JP2022523725A - 高信頼性、高パワー、高輝度の青色レーザーダイオードシステムおよびその製造方法 - Google Patents

高信頼性、高パワー、高輝度の青色レーザーダイオードシステムおよびその製造方法 Download PDF

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Abstract

パワーレベルを含む初期ビーム特性を維持し、少なくとも１０，０００時間の動作の間、性能またはビーム品質の劣化を生じない、高パワー高輝度の固体レーザーシステムが提供される。内部環境に酸素を含み、シロキサンを含まない高パワー高輝度の固体レーザーシステムが提供される。【選択図】図３

Description

本願は、２０１９年２月２日に出願された米国仮出願第６２／８００，４７４号の出願日の優先権、そして米国特許法１１９条（ｅ）（１）に基づき同出願の利益を主張するものであり、その開示全体は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、約１０ｎｍから約６００ｎｍの波長、より低い波長、および実施形態では概ね約３５０ｎｍから約５００ｎｍの波長のレーザーエネルギーを提供する高パワーレーザーシステム、並びにこれらのシステムおよびレーザービームの、アディティブ（付加）製造、サブトラクティブ（削除）製造、材料加工、およびレーザー溶接アプリケーションを含む、使用に関する。本発明はさらに、優れたビーム品質を有するレーザービームを提供し、実施形態では、長期間にわたって高品質で高パワーのレーザービームを維持する、そのようなレーザーシステムおよびそれらの用途に関する。
赤外線（ＩＲ）ベースの（例えば、７００ｎｍを超える波長、特に１，０００ｎｍを超える波長を有する）アディティブ製造システムは、とりわけ、構築量および構築速度の両方を制限する２つの欠点に悩まされている。
本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、「ＵＶ」、「紫外線」、「ＵＶスペクトル」、および「スペクトルのＵＶ部分」並びに同様の用語は、それらの最も広い意味を与えられるべきであり、約１０ｎｍから約４００ｎｍ、および１０ｎｍから４００ｎｍの波長、並びにこれらの範囲内に入るすべての波長を含む。
本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、「レーザーダイオード」、「ダイオードエミッター」、「レーザーダイオードバー」、「レーザーダイオードチップ」、および「エミッター」という用語並びに同様のそのような用語は、それらの最も広い意味が与えられるべきである。レーザーダイオードは、概ね、レーザービームを放出する半導体デバイスであり、そのようなデバイスは、レーザー光が基板のエッジから放出されるため、一般にエッジ放出レーザーダイオードと呼ばれる。通常、単一の発光領域（エミッター）を備えたダイオードレーザーはレーザーダイオードチップと呼ばれ、エミッターの線形アレイはレーザーダイオードバーと呼ばれる。レーザービームを放射する領域は「ファセット」と呼ばれる。
本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、「高パワー」という用語、レーザーおよびレーザービーム、並びに同様なそのような用語は、レーザービーム、並びに少なくとも１００ワット（Ｗ）及びそれ以上、例えば、１００ワットから１０ｋＷ（キロワット）、約１００Ｗから約１ｋＷ、約５００Ｗから約５ｋＷ、約１０ｋｗから約４０ｋＷ、約５ｋＷから約１００ｋＷ、およびこれらの範囲内のすべてのパワー、およびより高いパワーを有するレーザービームを提供または伝搬させるシステムを意味し、それらを含む。
本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、「青色レーザービーム」、「青色レーザー」および「青色」という用語は、それらの最も広い意味を与えられるべきであり、概括的に言えば、約４００ｎｍから約４９５ｎｍ、４００ｎｍから４９５ｎｍの波長、並びにこれらの範囲内のすべての波長を提供、例えば伝搬させるレーザーやダイオードレーザーなどのレーザー源、システムを指す。典型的な青色レーザーの波長は約４０５から４９５ｎｍの範囲である。青色レーザーには、４５０ｎｍ、約４５０ｎｍ、４６０ｎｍ、約４７０ｎｍの波長が含まれる。青色レーザーは、約１０ｐｍ（ピコメートル）から約１０ｎｍの帯域幅、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、および約２０ｎｍ、およびより大きな値とより小さな値を有することができる。
本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、「緑色レーザービーム」、「緑色レーザー」および「緑色」という用語は、それらの最も広い意味を与えられるべきであり、一般に、レーザービームを提供するシステム、レーザービーム、約５００ｎｍから約５７５ｎｍの波長を有するレーザービームまたは光を提供、例えば伝搬させるレーザーおよびダイオードレーザーなどのレーザー源を指す。緑色レーザーは、５１５ｎｍ、約５１５ｎｍ、５３２ｎｍ、約５３２ｎｍ、５５０ｎｍ、および約５５０ｎｍの波長を含む。緑色レーザーは、約１０ｐｍから１０ｎｍ、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、および約２０ｎｍの帯域幅、およびより大きな値とより小さな波長を有する。
本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、「高信頼性」、「高信頼可能な」レーザーおよびレーザーシステム、並びに同様の用語は、少なくとも１０，０００時間以上、約２０，０００時間、約５０，０００時間、約１００，０００時間、約１０時間から約１００，０００時間、１０，０００から２０，０００時間、１０，０００時間から５０，０００時間、２０，０００時間から約４０，０００時間、約３０，０００時間から約１００，０００時間、およびこれらの範囲内の全ての値の寿命を有するレーザーを意味し、含む。
本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、「寿命」、「システム寿命」、および「延長寿命」という用語、および同様のそのような用語は、レーザーの出力パワー、他の特性、およびその両方が、その公称値のパーセンテージまたはその近くに留まる時間として規定される（「公称値」は、すべてのキャリブレーションと調整が実行された後の、（ｉ）製造元によって定義または計算されたレーザーの定格パワー、その他の特性、およびそれらの両方、または（ｉｉ）初期使用でのレーザーの初期パワー、その他の特性、及びそれらの両方、の大きい方）。したがって、たとえば、「８０％レーザー寿命」は、レーザーパワー、その他の特性、および両方が公称値の８０％のままである場合の合計動作時間として定義される。たとえば、「５０％レーザー寿命」は、レーザーパワー、その他の特性、および両方が公称値の５０％のままである場合の合計動作時間として定義される。本明細書で使用される場合、別段の指定がない限り、または文脈から明らかでない限り、本明細書で使用される「寿命」という用語は、「８０％の寿命」を指す。
本明細書で使用される「約」という用語および記号「～」は、特に明記しない限り、概ね、±１０％の分散または範囲、記載された値の取得に関連する実験または機器の誤差、および好ましくはこれらのうち大きい方を包含することを意味する。
本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、「少なくとも」、「より大きい」などの用語は、「以上」も意味し、すなわち、そのような用語は、特に明記しない限り、より低い値を除外する。
本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、室温は２５℃である。そして、標準温度および標準圧力は、２５℃および１気圧である。特に明記されていない限り、すべてのテスト、テスト結果、物理的特性、および温度依存、圧力依存、あるいはその両方の値は、標準温度と標準圧力で提供される。
本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、値の範囲、約「ｘ」から約「ｙ」までの範囲、および同様のそのような用語および定量化は、別個の値を個別に参照するのを省略する単なる方法である。したがって、それらには、その範囲内にある各アイテム、機能、値、量、または数量が含まれる。本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、範囲内のすべての個々の点は、本明細書に組み込まれ、本明細書で個別に記載されているかのように本明細書の一部をなす。
本発明のこの背景技術の記載は、本発明の実施形態に関連し得る当技術分野の様々な態様を紹介することを意図している。したがって、この記載での上記記載は、本発明をよりよく理解するためのフレームワークを提供し、先行技術の承認と見なされるべきではない。
溶接、付加製造、および赤外線を使用する他の材料処理に至るまでの様々な用途のためのレーザーダイオードシステムを含む、より信頼性の高い高パワー青色および他の波長の固体レーザー並びにシステムに対する継続的かつ増大する必要性が存在する。レーザーには、先行技術で説明されているいくつかの欠点がある。このようなレーザーおよびレーザーシステムに対するこの継続的な必要性は、部分的には、既存の赤外線レーザーシステムを改善および置換し、赤外線レーザーシステムでは不可能または不経済であった新しいレーザーアプリケーションを提供することである。さらに、これらのシステムを産業用アプリケーションで利用するには、信頼性の高い高パワー青色レーザー及びその他の波長のレーザーに対する必要性がある。
本発明は、とりわけ、本明細書に開示され教示される改良、製造品、デバイス、およびプロセスを提供することによって、これらの必要性を解決する。
本発明は、レーザービーム特性を実質的に劣化させることなく、長期間にわたって高品質のレーザービームを提供するための高パワー高輝度の固体レーザーアセンブリを提供するものであり、該アセンブリは、内部キャビティを画定するハウジングであって、該内部キャビティが該ハウジングの外部にある環境から隔離されるようにしたハウジングと；固体デバイスであって、該固体デバイスの伝搬面から、該伝搬面で少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有するレーザービームを、レーザービーム経路に沿って伝搬させるための固体デバイスと；固体デバイスと光連通し、レーザービーム経路上にある光学アセンブリと；を有しており、該固体デバイスおよび該光学アセンブリは、該ハウジング内で該内部キャビティ内に配置され、それによって、該固体デバイスおよび該光学アセンブリは、外部環境から隔離されており；該ハウジングは、該光学アセンブリと光連通し該レーザービーム経路上にあるハウジング伝搬面を含み、該ハウジング伝搬面によって、レーザービームが、該レーザービーム経路に沿って該ハウジングから該外部環境に伝達されるようにされており；該ハウジング伝搬面を出る際の該レーザービームは、（ｉ）少なくとも１００Ｗのパワー、および（ｉｉ）１００ｍｍ－ｍｒａｄ未満のＢＰＰのビーム特性を有しており；該内部キャビティにはシリコンベースの汚染源がなく、それにより該固体デバイスの動作中に該内部キャビティ内でのＳｉＯ２の生成が回避されて、該内部キャビティはＳｉＯ２の蓄積を回避され、該ビーム特性の劣化速度が２．３％／ｋｈｒｓ以下となるようにされている。
更に、レーザービームの特性を実質的に低下させることなく、高品質の青色レーザービームを長期間にわたって提供するための、高パワー高輝度の固体レーザーアセンブリであって、内部キャビティを画定するハウジングであって、該内部キャビティが該ハウジングの外部にある環境から隔離されるようにしたハウジングと；複数のレーザービームを複数のファセットから複数のレーザービーム経路に沿って伝搬させるための複数のダイオードレーザーデバイスであって、該複数のレーザービームが４００ｎｍから５００ｎｍの範囲の波長を有し、各レーザービームが該ファセットにおいて少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有する、複数のダイオードレーザーデバイスと；各ダイオードレーザーデバイスと光連通し、該レーザービーム経路上にある光学アセンブリと；を有しており、該光学アセンブリは、コリメート光学系、例えば、コリメート光学素子、およびビーム結合光学系を含み；該光学アセンブリは、該複数のレーザービームを結合して、結合レーザービーム経路に沿う結合レーザービームを提供し；該複数のダイオードレーザーデバイスおよび該光学アセンブリは、該ハウジング内で該内部キャビティ内に配置され、それによって、該複数のダイオードレーザーデバイスおよび該光学アセンブリは、外部環境から隔離されており；該ハウジングは、該光学アセンブリと光連通し該結合レーザービーム経路上にあるハウジング伝搬面を含み、それにより、結合レーザービームが該結合レーザービーム経路に沿って該ハウジングから該外部環境に伝達されるようにされており；該ハウジング伝搬面を出る際の該結合レーザービームは、（ｉ）少なくとも１００Ｗのパワー、および（ｉｉ）４０ｍｍ－ｍｒａｄ未満のＢＰＰのビーム特性を有しており、該内部キャビティにはシリコンベースの汚染源がなく、そのため該複数のダイオードレーザーデバイスの動作中に該内部キャビティ内でのＳｉＯ２の生成が回避されて、該内部キャビティはＳｉＯ２の蓄積を回避され、ビーム特性の劣化速度が２．３％／ｋｈｒｓ以下となるようにされている、アセンブリが提供される。
更に、レーザービームの特性を実質的に低下させることなく、高品質の青色レーザービームを長期間にわたって提供する高パワー高輝度の固体レーザーアセンブリであって、隔離された環境をなす内部キャビティを画定するハウジングと；該ハウジングの該内部キャビティの隔離された環境内に配置されて、青色レーザービームを伝搬、透過、または反射する複数の光学活性面であって、該光学活性面の少なくとも１つが固体レーザーデバイス上に配置されている、複数の光学活性面と；を有し、該レーザービームは、１つまたは複数の光学活性面で少なくとも約０．５MW／ｃｍ２のパワー密度を有し、該内部キャビティにはシリコンベースの汚染源がなく、それにより該固体レーザーデバイスの動作中に該内部キャビティ内でのＳｉＯ２の生成が回避され、また該内部キャビティが酸素を含むガスを含み、これにより、固体レーザーデバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成され；これにより、該複数の光学活性面が炭素およびＳｉＯ２の蓄積を回避して、青色レーザービームのパワーの劣化速度が２．３％／ｋｈｒｓ以下となるようにされている、アセンブリを提供する。
更に、レーザービームの特性を実質的に低下させることなく、高品質の青色レーザービームを長期間にわたって提供する、レーザーシステムに統合するための、高パワー高輝度の固体レーザーデバイスパッケージであって、外部にある環境から隔離される内部キャビティを画定するハウジングであって、該内部キャビティの一部を画定するウインドウを有するハウジングと；固体デバイスであって、該固体デバイスの伝搬面から、レーザービーム経路に沿って、４１０ｎｍから５００ｎｍの範囲の波長を有し、該伝搬面で少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有するレーザービームを伝搬させるための固体デバイスと；を有し、該ウインドウが、固体デバイスと光連通してレーザービーム経路上にあり、該固体デバイスおよび該光学アセンブリは、該ハウジング内で該内部キャビティ内に配置され、それによって、該固体デバイスおよび該光学アセンブリは、外部環境から隔離されており；それにより、該レーザービームは、レーザービーム経路に沿って該ハウジングからウインドウを通って外部環境に伝達され；該内部キャビティにはシリコンベースの汚染源がなく、それにより固体デバイスの動作中に該内部キャビティ内でのＳｉＯ２の生成が回避されて、該内部キャビティがＳｉＯ２の蓄積を回避し、それによりビーム特性の劣化速度は２．３％／ｋｈｒｓ以下とされ；該内部キャビティは、少なくとも１％の酸素を含むガスを含み、それにより該固体デバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成されて、該固体デバイスの伝搬面およびウインドウの内面に炭素が蓄積されないままとなるようにされた、パッケージを提供する。
