KR20140140637A - 레이저 아키텍처 - Google Patents

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KR20140140637A
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KR1020147030739A
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뤼웬 로버트 반
빙 쉬
이한 슝
칭 왕
추니 고시
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리얼디 인크.
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Abstract

외부 캐비티 레이저를 위한 아키텍처들이 여기에 개시되어 있다. 일부 실시예들에서, 외부 캐비티 레이저는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 요소들, 브루스터 판, 주파수 더블링 칩들, 및 마이크로렌즈 어레이를 포함한다. 브루스터 판은 광선 경로에 대해 소정의 각으로 배열되고, VCSEL들로부터 수용되고 제 1 방향으로 광선 경로 상에서 전파하는 광선을 적어도 편광시키고, 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 광선 경로 상에서 전파하는 주파수 2배인 광선을 외부 캐비티로부터 추출하도록 구성된다. 더블링 칩들은 광선을 수용하기 위해 그리고 수용된 광선의 일부의 주파수를 2배로 만들기 위해 작동된다. 마이크로렌즈 어레이는 VCSEL 요소들과 정렬된다. 장착부는 측면 장착 또는 단부 장착 중 하나에 의해 더블링 칩들의 측면 스택을 장착하도록 이용될 수 있다.

Description

레이저 아키텍처{LASER ARCHITECTURES}
본 발명은 일반적으로 레이저에 관한 것이고, 더 구체적으로, 고체 상태 레이저, 수직 캐비티 표면 방출 레이저, 및 다이오드를 포함하는 고출력 적외선 레이저 기술들 및 구성 요소들에 관한 것이다.
일반적으로, 적색, 녹색, 청색 및 자외선(UV) 레이저는 조명, 의학, 재료 프로세싱, 웨딩 및 디스플레이에서 많은 잠재적인 사용을 갖는다. 비용, 신뢰성, 효율, 크기 및 출력은 다양한 시장/기술 분야들에서의 사용을 위해 레이저를 선택할 때 고려될 수 있는 레이저 파라미터들이다. 디스플레이는 약간 다른 방식들로 이 파라미터들에 가치를 매기는 복수의 다른 세그먼트들을 갖는 시장의 예이다. 소비자 디스플레이 시장에서, 비용, 효율, 및 크기는 중요한 파라미터들일 수 있고, 프로페셔널 디스플레이 시장에서, 신뢰, 고출력, 및 비용이 중요한 파라미터들일 수 있다. 저렴한, 신뢰할 수 있는, 높은 효율의 녹색, 적색 또는 청색 소스들은 모든 상기 용례들에서 중요하다. 이러한 녹색 레이저 소스는 수직 캐비티 표면 방출 레이저들(VCSEL들) 또는 이제 방출 다이오드들과 같은 고출력 직접적인 소스들이 프로페셔널 디스플레이 용례들에 대해 적절한 파장으로 아직 존재하지 못하기 때문에 특히 적절하다.
일반적으로, 전체 컬러 디스플레이들은 적어도 적색, 녹색, 및 청색 광원들을 사용한다. 영화 극장에서 이용될 때, 이 컬러들은 영화 산업에 의해 설정된 기준들, 더 구체적으로, 디지털 시네마 이니셔티브(initiative)에 준수하도록 특정 범위들에 있어야 한다. 영화에 대한 대략적인 수용되는 컬러 범위들은 적색 또는 616-650nm, 녹색 또는 523-545nm, 및 청색 또는 455-468nm이다. 그러나, 소비자 디스플레이 시장은 이러한 엄격한 파장 필요 조건을 갖지 않는다. 적색과 녹색 다이오드들이 이용 가능하기 때문에, 백라이트 및 소비자 프로젝터의 사용을 위한 레이저에 대한 관심이 증가되었다. 직접적인 레이저 소스들은 비용 효과적이고, 신뢰할 수 있고, 효율적인 광원들이다. 그러나, 현재 디스플레이에 대해 필요한 파장을 가진 고출력의 녹색의 직접적인 레이저 소스가 없다. 따라서, 녹색은 중요한 레이저 기술이고, 고출력의, 효율적인 녹색의 직접적인 광원에 대한 기술이 필요하다. 또한, 적색 레이저는 현재 매우 엄격한 냉각 필요 조건들을 갖고 그 수명은 상대적으로 제한된다.
