阵列或叠层，每个反射器具有连续阵列索引。提供了激光二极管发射器的阵列，每个发射器具有连续阵列索引。阵列的各个反射器使激光的子光束从具有相同阵列索引的各个激光二极管发射器改变方向，以经由具有较高阵列索引的二向色反射器传播，以便形成组合光束。公共部分反射器可用于激光二极管发射器来代替用于每个激光二极管发射器的各个波长选择性反射器。

Description

产生光的激光二极管子组件和方法
技术领域
本公开涉及光源，且更具体地涉及激光二极管光源和使用其产生光的方法。
背景
激光二极管是半导体二极管，其p-n结起激光增益介质的作用。为了得到在增益介质中的粒子数反转，正向电流被施加到p-n结。激光二极管芯片的被切割的或抛光的面可用于形成激光腔。外部反射镜和/或布拉格反射器也可用于这个目的。
激光二极管是在高功率密度和亮度下的相干光的廉价且有效的源。激光二极管广泛用在范围从CD播放器到混凝土切割工业激光器的电光器件中。在工业激光器中，激光二极管频繁地用作掺稀土光纤或棒的泵浦源。激光二极管也广布在光纤放大器中，其中它们用于泵浦掺铒光纤。
聚集激光二极管光实现更亮更强大的光源。作为例子，可通过使用光束形成并引导光学器件将由各个激光芯片产生的激光束堆积在彼此的顶部上以更好地填充光纤的圆形输入孔径来增加激光二极管光纤耦合的有效性。可选地或附加地，各个激光束可重叠以在空间中共同传播；然而为了使激光束有效地重叠，它们必须在某个特性(例如波长或偏振)方面不同。当光束重叠时，由此产生的光束的亮度增加。增加激光二极管光源的亮度对很多应用是重要的，包括光纤激光器的泵浦和直接使用二极管辐射对材料的处理。
可使用二向色反射镜来组合在不同波长下的激光二极管的发射。参考图1，现有技术激光二极管光源100包括激光二极管发射器120、用于在激光二极管发射器120的光谱增益频带内的不同的相应波长λ1、λ2和λ3下向激光二极管发射器120提供光学反馈以产生在相应波长λ1、λ2和λ3下的第一激光束111、第二激光束112和第三激光束113的外部体积布拉格反射器(VBG)101、102和103。第一二向色反射镜121和第二二向色反射镜122组合激光束111、112和113以得到输出激光束119。在所示例子中，第一二向色反射镜121透射在第一波长λ1下的第一激光束111，同时反射在第三波长λ3下的第三激光束113。第二二向色反射镜122透射在第一波长λ1和第三波长λ3下的第一激光束111，但反射在第二波长λ2下的第二激光束112。
激光二极管光源100的一个缺点是庞大。为了使第一二向色反射镜121和第二二向色反射镜122在光的两个偏振中以波长选择性方式反射光，在第一二向色反射镜121和第二二向色反射镜122上的相应的第三激光束113和第二激光束112的入射角需要很小，例如12-25度，阻止第一二向色反射镜121和第二二向色反射镜122的接近放置。另一缺点涉及使各个VBG101到103用于每个激光二极管发射器120，增加了激光二极管光源100的成本。随着通过增加在激光二极管光源100中的各个激光二极管发射器120的数量来增大功率，这两个缺点可变得更普遍。
概述
根据本发明，二向色反射镜可一个接一个地按顺序布置，形成阵列或堆叠。每个反射镜可具有连续阵列索引。可提供激光二极管发射器的阵列。每个发射器可具有连续阵列索引。阵列索引在本公开中被指定用于解释和识别目的，且不需要被印刷或物理地存在于部件上。阵列的各个反射器将来自具有相同阵列索引的各个激光二极管发射器的激光的子光束重定向以经由具有较高阵列索引的二向色反射器(如果有的话)进行传播，以便形成组合光束。换句话说，各个反射器透射来自具有较低阵列索引的其它激光二极管发射器(如果有的话)的子光束。
二向色反射器可在单个偏振中操作，允许反射器和激光二极管发射器例如在45±10度入射角下的紧凑放置。公共部分反射器(partialreflector)可用于激光二极管发射器来代替各个波长选择性反射器用于每个激光二极管发射器。公共部分反射器可包括部分反射镜，其在由二向色反射器的阵列来执行或促进波长选择的情况下是不需要波长选择性的。
(1)根据本公开，提供了激光二极管子组件，其包括：
由M个激光二极管发射器组成的阵列，其布置成发射在公共第一平面中传播的M个子光束，其中每个激光二极管发射器具有在由M个激光二极管发射器组成的阵列中的从1到M的连续阵列索引；
由M个二向色反射器组成的阵列，其中每个二向色反射器具有在由M个二向色反射器组成的阵列中的从1到M的连续阵列索引，
其中每个二向色反射器布置在第一平面中以反射具有相同阵列索引的激光二极管发射器的子光束并透射来自具有较低阵列索引的其它激光二极管发射器(如果有的话)的子光束，从而形成光束，
其中M个二向色反射器包括低通反射器或高通反射器，每个二向色反射器具有相应的边缘波长，其中M个二向色反射器的边缘波长随着二向色反射器的阵列索引分别单调地增加或减小；以及
