JP2016534547A5 - - Google Patents

Description

発明によるレーザーデバイスの好ましい態様を、図１〜３を参照しながら以下に定義する。

そのような第一コンテナ１の典型的な外形寸法は１０×１０×１０ミリメートルであってよく、そのため内部空間３は、約１立法センチメートルまたはそれ以下であってよい。当然のことながら、より大きいまたはより小さい第一コンテナもまた考え得る。

図１において、板状の封止部２５が第一コンテナ１の外部表面に取り付けられる。一般に、封止部２５は、（直接または間接に（上記を参照））第一コンテナ１の外部または内部表面に取り付けることができ、または少なくとも一部で、貫通開口部２４に適合するように成形することができる。好ましくは、封止板２５は第一コンテナ１に接着される（他の技術を使用することもできる）。

活性領域または活性層５１を光学的にポンピングするために、発光ダイオードを備える光学的ポンプデバイス５５が提供される。発光ダイオードは安価であり、信頼性があるポンプ光源である。光学的ポンプデバイス５５は、本体５６と、ダイオード自体（図には示されていない）と、導光手段としての焦点レンズ５７とを含む。本体５６は第一コンテナ１に直接に取り付けられる。光学的ポンプデバイス５５は第一コンテナ１に対して、焦点レンズ５７が活性層５１（内部空間３にある）までの距離（これが焦点レンズ５７の焦点距離と実質的に同じであるように）を有するように配置され、後者の長さは、好ましくは０．４〜０．６である焦点レンズの開口数に対応して、約０．５〜３ミリメートルの範囲にある。