さらに、以下の特徴のうちの１つまたは複数を有するこれらのシステムおよび方法が提供される。固体デバイスの動作中に、内部キャビティ内でＳｉＯ２が生成されない；固体レーザーの動作中にＳｉＯ２は本質的に生成されず、内部キャビティがＳｉＯ２を含まない；動作中、内部キャビティはＳｉＯ２を含まないままである；内部キャビティはＳｉＯ２を含まない；固体デバイスの動作中に、内部キャビティ内に炭素堆積物が生成されない；固体レーザーの動作中に、炭素堆積物は本質的に生成されず、内部キャビティに炭素堆積物がない；動作中、内部キャビティは炭素堆積物がないままである；内部キャビティは炭素堆積物を含まない；該システムは、数十、数百、または数千のレーザーダイオードを有する；該システムは、青色波長のレーザービームを放出するレーザーダイオードを有する；該システムは、約５００ｎｍ以下の波長のレーザービームを放出するレーザーダイオードを有する；該システムは、約５００ｎｍから約１０ｎｍの波長のレーザービームを放出するレーザーダイオードを有する；レーザービームのＢＰＰは、約１００ｍｍ－ｍｒａｄ未満である；レーザービームのＢＰＰは、約５０ｍｍ－ｍｒａｄ未満である；レーザービームのＢＰＰは、約４０ｍｍ－ｍｒａｄ未満である；レーザービームのＢＰＰは、約２０ｍｍ－ｍｒａｄ未満である；レーザービームのＢＰＰは、約１５ｍｍ－ｍｒａｄ未満である；該システムは、５００ｎｍから１０ｎｍの波長のレーザービームを放出するレーザーダイオードを有する；レーザービームは、約２０ｎｍ以下、約５ｎｍ以下、約１ｎｍ以下、および約０．５ｎｍ以下、約２０ｎｍから約０．５ｎｍまでの帯域幅、およびこれらの範囲内のすべての帯域幅を有する；該レーザーシステムは集束光学系を有する；該レーザーシステムはコリメート光学系を備えている；該レーザーシステムはスキャナーを備えている；該レーザーシステムは回折格子を有する；該レーザーシステムは反射光学系を有し、レーザーシステムは、ボリュームブラッググレーティング（ＶＢＧ）、ブラッググレーティング、エタロン、プリズム、可変減衰器、シャッター光ファイバー、グレーデッドインデックスレンズ、レンズ、円筒レンズ、波長板、偏光コンバイナーキューブ、モノリシック光コンバイナアセンブリ、ラマン結晶、ダブリング結晶、誘電体ミラーアセンブリ、ビームピックオフアセンブリ、パワー監視アセンブリを有する；内部キャビティは、少なくとも１０％の酸素を有するガスを有し、それにより、固体デバイスの動作中に、炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成され、これにより、固体デバイスと光学アセンブリの伝搬面が炭素の蓄積を回避する；内部キャビティは、少なくとも１％の酸素を有するガスを有し、それにより、固体デバイスの動作中に、炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が、内部キャビティ内に生成される；固体デバイスと光学アセンブリの伝搬面が炭素の蓄積を回避する。
さらに、以下の特徴のうちの１つまたは複数を有するこれらのシステムおよび方法が提供され：さらに、レーザービームの特性を実質的に低下させることなく、高品質の青色レーザービームを長期間にわたって提供する、レーザーシステムに統合するための、高パワー高輝度の固体レーザーデバイスパッケージが提供される。このパッケージは以下を有する。ハウジングは内部キャビティを画定し、内部キャビティはハウジングの外部にある環境から隔離されている；ウインドウを有するハウジングであって、ウインドウが内部キャビティの一部を規定するハウジング；固体デバイスの伝搬面からレーザービーム経路に沿ってレーザービームを伝搬させるための固体デバイスであって、レーザービームは、４１０ｎｍから５００ｎｍの範囲の波長を有する、固体デバイス；レーザービームは、伝搬面で少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有し、ウインドウは固体デバイスと光連通してレーザービーム経路上にある；固体デバイスは、ハウジング内で内部キャビティ内に配置され、ウインドウの内面は外部環境にさらされておらず、それにより、固体デバイスおよびウインドウの内面は、外部環境から隔離されている；レーザービームは、ハウジングからレーザービーム経路に沿ってウインドウを通って外部環境に伝達される；内部キャビティにはシリコンベースの汚染源がないため、固体デバイスの動作中に内部キャビティ内でのＳｉＯ２の生成が回避される；内部キャビティがＳｉＯ２の蓄積を回避し、それにより、ビーム特性の劣化速度は２．３％／ｋｈｒｓ以下となる；内部キャビティは、少なくとも１％の酸素であるガスを有し、それにより、複数のダイオードレーザーデバイスの動作中に、炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成され、それにより、伝搬面およびウインドウの内面は、炭素の蓄積がないままである。
組み立て、クリーニング、およびパッケージングのための本発明の実施形態を使用しない高パワー青色レーザーシステムの劣化速度を示す劣化曲線を示す、出力パワーと時間との関係のグラフである。図１のシステムは、シリコンベースの汚染物質の供給源を含み、したがって、シリコンベースの汚染があり得る。
本発明による５つの異なる高パワー青色レーザーシステムについて劣化速度を示す劣化曲線を示す、改善されたパワー出力と時間との関係のグラフである。
本発明によるレーザーシステムの概略図である。
本発明によるレーザーシステムの概略図である。
本発明によるレーザーシステムの概略図である。
本発明によるレーザーシステムの概略図である。
本発明によるレーザーシステムの実施形態のレーザーパワー（パーセンテージとして）と動作時間（時間）との関係を示すグラフである。
本発明によるレーザーシステムの実施形態のレーザーパワー（ワット）と動作時間（時間）との関係を示すグラフである。
汚染堆積物が発生する可能性があるが本発明の実施形態によって回避される典型的な領域を示す、ダイオードレーザーの概略図である。
本発明による延長された寿命を提供するパッケージ内のダイオードレーザーの概略図である。
本発明による延長された寿命を提供するパッケージ内のレーザーダイオードバーの概略図である。
本発明は、概ね、青色の波長範囲において高品質で高信頼性なレーザービームを生成するレーザーに関する。実施形態では、概ね、約４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲において、レーザーシステム、およびそのようなシステムのための固体レーザーパッケージングが提供される。
本明細書は主に５００ｎｍの波長に焦点を合わせているが、これは単なる例示であり、提供されるパッケージング、組み立て技術、および洗浄技術は、青緑、緑、より短い波長、および潜在的に他の波長のレーザーシステム、特に高輝度高パワーシステムに適用可能であることが理解されるべきである
典型的には、青色レーザーダイオードエミッターの出力パワーは、大体、１ダイオードあたり約５Ｗであり、典型的には、１ダイオードあたり１０Ｗ未満であるが、より高いパワーが可能であり得る。高パワー青色レーザーシステムは、ダイオードなどの複数のエミッターからのビームを結合することによって得られる。これらの青色レーザービームの結合は、単一のエミッター、エミッターのバー、およびこれらの組み合わせとバリエーションからのものとすることができる。これらのエミッターからのレーザービームは、例えば、空間的、スペクトル的、コヒーレント、および偏光の方法の組合せを使用することによって結合される。これらのビーム結合システムの例は、米国特許公開第２０１６／０３２２７７７号、２０１８／０３７５２９６号、２０１６／００６７８２７号、および２０１９／０２７３３６５号、ならびに米国特許出願第１６／６９５，０９０号および１６／５５８，１４０号に教示および開示されており、これらのそれぞれの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
複数のエミッターからのこれらのビームの結合は、普通、レンズ、ミラー、回折格子、波長板などのビームをコリメートおよび結合するための受動光学素子の使用を伴う。ラマン変換もビームの結合に使用できる。高輝度光源は、溶接、ろう付け、付加製造などのほとんどの産業用途に必要であり、通常、同じパッケージ内のレーザーエミッターのすぐ近くに配置された非常に短い焦点距離のレンズを持っている。以下では、パッケージ内のコンポーネントは、レーザーアセンブリを形成する要素を指し、それらは、光学的に機能するコンポーネント（レンズ、回折格子、ミラー、波長板、ウインドウなど）、機械的コンポーネント（パッケージハウジング、スペーサー、マウントなど）、および位置決めコンポーネント（接着剤、はんだ、機械的ハードウェアなど）としてグループ化される。
レーザーダイオード製造業者は、エミッター自体の高い信頼性を確保するために、青色レーザーダイオードの設計および製造において進歩を遂げてきた。同様に、青色レーザーダイオード光源の典型的な強度に適合しながら、青色波長で望ましい反射率を提供する信頼性の高い誘電体コーティングが利用可能である。しかしながら、本発明以前は、高パワー青色レーザーダイオードシステムは、産業用途での使用、特に産業用途での費用効果の高い使用に必要とされる信頼性のレベルを欠いていた。これは、システムの組み立て中に通常システムに導入され、また以下で議論されるように、レーザー動作中に、システムの光学活性面上に堆積物を形成する可能性がある、シリコンおよび炭素ベースの汚染物質の存在に起因することが分かっている。
制限要因、実施形態においては高パワー青色レーザーダイオードシステムの寿命の主な制限要因は、システム、特にダイオード、光学アセンブリ、およびその両方のパッケージングに関連することが分かっている。炭化水素やポリシロキサンなどの揮発性有機化合物による汚染は、パッケージ内の接着剤や他の材料のガス放出に起因する可能性がある。その他の一般的な汚染源には、組み立てプロセス中に周囲に存在する空気中の汚染物質、任意のコンポーネントの保管容器からの残留物、プロセスに使用されるツールに存在する表面汚染物質、およびパッケージで使用されている材料と接触するようになる何らかの面の汚染物質などが含まれる。現在のところ、レーザーの通常の動作に関連する温度範囲で微量のガス状汚染物質を生成するのに十分な蒸気圧を有する有機化合物は、レーザーシステムの信頼性に潜在的に有害であると考えられている。青色レーザーと短波長レーザーの短波長は、２光子プロセスが原子状酸素、ヒドロキシル、オゾンなどの活性種をパッケージ内において効率的に生成するようにすると理論付けられている。これらの反応種は次に揮発性有機汚染物質と気相反応し、ビーム経路の光学面、つまり光学活性面にさまざまな固体を堆積または蓄積し、これにより光学損失が増加し、システムパワーが低下し、時間の経過に伴いレーザービームの特性が劣化する。これらの堆積物と蓄積により、システムの寿命が短くなり大幅に短くなると理論付けられている。さらに、これらの堆積物と蓄積が、システムの寿命の終わりに達する主な理由であると理論付けられている。
したがって、本発明の実施形態においては、本明細書において説明され教示されるように、これらの蓄積を、最小化、削減、および回避して、信頼性が高く、劣化速度が低く、寿命が長い、青色、場合によっては緑色のレーザーシステムを提供する。
図３には、高パワー高輝度の青色レーザーシステム３００の概略ブロック図が示されている。システム３００は、レーザーダイオード、例えば、エミッター３０１の集合を有する。レーザーダイオード３０１は、ダイオードを取り付け、配置、保持するための様々な機械的構成要素３２０を有する。これらの機械的構成要素３２０は、例えば、ベース３２１に直接的または間接的に物理的に関連付けられており、例えば、取り付けられたり、付着されたりしている。ベース３２１は、内面３２３を有するカバー３２２と機械的に関連付けられている。カバー３２２は、ベース３２１に取り付けられてベースに密封されて、外部環境３３５から隔離された内部キャビティ３３４を囲み包含するハウジング３２６を形成する。ベース３２１に直接的または間接的に物理的に関連付けられているさらなる機械的構成要素３２４に直接的または間接的に物理的に関連付けられている光学部品３０２が設けられている。レーザーダイオード３０１および光学部品３０２は、内部キャビティ３３４内に収容され、ハウジング３２６によって外部環境３３５から隔離されている。
レーザーダイオードのそれぞれは、それから青色レーザービームが伝搬されるファセット、例えば３０４（明確にするために１つのみが示されている）を有する。レーザービーム３５０は、ハウジング３２６内でレーザービーム経路３５０ａに沿って伝搬し（レーザービームはレーザービーム経路に沿って進み、したがって、レーザービーム経路と一致することが理解される）、光学系３０２に伝搬し、次いで、ウインドウ３２５に伝搬し、そしてウインドウ３２５を通過する。したがって、レーザービームは、内部キャビティ３３４を通ってそのキャビティから出て、外部環境３３５へと伝搬される。
これらの実施形態の内部キャビティ、よってキャビティ内の環境および好ましくはキャビティ内のすべての表面は、シロキサン、重合シロキサン、線状シロキサン、環状シロキサン、シクロメチコーンおよびポリシロキサンなどのシリコンベースの汚染物質の供給源がない。特に、一実施形態では、動作中に加熱され、レーザービームに曝され、その両方を受けるハウジング内の表面および接合部には、シリコンベースの汚染源がない（ｆｒｅｅ ｆｒｏｍ）。「ない（ｆｒｅｅ ｆｒｏｍ）」とは、存在する汚染物質の量が非常に少なく、動作中に内部キャビティに放出されるシリコン（または特定の汚染物質）の量を僅少に、好ましくはゼロにすることを意味する。このような状態において、内部キャビティを通る青色レーザービームの伝搬中に形成される活性酸素は、それが反応するシリコンが実質的にないため、ＳｉＯ２の形成を最小限に抑え、好ましくは、ＳｉＯ２の形成を回避し、より好ましくはＳｉＯ２を形成せず、従って、ＳｉＯ２堆積物を最小限に抑え、ＳｉＯ２堆積物を回避し、より好ましくは、キャビティ内の光学的活性面上にＳｉＯ２堆積物を形成しない。シリコンベースの汚染の量は回避され、したがって、ＳｉＯ２を形成するシリコンが最小限となり、無視できるほどになり、または本システムの実施形態よりも大きいレーザー劣化速度を引き起こすレベルよりも低いレベルに低減される。一般に、光学活性面は、レーザービームと接触し、レーザービーム経路上にある任意の表面であり、これには、ファセット、ファイバー面、ミラー、レンズ、ウインドウ、伝搬面、および透過面が含まれる。
しかしながら、これらの実施形態の内部キャビティ、したがってそのキャビティ内の環境は、炭素ベースの汚染源を含むことがあり得る。すべてまたはほとんどの炭素ベースの汚染は、レーザーアセンブリまたはシステムの組み立て、例えば、パッケージング中に除去される必要はない。そのような炭素ベースの汚染には、例えば、洗浄剤、溶剤、潤滑剤、油、人間の指紋、および油、ならびに概して他の如何なる炭化水素源も含まれ得る。内部キャビティは、気体酸素、動作中の気体酸素源（例えば、動作中にシステムに酸素を供給するためのハウジング内のポートまたはフローライン）、またはその両方を含む。酸素は、青色レーザービームに曝されると活性原子状酸素を形成し、この活性酸素は、炭素ベースの汚染源から放出される炭素と反応することによって気体ＣＯ２を形成し、したがって、内部キャビティ内の光学的活性面への炭素の堆積、または蓄積、堆積物を最小限に抑え、好ましくは回避し、より好ましくは防止する。