部分反射器，其布置在光束的光路中的由M个二向色反射器组成的阵列的下游并布置成反射构成光束的每个子光束的一部分以传播回到其始发激光二极管发射器，从而形成M个激光二极管发射器中的每个的激光腔。
(2)如(1)所述的激光二极管子组件，其中所述部分反射器包括部分反射镜。
(3)如(1)所述的激光二极管子组件，其中所述部分反射器包括波长选择体积布拉格反射器。
(4)如(1)所述的激光二极管子组件，其中所述由M个二向色反射器组成的阵列中的每一个二向色反射器以相对于所述光束成45度±10度的角进行布置。
(5)如(1)所述的激光二极管子组件，其中所述M个激光二极管发射器的每一个包括平面激光二极管芯片和用于准直在垂直于所述第一平面的第三平面中的相应的子光束的快轴准直透镜。
(6)如(5)所述的激光二极管子组件，其中所述M个激光二极管发射器的所述激光二极管芯片布置在公共第二平面中，其中每个激光二极管发射器的所述快轴准直透镜包括平行于所述第二平面延伸的公共快轴准直透镜的部分。
(7)如(6)所述的激光二极管子组件，其中所述M个激光二极管发射器的每一个还包括用于准直在所述第一平面中的相应的子光束的慢轴准直透镜。
(8)如(1)所述的激光二极管子组件，其中M是至少12。
在子组件的一个实施方式中，部分反射器可包括可具有平坦光谱响应的部分反射镜。
(9)根据一个实施方式，还提供了激光二极管组件，其包括两个(1)所述的激光二极管子组件，其中在操作中，M个激光二极管发射器的相应的两个阵列中的第一个形成第一光束，而M个激光二极管发射器的相应的两个阵列中的第二个形成第二光束；
光学组合器，其用于将第一光束和第二光束组合成组合光束；以及
公共部分反射器，其代替这两个激光二极管子组件的部分反射器，其中公共部分反射器布置在光学组合器的下游的组合光束的光路中用于回射每个子光束，从而形成M个激光二极管发射器的第一阵列和第二阵列中的每个激光二极管发射器的激光腔。
(10)如(9)所述的激光二极管组件，其中所述光学组合器包括二向色反射器，所述二向色反射器用于反射所述第二光束但透射所述第一光束。
(11)如(9)所述的激光二极管组件，其中所述光学组合器包括偏振光束组合器，所述偏振光束组合器用于反射所述第二光束但透射所述第一光束。
(12)如(9)所述的激光二极管组件，其中所述公共部分反射器包括部分反射镜。
(13)如(9)所述的激光二极管组件，其中所述公共部分反射器包括波长选择体积布拉格反射器。
在一些实施方式中，光学组合器可包括带通二向色反射镜或偏振光束组合器。
(14)根据本公开，还提供了激光二极管组件，其包括(1)所述的由N个激光二极管子组件组成的阵列，其布置成发射在公共第四平面中传播的N个子光束，其中每个激光二极管子组件具有在由N个激光二极管子组件组成的阵列中的从1到N的连续阵列索引；
由N个组合反射器组成的阵列，其中每个组合反射器具有在由N个组合反射器组成的阵列中的从1到N的连续阵列索引，
其中阵列的每个组合反射器布置在第四平面中以反射具有相同阵列索引的激光二极管子组件的光束并透射来自具有较低阵列索引的其它激光二极管子组件(如果有的话)的光束，从而形成组合光束，
其中N个组合反射器包括低通或高通二向色反射器，每个二向色反射器具有相应的边缘波长，其中N个组合反射器的边缘波长随着组合反射器的阵列索引分别单调地增加或减小；以及
公共部分反射器，其代替N个激光二极管子组件的部分反射器，其中公共部分反射器布置在由N个组合反射器组成的阵列的下游的组合光束的光路中并布置成反射构成组合光束的每个子光束的一部分以传播回到其始发激光二极管发射器，从而形成N个由M个激光二极管发射器组成的阵列的每个激光二极管发射器的激光腔。
(15)如(14)所述的激光二极管组件，其中M至少是12以及N至少是4。
(16)根据本公开，还提供了一种包括两个如(14)中所述的激光二极管组件和用于将相应的两个组合光束组合成输出光束的偏振光束组合器的激光二极管装置，
所述激光二极管组件还包括公共部分回射器，其代替所述两个激光二极管组件的所述公共部分反射器，其中所述公共部分回射器布置在所述偏振光束组合器下游的所述输出光束的光路中，并布置成反射构成所述输出光束的每个子光束的一部分，从而形成M个激光二极管发射器的相应的第一N阵列和第二N阵列的每个激光二极管发射器的激光腔。
(17)如(16)所述的激光二极管组件，其中所述公共部分回射器包括部分反射镜。
(18)如(16)所述的激光二极管组件，其中所述公共部分回射器包括波长选择体积布拉格反射器。
(19)根据本公开，还提供了用于产生光的方法，该方法包括：
(a)提供由M个激光二极管发射器组成的阵列并布置M个激光二极管发射器以用于发射在公共第一平面中传播的M个子光束，其中每个激光二极管发射器具有在由M个激光二极管发射器组成的阵列中的从1到M的连续阵列索引；
(b)提供由M个二向色反射器组成的阵列，其中每个二向色反射器具有在由M个二向色反射器组成的阵列中的从1到M的连续阵列索引，以及将每个二向色反射器布置在第一平面中以反射具有相同阵列索引的激光二极管发射器的子光束并透射来自具有较低阵列索引的其它激光二极管发射器(如果有的话)的子光束，从而形成光束，