ポンプデバイス５５および第二コンテナ１０は図示していない。先と同様に、励起ビーム７は第一貫通開口部２３を通って入ることができ、一方で、レーザー放射ビーム８は第二貫通開口部２４を通って出ていく。
本願発明は以下の態様を含む。
（態様１）
垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）を収容するための内部空間（３）を備える第一コンテナ（１）であって、
該第一コンテナ（１）は外部空間（４）から該内部空間（３）を密封し、
該第一コンテナ（１）は少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）を備える少なくとも１つのコンテナ壁を含み、
該少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）は：
外部空間（４）から内部空間（３）への光学的励起ビーム（７）の通過および／または、
内部空間（３）から外部空間（４）へのレーザー放射ビーム（８）の通過
に適応され、
該第一コンテナ（１）がシーリングミラー（２１）を含み、該少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）は該シーリングミラー（２１）により密封され、および該シーリングミラー（２１）が内部空間（３）で垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）の外部共振器（２）の一部を構成するように適応されることを特徴とする、第一コンテナ（１）。
（態様２）
第一コンテナ（１）が、少なくとも１つの第二貫通開口部（２４）を有し、該少なくとも１つの第二貫通開口部（２４）が封止部（２５）で密封され、および
外部空間（４）から内部空間（３）への光学的励起ビーム（７）の通過または
内部空間（３）から外部空間（４）へのレーザー放射ビーム（８）の通過
に適応される、態様１に記載の第一コンテナ（１）。
（態様３）
冷却デバイス（６）が内部空間（３）内に収容され、該冷却デバイス（６）が内部空間（３）を、好ましくはシーリングミラー（２１）を含め、好ましくは垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）を含め、２０℃を下回る温度まで、好ましくは５℃を下回る温度まで、最も好ましくは０℃以下まで冷却するように適応され、冷却デバイス（６）が好ましくはペルチェ素子（６０）を含む、態様１または２に記載の第一コンテナ（１）。
（態様４）
態様１〜３のいずれか１つに記載の第一コンテナ（１）と、
該第一コンテナ（１）の内部空間（３）内に収容された、少なくとも１つの活性領域（５１）を備える垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）と
を含むレーザーデバイス（５）であって、
垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）の外部共振器（２）が、シーリングミラー（２１）と少なくとも１つの第二ミラー（２２）とによって部分的に構成され、
シーリングミラー（２１）が、少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）を密封する、レーザーデバイス（５）。
（態様５）
垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）からレーザー放射ビーム（８）を
シーリングミラー（２１）と少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）とを通して；または
第二ミラー（２２）と、存在する場合には、少なくとも１つの第二貫通開口部（２４）とを通して
内部空間（３）から外部空間（４）へ供給するように適応される、態様４に記載のレーザーデバイス（５）。
（態様６）
垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）が、光学的ポンプデバイス（５５）により光学的に励起されるように適応され、光学的ポンプデバイス（５５）が外部空間（４）に収容され、好ましくは第一コンテナ（１）に取り付けられ、および光学的励起ビーム（７）が：
第二ミラー（２２）および、存在する場合には、少なくとも１つの第二貫通開口部（２４）；または
シーリングミラー（２１）および少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）
を通して供給される、態様４または５に記載のレーザーデバイス（５）。
（態様７）
光学的ポンプデバイス（５５）が発光ダイオードを含み、発光ダイオードの、焦点レンズ（５７）の焦点面から垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）の活性領域（５１）まで及ぶ焦点距離が、０．５〜３ミリメートルの範囲にある、態様６に記載のレーザーデバイス（５）。
（態様８）