これらの様々な実施形態の内部キャビティは、１％から１００％の酸素、約５％から約８０％の酸素、約１０％から約５０％、約３０％から約８０％の酸素、約５％から約３０％の酸素、および空気中に存在する酸素量（例えば、内部キャビティは、きれいな乾燥した空気を含むことができる）を有することができる。内部キャビティ内の他のガスは、例えば、窒素であり得る。
これらの実施形態の内部キャビティは、内部キャビティ内に存在するか、または内部キャビティにあり得る、０．０１ｐｐｍ未満のシリコン、０．００１ｐｐｍ未満のシリコン、０．０００１ｐｐｍ未満のシリコン、およびより少ない量のシリコンを有することができる。
レーザーアセンブリの青色レーザービームと、内部キャビティ内の気体酸素および内部キャビティ内のシリコンベースの汚染源の不在との一方好ましくは両方との組み合わせは、約５，０００時間から約１００，０００時間、約１０，０００時間から約９０，０００時間、約５，０００時間から約５０，０００時間、約３０，０００時間から約７０，０００時間、少なくとも約２０，０００時間、少なくとも約３０，０００時間、少なくとも約４０，０００時間、少なくとも約５０，０００時間、およびそれ以上の時間の寿命を有する（そして、そのような寿命時間を有するものとして、正確に特徴付けられ、販売され、およびラベル付けられることができる）レーザーアセンブリを提供する。
これらの高い信頼性、すなわちこれらの長い寿命、を有するレーザーシステムまたはアセンブリのこれらの様々な実施形態は、青色レーザービーム（例えば、約４１０ｎｍから約５００ｎｍ、４１０ｎｍから５００ｎｍ、約４０５ｎｍから４９５ｎｍ、４５０ｎｍ、約４５０ｎｍ、４６０ｎｍ、および約４７０ｎｍの波長）を提供または伝搬させることができる。これらの青色レーザービームは、約１０ｐｍ（ピコメーター）から約１０ｎｍ、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約２０ｎｍ、約１０ｎｍから約３０ｎｍ、約５ｎｍから約４０ｎｍ、約２０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、約１５ｎｍ以下、約１０ｎｍ以下の帯域幅、およびより大きな値とより小さな値の帯域幅を有することができる。これらの青色レーザービームは、約１００Ｗ（ワット）から約１００，０００Ｗ、約１００Ｗから約４０，０００Ｗ、約１００Ｗから約１，０００Ｗ、約２００Ｗ、約２５０Ｗ、約５００Ｗ、約１，０００Ｗ、約１０，０００Ｗ、少なくとも約１００Ｗ、少なくとも約２００Ｗ、少なくとも約５００Ｗ、少なくとも約１，０００Ｗ、およびそれより大きい値とより小さい値のパワーを有することができる。個々のダイオードのパッケージングの場合、これらのレーザービームは、約１Ｗから約１０Ｗ、約３Ｗ、約５Ｗ、約６Ｗ、および約１０Ｗ以上のパワーを有することができる。これらの青色レーザービームは、約５ｍｍ－ｍｒａｄから約５０ｍｍ－ｍｒａｄ、約４０ｍｍ－ｍｒａｄ未満、約３０ｍｍ－ｍｒａｄ未満、約２０ｍｍ－ｍｒａｄ未満、約１５ｍｍ－ｍｒａｄ未満、約１０ｍｍ－ｍｒａｄ未満、２０ｍｍ－ｍｒａｄ以下、１５ｍｍ－ｍｒａｄ以下、およびそれらより大きい値と小さい値のＢＰＰを有することができる。ラマンレーザーベースのシステムの場合、これらの青色レーザービームのＢＰＰは、５ｍｍ－ｍｒａｄ未満、１ｍｍ－ｍｒａｄ未満、約０．１から約１ｍｍ－ｍｒａｄ、約０．１から約０．５ｍｍ－ｍｒａｄ、約０．１３ｍｍ－ｍｒａｄ、および約０．１５ｍｍ－ｍｒａｄとすることができる。
レーザーシステムおよびアセンブリのこれらの様々な実施形態のためのこれらのレーザービームは、ビーム特性（例えば、ビームのパワー、ＢＢＰ、帯域幅、または他の特性、ならびにこれらの特性の１つまたは複数およびすべての組合せ）が、約２．５％／ｋｈｒｓ以下、約２．３％／ｋｈｒｓ以下、約２．１％／ｋｈｒｓ以下、約２．０％／ｋｈｒｓ以下、約１．８％／ｋｈｒｓ以下、約２．３％／ｋｈｒｓから約１．５％ｋｈｒｓ、およびより大きい又は少ない劣化速度を有することができる。好ましい実施形態では、これらの劣化速度は、レーザーの特性の「正常値」に基づき、その始まりにおいて、及びレーザーシステムの寿命の間、並びにその両方で存在する。好ましい実施形態では、これらの劣化速度は、システムの全寿命にわたって存在する。より好ましい実施形態では、レーザーシステムは、劣化曲線、すなわち、劣化と時間との関係のプロットが平坦、すなわち、劣化速度がゼロである寿命の期間を有する。この劣化ゼロの期間は、１時間から５００時間、それ以上であり、寿命の１０％、寿命の２０％、寿命の３０％以上の期間であり得る。
これらの汚染は、全動作範囲および定格パワーにわたって、レーザーが高パワーで動作するときだけでなくより低いパワーで動作するときにも生じることに留意されたい。したがって、これらの劣化速度は、特に明記しない限り、定格パワー、定格動作範囲内、すなわちそのようなレーザーに対する正常の規定の範囲内でのレーザーの操作に対するものである。
理論的には、光学活性面上の堆積物の蓄積の一原因となり、したがって、青色レーザーシステムの寿命を短くする３つの主要な要素があるとされている。これらの要素は炭素とＳｉＯ２である。従来の考え方は、そのような堆積物の一原因となる要素を、組み立ておよびパッケージング中に削減または排除することを提案している。しかしながら本発明は、これらの考え方に反し、残留炭化水素汚染を管理するために、潜在的にはＳｉＯ２の蓄積の量を増やすであろう酸素の量を増やす。このようにして、残留炭化水素汚染が存在する可能性があるが、酸素レベルの上昇により、システムに対するリスクを回避し、好ましくはリスクを引き起こさないようにする。シロキサンの量は最小限に抑えられ、好ましくは排除される。したがって、ＳｉＯ２の堆積または蓄積に必要な成分の１つが最小限に抑えられるか、排除され、酸素が固体の炭素蓄積または材料堆積の代わりにＣＯ２を形成することにより、炭化水素の蓄積および堆積が抑制される。一実施形態では、炭化水素汚染物質の量は、好ましくは最小化され、本質的に排除することができる。
シリコンベースの汚染の如何なる供給源、炭素ベースの汚染の如何なる供給源、およびその両方を除去し、その存在を回避するのに使うことができる、クリーンルームでの組み立ておよびプロトコル、溶媒洗浄、抽出、プラズマ洗浄などの既知の多数の種々の洗浄技術、組み立て技術、および手順がある。本発明に係る洗浄および組み立ての技術は、これらのレーザーシステムに適用可能な多くの異なるそのような技術およびこれらの技術の組合せの例であり、青色レーザーシステム、より短い波長のシステム、青緑色および緑色のレーザーシステム、並びに本実施形態の高パワーシステムに適用可能である。本発明に係る固体レーザー、光学アセンブリ、レーザーシステム、およびこれらの組合せおよび変形のための組み立てプロセスの実施形態では、システム部品の洗浄と組み立てのさまざまな方法が、青色と緑色のレーザーシステム、およびより短い波長のシステムで発見されてきたさまざまな汚染現象の悪影響を最小限に抑えるために使用される。実施形態では、青色レーザーシステム、並びにより低い波長およびより高い波長を有するシステムのための光学部品を洗浄および組み立てる方法を使用して、レーザー性能を経時的に劣化させる材料を軽減、最小化、または排除する。このようなレーザー、光学アセンブリ、およびシステムのこれらの組み立てプロセスは、従来のシステムの信頼性の欠点に対処し、それを解決する。例えば、一実施形態では、洗浄方法を使用してシリコンベースの汚染源を除去するが、実施形態における操作方法は、組み立てプロセスの特定のステップ、システム部品の特定の場所、並びにこれらの組合せおよびバリエーションにおいて、標的汚染物質を除去するように構成される。この洗浄方法は、固体レーザー、光学アセンブリ、レーザーシステム（例えば、レーザーおよび光学系）、またはこれらの組合せを収容し、好ましくは、標準的な分析技術によって検出できないレベルのシリコンベースの汚染物質を有するパッケージを提供することができる。本実施形態および実施例のいずれかを含むそのようなパッケージは、パッケージ内の隔離された環境内に、０．０１ｇ未満、０．００１ｇ未満、０．０００１ｇ未満、０．００００１ｇ未満、および０．０００００１ｇ未満のシリコンベースの汚染物質を有し得る。本実施形態および実施例のいずれかを含むそのようなパッケージは、内部キャビティ内に、（内部キャビティ環境の構成要素、例えば、内部環境内に含まれるガスに基づくシリコンのｐｐｍによって決定される）０．１ｐｐｍ未満のシリコン、０．０１ｐｐｍ未満のシリコン、０．００１ｐｐｍ未満のシリコン、０．０００１ｐｐｍ未満のシリコン、０．００００１ｐｐｍ未満のシリコン、およびそれ以下のシリコンの量のシリコンベースの汚染物質を有し得る。これらのシステムおよび方法は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を有することができる：すなわち、ポリシロキサンの揮発性汚染物質が主に除去される；残留揮発性炭化水素を除去するという利点が提供される；他の動作パラメータが、異なる汚染物質を除去するために選択される。
組み立てプロセスの一実施形態では、プラズマ洗浄が使用され、特にプラズマ洗浄は、パッケージ内の部品の表面から微量の汚染物質を除去して汚染物質又は粒子を無くし、例えば、より多くの汚染物質または粒子を除去する。一実施形態では、プラズマ洗浄は、極性および非極性の両方が使用される注意深く選択された溶媒による表面の前洗浄ステップとともに使用される。好ましくは、溶媒は、その極性が標的汚染物質の極性と一致するように選択される。したがって、複数の前洗浄、洗浄、およびプラズマ洗浄ステップを実行することができ、これらのステップを特定の汚染物質に合わせて調整することが想定されている。
これらの組み立てプロセスの一実施形態では、すべての揮発性成分のガス放出を加速させるためにシステムの部品を減圧下で所定の時間加熱して、揮発性汚染物質の残留を除去する。この予熱ステップは、本明細書に開示されている他の組み立て技術とともに使用することができ、好ましくは使用される。温度と圧力の動作条件は、システムの部品に対して安全な状態で、ターゲット汚染物質の蒸気圧がオーブン内の実際の圧力よりも高くなるように選択される。このステップはまた、前洗浄ステップで残った溶剤がシステムの部品から除去されることを確実にする。
組み立てプロセスの一実施形態は、一連の前洗浄および洗浄を定義し、洗浄プロセスの異なる段階で洗浄される部品の表面自由エネルギーの極性および非極性成分を測定することが有利である。これは、除去する実際の汚染物質をターゲットにするために、適切な溶媒の組み合わせと最適なガス混合物とを選択するための有用な情報を提供する。実施形態では、好ましい順序は、各部品の製造、保管、および取り扱いの様々な履歴のために、組み立ての異なる部品に対して異なる可能性がある。
組み立てプロセスの一実施形態では、これらの洗浄技術は、パッケージングの直前、またはパッケージング時に、追加の、すなわち二次、または三次の洗浄ステップ、例えば、最終洗浄ステップとして実行される。組み立てを行う前にシステムの部品と工具を注意深く洗浄しても、統合中にパッケージ内に汚染が生じる可能性があることが認識されている。これは、たとえば、組み立てエリアに存在する空気中の汚染物質に起因する可能性があり、硬化中の接着剤からのガス放出は別の汚染源である。したがって、一実施形態では、アセンブリの最終洗浄は、パッケージを密封する直前に実行される。システムの個々の部品について本明細書に記載されているのと同じ洗浄方法を使用することができる。
図９には、レーザーダイオード１０００の概略図が示されている。ダイオードは、横方向ガイドリッジ１０１０、前面ファセット１０１１、モード１０１２、および垂直閉じ込め層１０１３を有する。動作中に形成される汚染物質は、通常、レーザーダイオードの垂直閉じ込め層１０１３に沿って蓄積し、最大の汚染物質はモードの中央領域に堆積し、通常、横方向のモード強度とともに減少する。本システムおよび方法の実施形態は、操作されたときに、この蓄積、ならびに他の蓄積および堆積物の発生を回避、最小化、および好ましくは防止するシステムを提供する。
外部汚染物質の侵入を防ぐために、高パワーレーザーシステムは、通常、不活性または保護雰囲気で、例えば酸素がほとんど無い、好ましくはまったくない雰囲気で密封される。しかし、この手法は青色レーザーシステムには効果が低く、長寿命の青色レーザーシステムを提供するには効果がないことが分かっている。不活性雰囲気の以前の使用は、本明細書で述べられた汚染物質の解離効果のために、青色レーザーシステムには効果がなく、緑色レーザーシステムにも効果がないと理論付けられており、それは、これらの青色波長レーザーシステムの通常の動作中、および緑色レーザーシステムで、レーザー性能の低下に影響を及ぼしていることが確認できる、理解されてはいるがまだ完全には理解されていない、潜在的な他の現象であると理論づけられている。さらに、これらのシステムの動作中、パッケージ内の温度が上昇し、その結果、アセンブリ内のいずれかの部品からガスが放出される。したがって、熱ガス放出によるこれらの微量の汚染物質は、システムの信頼性に悪影響を与える可能性があり、状況によっては非常に有害になる可能性がある。
青色波長システムでこれらの問題を発見し、それは緑色レーザーシステムならびにより短い波長システムについても理論化された上で、本発明の実施形態では、とりわけ、組み立てプロセス中に、光学パッケージ（および固体レーザーを含むそのパッケージ内の部品）を含むシステムのパッケージまたはハウジングを精密に洗浄し、組み立て、および洗浄と組み立てをする適正な方法の例を提供し、有害なプロセスそしてレーザーシステムの劣化が発生するのを防ぐ。
ビーム経路の光学面に蓄積する揮発性有機汚染物質に加えて、別の問題は、レーザーダイオードファセットまたは他の光学部品の表面に蓄積する二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）である。この二酸化ケイ素の蓄積により、コーティングの反射率が変化する。場合によっては、二酸化ケイ素の蓄積が表面の光学特性を変化させる。コリメーション前の単一の青色レーザーダイオードは、レーザーダイオード自体の表面に非常に強い光場を持っている。キャビティ内に形成されるモーダルフィラメント（ｍｏｄａｌ ｆｉｌａｍｅｎｔｓ）により、ファセットでのパワー密度は２０ＭＷ／ｃｍ２ピークを超える可能性がある。この高いパワー密度が、パッケージ内の大気を解離させる２光子反応を促進するものであることが発見され、理論化されている。一旦解離すると、遊離酸素原子は遊離シリコンと急速に結合して、ファセットにＳｉＯ２を形成する。ＳｉＯ２は、炭素ゲッタリングと同様の方法で堆積される。ＳｉＯ２の形成と堆積のプロセスは、コリメート光学系を含む他の光学系全体でも進行し得るが、コリメート光学系のパワー密度ははるかに低く数ｋＷ／ｃｍ２のオーダーであるため、堆積速度はファセットでの１，０００分の１であるが、システムのパッケージング、組み立て、およびクリーニングの際に考慮に入れる必要がある。
レーザービームが伝搬される、本システムおよびアセンブリの固体レーザーデバイスの光学活性面、例えば、ファイバー面、ウインドウ、またはファセットは、少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２、少なくとも約１ＭＷ／ｃｍ２、少なくとも約１０ＭＷ／ｃｍ２、少なくとも約２０ＭＷ／ｃｍ２、少なくとも約５０ＭＷ／ｃｍ２、少なくとも約１００ＭＷ／ｃｍ２、少なくとも約５００ＭＷ／ｃｍ２、約１，０００ＭＷ／ｃｍ２以下、約１０ＭＷ／ｃｍ２から約１００ＭＷ／ｃｍ２、約５ＭＷ／ｃｍ２から約２０ＭＷ／ｃｍ２、および約５０ＭＷ／ｃｍ２から約５００ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有することができる。