其中M个二向色反射器包括低通反射器或高通反射器，每个二向色反射器具有相应的边缘波长，其中M个二向色反射器的边缘波长随着二向色反射器的阵列索引分别单调地增加或减小；
(c)提供部分反射器，并将该部分反射器布置在由M个二向色反射器组成的阵列的下游的光束的光路中以反射构成光束的每个子光束的一部分以传播回到其始发激光二极管发射器，从而形成M个激光二极管发射器中的每一个的激光腔；以及
(d)使由M个激光二极管发射器组成的阵列通电。
(20)如(19)所述的方法，还包括：
(i)重复步骤(a)和(b)N次以便提供由N个激光二极管子组件组成的阵列，并布置所述N个激光二极管子组件用于发射在公共第四平面中传播的N个光束，其中每个激光二极管子组件具有在所述由N个激光二极管子组件组成的阵列中的从1到N的连续阵列索引；
(ii)提供由N个组合反射器组成的阵列，其中每个组合反射器具有在所述由N个组合反射器组成的阵列中的从1到N的连续阵列索引，以及将所述阵列的每个组合反射器布置在第四平面中以反射具有相同阵列索引的所述激光二极管子组件的光束，并且在存在具有较低阵列索引的其它激光二极管子组件时，透射来自所述具有较低阵列索引的其它激光二极管子组件的光束，从而形成组合光束，
其中所述阵列的N个组合反射器包括低通二向色反射器或高通二向色反射器，每个二向色反射器具有相应的边缘波长，其中所述N个组合反射器的所述边缘波长随着所述组合反射器的阵列索引分别单调地增加或减小；
(iii)提供公共部分反射器来代替所述N个激光二极管子组件的所述部分反射器，以及将所述公共部分反射器布置在所述由N个组合反射器组成的阵列的下游的所述组合光束的光路中，其中所述公共部分反射器布置成反射构成所述组合光束的每个子光束的一部分以传播回到其始发激光二极管发射器，从而形成N个由M个激光二极管发射器组成的阵列的每个激光二极管发射器的激光腔；以及
(iv)使所述N个由M个激光二极管发射器组成的阵列通电。
附图的简要说明
现在将结合附图描述示例性实施方式，其中：
图1示出现有技术激光二极管光源的示意性方框图；
图2A示出本公开的激光二极管子组件的示意性顶视图；
图2B示出图2A中的激光二极管子组件的二向色反射镜的透射光谱，其与在图2A的激光二极管子组件的光学链中的二向色反射镜的位置相关；
图3A示出包括图2A中的两个子组件、光学组合器和公共部分反射器的激光二极管组件的示意性顶视图；
图3B示出在图3A中的激光二极管组件中使用的部分反射镜的示意视图；
图3C示出在图3A中的激光二极管组件中使用的波长选择性VBG的示意视图；
图4A示出包括图2A中的多个子组件、多个高通二向色反射器和公共部分反射器的激光二极管组件的示意性顶视图；
图4B示出显示图4A中的高通二向色反射器的边缘波长位置的透射光谱；
图5A示出包括图2A中的多个子组件、多个带通二向色反射器和公共部分反射器的激光二极管组件的示意性顶视图；
图5B示出图5A中的带通二向色反射器的透射光谱；以及
图6示出根据本公开的用于产生光的方法的流程图。
详细描述
虽然本教导是结合各种实施方式和例子进行描述的，但是其意图不是指本教导被限制为这样的实施方式。相反，如本领域中的技术人员将认识到的，本教导包括各种可选形式和等效形式。
参考图2A，可提供如下所述的激光二极管子组件200。例如，激光二极管子组件200可包括M个激光二极管发射器202-1、202-2、202-3、202-4、202-5、202-6...202-M的阵列202，其中M是>1的整数。为了方便起见，M个激光二极管发射器202-1...202-M具有从1到M的阵列索引。在这里和在全部说明书中，术语“阵列索引”仅仅表示标识符，更像参考数字；当然，实际阵列索引不需要物理地存在于特定的发射器或其他的设备上或附近，关于这点，在本公开中使用术语“阵列索引”。M个激光二极管发射器202-1...202-M布置成发射在公共“第一”平面206中传播的相应的M个子光束204-1...204-M。
可提供M个二向色反射器208-1、208-2、208-3、208-4、208-5、208-6...208-M的阵列208，即具有从1到M的阵列索引。每个二向色反射器208-1...208-M可布置在第一平面206中以反射光的子光束208-1...208-M中的特定的一个子光束，特别是具有相同阵列索引的激光二极管发射器的子光束，以经由具有较高阵列索引的阵列208的二向色反射器(如果有的话)进行传播，从而形成光束212。换句话说，每个二向色反射器208-1...208-M布置在第一平面206中以反射具有相同阵列索引m的激光二极管发射器的子光束208-m，并透射来自具有较低阵列索引m的其它激光二极管发射器的子光束，从而形成光束212。本文m＝1...M。