シーリングミラー（２１）と少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）とを通過する光学的励起ビーム（７）を有するように適応され、および／または第二ミラー（２２）と少なくとも１つの第二貫通開口部（２４）とを通過するレーザー放射ビーム（８）を有するように適応される、態様６または７に記載のレーザーデバイス（５）。
（態様９）
レーザーデバイス（５）が、少なくとも垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）の活性領域（５１）を、実質的に０℃以下に冷却するように適応される冷却デバイス（６）を含み、
該冷却デバイス（６）は少なくとも１つの冷却素子（６０）を含み、この冷却素子（６０）は好ましくはペルチェ素子であり、および該冷却素子（６０）は垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）の上または第一コンテナ（１）の内部表面の上に配置され、後者の場合には、好ましくは、冷却素子（６０）と垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）との間にコールドフィンガが配置され、および／または
冷却デバイス（６）の、垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）または第一コンテナ（１）へのよりよい冷却接触を生じさせるために、追加の金属層（６１）が冷却素子（６０）の上に配置される、態様４〜８のいずれか一つに記載のレーザーデバイス（５）。
（態様１０）
外部共振器（２）の共振器長さ（２０）が単一モード発光に適する長さか、またはマルチモード発光に適する長さを有し、好ましくは、外部共振器（２）を所定の発光モードに、好ましくは単一モード発光に調節するために、追加の光学的素子が設けられる、態様４〜９のいずれか一つに記載のレーザーデバイス（５）。
（態様１１）
外部共振器（２）の共振器長さ（２０）を変更するために、長さ変更デバイス（９）が第一コンテナ（１）内に配置され、好ましくは、該長さ変更デバイス（９）が少なくとも長さ変更素子（９１）を含み、長さ変更素子が好ましくは圧電素子であり、
および／または
該長さ変更デバイス（９）が、好ましくは、シーリングミラー（２１）と第一コンテナ（１）との間、または第二ミラー（２２）と第一コンテナ（１）との間に配置される、態様４〜１０のいずれか一つに記載のレーザーデバイス（５）。
（態様１２）
ミラー（２１，２２）、貫通開口部封止部および／または活性領域（５１）が、くさび形状を有するように構成され、１つのミラー（２１；２２）、貫通開口部（２３；２４）、または活性領域（５１）の対向する表面が、互いに対して好ましくは実質的に０．５〜２°傾き、および／または、くさび形素子（２１；２２；２３；２４；５１）が、他の１つに対して、それぞれの表面に実質的に垂直な軸の周りに、好ましくは実質的に９０°回転される、態様４〜１１のいずれか一つに記載のレーザーデバイス（５）。
（態様１３）
レーザーデバイス（５）が第二コンテナ（１０）を含み、該第二コンテナ（１０）に第一コンテナ（１）が完全に収容され、好ましくは、該第二コンテナ（１０）が水分フリーの雰囲気を含み、および／または、該第二コンテナ（１０）内の温度が所定の温度に、好ましくは実質的に２０℃に対して安定化される、態様４〜１２のいずれか一つに記載のレーザーデバイス（５）。
（態様１４）
態様４〜１３のいずれか一つに記載のレーザーデバイス（５）の組立て方法であって、工程：
ａ） 活性領域（５１）と第二ミラー（２２）とを含む少なくとも１つのレーザーチップを挿入すること、およびさらに、第一コンテナ（１）の内部空間（３）にシーリングミラー（２１）、存在する場合には冷却デバイス（６）、および存在する場合には長さ変更デバイス（９）、および存在する場合には機械的部材を挿入すること；および
はんだ付けおよび／または接着技術を用いて、それらをアタッチメント（２２，２１，５０；６；９）として第一コンテナ（１）に直接または間接に取り付けること；および
ｂ） 組立ての目的のためにのみ必要な任意の機械的部材を、必要であれば第一コンテナ（１）の追加の専用の開口部を通して、取り除くこと
ｃ） 第一コンテナ（１）の内部空間（３）から、好ましくは加熱により、水分を取り除き、乾燥空気または乾燥ガスを充填し、および全ての貫通開口部（２３；２４）と、存在する場合には追加の専用の開口部とを密封すること；および
ｄ） 光学的ポンプデバイス（５５）を外部空間（４）に、好ましくは第一コンテナ（１）の上に、配置及び取り付けすることであり、ここで該取り付けは、好ましくは接着工程により、好ましくは特定の温度で、好ましくは実質的に２０℃で実施されること；および
ｅ） 全ての該アタッチメント（２２，２１，５０；６；９）を備える第一コンテナ（１）を、存在する場合には、第二コンテナ（１０）に組み入れることであり、ここで第二コンテナ（１０）は好ましくは第一コンテナ（１）を水分フリー雰囲気に保持し、および／または該特定の温度に、より好ましくは０℃〜２０℃の間の温度に保持すること
を含むか、またはこれらの工程から成る方法。