외부 캐비티 레이저를 위한 아키텍처가 여기에 개시되어 있다. 예시적인 실시예들에서, 외부 캐비티 레이저는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 요소들, 브루스터(Brewster) 판, 주파수 더블링 칩들, 및 선택적으로 마이크로렌즈 어레이를 포함한다. 각각의 VCSEL 요소는 제 1 방향으로 광선 경로 상에 적외선(IR)을 제공한다. 브루스터 판은 광선 경로에 대해 소정의 각으로 배열되고, 제 1 방향으로 광선 경로 상에서 전파하는 적외선을 적어도 편광시키고, 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 광선 경로 상에서 전파하는 주파수 2배인 광선을 외부 캐비티로부터 추출하도록 구성된다. 더블링 칩들은 적외선을 수용하기 위해 그리고 수용된 적외선의 일부의 주파수를 2배로 만들기 위해 작동된다. 마이크로렌즈 어레이는 VCSEL 요소들과 정렬되고, 더블링 칩들로 그리고 더블링 칩들로부터 지향시키도록 작동된다. 장착부는 더블링 칩들의 측면 또는 더블링 칩들의 단부들 상에 더블링 칩들의 스택을 장착하도록 이용될 수 있다.
특정한 실시예들에서, 개시된 원리들에 따른 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처는 적어도 2개의 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 요소들을 포함할 수 있고, 각각의 VCSEL 요소는 제 1 방향으로 광선 경로 상의 캐비티 내로 적외선(IR)을 제공한다. 또한, 이러한 아키텍처는 캐비티 내에 위치되고, 적외선을 수용하기 위해 그리고 수용된 적외선의 적어도 일부의 주파수를 실질적으로 2배로 만들기 위해 구성되는 적어도 2개의 주파수 더블링 칩들을 포함할 수 있다. 추가로, 예시적인 아키텍처는 VCSEL 요소들과 마주보고 적외선에 대해 매우 반사적이도록 구성된 캐비티의 단부의 광학 요소와, VCSEL 요소들과 더블링 칩들 사이에 위치되고, 광선 경로에 대해 소정의 각으로 배열되는 브루스터 절단 판을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 브루스터 판은 제 1 방향으로 광선 경로 상에서 전파하는 적외선을 적어도 편광시키고, 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 광선 경로 상에서 전파하는 주파수 2배인 광선을 외부 캐비티로부터 추출하도록 구성될 수 있다.
다른, 더 특정한 실시예들에서, 개시된 원리들에 따른 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처는 복수의 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 요소들을 포함할 수 있고, 각각의 VCSEL 요소는 제 1 방향으로 광선 경로 상의 캐비티 내로 적외선(IR)을 제공한다. 이러한 아키텍처는 캐비티 내에 위치되고, 적외선을 수용하기 위해 그리고 수용된 적외선의 적어도 일부의 주파수를 실질적으로 2배로 만들기 위해 구성되는 복수의 주파수 더블링 칩들을 포함할 수 있다. 복수의 더블링 칩들은 일반적으로 스택으로 스페이서들을 개재하여 서로 인접하게 배열된다. 예시적인 아키텍처는 적외선이 더블링 칩들의 에지들 내로 들어가도록 더블링 칩들의 스택을 유지하기 위한 장착부를 추가로 포함할 수 있다. 복수의 마이크로렌즈들은 더블링 칩들에 인접하여 위치되고, 광선을 더블링 칩들로 그리고 더블링 칩들로부터 지향시키도록 작동될 수 있다. VCSEL 요소들과 마주보고, 적외선에 대해 매우 반사적이도록 구성된 캐비티의 단부의 광학 요소가 또한 제공될 수 있다. 또한 예시적인 아키텍처들은 VCSEL 요소들과 더블링 칩들 사이에 위치되고, 광선 경로에 대해 소정의 각으로 배열되는 브루스터 판을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 브루스터 판은 제 1 방향으로 광선 경로 상에서 전파하는 적외선을 적어도 편광시키고, 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 광선 경로 상에서 전파하는 주파수 2배인 광선을 외부 캐비티로부터 추출하도록 구성될 수 있다.
실시예들은 유사한 참조 부호들이 유사한 부분들을 나타내는, 첨부된 도면들에서 예로써 설명된다.
도 1은 종래의 VCSEL 기반 장치의 하나의 실시예를 도시하는 개략도.
도 2는 개시된 원리들에 따른, VCSEL 어레이들을 사용하는 예시적인 캐비티를 도시하는 개략도.
도 3은 개시된 원리들에 따른, VCSEL 어레이들을 사용하는 예시적인 캐비티로부터 듀얼 빔 추출을 도시하는 개략도.
도 4는 개시된 원리들에 따른, 약간의 공간을 각각 가진 칩들의 PPLN(periodically poled lithium niobate) 결정 스택들의 클로즈 업(close up)을 나타낸 개략도.
도 5는 개시된 원리들에 따른, 예시적인 렌즈릿(lenslet) 어레이를 도시한 개략도.
도 6은 개시된 원리들에 따른, 입사 광선의 방향 및 단부 장착된 더블링 물질 스택의 사시도를 나타낸 개략도.
도 7은 개시된 원리들에 따른, 단부 장착된 더블러(doubler) 스택의 평면도를 나타낸 개략도.