例如，由第一激光二极管发射器202-1发射的第一子光束204-1由第一二向色反射器208-1进行反射以经由二向色反射器208-2...208-M进行传播；由第二激光二极管发射器202-2发射的第二子光束204-2由第二二向色反射器208-2进行反射以经由二向色反射器208-3...208-M进行传播；由第三激光二极管发射器202-3发射的第三子光束204-3由第三二向色反射器208-3进行反射以经由二向色反射器208-4...208-M进行传播；等等。由最后的激光二极管发射器202-M发射的最后的子光束204-M由最后的二向色反射器208-M进行反射而不通过其他的二向色反射器进行传播。第一二向色反射器208-1不透射任何子光束，并可由常规反射镜代替。
M个二向色反射器208-1...208-M可以都是低通反射器或高通反射器。在图2B中所示的实施方式中，出于说明的目的，M个二向色反射器208-1...208-M可以都是低通反射器。每个二向色反射器208-1...208-M具有相应的边缘波长λm，m＝1…M。M个二向色反射器208-1...208-M的边缘波长随着反射器阵列索引单调地增加，如在图2B中所示。对于M个二向色反射器208-1...208-M是高通发射器的情况，边缘波长λm单调地减小。
部分反射器210可布置在光束212的光路211中的M个二向色反射器208-1...208-M的阵列的下游，用于反射每个子光束204-1...204-M的预定义部分以传播回到相应的激光二极管发射器202-1...202-M，从而形成M个激光二极管发射器202-1...202-M中的每一个的激光腔。在一个实施方式中，部分反射器210包括用于定义每个激光二极管发射器202-1...202-M的发射波长的VBG或一系列VBG。然而，部分反射器210的波长选择性可能不是必要的。因为M个激光二极管发射器202-1...202-M布置成提供在不与阵列208的其它二向色反射器的波长重叠的特定波长下的光学反馈，部分反射器210可包括部分反射镜，其自身可以是光谱上平坦的。M个二向色反射器208-1...208-M的阵列的波长选择性是由波长选择性反射和波长选择性透射的光谱滤波效应产生的。通过说明性示例，第二反射镜204-2的波长选择性反射与第二子光束204-2通过其进行传播的那些二向色反射镜(即第三到第M个反射镜208-3...208-M)的累积光谱滤波效应组合。最后的二极管发射器202-M的发射波长可通过最后的二向色反射镜208-M的光谱选择性反射和最后的激光二极管发射器202-M的有源介质的增益带的边缘波长进行定义。
二向色反射器208-1...208-M不必在光的两个偏振中操作。激光二极管发射器的发射一般是线性偏振的，使得二向色反射器208-1...208-M的波长选择性特性需要为仅仅一个偏振进行定义。这放宽了二向色反射器208-1...208-M的设计要求，使它们能够在大约45度入射角下操作，如图2A所示。换句话说，M个二向色反射器208-1...208-M的阵列的每一个二向色反射器可布置在相对于光束212成大约45度(例如45±10度)的角度下。在任何方便的配置中，当然可使用例如在30和60度之间的其它入射角度。激光二极管发射器202-1...202-M的紧凑放置使相对大数量的发射器能够装进紧密的空间中。作为非限制性示例，可使用至少12个激光二极管发射器202-1...202-M，即M至少是12。在另一实施方式中，发射器M的数量可以是24和更高。
仍然参考图2A，激光二极管子组件200的M个激光二极管发射器202-1...202-M一般包括平面激光二极管芯片，其发射在垂直于未示出的激光二极管芯片基板的“第三”平面(未示出)中快速发散。作为非限制性示例，当激光二极管芯片202-1...202-M布置成平行于第一平面206时，第三平面可垂直于第一平面206并平行于激光二极管光束204-1...204-M。为了使在第三平面中的激光二极管光束204-1...204-M准直，每个激光二极管发射器202-1...202-M可包括快轴准直透镜。因为激光二极管发射器202-1...202-M布置成靠近彼此，如图2A所示，快轴准直透镜可组合到单个快轴准直透镜214内。M个激光二极管发射器202-1...202-M中的每一个还可包括用于使在第一平面206中的相应的子光束204-1...204-M准直的慢轴准直透镜216-1...216-M。
M个激光二极管发射器202-1...202-M可布置在未示出的公共“第二”平面中，第二平面可以不平行于第一平面206，因为M个激光二极管发射器202-1...202-M的输出面可以成一角度以避免背反射。如本领域中的技术人员公知的，从有角度的面发射的子光束204-1...204-M将以与激光二极管芯片的平面成一角度而进行发射。