レーザービームを生成および伝搬させるための任意の固体デバイスを、本システムおよびアセンブリで使用することができる。好ましくは、固体デバイスは、青、青緑、および緑の波長の波長を有するレーザービームを伝搬させる。そのような固体レーザーデバイスは、例えば、レーザーダイオード、ファイバーレーザー、ラマンファイバーレーザー、および結晶（例えば、ダイヤモンド、ＫＧＷ、ＹＶＯ４、Ｂａ（ＮＯ３）２など）に基づくラマンレーザー、並びにそれらの組合せおよびこれらの１つまたは複数のバリエーションであり得る。本システムは、１、２、３、５、１０、１０、１００、１００、および数千のこれらの固体デバイスを有し、それらのビームを結合して、産業およびその他のアプリケーションに高パワー高輝度のレーザービームを提供することができる。
本明細書は、例えば、固体レーザーデバイスと光学アセンブリが１つのパッケージまたはハウジングに結合または統合されている、完全なレーザーシステムに焦点を合わせているが、その教示は、光学系なしのスタンドアロンレーザーデバイス、レーザーなしのスタンドアロン光学系アセンブリ、およびこれらの組み合わせとバリエーションへの同等の適用性を有する。これらのアセンブリは、例えば光コネクタを備えた光ファイバーによって、例えば、現場でまたは出荷前に結合などして光学的に統合することができる。
本発明のレーザーデバイスおよびシステムの実施形態は、例えば、電子記憶装置内の構成部品などの構成要素を溶接するためなどの産業用途に使用することができる。
パワーの損失をもたらす、レーザーダイオードのファセットおよび他の表面、ならびに他の光学活性面上に堆積物を生成するプロセスは、２光子プロセスによって駆動されるが、このプロセスはデバイスがパルスによるものかＣＷによるものかに関係なく生じる。この２つの動作モードの違いは、レーザーダイオードのファセットへのＳｉＯ２の堆積速度である。堆積速度はパワー密度に正比例し、堆積量は時間の経過に伴う堆積速度の積分である。したがって、ＣＷの動作時に１，０００時間あたり１０μｍの速度で堆積が進行する場合、１０％のデューティサイクルで動作時に１，０００時間の経過時間あたり１μｍしか堆積しない。ここで使用される堆積速度は単なる例であり、他の多くの要因、主にパッケージにトラップされたポリシロキサンの量に依存する。
図１および図２に示される比較例は、それぞれが高速軸コリメーションレンズでコリメートされデリバリーファイバーに結合できるようにされている２０個のシングルエミッタダイオードで構成された６０Ｗクラスの青色レーザーを使用している。レンズは、サブミクロンの精密アライメントの後、ＵＶ硬化光学エポキシで取り付けられる。パッケージは、低温はんだを使用した金メッキした銅部品で作られる。レンズは、熱膨張係数が一致するようにガラスマウントに取り付けられる。この非常に単純なアセンブリでは、３種類の光学接着剤、２種類のはんだ、３種類のガラス、２種類の金メッキ銅を使用している。組み立てプロセスには、構成部品用のさまざまなツールと保管コンテナを使用した複数のステップが含まれるが、これらはすべて表面を汚染する機会をもたらす。その結果、青色光と汚染物質との相互作用により、時間の経過とともにデバイスからの出力パワーは急速に低下する。これは、拡張テストにおける一般的なデバイスのパフォーマンスを示す図１に示されており、レーザーの予定寿命は約２００時間（公称パワーの８０％に達するまでの時間の定義に基づく）であり、これは明らかに産業用動作には十分ではない。図１の曲線は、－１００％／ｋｈｒｓの非常に典型的な劣化速度を示し、デバイスの対応する寿命は２００時間未満である。
図１および図２のデバイスは、同じ量の酸素、６０％を有していた。
レーザー性能、特に経時的なレーザー性能に有害である、少なくとも２つの青色光相互作用がシステム内に存在することが発見された。第一に、システムからの散乱光、反射光、およびその両方がシステムの表面を加熱し、それらの表面からのガス放出を増加させ、揮発した汚染物質の量を増加させて、レーザーシステムの性能を劣化させる。第二に、レーザービームが、２光子プロセスを通じて酸素を光分解する。酸素原子は、ＣＯ２を形成するパッケージ内の有機物と、ＳｉＯ２を形成するポリシロキサンとの両方と反応する。有機物の場合、ＣＯ２はどの表面にも堆積しないため、炭化水素源はそれほど問題にならないが、ポリシロキサンは信頼性に大きな悪影響を及ぼす。従って、湿気やその他の汚染物質が導入されないようにしてパッケージング環境（たとえば、固体レーザーデバイス、ビーム経路、および光学系を含むハウジングの内部環境）を組み立てて密閉し、信頼性の高い動作を実現する。
図２は、内部環境にシロキサンを含まずに酸素雰囲気となるようにパッケージされて組み立てられた高パワー青色レーザーデバイスの５つのサンプルからの出力パワーの変化のグラフを示す。図２のテストのために使用されるレーザーデバイスは、本実施形態による洗浄シーケンスの例を使用して洗浄した。シロキサンを含まなかったこれらのデバイスの平均劣化速度は－２．３％／ｋｈｒｓであり、これは図１のデバイスと比較して４３倍の寿命改善である。
以下の実施例は、本組み立て方法、レーザーシステム、および動作の様々な実施形態を説明するために提供される。これらの実施例は、説明を目的としたものであり、予言的である可能性があり、本発明の範囲を制限するすると見られるべきではなく、また制限するものではない。
実施例１
図１０には、ダイオードの寿命を延ばすようにされた密閉パッケージ内に組み立てられている図９のレーザーダイオードの概略図が示されている。このパッケージは、後にレーザーシステムに統合され、そのシステムの寿命を延ばすことができる。レーザーダイオード１０００は、該レーザーダイオードのパッケージまたはパッケージングを形成する密封ハウジング１０５０の内部に配置され、レーザーダイオードアセンブリをなす。ハウジング１０５０は、外部環境１０５２から隔離された内部環境１０５１を含む。ダイオード１０００はレーザービームを、レーザービーム経路１０５６に沿ってウインドウ１０５５を通して外部環境１０５２に伝搬させる。ウインドウ１０５５の内面１０８０は、内部環境１０５１に露出され接触している。内部キャビティのすべての表面には、シリコンベースの汚染物質が含まれていない。レーザービームは青色の波長範囲にあり、３Ｗのパワーを持っている。内部環境には６０％の酸素が含まれているため、固体デバイスの動作中に、洗浄後に存在する可能性のある炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生じる。パッケージされたアセンブリのパワー劣化速度は２．０％未満で、レーザー寿命は少なくとも３０，０００時間である。
実施例１Ａ
実施例１の実施形態では、内部環境は、１％から８０％の酸素を含み得る。レーザービームパワーは、約１Ｗから約１０Ｗであり得る。パワー劣化速度は、３％未満、２．５％未満、２％未満、および１．５％未満であり得る。この実施形態は、少なくとも２０，０００時間、少なくとも４０，０００時間、少なくとも５０，０００時間、および少なくとも１００，０００時間のレーザー寿命を有し得る。特に、この実施形態は、レーザーシステムに組み立てられたとき、例えば光学部品とともにパッケージされたときに、これらの寿命および劣化速度を有し得る。
実施例１Ｂ
実施例１のレーザーダイオードは、ＴＯ－９Ｃａｎ青色レーザーダイオードである。
実施例１Ｃ
図１１には、ダイオードの寿命を延ばす密封されたパッケージに組み立てられた青色レーザービームを提供する４つのレーザーダイオードの概略図が示されている。このパッケージは、後でレーザーシステムに統合され、そのシステムの寿命を延ばすことができる。４つのレーザーダイオード１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ、１１００ｄは、例えば、密閉された内部環境１１５１を有するハウジング１１５０内にパッケージされて、含まれる。ハウジング１１５０は、内部環境１１５１を外部環境１１５２から保護して隔離する。４つのレーザーダイオードは、ビーム経路１１５６ａ、１１５６ｂ、１１５６ｃ、１１５６ｄに沿って進む約５Ｗのパワーを有する青色レーザービームを伝搬させる。レーザービームは、それぞれのビーム経路に沿って進み、ウインドウ１１５５を通ってハウジング１１５０から外部環境１１５２に進む。ウインドウ１１５５の内面１１８０は、内部環境１１５１に露出され接触している。各ダイオードに対して１つずつ、合計４つの個別のウインドウを使用することもできる。内部キャビティのすべての表面には、シリコンベースの汚染物質が含まれていない。レーザービームはそれぞれ青色の波長範囲にあり、それぞれのパワーは約５Ｗである。内部環境には６０％の酸素が含まれているため、固体デバイスの動作中に、洗浄後に残った炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成される。パッケージ化されたアセンブリのパワー劣化速度は２．０％未満で、レーザー寿命は少なくとも３０，０００時間である。
実施例１Ｄ
実施例１Ｃの実施形態では、内部環境は１％から８０％の酸素を含むようにすることができる。レーザービームパワーは、約１Ｗから約１０Ｗとすることができる。パワー劣化速度は、３％未満、２．５％未満、２％未満、および１．５％未満となり得る。この実施形態は、少なくとも２０，０００時間、少なくとも４０，０００時間、少なくとも５０，０００時間、および少なくとも１００，０００時間のレーザー寿命を有し得る。特に、この実施形態は、レーザーシステムに組み立てられたとき、例えば光学部品とともにパッケージされたときに、これらの寿命および劣化速度を有し得る。
実施例１Ｅ
実施例１Ｃのレーザーダイオードは、ＴＯ－９Ｃａｎ青色レーザーダイオードである。
実施例２
図４には、レーザービーム特性を実質的に劣化させることなく長期間にわたって高品質のレーザービーム４５０を提供するための、高パワー高輝度の固体レーザーアセンブリ４００、またはレーザーシステムの実施形態の概略図が示されており、このアセンブリは、内部キャビティ４３４を画定してハウジングの外部にある環境４３５から隔離するハウジングと、固体デバイス４０１であって、その伝搬面４０４において少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有するレーザービーム４５０をレーザービーム経路４５０ａに沿って伝搬させるための固体デバイス４０１と、固体デバイス４０１と光連通していてレーザービーム経路４５０ａ上にある光学アセンブリ４０２と、を有しており、固体デバイスおよび光学アセンブリは、ハウジング４２６内で内部キャビティ４３４内に配置され、それによって外部環境４３５から隔離されており、ハウジングは、光学アセンブリ４０２と光連通していてレーザービーム経路４５０ａ上にあるハウジング伝搬面４２５を含み、このハウジング伝搬面により、レーザービーム４５０は、ハウジング４２６からレーザービーム経路４５０ａに沿って外部環境４３５に伝達されるようになっており、ハウジング伝搬面を出るレーザービームビームは、（ｉ）少なくとも１００Ｗのパワー、および（ｉｉ）４０ｍｍ－ｍｒａｄ未満のＢＰＰを有し、内部キャビティはシリコンベースの汚染源がなく、それにより、固体デバイスの動作中に内部キャビティ内にＳｉＯ２が生成されず、よって内部キャビティにはＳｉＯ２の蓄積がなく、したがって、ビーム特性の劣化速度は、２．３％／ｋｈｒｓ以下とされている。
実施例３
一実施形態では、実施例２のレーザーアセンブリは、レーザービームを生成する固体デバイスを有し、レーザービームは４１０ｎｍから５００ｎｍの範囲の波長を有する。
実施例４
一実施形態では、実施例２のレーザーアセンブリは、レーザービームを生成する固体デバイスを有し、レーザービームは４０５ｎｍから５７５ｎｍの範囲の波長を有する。
実施例５
一実施形態では、実施例２のレーザーアセンブリは、レーザービームを生成する固体デバイスを有し、レーザービームは５００ｎｍから５７５ｎｍの範囲の波長を有する。
実施例６
実施例２、３、４および５のレーザーアセンブリの実施形態では、固体デバイスは、ラマンファイバーレーザー、ダイオードレーザー、結晶ベースのラマンレーザー、並びにこれらのうちの１つまたは複数の組み合わせおよび変形である。光学アセンブリは、コリメート光学系、集束光学、レンズ、ミラー、ビーム結合光学系、並びにこれらのうちの１つまたは複数の組み合わせおよび変形を含む光学素子を有する。ビーム特性はさらに約２０ｎｍ以下の帯域幅を持っている。ハウジング伝搬面は、ウインドウおよびファイバー面、ならびにこれらのうちの１つまたは複数の組み合わせおよび変形である。ＢＰＰは約１５ｍｍ－ｍｒａｄ未満である。そして、伝搬面でのパワー密度は、約１ＭＷ／ｃｍ２から約１，０００ＭＷ／ｃｍ２である。
実施例７
実施例２、３、４、５および６のレーザーアセンブリの実施形態では、レーザービームのパワーは約１００Ｗから約１，０００Ｗである。ビーム特性は、約２０ｎｍ以下の帯域幅をさらに含み、伝搬面でのパワー密度は約０．５ＭＷ／ｃｍ２から約１，０００ＭＷ／ｃｍ２で、ビーム特性の劣化速度は、２．０％／ｋｈｒｓ未満である。
実施例８
実施例２－７および１３－２６のレーザーアセンブリの実施形態において、内部キャビティが、少なくとも１％の酸素からなるガスを含み、これにより、固体デバイスの動作中に、炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成され、これにより、固体デバイスと光学アセンブリの伝搬面には炭素が蓄積されないままとなる。
実施例９
実施例２－７および１３－２６のレーザーアセンブリの実施形態において、内部キャビティが、少なくとも５％の酸素からなるガスを含み、これにより、固体デバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成され、これにより、固体デバイスと光学アセンブリの伝搬面には炭素が蓄積されないままとなる。
実施例１０
実施例２－７および１３－２６のレーザーアセンブリの実施形態において、内部キャビティが、少なくとも１０％の酸素からなるガスを含み、これにより、固体デバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成され、これにより、固体デバイスと光学アセンブリの伝搬面には炭素が蓄積されないままとなる。
実施例１１
実施例２－７および１３－２６のレーザーアセンブリの実施形態において、内部キャビティが、少なくとも２０％の酸素からなるガスを含み、これにより、固体デバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成され、これにより、固体デバイスと光学アセンブリの伝搬面には炭素が蓄積されないままとなる。
実施例１２
実施例２－７および１３－２６のレーザーアセンブリの実施形態において、内部キャビティが、約５％から少なくとも約５０％の酸素からなるガスを含み、これにより、固体デバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成され、これにより、固体デバイスと光学アセンブリの伝搬面には炭素が蓄積されないままとなる。
実施例１３
実施例２－１２および１７－２６のレーザーアセンブリの実施形態において、ビーム特性の劣化速度は２．０％／ｋｈｒｓ以下である。
実施例１４
実施例２－１２および１７－２６のレーザーアセンブリの実施形態において、ビーム特性の劣化速度は、１．８％／ｋｈｒｓ以下である。
実施例１５
実施例２－１２および１７－２６のレーザーアセンブリの実施形態において、アセンブリは１０，０００時間以上の延長された寿命を有し、そしてそれを特徴とする。
実施例１６
実施例２－１２および１７－２６のレーザーアセンブリの実施形態においては、アセンブリは、５，０００時間以上の延長された寿命を有することを特徴とする。
実施例１７