Claims (15)

1. 垂直外部共振器面発光レーザーデバイスと、
   垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）を収容する内部空間（３）を備える第一コンテナ（１）であって、
   該第一コンテナ（１）は外部空間（４）から該内部空間（３）を密封し、
   該第一コンテナ（１）は少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）を備える少なくとも１つのコンテナ壁を含み、
   該少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）は：
   外部空間（４）から内部空間（３）への光学的励起ビーム（７）の通過
   に適応されている、第一コンテナ（１）と
   を含むレーザーデバイスであって、
   該第一コンテナ（１）がシーリングミラー（２１）を含み、該少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）は、シーリングミラーを備える該第一貫通開口部が該光学的励起ビームの入口となるように、該シーリングミラー（２１）により密封され、および該シーリングミラー（２１）が内部空間（３）で垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）の外部共振器（２）の一部を構成するように適応されることを特徴とする、レーザーデバイス。
2. 第一コンテナ（１）が、少なくとも１つの第二貫通開口部（２４）を有し、該少なくとも１つの第二貫通開口部（２４）が封止部（２５）で密封され、および
   外部空間（４）から内部空間（３）への光学的励起ビーム（７）の通過または
   内部空間（３）から外部空間（４）へのレーザー放射ビーム（８）の通過
   に適応される、請求項１に記載のレーザーデバイス。
3. 冷却デバイス（６）が内部空間（３）内に収容され、該冷却デバイス（６）が内部空間（３）を、好ましくはシーリングミラー（２１）を含め、好ましくは垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）を含め、２０℃を下回る温度まで、好ましくは５℃を下回る温度まで、最も好ましくは０℃以下まで冷却するように適応され、冷却デバイス（６）が好ましくはペルチェ素子（６０）を含む、請求項１または２に記載のレーザーデバイス。
4. 垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）が少なくとも１つの活性領域（５１）を有し、
   垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）の外部共振器（２）が、シーリングミラー（２１）と少なくとも１つの第二ミラー（２２）とによって部分的に構成されている、請求項１に記載のレーザーデバイス（５）。
5. 垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）からレーザー放射ビーム（８）を
   シーリングミラー（２１）と少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）とを通して；または
   第二ミラー（２２）と、存在する場合には、少なくとも１つの第二貫通開口部（２４）とを通して
   内部空間（３）から外部空間（４）へ供給するように適応される、請求項４に記載のレーザーデバイス（５）。
6. 垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）が、光学的ポンプデバイス（５５）により光学的に励起されるように適応され、光学的ポンプデバイス（５５）が外部空間（４）に収容され、好ましくは第一コンテナ（１）に取り付けられ、および光学的励起ビーム（７）が：
   第二ミラー（２２）および、存在する場合には、少なくとも１つの第二貫通開口部（２４）；または
   シーリングミラー（２１）および少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）
   を通して供給される、請求項４または５に記載のレーザーデバイス（５）。
7. 光学的ポンプデバイス（５５）が発光ダイオードを含み、発光ダイオードの、焦点レンズ（５７）の焦点面から垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）の活性領域（５１）まで及ぶ焦点距離が、０．５〜３ミリメートルの範囲にある、請求項６に記載のレーザーデバイス（５）。
8. シーリングミラー（２１）と少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）とを通過する光学的励起ビーム（７）を有するように適応され、および／または第二ミラー（２２）と少なくとも１つの第二貫通開口部（２４）とを通過するレーザー放射ビーム（８）を有するように適応される、請求項６または７に記載のレーザーデバイス（５）。
9. レーザーデバイス（５）が、少なくとも垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）の活性領域（５１）を、実質的に０℃以下に冷却するように適応される冷却デバイス（６）を含み、
   該冷却デバイス（６）は少なくとも１つの冷却素子（６０）を含み、この冷却素子（６０）は好ましくはペルチェ素子であり、および該冷却素子（６０）は垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）の上または第一コンテナ（１）の内部表面の上に配置され、後者の場合には、好ましくは、冷却素子（６０）と垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）との間にコールドフィンガが配置され、および／または
   冷却デバイス（６）の、垂直外部共振器面発光レーザーデバイス（５０）または第一コンテナ（１）へのよりよい冷却接触を生じさせるために、追加の金属層（６１）が冷却素子（６０）の上に配置される、請求項４〜８のいずれか一項に記載のレーザーデバイス（５）。
10. 外部共振器（２）の共振器長さ（２０）が単一モード発光に適する長さか、またはマルチモード発光に適する長さを有し、好ましくは、外部共振器（２）を所定の発光モードに、好ましくは単一モード発光に調節するために、追加の光学的素子が設けられる、請求項４〜９のいずれか一項に記載のレーザーデバイス（５）。
11. 外部共振器（２）の共振器長さ（２０）を変更するために、長さ変更デバイス（９）が第一コンテナ（１）内に配置され、好ましくは、該長さ変更デバイス（９）が少なくとも長さ変更素子（９１）を含み、長さ変更素子が好ましくは圧電素子であり、
    および／または
    該長さ変更デバイス（９）が、好ましくは、シーリングミラー（２１）と第一コンテナ（１）との間、または第二ミラー（２２）と第一コンテナ（１）との間に配置される、請求項４〜１０のいずれか一項に記載のレーザーデバイス（５）。
12. ミラー（２１，２２）、貫通開口部封止部および／または活性領域（５１）が、くさび形状を有するように構成され、１つのミラー（２１；２２）、貫通開口部（２３；２４）、または活性領域（５１）の対向する表面が、互いに対して好ましくは実質的に０．５〜２°傾き、および／または、くさび形素子（２１；２２；２３；２４；５１）が、他の１つに対して、それぞれの表面に実質的に垂直な軸の周りに、好ましくは実質的に９０°回転される、請求項４〜１１のいずれか一項に記載のレーザーデバイス（５）。
13. レーザーデバイス（５）が第二コンテナ（１０）を含み、該第二コンテナ（１０）に第一コンテナ（１）が完全に収容され、好ましくは、該第二コンテナ（１０）が水分フリーの雰囲気を含み、および／または、該第二コンテナ（１０）内の温度が所定の温度に、好ましくは実質的に２０℃に対して安定化される、請求項４〜１２のいずれか一項に記載のレーザーデバイス（５）。
14. 請求項４〜１３のいずれか一項に記載のレーザーデバイス（５）の組立て方法であって、工程：
    ａ） 活性領域（５１）と第二ミラー（２２）とを含む少なくとも１つのレーザーチップを挿入すること、およびさらに、第一コンテナ（１）の内部空間（３）にシーリングミラー（２１）、存在する場合には冷却デバイス（６）、および存在する場合には長さ変更デバイス（９）、および存在する場合には機械的部材を挿入すること；および
    はんだ付けおよび／または接着技術を用いて、それらをアタッチメント（２２，２１，５０；６；９）として第一コンテナ（１）に直接または間接に取り付けること；および
    ｂ） 組立ての目的のためにのみ必要な任意の機械的部材を、必要であれば第一コンテナ（１）の追加の専用の開口部を通して、取り除くこと
    ｃ） 第一コンテナ（１）の内部空間（３）から、好ましくは加熱により、水分を取り除き、乾燥空気または乾燥ガスを充填し、および全ての貫通開口部（２３；２４）と、存在する場合には追加の専用の開口部とを密封すること；および
    ｄ） 光学的ポンプデバイス（５５）を外部空間（４）に、好ましくは第一コンテナ（１）の上に、配置及び取り付けすることであり、ここで該取り付けは、好ましくは接着工程により、好ましくは特定の温度で、好ましくは実質的に２０℃で実施されること；および
    ｅ） 全ての該アタッチメント（２２，２１，５０；６；９）を備える第一コンテナ（１）を、存在する場合には、第二コンテナ（１０）に組み入れることであり、ここで第二コンテナ（１０）は好ましくは第一コンテナ（１）を水分フリー雰囲気に保持し、および／または該特定の温度に、より好ましくは０℃〜２０℃の間の温度に保持すること
    を含む、方法。
15. 該少なくとも１つの第一貫通開口部（２３）が、内部空間（３）から外部空間（４）へのレーザー放射ビーム（８）の通過に適応されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のレーザーデバイス（５）。