转到图3A，进一步参考图2A，激光二极管组件300(图3A)包括两个激光二极管子组件200(图2A)。在操作中，M个激光二极管发射器的第一阵列301(图3A)形成第一光束311，以及M个激光二极管发射器的第二阵列302形成第二光束312。可提供用于将第一光束311和第二光束312组合成组合光束320的光学组合器308。可提供公共部分反射器310A来代替两个激光二极管子组件200的部分反射器210。公共部分反射器310A布置在光学组合器308的下游的组合光束320的光路322中，用于回射M个激光二极管发生器的第一阵列301和第二阵列302的每个子光束204-1...204-M，从而形成M个激光二极管发生器的第一阵列301和第二阵列302的每个激光二极管发射器的激光腔。
在图3A中，光学组合器308包括偏振光束组合器，例如偏振立方体。第一光束311具有p偏振314。第二光束312具有在半波片315之前的p偏振314和在半波片315之后的s偏振316。光学组合器308将第一光束311和第二光束312组合成随机偏振的组合光束320。在另一实施方式中，光学组合器308包括二向色反射器，其用于反射第二光束312同时透射第一光束311。当然，对于这种情况，第一光束311和第二光束312需要在光谱上不同。
参考图3B，公共部分反射器310A可包括部分反射镜310B，例如半透明光谱平坦镜。在图3C所示的另一实施方式中，公共部分反射器310A可包括VBG反射器310C，用于提供M个激光二极管发射器的第一阵列301和第二阵列302的各个子光束204-1...204-M的波长选择性反射。为了该目的，VBG反射器310C可包括用于反射不同波长的光的多个连续布置的区317、318、319。部分反射镜310B和VBG反射器310C还可代替在图2A中的激光二极管子组件200的部分反射器210或被包括在其中。
现在转到图4A，进一步参考图2A，激光二极管组件400可包括用从1到N的阵列索引连续编号的由N个激光二极管子组件组成的阵列，即200-1...200-N，其中N是>1的整数。为了简单起见，在图4A中只示出三个激光子组件，200-1、200-2和200-3。N个激光二极管子组件200-1...200-N相应于图2A中的激光二极管子组件200。
在操作中，M个激光二极管发射器202-1...202-M的相应的N个阵列发射在公共“第四”平面406(即图4A的平面)中传播的N个光束412-1...412-N。提供具有从1到N的阵列索引的N个组合反射器阵列410，即410-1...410-N。为了简单起见，在图4A中示出仅仅三个光束412-1、412-2和412-3和仅仅三个组合反射器410-1、410-2和410-3。阵列410的每个组合反射器410-1...410-N布置在第四平面406中，以反射N个光束412-1...412-N中的相应光束以经由阵列410的组合反射器410-1...410-N中的具有较高阵列索引的那些组合反射器(如果有的话)进行传播，以便形成组合光束420。换句话说，阵列的每个组合反射器410-1...410-N布置在第四平面406中以反射具有相同阵列索引n的激光二极管子组件200-n的光束并透射来自具有较低阵列索引的其它激光二极管子组件(如果有的话)的光束，从而形成组合光束420。
例如，具有第一光谱带414-1的第一光束412-1由第一组合反射器410-1进行反射以通过第二组合反射器412-2、第三组合反射器412-3等到第N个组合反射器410-N进行传播。具有第二光谱带414-2的第二光束412-2由第二组合反射器410-2进行反射以通过第三组合反射器412-3等到第N个组合反射器410-N进行传播。具有第三光谱带414-3的第三光束412-3由第三组合反射器410-3进行反射。
在所示实施方式中，N个组合反射器410-1...410-N包括高通二向色反射器，每个具有相应的边缘波长。N个组合反射器的边缘波长随着反射器阵列索引分别单调地减小。例如参考图4B，透射功能416-1、416-2和416-3分别相应于组合反射器410-1、410-2和410-3。第一光谱带414-1不被具有透射功能416-1的第一组合反射器410-1透射但反射，并被具有相应的透射功能416-2和416-3的第二组合反射器410-2和第三组合反射器410-3透射。第二光谱带414-2不被第二组合反射器410-2透射但反射，并被第三组合反射器410-3透射。第三光谱带414-3被第三组合反射器410-3反射。
可提供公共部分反射器440来代替N个激光二极管子组件的部分反射器210(图2A)。公共部分反射器440(图4A)可布置在由N个组合反射器组成的阵列410下游的组合光束420的光路422中，用于回射每个子光束204-1...204-M(图2A)的一部分，从而形成N个由M个激光二极管发射器组成的阵列的每个激光二极管发射器202-1...202-M的激光腔。数量M和N可改变。在优选实施方式中，M至少是12，而N至少是4。