図５には、レーザービーム特性を実質的に劣化させることなく長期間にわたって高品質の青色レーザービーム５５０を提供するための、高パワー高輝度の固体レーザーアセンブリ５００の概略図が提供されている。このアセンブリは、内部キャビティ５３４を画定して外部にある環境５３５から隔離するハウジング５２６と、複数のレーザービーム５５０を複数のファセット５０４から複数のダイオードレーザービーム経路５５０ａに沿って伝搬させるための複数のダイオードレーザーデバイス５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄ、５０１ｅであって、その複数のレーザービームが４００ｎｍから５００ｎｍの範囲の波長を有し、各レーザービームが各ファセットにおいて少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有する、複数のダイオードレーザーデバイス５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄ、５０１ｅと、各ダイオードレーザーデバイスと光連通していてレーザービーム経路上にある光学アセンブリ５０２と、を有しており、光学アセンブリ５０２は、コリメート光学系５６０およびビーム結合光学系５６５を含み、複数のレーザービームを結合して結合レーザービーム経路５５２ａに沿う結合レーザービーム５５２を提供し、複数のダイオードレーザーデバイスおよび光学アセンブリは、ハウジング５２６内で内部キャビティ５３４内に配置されて、外部環境５３５から隔離されており、ハウジングは、ハウジング伝搬面５２５を含み、ハウジング伝搬面により、結合レーザービームが、結合レーザービーム経路５５２ａに沿ってハウジング５２６から外部環境５３５に伝達されようにされており、ハウジング伝搬面５２５は光学アセンブリ５０２と光連通していて結合レーザービーム経路５５２ａ上にあり、ハウジング伝搬面５２５を出るときの結合レーザービーム５５２は、（ｉ）少なくとも１００Ｗのパワー、および（ｉｉ）４０ｍｍ－ｍｒａｄ未満のＢＰＰの特性によって特徴づけられており、内部キャビティ５３４にはシリコンベースの汚染源がなく、それにより、複数のダイオードレーザーデバイスの動作中に内部キャビティ内にＳｉＯ２が生成されず、これにより、内部キャビティにはＳｉＯ２の蓄積がなく、これにより、結合ビーム特性の劣化速度は２．３％／ｋｈｒｓ以下となる。
実施例１８
実施例１７および他の実施例のレーザーアセンブリの実施形態においては、ビーム特性は約１５ｎｍ以下の帯域幅をさらに含み、ハウジングの伝搬面は、ウインドウとファイバー面からなるグループから選択され、ＢＰＰは約１５ｍｍ－ｍｒａｄ未満であり、伝搬面でのパワー密度は、約０．５ＭＷ／ｃｍ２から約１，０００ＭＷ／ｃｍ２である。
実施例１９
実施例１７および他の実施例のレーザーアセンブリの実施形態においては、ビーム特性は約１５ｎｍ以下の帯域幅をさらに含み、結合レーザービームのパワーは少なくとも約５００Ｗであり、ハウジングの伝搬面はウインドウとファイバー面からなるグループから選択され、ＢＰＰは約３０ｍｍ－ｍｒａｄ未満であり、伝搬面でのパワー密度は約０．５ＭＷ／ｃｍ２から約１，０００ＭＷ／ｃｍ２である。
実施例２０
図６には、レーザービーム特性を実質的に劣化させることなく、レーザービーム経路６５０ａに沿って長期間にわたって高品質の青色レーザービーム６５０を提供するための、高パワー高輝度の固体レーザーアセンブリ６００の概略図が示されている。このアセンブリは、隔離された環境を画定する内部キャビティ６３４を有するハウジングと、複数の光学活性面、例えば、表面６０４ａ、表面６０４ｂ、表面６０４ｃ、表面６０４ｄ、表面６０４ｅであって、青色レーザービームが、この光学活性面に対して伝搬、透過、または反射されるようにした複数の光学活性面とを有し、この複数の光学活性面はハウジングの内部キャビティ６３４の隔離された環境内に配置され、複数の光学活性面の少なくとも１つは固体レーザーデバイス６０１上に配置されていて、レーザービームは、１つまたは複数の光学活性面、例えば、表面６０４ａ、表面６０４ｂ、表面６０４ｃ、表面６０４ｄ、表面６０４ｅで少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有し、内部キャビティ６３４にはシリコンベースの汚染源がなく、それにより、固体レーザーデバイスの動作中に内部キャビティ内にＳｉＯ２が生成されず、内部キャビティ６３４は酸素を含むガスを含み、これにより、固体レーザーデバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成され、それにより、複数の光学活性面には炭素、ＳｉＯ２の蓄積がなく、これにより青色レーザービームのパワーの劣化速度は２．３％／ｋｈｒｓ以下である。
光学活性面６０４ｅは、ハウジングから外部環境６３５へのレーザービーム６５０の伝達を提供するウインドウである。
実施例２１
図６のレーザーアセンブリ６００及び図５のレーザーアセンブリ５００において、固体レーザーは緑色の波長範囲の波長を有するレーザービームを生成する。
実施例２１Ａ
実施例２２の緑色固体レーザーは、リチウムニオバイト結晶中で２倍にされたＩＲレーザーシステムである。このシステムは、レーザーダイオード、外側キャビティ、外側キャビティの焦点におけるリチウムニオバイト結晶を有し、これらはすべてハウジング内に含まれる。
実施例２２
実施例２－２１、２１Ａのレーザーシステムおよびアセンブリでは、レーザービームは、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約２０ｎｍ、約１０ｎｍから約３０ｎｍ、約５ｎｍ～約４０ｎｍ、約２０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、約１５ｎｍ以下、約１０ｎｍ以下の帯域幅を有する。
実施例２３
実施例２－２３のレーザーシステムおよびアセンブリでは、レーザービームがハウジングを出て外部環境に伝搬する点またはその近くにおいて、レーザービームが約１００Ｗから約１００，０００Ｗ、約１００Ｗから約４０，０００Ｗ、約１００Ｗから約１，０００Ｗ、約２００Ｗ、約２５０Ｗ、約５００Ｗ、約１，０００Ｗ、約１０，０００Ｗ、少なくとも約１００Ｗ、少なくとも約２００Ｗ、少なくとも約５００Ｗ、および少なくとも約１，０００Ｗのパワーを有する。
実施例２４
実施例２－２３のレーザーシステムおよびアセンブリにおいては、レーザービームは、約１０ｍｍ－ｍｒａｄから約５０ｍｍ－ｍｒａｄ、約４０ｍｍ－ｍｒａｄ未満、約３０ｍｍ－ｍｒａｄ未満、約２０ｍｍ－ｍｒａｄ未満、約１５ｍｍ－ｍｒａｄ未満、および約１０ｍｍ－ｍｒａｄ未満のＢＰＰを有する。
実施例２５
実施例２－２３のレーザーシステムおよびアセンブリにおいては、シリコンベースの汚染物質の供給源が、シロキサン、重合シロキサン、線状シロキサン、環状シロキサン、シクロメチコーン、ポリシロキサン、およびこれらの１つ以上の組み合わせおよび変形例である。
実施例２６
実施例２－２５のレーザーシステムおよびアセンブリにおいては、炭素ベースの汚染源が、溶媒残留物、油、指紋、他の炭化水素源、並びにこれらのうちの１つまたは複数の組み合わせおよびバリエーションである。
実施例２７
固体高輝度青色レーザーの実施形態を表１に示す。この表は、２次元のスペクトルビームを結合した構成で２．５ワットのレーザーダイオードを使用して達成できるパワー、輝度、および性能を示している。この表は、ビルディングブロック３５０ワットモジュールに基づくレーザーシステムのパワーと輝度が、ファイバーコンバイナーを使用してプロセスファイバーに出射することにより、数ｋＷのパワーレベルにどのようにスケーリングするかを示している。
表１
Figure 2022523725000002
表１のビームを提供するシステムは、ビーム特性の劣化速度が、約５％／ｋｈｒｓから約１．５％／ｋｈｒｓ以下、２．５％／ｋｈｒｓ以下、２．０％／ｋｈｒｓ以下、１．８％／ｋｈｒｓ以下、１．０％／ｋｈｒｓ以下、それらに類似する値である。表１のビームを提供するシステムは、少なくとも約５，０００時間から約１００，０００時間、少なくとも約５，０００時間、少なくとも約１０，０００時間、少なくとも約２０，０００時間、少なくとも約４０，０００時間、約１０，０００時間から約５０，０００時間、約５０，０００時間、およびそれ以上の寿命を有する。
実施例２８
実施例２７の同じモジュールはまた、輝度を保つがモジュール交換をわずかにより複雑にする自由空間内で結合することができる。自由空間での結合で達成できるパワーとＢＰＰを表２に示す。
表２
Figure 2022523725000003
表２のビームを提供するシステムは、ビーム特性の劣化速度が、約５％／ｋｈｒｓから約１．５％／ｋｈｒｓ以下、２．５／ｋｈｒｓ％以下、２．０％／ｋｈｒｓ以下、１．８％／ｋｈｒｓ以下、１．０％／ｋｈｒｓ以下及び類似の値である。表２のビームを提供するシステムは、少なくとも約５，０００時間から約１００，０００時間、少なくとも約５，０００時間、少なくとも約１０，０００時間、少なくとも約２０，０００時間、少なくとも約４０，０００時間、約１０，０００時間から約５０，０００時間、及びそれ以上の寿命を有する。
実施例２９
固体の高輝度青色レーザーの実施形態は、各デバイスが約６．５ワットである、より高パワーの青色レーザーダイオードを使用するシステムについて表３に示されている。ベースモジュールは約９００ワットであり、これらのモジュールはファイバーコンバイナーを介して結合され、表３に示すように、高パワー高輝度の青色レーザーダイオードシステムを構築する。
表３
Figure 2022523725000004
表３のビームを提供するシステムは、ビーム特性の劣化速度が、約５％／ｋｈｒｓから約１．５％／ｋｈｒｓ以下、２．５％／ｋｈｒｓ以下、２．０％／ｋｈｒｓ以下、１．８％／ｋｈｒｓ、１．０％／ｋｈｒｓ以下、およびそれらに類似する値である。表３のビームを提供するシステムは、少なくとも約５，０００時間から約１００，０００時間、少なくとも約５，０００時間、少なくとも約１０，０００時間、少なくとも約２０，０００時間、少なくとも約４０，０００時間、約１０，０００時間から約５０，０００時間、及びそれ以上の寿命を有する。
実施例３０
図７は、レーザーパワーと動作時間との関係を示すグラフである。青色レーザーダイオードアセンブリは、劣化速度（プロットされた線）がゆっくりである動作プロファイルを提供することが分かる。劣化速度は約２００時間から約５５０時間まで平坦な部分がある。約８００時間の後、劣化速度は約０．７％／ｋｈｒｓである。８００から１，６００時間の間に示されるこの劣化速度は、システムの残りの寿命に対して同じままである（つまり、プロットされた線の傾きは実質的に変化しない）。
実施例３１
図８は、レーザーパワーと動作時間との関係を示すグラフである。青色レーザーダイオードアセンブリが、劣化速度（プロットされた線）がゆっくりである動作プロファイルを示していることが分かる。劣化速度は約１５０時間から約８００時間まで平坦な部分がある。約８００時間の後、劣化速度は０．７％／ｋｈｒｓである。８００から１，６００時間の間に示されるこの劣化速度は、システムの残りの寿命に対して同じままである（つまり、プロットされた線の傾きは実質的に変化しない）。
本発明の実施形態の主題、またはそれに関連する新規で画期的な性能または他の有益な特徴および特性の根底にある理論を提供または述べる必要がないことに留意されたい。それにもかかわらず、この重要な分野、特にレーザー、レーザー加工、およびレーザー用途の重要な分野で技術をさらに進歩させるために、本明細書では様々な理論が提供されている。本明細書に記載されているこれらの理論は、特に明記しない限り、特許請求の範囲に記載の発明に与えられる保護の範囲を制限、制限、または狭めることは決してない。これらの理論は、本発明を利用するために必要とされたり用いたりされたりすることはないであろう。さらに、本発明は、本発明の方法、物品、材料、デバイス、およびシステムの実施形態の動作、機能、および特徴を説明するための、これまで知られていなかった新しい理論につながる可能性があることを理解されたい。そして、そのような後に開発された理論は、本発明に与えられる保護の範囲を制限してはならない。
本明細書に記載されているレーザー、ダイオード、アレイ、モジュール、アセンブリ、アクティビティ、および動作の様々な実施形態は、上記で特定された分野および他の様々な分野で使用され得る。さらに、これらの実施形態は、例えば、既存のレーザー、付加製造システム、操作および活動、ならびに他の既存の機器、並びに、将来のレーザー、負荷製造システムの操作と動作および本明細書の教示に基づいて部分的に変更される可能性のあるそのようなものとともに使用されることがあり得る。さらに、本明細書に記載されている様々な実施形態は、異なる様々な組み合わせで互いに使用することができる。したがって、例えば、本明細書の様々な実施形態で提供される構成は、互いに使用することができる。例えば、Ａ、Ａ’およびＢを有する実施形態の構成要素、ならびにＡ’’、ＣおよびＤを有する実施形態の構成要素は、本明細書の教示に従って、様々な組み合わせ、例えば、Ａ、Ｃ、Ｄ、およびＡ、Ａ’’、ＣおよびＤなど互いに使用することができる。本発明に与えられる保護の範囲は、特定の実施形態、実施例、または特定の図に示される特定の実施形態、構成または配置に限定されるべきではない。
本発明は、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく、本明細書に具体的に開示されたもの以外の形態で具体化することができる。説明された実施形態は、すべての点で例示としてのみ考慮されるべきであり、限定的ではないとされるべきである。

Claims (77)

  1. レーザービームの特性を実質的に低下させることなく、高品質の青色レーザービームを長期間にわたって提供するための、高パワー高輝度の固体レーザーアセンブリであって、
    ａ．内部キャビティを画定するハウジングであって、該内部キャビティが該ハウジングの外部にある環境から隔離されるようにしたハウジングと；
    ｂ．固体デバイスであって、該固体デバイスの伝搬面から、４１０ｎｍから５００ｎｍの範囲の波長および該伝搬面で少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有するレーザービームを、レーザービーム経路に沿って伝搬させるための固体デバイスと；
    ｃ．該固体デバイスと光連通し、該レーザービーム経路上にある光学アセンブリと；
    を有しており、
    ｄ．該固体デバイスおよび該光学アセンブリは、該ハウジング内で該内部キャビティ内に配置され、それによって、該固体デバイスおよび該光学アセンブリは、外部環境から隔離されており；
    ｅ．該ハウジングは、該光学アセンブリと光連通し該レーザービーム経路上にあるハウジング伝搬面を含み、該ハウジング伝搬面によって、該レーザービームが該レーザービーム経路に沿って該ハウジングから該外部環境に伝達されるようにされており；
    ｆ．該ハウジング伝搬面を出る際の該レーザービームは、（ｉ）少なくとも１００Ｗのパワー、および（ｉｉ）１００ｍｍ－ｍｒａｄ未満のＢＰＰのビーム特性を有しており、
    ｇ．該内部キャビティにはシリコンベースの汚染源がなく、それにより該固体デバイスの動作中に該内部キャビティ内でのＳｉＯ２の生成が回避されて、該内部キャビティはＳｉＯ２の蓄積を回避され、それにより該ビーム特性の劣化速度が２．３％／ｋｈｒｓ以下となるようにされている、アセンブリ。
  2. ａ．該固体デバイスは、ラマンファイバーレーザー、ダイオードレーザー、および結晶ベースのラマンレーザーからなる群から選択され、該光学アセンブリは、コリメート光学系、集束光学系、レンズ、ミラー、およびビーム結合光学系からなる群から選択され；
    ｂ．該ビーム特性は、約２０ｎｍ以下の帯域幅をさらに含み、
    ｃ．該ハウジング伝搬面は、ウインドウおよびファイバー面からなる群から選択され；
    ｄ．該ＢＰＰは約４０ｍｍ－ｍｒａｄ未満であり、
    ｅ．該伝搬面でのパワー密度は約１ＭＷ／ｃｍ２から約１，０００ＭＷ／ｃｍ２である、
    請求項１に記載のアセンブリ。