도 8은 개시된 원리들에 따른, 도 7에 나타낸 장착부의 하부를 나타낸 개략도.
도 9는 개시된 원리들에 따른, 입사 광선의 방향 및 측면 장착된 더블링 물질 스택의 사시도를 나타낸 개략도.
도 10은 개시된 원리들에 따른, VCSEL 기반 장치의 하나의 실시예를 나타낸 개략도.
일반적으로, 녹색/청색/적색 레이저에 대한 몇몇의 방법들이 있다. 광선의 파장이 임계값인 매우 낮은 출력 용례들에 대해, 대략 50-100mW 범위의 직접적인 다이오드들이 적절한 파장 범위에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 이 다이오드들은 소비자 시장에서 소형, 모바일의, "피코" 프로젝터들에서 관심을 끈다. 그러나, 높은 출력 용례들에서, 이 소스들은 유용하지 않다. 더 높은 출력의 용례들에 대해, 종래의 방법들은 일반적으로 고체 상태 레이저에 의해 생성되고 이어서 비선형 결정에 의해 2배가 되는 적외선 파장을 이용한다. 일반적인 예들은 결정 및 도핑된 유리를 사용하는 섬유 레이저 및 고체 상태 레이저, 예를 들어, 램프 또는 다이오드 펌핑되는 YAG 레이저의 더블링을 포함할 수 있다. 이 레이저들은 2배가 될 수 있는 고출력의, 양호한 품질의 적외선을 생성할 수 있다. 높은 강도 및 양호한 품질은 가시광선 또는 UV 광선을 형성하도록 적외선의 효율적인 더블링에 있어서 중요한데, 예를 들어, 1064nm는 532nm(녹색 광선)에 대해 2배가 될 수 있고, 1232nm는 616nm(적색 광선)에 대해 2배가 될 수 있다. 현재의 2배가 된 고체 상태 소스들이 수 와트 내지 수천 와트의 대략적인 범위에서, 적색 파장의 많은 출력을 생성할 수 있지만, 고체 상태 소스들은 고가이고, 복잡하고, 매우 효율적이지 않고, 신뢰하기 어렵다. 예를 들어, 대략 30,000 이상의 시간은 대략 5 내지 2000 와트의 가시 광선이 적절할 수 있는 프로페셔널 디스플레이 용례들에 대해 흔히 요구된다.
생성되었던 녹색 또는 청색 레이저의 다른 버전은 도 1에 도시된 VCSEL 어레이의 예시적인 실시예와 같은, VCSEL 어레이를 사용한다. 도 1은 종래의 VCSEL 기반 장치(100)의 하나의 실시예를 도시하는 개략도이다. 불행하게도, VCSEL 요소들 그 자체는 상기 식별된 용례와 같은 바람직한 용례들에 대해 필요한 적절한 출력을 일반적으로 출력하지 못한다. 예를 들어, VCSEL은 대략 150mW 이하를 출력할 수 있고, VCSEL 어레이의 예에서 예를 들어, 1 내지 10nm의 대략적인 범위 초과의 파장의 확산을 가질 수 있다. 따라서, 일반적인 저출력 VCSEL 요소 또는 VCSEL 어레이는 종래의 아키텍처들에 의해 효율적으로 주파수를 2배로 만드는데 어려울 수 있다. 그러나, 종래의 아키텍처의 사용의 이점은 VCSEL들이 매우 신뢰할 수 있고 양호한 품질의 적외선을 생성한다는 것이다.
상세히 개시된 실시예들을 진행하기 전에, 실시예들이 다른 배열일 수 있기 때문에, 여기에 논의된 도시된 실시예들은 도시된 특정한 배열들의 상세 사항들에 대한 생성 또는 용례로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시예들의 양태들이 실시예들을 규정하도록 다른 조합들 및 배열들로 제시될 수 있다. 또한, 여기서 사용되는 전문 용어는 제한의 목적이 아닌 설명의 목적을 위한 것이다.