可提供用于将两个激光二极管组件400(在图4A中只示出一个)的相应的两个组合光束420偏振组合成输出光束450的光学偏振光束组合器408。对于这个激光二极管装置实施方式，可在偏振光束组合器408下游提供公共部分反射器440。如在图3A的激光二极管组件300的情况中，公共部分反射器440可包括部分反射镜310B(图3B)和/或VBG反射器310C(图3C)。部分反射镜310B可以是非二向色的，即在光谱上平坦的反射镜。
现在参考图5A，并进一步参考图4A，激光二极管组件500类似于图4A中的激光二极管组件400。与图4A中的激光二极管组件400相比较，图5A中的激光二极管组件500的一个不同之处是，在图5A中的激光二极管组件500中，使用带通组合反射器510-1、510-2、510-3、510-4、...510-N(只示出前四个)来代替高通组合反射器410-1、410-2、410-3...410-N。带通二向色反射器510-1、510-2、510-3、510-4、...510-N可用于一次组合由激光二极管子组件200-1、200-2、200-3、200-4...200-N等产生的光束512-1、512-2、512-3、512-4...512-N中的两个。例如，在图5A中，第一带通组合反射器510-1组合第一输出光束512-1与来自未示出的其他激光二极管子组件的输出光束；第二带通组合反射器510-2组合因而产生的光束与第二输出光束512-2；第三带通组合反射器510-3组合因而产生的光束与第三输出光束512-3；第四带通组合反射器510-4组合因而产生的光束与第四输出光束512-4；等等。图5B示出第三带通组合反射器510-3的透射光谱516-3，其示出光谱带514-1和514-3可如何由第三带通组合反射器510-3组合。
转到图6，以及进一步参考图2A，用于产生光的方法600(图6)包括提供具有从1到M的连续阵列索引的M个激光二极管发射器202-1...202-M的阵列202(图2A)以及布置用于发射在公共第一平面206中传播的M个子光束204-1...204-M的M个激光二极管发射器202-1...202-M的步骤602。
在下一步骤604(图6)中，提供M个二向色反射器208-1...208-M的阵列208(图2A)。M个二向色反射器208-1...208-M具有从1到M的连续阵列索引。在这个步骤中，每个二向色反射器208-1...208-M布置在第一平面206中以反射具有相同阵列索引m的激光二极管发射器202-m的子光束204-m，以经由具有较高阵列索引m+1...M的二向色反射器208-m+1...208-M(如果有的话)进行传播，从而形成光束212。换句话说，每个二向色反射器208-1...208-M布置在第一平面206中以反射具有相同阵列索引m的激光二极管发射器的子光束204-m并透射来自具有较低阵列索引的其它激光二极管发射器(如果有的话)的子光束，从而形成光束212。如上面参考图2A解释的，M个二向色反射器208-1...208-M可包括低通反射器或高通反射器，每个二向色反射器208-1...208-M具有相应的边缘波长λm，m＝1…M。M个二向色反射器的边缘波长λm，在低通反射器的情况下随着反射器阵列索引m而单调增加，或在高通反射器的情况下随着反射器阵列索引m而单调减小。
在下一步骤606(图6)中，部分反射器210被提供并布置在光束212的光路211中，在M个二向色反射器208-1...208-M的阵列208的下游，用于反射每个子光束204-1...204-M的一部分以传播回到相应的激光二极管发射器202-1...202-M，从而形成M个激光二极管发射器202-1...202-M的每一个的激光腔。然后，在最后一个步骤608中，M个激光二极管发射器202-1...202-M的阵列202被通电。
方法600可被扩展用于使用例如图4A中的激光二极管组件400来产生光。仍然参考图6，以及进一步参考图2A和4A，如在图6中用虚线所表示的方法600的前两个步骤602、604可重复，以提供具有从1到N的连续阵列索引的N个激光二极管子组件200-1...200-N的阵列(图4A)，每个激光二极管子组件200-1...200-N包括具有从1到M的连续阵列索引的M个激光二极管发射器202-1...202-M的阵列202和具有从1到M的连续阵列索引的M个二向色反射器208-1...208-M的阵列208。如上面参考图2A和图4A所述，每个二向色发射器208-1...208-M布置成反射由相应的激光二极管发射器202-1...202-M发射的子光束204-1...204-M以经由具有较高阵列索引的相同阵列的二向色反射器(如果有的话)进行传播，以便形成在公共第四平面406中传播的N个组合光束。