  3. 該固体デバイスは、ラマンファイバーレーザー、ダイオードレーザー、および結晶ベースのラマンレーザーからなる群から選択され；該レーザービームのパワーは約１００Ｗから約１，０００Ｗであり；
    ｂ．該ビーム特性は、約２０ｎｍ以下の帯域幅をさらに含み；
    ｃ．該伝搬面でのパワー密度は約０．５ＭＷ／ｃｍ２から約１，０００ＭＷ／ｃｍ２であり、
    ｄ．該ビーム特性の劣化速度は、２．０％／ｋｈｒｓ未満である、
    請求項１又は２に記載のアセンブリ。
  4. 該内部キャビティが、少なくとも１％の酸素を含むガスを含み、該固体デバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成され、これにより、該固体デバイスの該伝搬面と該光学アセンブリが炭素の蓄積を回避するようにした、請求項１から３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  5. 該内部キャビティが、少なくとも１０％の酸素を含むガスを含み、該固体デバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が該内部キャビティ内に生成され、これにより、該固体デバイスの該伝搬面と該光学アセンブリが炭素の蓄積を回避するようにした、請求項１から３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  6. 該内部キャビティが、少なくとも４０％の酸素を含むガスを含み、該固体デバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が該内部キャビティ内に生成され、これにより、該固体デバイスの該伝搬面と該光学アセンブリが炭素の蓄積を回避するようにした、請求項１から３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  7. 該内部キャビティが、少なくとも６０％の酸素を含むガスを含み、該固体デバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成され、これにより、該固体デバイスの該伝搬面と該光学アセンブリが炭素の蓄積を回避するようにした、請求項１から３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  8. 該ビーム特性の劣化速度が２．０％／ｋｈｒｓ以下である、請求項１から７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  9. 該ビーム特性の劣化速度が１．８％／ｋｈｒｓ以下である、請求項１から７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  10. １０，０００時間以上の寿命を有することを特徴とする、請求項１から９の何れか一項に記載のアセンブリ。
  11. ３０，０００時間以上の寿命を有することを特徴とする、請求項１から９の何れか一項に記載のアセンブリ。
  12. ５０，０００時間以上の寿命を有することを特徴とする、請求項１から９の何れか一項に記載のアセンブリ。
  13. ７０，０００時間以上の寿命を有することを特徴とする、請求項１から９の何れか一項に記載のアセンブリ。
  14. 該パワー密度が、該伝搬面で少なくとも約１ＭＷ／ｃｍ２である、請求項１から１３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  15. 該パワー密度が、該伝搬面で少なくとも約５ＭＷ／ｃｍ２である、請求項１から１３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  16. 該パワー密度は、該伝搬面で少なくとも約１０ＭＷ／ｃｍ２である、請求項１から１３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  17. 該パワー密度は、該伝搬面で少なくとも約２０ＭＷ／ｃｍ２である、請求項１から１３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  18. 該内部キャビティのシリコンベースの汚染物質の量が０．００１ｇ未満である、請求項１から１７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  19. 該内部キャビティのシリコンベースの汚染物質の量が０．０００１ｇ未満である、請求項１から１７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  20. 該内部キャビティのシリコンベースの汚染物質の量が０．００００１ｇ未満である、請求項１から１７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  21. 該内部キャビティのシリコンの量が０．０１ｐｐｍ未満である、請求項１から１７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  22. 該内部キャビティのシリコンの量が０．００１ｐｐｍ未満である、請求項１から１７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  23. 該内部キャビティのシリコンの量が０．０００１ｐｐｍ未満である、請求項１から１７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  24. 該固体デバイスがＴＯ－９Ｃａｎを含む、請求項１から２３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  25. 該内部キャビティはシリコンベースの汚染物質の供給源がなく、それによって、該固体デバイスの動作中に該内部キャビティ内にＳｉＯ２が生成されない、請求項１から２４の何れか一項に記載のアセンブリ。
  26. レーザービームの特性を実質的に低下させることなく、高品質の青色レーザービームを長期間にわたって提供するための、高パワー高輝度の固体レーザーアセンブリであって、
    ａ．内部キャビティを画定するハウジングであって、該内部キャビティが該ハウジングの外部にある環境から隔離されるようにしたハウジングと；
    ｂ．複数のレーザービームを複数のファセットから複数のレーザービーム経路に沿って伝搬させるための複数のダイオードレーザーデバイスであって、該複数のレーザービームが４００ｎｍから５００ｎｍの範囲の波長を有し、各レーザービームが該ファセットにおいて少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有する、複数のダイオードレーザーデバイスと；
    ｃ．該ダイオードレーザーデバイスと光連通し、該レーザービーム経路上にある光学アセンブリと；
    を有しており、
    ｄ．該光学アセンブリは、該複数のレーザービームを結合して、結合レーザービーム経路に沿う結合レーザービームを提供し；
    ｅ．該複数のダイオードレーザーデバイスおよび該光学アセンブリは、該ハウジング内で該内部キャビティに配置され、それによって、該複数のダイオードレーザーデバイスおよび該光学アセンブリが外部環境から隔離され；
    ｆ．該ハウジングは、該光学アセンブリと該光連通して該結合レーザービーム経路上にあるハウジング伝搬面を含み、それにより、該結合レーザービームが該結合レーザービーム経路に沿って該ハウジングから該外部環境に伝達されるようにされ；
    ｇ．該ハウジング伝搬面を出る際の該結合レーザービームは、（ｉ）少なくとも１００Ｗのパワー、および（ｉｉ）４０ｍｍ－ｍｒａｄ未満のＢＰＰのビーム特性を有しており、
    ｈ．該内部キャビティにはシリコンベースの汚染源がなく、それにより該複数のダイオードレーザーデバイスの動作中に該内部キャビティ内でＳｉＯ２が生成されず、これにより、該内部キャビティはＳｉＯ２の蓄積を回避し、該結合ビーム特性の劣化速度が２．３％／ｋｈｒｓ以下となるようにされている、アセンブリ。
  27. ａ．該ビーム特性が約１５ｎｍ以下の帯域幅をさらに含み；
    ｂ．該ハウジング伝搬面は、ウインドウおよびファイバー面からなる群から選択され；
    ｃ．該ＢＰＰが約１５ｍｍ－ｍｒａｄ未満であり；
    ｄ．該伝搬面でのパワー密度は約０．５ＭＷ／ｃｍ２から約１，０００ＭＷ／ｃｍ２である；
    請求項２６に記載のアセンブリ。
  28. ａ．該ビーム特性が約１５ｎｍ以下の帯域幅をさらに含み、該結合レーザービームのパワーは少なくとも約５００Ｗであり；
    ｂ．該ハウジング伝搬面は、ウインドウおよびファイバー面からなる群から選択され；
    ｃ．該ＢＰＰは約３０ｍｍ－ｍｒａｄ未満であり；
    ｄ．該伝搬面でのパワー密度は約０．５ＭＷ／ｃｍ２から約１，０００ＭＷ／ｃｍ２である、
    請求項２６または２７に記載のアセンブリ。
  29. 該パワー密度が、該伝搬面で少なくとも約５ＭＷ／ｃｍ２である、請求項２７または２８に記載のアセンブリ。
  30. 該パワー密度が、該伝搬面で少なくとも約１０ＭＷ／ｃｍ２である、請求項２７または２８に記載のアセンブリ。
  31. 該パワー密度が、該伝搬面で少なくとも約２０ＭＷ／ｃｍ２である、請求項２７または２８に記載のアセンブリ。
  32. 該ビーム特性の劣化速度が、２．０％／ｋｈｒｓ以下である、請求項２６から３１の何れか一項に記載のアセンブリ。
  33. 該ビーム特性の劣化速度が、１．８％／ｋｈｒｓ以下である、請求項２６から３１の何れか一項に記載のアセンブリ。
  34. １０，０００時間以上の寿命を有することを特徴とする、請求項２６から３３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  35. ３０，０００時間以上の寿命を有することを特徴とする、請求項２６から３３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  36. ５０，０００時間以上の寿命を有することを特徴とする、請求項２６から３３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  37. ７０，０００時間以上の寿命を有することを特徴とする、請求項２６から３３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  38. 該内部キャビティが、少なくとも１％の酸素を含むガスを含み、これにより、該複数のダイオードレーザーデバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が該内部キャビティ内に生成され、それにより、該ファセットの該伝搬面および該光学アセンブリが炭素の蓄積を回避するようにされた、請求項２６から３７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  39. 該内部キャビティが、少なくとも１０％の酸素を含むガスを含み、これにより、該複数のダイオードレーザーデバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が該内部キャビティ内に生成され、それにより、該ファセットの該伝搬面および該光学アセンブリが炭素の蓄積を回避するようにされた、請求項２６から３７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  40. 該内部キャビティが、少なくとも４０％の酸素を含むガスを含み、これにより、該複数のダイオードレーザーデバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が該内部キャビティ内に生成され、それにより、該ファセットの該伝搬面および該光学アセンブリが炭素の蓄積を回避するようにされた、請求項２６から３７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  41. 該内部キャビティが、少なくとも６０％の酸素を含むガスを含み、これにより、該複数のダイオードレーザーデバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が該内部キャビティ内に生成され、それにより、該ファセットの該伝搬面および該光学アセンブリが炭素の蓄積を回避するようにされた、請求項２６から３７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  42. 該内部キャビティが、少なくとも２０％の酸素を含むガスを含み、これにより、該複数のダイオードレーザーデバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が該内部キャビティ内に生成され、それにより、該ファセットの該伝搬面および該光学アセンブリが炭素の蓄積を回避するようにされた、請求項１から３７の何れか一項に記載のアセンブリ。
  43. 該内部キャビティのシリコンベースの汚染物質の量が、０．００１ｇ未満である、請求項２６から４２の何れか一項に記載のアセンブリ。
  44. 該内部キャビティのシリコンベースの汚染物質の量が、０．０００１ｇ未満である、請求項２６から４２に記載の何れか一項にアセンブリ。
  45. 該内部キャビティのシリコンベースの汚染物質の量が、０．００００１ｇ未満である、請求項２６から４２の何れか一項に記載のアセンブリ。
  46. 該内部キャビティのシリコンの量が０．０１ｐｐｍ未満である、請求項２６から４２の何れか一項に記載のアセンブリ。
  47. 該内部キャビティのシリコンの量が０．００１ｐｐｍ未満である、請求項２６から４２の何れか一項に記載のアセンブリ。
  48. 該内部キャビティのシリコンの量が０．００１ｐｐｍ未満である、請求項２６から４２の何れか一項に記載のアセンブリ。
  49. 該固体デバイスがＴＯ－９Ｃａｎを含む、請求項２６から４８の何れか一項に記載のアセンブリ。
  50. 該内部キャビティがシリコンベースの汚染物質の供給源がなく、それによって、該固体デバイスの動作中に、該内部キャビティ内にＳｉＯ２が生成されない、請求項２６から４９の何れか一項に記載のアセンブリ。
  51. レーザービームの特性を実質的に低下させることなく、高品質の青色レーザービームを長期間にわたって提供する高パワー高輝度の固体レーザーアセンブリであって、
    ａ．隔離された環境をなす内部キャビティを画定するハウジングと；
    ｂ．該ハウジングの該内部キャビティの該隔離された環境内に配置されて、青色レーザービームが伝搬、透過、または反射する複数の光学活性面であって、該光学活性面の少なくとも１つが固体レーザーデバイス上に配置されている、複数の光学活性面と；
    を有し、
    ｃ．該レーザービームは、１つまたは複数の該光学活性面で少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有し、
    ｄ．該内部キャビティにはシリコンベースの汚染源がなく、それにより該固体レーザーデバイスの動作中に該内部キャビティ内でのＳｉＯ２の生成が回避され、該内部キャビティが酸素を含むガスを含み、これにより、該固体レーザーデバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が内部キャビティ内に生成され；
    ｅ．これにより、該複数の光学活性面が炭素およびＳｉＯ２の蓄積を回避して、該青色レーザービームのパワーの劣化速度が２．３％／ｋｈｒｓ以下となるようにされた；
    アセンブリ。
  52. ５，０００時間以上の延長された寿命を有することを特徴とする、請求項５２に記載のアセンブリ。
  53. 該ビーム特性の劣化速度が２．０％／ｋｈｒｓ以下である、請求項５１または５２に記載のアセンブリ。
  54. 該ビーム特性の劣化速度が１．８％／ｋｈｒｓ以下である、請求項５１または５２に記載のアセンブリ。
  55. １０，０００時間以上の延長された寿命を有することを特徴とする、請求項５１または５２に記載のアセンブリ。
  56. ３０，０００時間以上の延長された寿命を有することを特徴とする、請求項５１または５２に記載のアセンブリ。
  57. ５０，０００時間以上の延長された寿命を有することを特徴とする、請求項５１または５２に記載のアセンブリ。
  58. ７０，０００時間以上の延長された寿命を有することを特徴とする、請求項５１または５２に記載のアセンブリ。
  59. 該複数の光学活性面が炭素及びＳｉＯ２の蓄積がない、請求項５１から５８の何れか一項に記載のアセンブリ。
  60. 少なくとも約１０％の酸素を含む、請求項５１から５８の何れか一項に記載のアセンブリ。
  61. 少なくとも約２０％の酸素を含む、請求項５１から５８の何れか一項に記載のアセンブリ。
  62. 少なくとも約４０％の酸素を含む、請求項５１から５８の何れか一項に記載のアセンブリ。
  63. 少なくとも約６０％の酸素を含む、請求項５１から５８の何れか一項に記載のアセンブリ。
  64. レーザービームの特性を実質的に低下させることなく、高品質の青色レーザービームを長期間にわたって提供する、レーザーシステムに統合するための、高パワー高輝度の固体レーザーデバイスパッケージであって、
    ａ．外部にある環境から隔離された内部キャビティを画定するハウジングであって、
    ｂ．該内部キャビティの一部を画定するウインドウを有するハウジングと；
    ｃ．固体デバイスであって、該固体デバイスの伝搬面から、レーザービーム経路に沿って、４１０ｎｍから５００ｎｍの範囲の波長を有し、該伝搬面で少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有するレーザービームを伝搬させるための固体デバイスと；
    を有し、
    ｄ．該ウインドウが、該固体デバイスと光連通してレーザービーム経路上にあり、
    ｅ．該固体デバイスは、該ハウジング内で該内部キャビティに配置され、前記ウインドウの内面が該外部環境に露出しておらず、それによって該固体デバイスおよび前記ウインドウの前記内面が外部環境から隔離されており；
    ｆ．それにより、該レーザービームは、該レーザービーム経路に沿って該ハウジングから該ウインドウを通って該外部環境に伝達され；
    ｇ．該内部キャビティにはシリコンベースの汚染源がなく、それにより該固体デバイスの動作中に該内部キャビティ内でのＳｉＯ２の生成が回避されて、該内部キャビティがＳｉＯ２の蓄積を回避し、それにより該ビーム特性の劣化速度は２．３％／ｋｈｒｓ以下とされ；
    ｈ．該内部キャビティは少なくとも１％の酸素を含むガスを含み、それにより、該固体デバイスの動作中に炭素ベースの汚染物質からＣＯ２が該内部キャビティ内に生成されて、該固体デバイスの該伝搬面および該ウインドウの該内面に炭素が蓄積されないままとなるようにされた、パッケージ。
  65. 固体デバイスが単一のダイオードレーザーからなる、請求項６４に記載のパッケージ。
  66. 該ダイオードレーザーがＴＯ－９Ｃａｎである、請求項６６に記載のパッケージ。
  67. 該固体デバイスが複数のダイオードレーザーからなる、請求項６４に記載のパッケージ。
  68. 該複数のダイオードレーザーがＴＯ－９Ｃａｎである、請求項６７に記載のパッケージ。
  69. 該パワー密度が少なくとも約１０ＭＷ／ｃｍ２であり、該レーザービームが少なくとも約２Ｗのパワーを有し、該劣化速度が２．０％／ｋｈｒｓ未満である、請求項６４から６８の何れか一項に記載のパッケージ。
  70. 該パワー密度が少なくとも約５ＭＷ／ｃｍ２であり、該レーザービームが少なくとも約１．５Ｗのパワーを有し、該劣化速度が１．８％／ｋｈｒｓである、請求項６４から６８の何れか一項に記載のパッケージ。
  71. 該パワー密度が少なくとも約１５ＭＷ／ｃｍ２であり、該レーザービームが少なくとも約５Ｗのパワーを有し、該劣化速度が２．３％／ｋｈｒｓである、請求項６４から６８の何れか一項に記載のパッケージ。
  72. 少なくとも１０％の酸素を含む、請求項６４から７１の何れか一項に記載のパッケージ。
  73. 少なくとも４０％の酸素を含む、請求項６４から７１の何れか一項に記載のパッケージ。
  74. 少なくとも６０％の酸素を含む、請求項６４から７１の何れか一項に記載のパッケージ。
  75. 該固体デバイスがＴＯ－９Ｃａｎを含む、請求項２６から６３の何れか一項に記載のアセンブリ。
  76. 該シリコンベースの汚染物質の供給源が、シロキサン、重合シロキサン、線状シロキサン、環状シロキサン、シクロメチコーン、およびポリシロキサンからなる群から選択される、請求項１から７５の何れか一項に記載のアセンブリおよびパッケージ。
  77. 該炭素ベースの汚染物質の供給源が、溶媒残留物、油、指紋、および炭化水素からなる群から選択される、請求項１から７５の何れか一項に記載のアセンブリおよびパッケージ。
JP2021544483A 2019-02-02 2020-02-03 高信頼性、高パワー、高輝度の青色レーザーダイオードシステムおよびその製造方法 Pending JP2022523725A (ja)

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PCT/US2020/016403 WO2020160540A1 (en) 2019-02-02 2020-02-03 High reliability high power, high brightness blue laser diode systems and methods of making

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022523725A true JP2022523725A (ja) 2022-04-26
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JP2021544483A Pending JP2022523725A (ja) 2019-02-02 2020-02-03 高信頼性、高パワー、高輝度の青色レーザーダイオードシステムおよびその製造方法

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US (1) US11862927B2 (ja)
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CA (1) CA3127651A1 (ja)
WO (1) WO2020160540A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11612957B2 (en) 2016-04-29 2023-03-28 Nuburu, Inc. Methods and systems for welding copper and other metals using blue lasers

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003298171A (ja) * 2002-04-03 2003-10-17 Fuji Photo Film Co Ltd レーザモジュール
WO2005119862A1 (ja) * 2004-06-02 2005-12-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2006120923A (ja) * 2004-10-22 2006-05-11 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体レーザ装置
JP2006140441A (ja) * 2004-10-13 2006-06-01 Sharp Corp 窒化物半導体レーザ光源の製造方法および窒化物半導体レーザ光源の製造装置
JP2008171971A (ja) * 2007-01-11 2008-07-24 Sharp Corp 半導体光源装置の実装方法及び実装装置
US20120257210A1 (en) * 2011-03-24 2012-10-11 Axsun Technologies, Inc. Method and System for Avoiding Package Induced Failure in Swept Semiconductor Source
JP2014027307A (ja) * 2011-11-30 2014-02-06 Panasonic Corp 窒化物半導体発光装置
JP2015513229A (ja) * 2012-04-12 2015-04-30 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ レーザーダイオード装置
US20180375296A1 (en) * 2017-06-13 2018-12-27 Nuburu, Inc. Very Dense Wavelength Beam Combined Laser System

Family Cites Families (150)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1119679B (it) 1979-03-05 1986-03-10 Fiat Auto Spa Apparecchiatura per effettuare trattamenti su pezzi metallici mediante
US4679198A (en) 1986-04-04 1987-07-07 North American Philips Corporation Solid-state tunable laser
US4879449A (en) 1987-01-30 1989-11-07 Duley Walter W Means of enhancing laser processing efficiency of metals
US4857699A (en) 1987-01-30 1989-08-15 Duley Walter W Means of enhancing laser processing efficiency of metals
US4847479A (en) 1988-06-06 1989-07-11 Trw Inc. System for controlling the wavelength and colinearity of multiplexed laser beams
US4930855A (en) 1988-06-06 1990-06-05 Trw Inc. Wavelength multiplexing of lasers
FR2637210B1 (fr) 1988-09-30 1990-11-09 Thomson Hybrides Microondes Procede de soudure par faisceau laser de deux pieces metalliques, et boitier electronique soude par ce procede
US4973819A (en) 1989-09-26 1990-11-27 Mcdonnell Douglas Corporation Gantry with a laser mounted numerically controlled carriage
DK0510124T3 (da) 1990-01-11 1995-09-18 Battelle Memorial Institute Forbedring af materialeegenskaber
US5392308A (en) 1993-01-07 1995-02-21 Sdl, Inc. Semiconductor laser with integral spatial mode filter
US5379310A (en) 1993-05-06 1995-01-03 Board Of Trustees Of The University Of Illinois External cavity, multiple wavelength laser transmitter
US5392305A (en) * 1993-07-14 1995-02-21 Corning Incorporated Packaging of high power semiconductor lasers
US5526155A (en) 1993-11-12 1996-06-11 At&T Corp. High-density optical wavelength division multiplexing
BE1007779A3 (nl) * 1993-11-25 1995-10-17 Philips Electronics Nv Opto-electronische halfgeleiderinrichting met een straling-emitterende halfgeleiderdiode en werkwijze van een dergelijke inrichting.
US5502292A (en) 1994-08-04 1996-03-26 Midwest Research Institute Method for laser welding ultra-thin metal foils
ES2188681T3 (es) 1995-01-11 2003-07-01 Dilas Diodenlaser Gmbh Disposicion optica para utilizarla en una disposicion de laser diodico.
DE19506093C2 (de) 1995-02-22 2000-12-07 Dilas Diodenlaser Gmbh Diodenlaserbauelement
DE19514285C1 (de) 1995-04-24 1996-06-20 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zum Umformen von Werkstücken mit Laserdiodenstrahlung
DE19780124B4 (de) 1996-02-23 2007-02-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung zur Formung des geometrischen Querschnitts mehrerer Festkörper- und/oder Halbleiterlaser
US6028722A (en) 1996-03-08 2000-02-22 Sdl, Inc. Optical beam reconfiguring device and optical handling system for device utilization
US6331692B1 (en) 1996-10-12 2001-12-18 Volker Krause Diode laser, laser optics, device for laser treatment of a workpiece, process for a laser treatment of workpiece
US6212310B1 (en) 1996-10-22 2001-04-03 Sdl, Inc. High power fiber gain media system achieved through power scaling via multiplexing
DE19645150C2 (de) 1996-10-28 2002-10-24 Fraunhofer Ges Forschung Optische Anordnung zur Symmetrierung der Strahlung von Laserdioden
NL1004483C2 (nl) 1996-11-11 1998-05-14 Omega Laser Systems B V Lasinrichting.