在步骤610中，具有从1到N的连续阵列索引的N个组合反射器410-1...410-N的阵列410可被提供并布置在第四平面406中(图4A)以反射N个光束412-1...412-N中的相应光束以经由具有较高阵列索引的组合反射器410-1...410-N(如果有的话)进行传播，以便形成组合光束420。如上面参考图4A所解释的，阵列410的N个组合反射器410-1...410-N可包括低通二向色反射器或高通二向色反射器，每个二向色反射器具有相应的边缘波长。N个组合反射器410-1...410-N的边缘波长，在低通反射器的情况下随着反射器阵列索引而单调增加，或在高通反射器的情况下随着反射器阵列索引而单调减小。
在该实施方式中，在步骤606中提供公共部分反射器440(图4A)代替N个激光二极管子组件200-1...200-N(图4A)的部分反射器210(图2A)。公共部分反射器440可布置在N个组合反射器410-1...410-N的阵列410下游的组合光束420的光路422中，用于回射每个子光束的一部分，从而形成N个由M个激光二极管发射器组成的阵列200-1...200-N的每个激光二极管发射器202-1...202-M的激光腔。然后在最后的步骤608中，M个激光二极管发射器202-1...202-M的N个阵列被通电。
本公开在范围上不被本文所述的特定实施方式限制。实际上，对本领域中的普通技术人员而言，除了本文所述的那些以外，其它各种实施方式和修改将从前述描述和附图中是明显的。因此，这样的其它实施方式和修改被认为是落在本公开的范围内的。此外，虽然为了特定的目的在特定的环境中在特定实现的背景中在本文描述了本公开，但是本领域中的普通技术人员将认识到，其有用性并不限于此，以及本公开可有利地在任何数量的环境中为了任何数量的目的而实现。相应地，应鉴于如本文所述的本公开的完全广度和精神来解释下面阐述的权利要求。

Claims (20)

1.一种激光二极管子组件，包括：
由M个激光二极管发射器组成的阵列，其布置成用于发射在公共第一平面中传播的M个子光束，其中每个激光二极管发射器具有在所述由M个激光二极管发射器组成的阵列中的从1到M的连续阵列索引；
由M个二向色反射器组成的阵列，其中每个二向色反射器具有在所述由M个二向色反射器组成的阵列中的从1到M的连续阵列索引，
其中每个二向色反射器布置在所述公共第一平面中以反射具有相同阵列索引的激光二极管发射器的子光束，并且在存在具有较低阵列索引的其它激光二极管发射器时，透射来自所述具有较低阵列索引的其它激光二极管发射器的子光束，从而形成光束，
其中所述M个二向色反射器包括低通反射器或高通反射器，每个二向色反射器具有相应的边缘波长，其中所述M个二向色反射器的边缘波长随着所述二向色反射器的阵列索引分别单调地增加或减小；以及
部分反射器，其布置在所述光束的光路中在所述由M个二向色反射器组成的阵列的下游，并布置成反射构成所述光束的每个子光束的一部分以传播回到其始发激光二极管发射器，从而形成所述M个激光二极管发射器中的每一个的激光腔。
2.如权利要求1所述的激光二极管子组件，其中所述部分反射器包括部分反射镜。
3.如权利要求1所述的激光二极管子组件，其中所述部分反射器包括波长选择体积布拉格反射器。
4.如权利要求1所述的激光二极管子组件，其中所述由M个二向色反射器组成的阵列中的每一个二向色反射器以相对于所述光束成45度±10度的角进行布置。
5.如权利要求1所述的激光二极管子组件，其中所述M个激光二极管发射器的每一个包括平面激光二极管芯片和用于准直在垂直于所述公共第一平面的第三平面中的相应的子光束的快轴准直透镜。
6.如权利要求5所述的激光二极管子组件，其中所述M个激光二极管发射器的所述平面激光二极管芯片布置在公共第二平面中，其中所述激光二极管发射器的所述快轴准直透镜包括平行于所述公共第二平面延伸的公共快轴准直透镜的部分。
7.如权利要求6所述的激光二极管子组件，其中所述M个激光二极管发射器的每一个还包括用于准直在所述公共第一平面中的相应的子光束的慢轴准直透镜。
8.如权利要求1所述的激光二极管子组件，其中M是至少12。
9.一种激光二极管组件，其包括权利要求1中所述的两个激光二极管子组件，其中在操作中，两个由M个激光二极管发射器组成的阵列中的第一个阵列形成第一光束，以及两个由M个激光二极管发射器组成的阵列中的第二个阵列形成第二光束；
光学组合器，其用于将所述第一光束和所述第二光束组合成组合光束；以及
公共部分反射器，其代替所述两个激光二极管子组件的部分反射器，其中所述公共部分反射器布置在所述光学组合器的下游的所述组合光束的光路中用于回射每个子光束，从而形成两个由M个激光二极管发射器组成的阵列的每个激光二极管发射器的激光腔。
10.如权利要求9所述的激光二极管组件，其中所述光学组合器包括二向色反射器，所述二向色反射器用于反射所述第二光束但透射所述第一光束。
11.如权利要求9所述的激光二极管组件，其中所述光学组合器包括偏振光束组合器，所述偏振光束组合器用于反射所述第二光束但透射所述第一光束。
12.如权利要求9所述的激光二极管组件，其中所述公共部分反射器包括部分反射镜。
13.如权利要求9所述的激光二极管组件，其中所述公共部分反射器包括波长选择体积布拉格反射器。
14.一种激光二极管组件，其包括布置成发射在公共第四平面中传播的N个光束的由如权利要求1中所述的N个激光二极管子组件组成的阵列，其中每个激光二极管子组件具有在所述由N个激光二极管子组件组成的阵列中的从1到N的连续阵列索引；
由N个组合反射器组成的阵列，其中每个组合反射器具有在所述由N个组合反射器组成的阵列中的从1到N的连续阵列索引，
其中每个组合反射器布置在所述公共第四平面中以反射具有相同阵列索引的激光二极管子组件的所述光束，并且在存在具有较低阵列索引的其它激光二极管子组件时，透射来自所述具有较低阵列索引的其它激光二极管子组件的光束，从而形成组合光束，
其中所述N个组合反射器包括低通二向色反射器或高通二向色反射器，每个二向色反射器具有相应的边缘波长，其中所述N个组合反射器的边缘波长随着所述组合反射器的阵列索引分别单调地增加或减小；以及
公共部分反射器，所述公共部分反射器代替所述N个激光二极管子组件的部分反射器，其中所述公共部分反射器布置在所述由N个组合反射器组成的阵列的下游的所述组合光束的光路中，并布置成反射构成所述组合光束的每个子光束的一部分以传播回到其始发激光二极管发射器，从而形成N个由M个激光二极管发射器组成的阵列的每个激光二极管发射器的激光腔。
15.如权利要求14所述的激光二极管组件，其中M至少是12以及N至少是4。
16.一种激光二极管装置，其包括两个如权利要求14中所述的激光二极管组件和用于将两个组合光束组合成输出光束的偏振光束组合器，
所述激光二极管组件还包括公共部分回射器，其代替所述两个激光二极管组件的公共部分反射器，其中所述公共部分回射器布置在所述偏振光束组合器下游的所述输出光束的光路中，并布置成反射构成所述输出光束的每个子光束的一部分，从而形成N个由M个激光二极管发射器组成的阵列的每个激光二极管发射器的激光腔。
17.如权利要求16所述的激光二极管组件，其中所述公共部分回射器包括部分反射镜。
18.如权利要求16所述的激光二极管组件，其中所述公共部分回射器包括波长选择体积布拉格反射器。
19.一种用于产生光的方法，所述方法包括：
(a)提供由M个激光二极管发射器组成的阵列并布置所述M个激光二极管发射器用于发射在公共第一平面中传播的M个子光束，其中每个激光二极管发射器具有在所述由M个激光二极管发射器组成的阵列中的从1到M的连续阵列索引；
(b)提供由M个二向色反射器组成的阵列，其中每个二向色反射器具有在所述由M个二向色反射器组成的阵列中的从1到M的连续阵列索引，以及将每个二向色反射器布置在所述公共第一平面中以反射具有相同阵列索引的激光二极管发射器的子光束，并且在存在具有较低阵列索引的其它激光二极管发射器时，透射来自所述具有较低阵列索引的其它激光二极管发射器的子光束，从而形成光束，
其中所述M个二向色反射器包括低通反射器或高通反射器，每个二向色反射器具有相应的边缘波长，其中所述M个二向色反射器的所述边缘波长随着所述二向色反射器的阵列索引分别单调地增加或减小；
(c)提供部分反射器，并将所述部分反射器布置在所述由M个二向色反射器组成的阵列的下游的所述光束的光路中，以反射构成所述光束的每个子光束的一部分以传播回到其始发激光二极管发射器，从而形成所述M个激光二极管发射器中的每一个的激光腔；以及
(d)使所述由M个激光二极管发射器组成的阵列通电。
20.如权利要求19所述的方法，还包括：
(i)重复步骤(a)和(b)N次以便提供由N个激光二极管子组件组成的阵列，并布置所述N个激光二极管子组件用于发射在公共第四平面中传播的N个光束，其中每个激光二极管子组件具有在所述由N个激光二极管子组件组成的阵列中的从1到N的连续阵列索引；
(ii)提供由N个组合反射器组成的阵列，其中每个组合反射器具有在所述由N个组合反射器组成的阵列中的从1到N的连续阵列索引，以及将所述阵列的每个组合反射器布置在所述公共第四平面中以反射具有相同阵列索引的激光二极管子组件的光束，并且在具有较低阵列索引的其它激光二极管子组件时，透射来自所述具有较低阵列索引的其它激光二极管子组件的光束，从而形成组合光束，
其中所述由N个组合反射器组成的阵列的N个组合反射器包括低通二向色反射器或高通二向色反射器，每个二向色反射器具有相应的边缘波长，其中所述N个组合反射器的所述边缘波长随着所述组合反射器的阵列索引分别单调地增加或减小；
(iii)提供公共部分反射器来代替所述N个激光二极管子组件的部分反射器，以及将所述公共部分反射器布置在所述由N个组合反射器组成的阵列的下游的所述组合光束的光路中，其中所述公共部分反射器布置成反射构成所述组合光束的每个子光束的一部分以传播回到其始发激光二极管发射器，从而形成N个由M个激光二极管发射器组成的阵列中的每个激光二极管发射器的激光腔；以及
(iv)使所述N个由M个激光二极管发射器组成的阵列通电。
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