US5578227A (en) 1996-11-22 1996-11-26 Rabinovich; Joshua E. Rapid prototyping system
US5923475A (en) 1996-11-27 1999-07-13 Eastman Kodak Company Laser printer using a fly's eye integrator
US5998759A (en) 1996-12-24 1999-12-07 General Scanning, Inc. Laser processing
US5986794A (en) 1997-02-01 1999-11-16 Laserline Gesellschaft Fur Entwicklung Und Vertrieb Von Diodenlasern Mbh Laser optics and diode laser
JPH1154852A (ja) * 1997-08-06 1999-02-26 Nikon Corp 紫外線レーザ用光学装置
US5987043A (en) 1997-11-12 1999-11-16 Opto Power Corp. Laser diode arrays with offset components
US7765022B2 (en) 1998-06-30 2010-07-27 The P.O.M. Group Direct metal deposition apparatus utilizing rapid-response diode laser source
DE19839902C1 (de) 1998-09-02 2000-05-25 Laserline Ges Fuer Entwicklung Optische Anordnung zur Verwendung bei einer Laserdiodenanordnung sowie Diodenlaser
US6192062B1 (en) 1998-09-08 2001-02-20 Massachusetts Institute Of Technology Beam combining of diode laser array elements for high brightness and power
US6208679B1 (en) 1998-09-08 2001-03-27 Massachusetts Institute Of Technology High-power multi-wavelength external cavity laser
US6327292B1 (en) 1998-09-08 2001-12-04 Massachusetts Institute Of Technology External cavity laser source using spectral beam combining in two dimensions
US7045015B2 (en) 1998-09-30 2006-05-16 Optomec Design Company Apparatuses and method for maskless mesoscale material deposition
US20040056006A1 (en) 1998-10-01 2004-03-25 The Welding Institute Welding method
US6129884A (en) 1999-02-08 2000-10-10 3D Systems, Inc. Stereolithographic method and apparatus with enhanced control of prescribed stimulation production and application
US6343169B1 (en) 1999-02-25 2002-01-29 Lightchip, Inc. Ultra-dense wavelength division multiplexing/demultiplexing device
US7014885B1 (en) 1999-07-19 2006-03-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Direct-write laser transfer and processing
US7394842B2 (en) 2000-01-04 2008-07-01 Research Foundation Of The University Of Central Florida, Inc. Volume bragg lasers based on high efficiency diffractive elements in photo-thermo-refractive glass
CN1161654C (zh) 2000-03-21 2004-08-11 诺日士钢机株式会社 激光束扫描机构和相片处理设备
US6584133B1 (en) 2000-11-03 2003-06-24 Wisconsin Alumni Research Foundation Frequency-narrowed high power diode laser array method and system
EP1241746A1 (en) 2001-03-14 2002-09-18 Europäische Organisation für astronomische Forschung in der südlichen Hemisphäre Narrow band high power fibre lasers
US6575863B2 (en) 2001-04-03 2003-06-10 Borgwarner, Inc. Inwardly cambered rocker joint for a power transmission chain
US20020149137A1 (en) 2001-04-12 2002-10-17 Bor Zeng Jang Layer manufacturing method and apparatus using full-area curing
US7616986B2 (en) 2001-05-07 2009-11-10 University Of Washington Optical fiber scanner for performing multimodal optical imaging
US6788724B2 (en) * 2001-07-06 2004-09-07 Intel Corporation Hermetically sealed external cavity laser system and method
US6876679B1 (en) * 2001-08-20 2005-04-05 Dennis Bowler Systems and methods of operating an incoherently beam combined laser
US6975659B2 (en) 2001-09-10 2005-12-13 Fuji Photo Film Co., Ltd. Laser diode array, laser device, wave-coupling laser source, and exposure device
JP2003080604A (ja) 2001-09-10 2003-03-19 Fuji Photo Film Co Ltd 積層造形装置
US6714581B2 (en) 2001-10-01 2004-03-30 Christopher J. Corcoran Compact phase locked laser array and related techniques
US6816536B2 (en) * 2001-11-30 2004-11-09 Spectra Physics, Inc. Method and apparatus for in situ protection of sensitive optical materials
US6646785B2 (en) 2002-01-31 2003-11-11 Corning Incorporated Fiber ring amplifiers and lasers
US7358157B2 (en) 2002-03-27 2008-04-15 Gsi Group Corporation Method and system for high-speed precise laser trimming, scan lens system for use therein and electrical device produced thereby
US7110425B2 (en) * 2002-04-03 2006-09-19 Fuji Photo Film Co., Ltd. Laser module and production process thereof
JP4115732B2 (ja) * 2002-04-03 2008-07-09 富士フイルム株式会社 レーザモジュール及びその製造方法
US6671303B1 (en) * 2002-06-10 2003-12-30 Coherent, Inc. Closed-loop purging system for laser
US7830945B2 (en) 2002-07-10 2010-11-09 Fujifilm Corporation Laser apparatus in which laser diodes and corresponding collimator lenses are fixed to block, and fiber module in which laser apparatus is coupled to optical fiber
US7070154B2 (en) 2002-08-05 2006-07-04 All-Type Welding And Fabrication, Inc. Storage bracket for a snow plow
US6959022B2 (en) 2003-01-27 2005-10-25 Ceramoptec Gmbh Multi-clad optical fiber lasers and their manufacture
US20040184753A1 (en) * 2003-01-31 2004-09-23 Fuji Photo Film Co., Ltd. Fiber module in which optical fiber coated with metal or inorganic material is fixed to sealable package so that an end of the optical fiber appears inside the package
CN1519603A (zh) * 2003-01-31 2004-08-11 富士胶片株式会社 光纤的连接结构
US6906281B2 (en) 2003-03-03 2005-06-14 Dana Corporation Method for laser welding of metal
JP3801143B2 (ja) * 2003-03-11 2006-07-26 ソニー株式会社 発光装置の組立方法
JP2004289010A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Sony Corp 発光装置
US7006549B2 (en) 2003-06-11 2006-02-28 Coherent, Inc. Apparatus for reducing spacing of beams delivered by stacked diode-laser bars
JP2005109413A (ja) * 2003-10-02 2005-04-21 Fuji Photo Film Co Ltd レーザモジュール
US7034992B2 (en) 2003-10-08 2006-04-25 Northrop Grumman Corporation Brightness enhancement of diode light sources
JP4865998B2 (ja) * 2003-11-20 2012-02-01 パナソニック株式会社 光源、光ピックアップ装置、および電子機器
US20050248820A1 (en) 2004-03-31 2005-11-10 Christophe Moser System and methods for spectral beam combining of lasers using volume holograms
JP2006066875A (ja) * 2004-07-26 2006-03-09 Fuji Photo Film Co Ltd レーザモジュール
JP2006054366A (ja) * 2004-08-13 2006-02-23 Fuji Photo Film Co Ltd レーザモジュール
US7233442B1 (en) 2005-01-26 2007-06-19 Aculight Corporation Method and apparatus for spectral-beam combining of high-power fiber lasers
US7391561B2 (en) 2005-07-29 2008-06-24 Aculight Corporation Fiber- or rod-based optical source featuring a large-core, rare-earth-doped photonic-crystal device for generation of high-power pulsed radiation and method
JP4964512B2 (ja) * 2005-08-02 2012-07-04 シャープ株式会社 窒化物半導体発光装置
US8162020B2 (en) 2005-08-24 2012-04-24 Battery Patent Trust Infra-red thermal imaging of laser welded battery module enclosure components
FR2893872B1 (fr) 2005-11-25 2008-10-17 Air Liquide Procede de coupage avec un laser a fibre d'acier c-mn
US7570856B1 (en) 2005-12-07 2009-08-04 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for an erbium-doped fiber for high peak-power applications
JP2007201411A (ja) * 2005-12-27 2007-08-09 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
US7515346B2 (en) 2006-07-18 2009-04-07 Coherent, Inc. High power and high brightness diode-laser array for material processing applications
US20080085368A1 (en) 2006-10-10 2008-04-10 Gauthier Ben M Method and Apparatus for Coating a Substrate
DE102007008027A1 (de) 2007-02-13 2008-08-21 Curamik Electronics Gmbh Diodenlaseranordnung sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Anordnung
US8040530B2 (en) 2007-08-23 2011-10-18 3D Systems, Inc. Automatic geometric calibration using laser scanning reflectometry
US7949017B2 (en) 2008-03-10 2011-05-24 Redwood Photonics Method and apparatus for generating high power visible and near-visible laser light
EP2260551A4 (en) 2008-03-31 2013-03-27 Electro Scient Ind Inc COMBINING MULTIPLE LASER BEAMS TO FORM A POLARIZED LASER BEAM WITH HIGH FREQUENCY RECURRENCE AND HIGH MEDIUM POWER
US20170191314A1 (en) * 2008-08-20 2017-07-06 Foro Energy, Inc. Methods and Systems for the Application and Use of High Power Laser Energy
US20120273470A1 (en) * 2011-02-24 2012-11-01 Zediker Mark S Method of protecting high power laser drilling, workover and completion systems from carbon gettering deposits
JP5905723B2 (ja) 2008-11-04 2016-04-20 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー ２次元レーザ素子の外部キャビティ１次元多波長ビーム結合
EP2219064B1 (de) 2009-02-13 2020-09-16 Laserline Gesellschaft für Entwicklung und Vertrieb von Diodenlasern mbH Laseroptik sowie Diodenlaser
KR101764156B1 (ko) 2009-05-11 2017-08-14 오에프에스 피텔 엘엘씨 필터 섬유에 기초하는 직렬 라만 섬유 레이저 시스템
DE102009053261A1 (de) * 2009-11-11 2011-05-12 Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh Vorrichtung zum Punktschweißen mit Laserstrahl
US8441718B2 (en) 2009-11-23 2013-05-14 Lockheed Martin Corporation Spectrally beam combined laser system and method at eye-safer wavelengths
CN101771142B (zh) 2010-02-10 2012-09-19 力佳电源科技(深圳)有限公司 一种软包锂电池极耳材料及其电镀和应用方法
US8452145B2 (en) 2010-02-24 2013-05-28 Corning Incorporated Triple-clad optical fibers and devices with triple-clad optical fibers
US9256073B2 (en) 2010-03-05 2016-02-09 TeraDiode, Inc. Optical cross-coupling mitigation system for multi-wavelength beam combining systems
US8670180B2 (en) 2010-03-05 2014-03-11 TeraDiode, Inc. Wavelength beam combining laser with multiple outputs
CN102986097B (zh) 2010-03-05 2016-03-09 泰拉二极管公司 选择性重新定位与旋转波长光束组合系统与方法
US8488245B1 (en) 2011-03-07 2013-07-16 TeraDiode, Inc. Kilowatt-class diode laser system
WO2011109760A2 (en) 2010-03-05 2011-09-09 TeraDiode, Inc. Wavelength beam combining system and method
US9175568B2 (en) 2010-06-22 2015-11-03 Honeywell International Inc. Methods for manufacturing turbine components
US20120113513A1 (en) * 2010-10-22 2012-05-10 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Self-cleaning of optical surfaces in low-pressure reactive gas environments in advanced optical systems
US8724222B2 (en) 2010-10-31 2014-05-13 TeraDiode, Inc. Compact interdependent optical element wavelength beam combining laser system and method
US20130162952A1 (en) 2010-12-07 2013-06-27 Laser Light Engines, Inc. Multiple Laser Projection System
US9093822B1 (en) 2010-12-20 2015-07-28 TeraDiode, Inc. Multi-band co-bore-sighted scalable output power laser system
GB2487437A (en) 2011-01-24 2012-07-25 Univ Southampton A first resonant optical fiber cavity and an second resonant enhancement cavity arranged in the first cavity.
US9025635B2 (en) * 2011-01-24 2015-05-05 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters configured on a support member
WO2012116189A2 (en) * 2011-02-24 2012-08-30 Foro Energy, Inc. Tools and methods for use with a high power laser transmission system
US9014220B2 (en) * 2011-03-10 2015-04-21 Coherent, Inc. High-power CW fiber-laser
JP5972356B2 (ja) 2011-04-25 2016-08-17 オーエフエス ファイテル，エルエルシー ラマン分布帰還型ファイバレーザ、およびそれを用いるハイパワーレーザシステム
JP5252026B2 (ja) 2011-05-10 2013-07-31 パナソニック株式会社 レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法
WO2012173839A1 (en) 2011-06-14 2012-12-20 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Method for beam combination by seeding stimulated brillouin scattering in optical fiber
CN105963074B (zh) 2011-07-14 2020-01-17 史密夫及内修公开有限公司 伤口敷料和治疗方法
US9172208B1 (en) 2012-02-21 2015-10-27 Lawrence Livermore National Security, Llc Raman beam combining for laser brightness enhancement
US9104029B2 (en) 2012-02-22 2015-08-11 TeraDiode, Inc. Multi-wavelength beam combining system and method
US8737445B2 (en) * 2012-04-04 2014-05-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laser diode assembly
WO2013158796A1 (en) 2012-04-17 2013-10-24 Global Solar Energy, Inc. Integrated thin film solar cell interconnection
WO2013169626A1 (en) 2012-05-05 2013-11-14 Trustees Of Boston University High-power fiber laser employing nonlinear wave mixing with higher-order modes
CN103078752B (zh) 2012-12-27 2016-03-30 华为技术有限公司 一种检测邮件攻击的方法、装置及设备
US8817831B1 (en) * 2013-01-30 2014-08-26 Photonics Industries Int'l. High power UV lasers
US9308583B2 (en) 2013-03-05 2016-04-12 Lawrence Livermore National Security, Llc System and method for high power diode based additive manufacturing
US10971896B2 (en) * 2013-04-29 2021-04-06 Nuburu, Inc. Applications, methods and systems for a laser deliver addressable array
JP6334682B2 (ja) * 2013-04-29 2018-05-30 ヌブル インク 三次元プリンティングのための装置、システムおよび方法
US10562132B2 (en) * 2013-04-29 2020-02-18 Nuburu, Inc. Applications, methods and systems for materials processing with visible raman laser
US9268097B2 (en) 2013-05-03 2016-02-23 TeraDiode, Inc. High power optical fiber ends having partially-doped gratings
US20150136840A1 (en) 2013-11-21 2015-05-21 Medtronic, Inc. Method of joining stacks of thin metal foil layers
KR101530782B1 (ko) 2013-12-03 2015-06-22 연세대학교 산학협력단 영상 부호화 및 복호화 방법, 장치 및 시스템
US9190807B2 (en) 2013-12-16 2015-11-17 TeraDiode, Inc. Method for improving performance of wavelength beam combining diode laser systems
US10328685B2 (en) 2013-12-16 2019-06-25 General Electric Company Diode laser fiber array for powder bed fabrication or repair
US20160372884A9 (en) 2013-12-27 2016-12-22 Ipg Photonics Corporation High Power Raman-Based Fiber Laser System and Method of Operating the Same
WO2015130920A1 (en) * 2014-02-26 2015-09-03 Bien Chann Systems and methods for multiple-beam laser arrangements with variable beam parameter product
WO2015153183A1 (en) 2014-03-29 2015-10-08 Parviz Tayebati High-power laser diode isolation and thermal management
EP3170612B1 (en) * 2014-07-15 2021-11-17 Toyokoh Co., Ltd. Laser irradiation device
US11646549B2 (en) * 2014-08-27 2023-05-09 Nuburu, Inc. Multi kW class blue laser system
DE102014226269A1 (de) 2014-12-17 2016-06-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Wellenfrontmesseinrichtung, Projektionsobjektiv mit einer solchen Messeinrichtung und mit einer solchen Messeinrichtung zusammenwirkender optischer Wellenfrontmanipulator
US9209605B1 (en) 2015-01-23 2015-12-08 Lumentum Operations Llc Laser diode subassembly and method of generating light
US9711950B2 (en) 2015-05-13 2017-07-18 Trumpf Laser Gmbh Dense wavelength beam combining with variable feedback control
WO2016201309A1 (en) 2015-06-10 2016-12-15 Ipg Photonics Corporation Multiple beam additive manufacturing
US20200086388A1 (en) 2015-07-15 2020-03-19 Nuburu, Inc. Additive Manufacturing System with Addressable Array of Lasers and Real Time Feedback Control of each Source
EP3448621A4 (en) * 2016-04-29 2020-01-22 Nuburu, Inc. VISIBLE LASER FOR GENERATIVE PRODUCTION
JP7316791B2 (ja) 2016-04-29 2023-07-28 ヌブル インク モノリシック可視波長ファイバーレーザー
US20200094478A1 (en) 2016-04-29 2020-03-26 Nuburu, Inc. Blue Laser Metal Additive Manufacturing System
KR20230090371A (ko) * 2016-04-29 2023-06-21 누부루 인크. 반도체 패키징, 자동차 전기 장치, 배터리 및 기타 부품에 대한 가시 레이저 용접 방법
US11152759B2 (en) * 2016-12-29 2021-10-19 Ipg Photonics Corporation High temperature optical molecular anti-contamination getter system
KR102404336B1 (ko) * 2017-01-31 2022-05-31 누부루 인크. 청색 레이저를 사용한 구리 용접 방법 및 시스템
EP3612872B1 (en) 2017-04-21 2023-03-08 Nuburu, Inc. Multi-clad optical fiber
WO2019213633A2 (en) 2018-05-04 2019-11-07 Nuburu, Inc. Triple clad fiber
US20210399519A1 (en) * 2019-02-02 2021-12-23 Nuburu, Inc. Long Lifetime Laser Diode Packaging
WO2021076706A1 (en) * 2019-10-16 2021-04-22 Panasonic intellectual property Management co., Ltd Siloxane mitigation for laser systems
KR20230020495A (ko) * 2020-06-09 2023-02-10 누부루 인크. 이중 파장 가시 레이저 소스

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003298171A (ja) * 2002-04-03 2003-10-17 Fuji Photo Film Co Ltd レーザモジュール
WO2005119862A1 (ja) * 2004-06-02 2005-12-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2006140441A (ja) * 2004-10-13 2006-06-01 Sharp Corp 窒化物半導体レーザ光源の製造方法および窒化物半導体レーザ光源の製造装置
JP2006120923A (ja) * 2004-10-22 2006-05-11 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体レーザ装置
JP2008171971A (ja) * 2007-01-11 2008-07-24 Sharp Corp 半導体光源装置の実装方法及び実装装置
US20120257210A1 (en) * 2011-03-24 2012-10-11 Axsun Technologies, Inc. Method and System for Avoiding Package Induced Failure in Swept Semiconductor Source
JP2014027307A (ja) * 2011-11-30 2014-02-06 Panasonic Corp 窒化物半導体発光装置
JP2015513229A (ja) * 2012-04-12 2015-04-30 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ レーザーダイオード装置
US20180375296A1 (en) * 2017-06-13 2018-12-27 Nuburu, Inc. Very Dense Wavelength Beam Combined Laser System

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