도 1은 상업적으로 이용 가능한 Necsel/Ushio로부터의 VCSEL 기반 장치(100)의 도면을 도시한다. VCSEL 장치(100)는 적외선 VCSEL 어레이(110), PPLN 주파수 더블러(120), 특수한 출력 연결기(이 실시예에서 VBG(체적형 브래그 격자; volume Bragg grating)), 포커싱 렌즈(140), 및 출력 광선을 운반하기 위한 멀티모드 섬유(150)를 포함한다. VCSEL 어레이(110)로부터 비추어지는 광선은 처음에 색선별 거울(160)을 통과한다. 제 1 경로는 광선의 주파수를 2배로 만들기 위해 주파수 더블러(120)를 비추도록 색선별 거울(160)을 통과한다. 그 광선은 이어서 이 실시예에서 출력 연결기로서 기능을 하는, VBG(130)로 지나간다. 이 유형의 출력 연결기는 캐비티 내의 주파수의 확산을 감소시키도록 종래의 아키텍처들에서 요구되어 더 낮은 출력의 요소들이 길고 매우 민감한 (하지만 효율적인) 주기 분극(poled) 더블링 결정(120)에 의해 2배가 될 수 있다. (>4mm) 더블러(120)의 긴 길이는 캐비티 내의 적외선 주파수들의 확산을 통제하고 주파수들을 주기 분극 더블러(120)에 대한 최고의 주파수로 고정하기 위해 사용되도록 VBG(130)의 사용을 필요로 한다. 긴 주기 분극 더블러(120)와 VBG 출력 연결기(130) 둘 다는 파장, 온도 및 정렬에 대해 매우 엄격한 허용 오차를 갖고, 따라서 전체 레이저의 비용과 신뢰성에 해롭게 영향을 미친다. VBG(130)는 적외선의 일부를 2배가 된 주파수로 전환하는 더블러(120)를 통해 다시 지나갈 수 있도록 제한된 주파수의 적외선을 반사했고, 이는 이어서 색선별 거울(160)에 의해 반사되고 거울(170)에 의해 포커싱 렌즈(140)를 향해 반사된다. 포커싱 렌즈(140) 및 거울(170)은 캐비티 내부에서 고려되지 않는다. 포커싱 렌즈(140)는 이미지를 비추는데 사용하기 위한 장치(100)로부터 지나갈 수 있는, 멀티모드 섬유(150) 내로 제 1 및 제 2 경로들을 포커싱한다. 그러나, 포커싱 렌즈(140) 및 섬유(150)는 자유로운 공간 빔 출력이 또한 바람직할 수 있기 때문에, 필수적이지 않다.
2배가 되는 제 1 경로를 특히 보면, 주파수 더블러(120)는 상술된 바와 같이 주기 분극 리튬 니오베이트 결정(PPLN)을 포함할 수 있고, PPLN은 PPLN이 광선의 주파수를 2배로 만들 시에 더 효율적일 수 있기 때문에 벌크 더블링 결정보다 이용될 수 있다. 이것은 VCSEL 빔들의 더 낮은 강도 때문에 이용될 수 있다. 그러나, PPLN의 긴 길이는 많은 상당한 걱정 거리를 가질 수 있다. 첫째, PPLN은 벌크 더블링 결정보다 고가일 수 있다. 둘째, PPLN을 잘 작용하기 위해서, PPLN은 정렬, 적외선의 파장, 및 온도에 있어서 매우 엄격한 허용 오차를 갖는다. 따라서, PPLN은 약 0.1℃로 또는 결정의 길이에 따라 활발히 온도 제어되어야 한다. 이러한 엄격한 온도 제어 시스템은 고가이고 신뢰성 관점에서 볼 때 도전할 만하다.
PPLN이 효과적으로 2배로 만들 수 있는 파장 확산도 또한 도전할 만하다. PPLN의 길이에 따라, PPLN은 일반적으로 0.1nm만큼 작을 수 있다. 이 엄격한 허용 오차는 일반적으로 어레이의 모든 요소들이 효과적으로 2배가 될 수 있도록, 도 1의 종래의 아키텍처에서 설명된 바와 같은 캐비티 내의 VBG와 같은, 파장 제어 장치의 사용을 요구한다. 일반적으로, 적절한 좁은 대역폭은 대역폭을 좁히도록 사용될 수 없는 간단한 에탈론을 포함할 수 있다. 그 결과, 체적형 브래그 격자를 제조하는 어려움이 일반적으로 출력 연결기(130)에 있다. 체적 제작에서, 이 체적 격자는 광학 시스템에서 가장 고가의 요소일 수 있다. PPLN 및 VBG 둘 다는 또한 엄격한 각 허용 오차를 갖고, 전체 구조의 체적 제작 및 온도 변화에 걸친 작동을 어렵게 만든다. 이와 같이, 수 와트의 저출력 장치들은 이 방법을 사용하여 제작되지만 고출력 용례를 위한 장치들을 제작하는 것은 훨씬 더 문제가 있다.
뉴저지 주의 멀서빌의 프린스턴 옵트로닉스사는 독특한 성질을 가진 VCSEL들을 제작할 수 있었다. 산업적 VCSEL 요소들은 예를 들어, 약 150mW 초과의 고출력을 나타낼 수 있고; 예를 들어, 100,000 시간 초과 동안 매우 신뢰할 수 있고; 에너지 포획을 향상시키기 위해 VCSEL 요소들 상에 제작된 마이크로렌즈들을 포함할 수 있는, 양호한 광학 품질을 갖는다. VCSEL들 및 대응하는 성질은 일반적으로 미국 특허 제 6,888,871호의 "반도체 레이저 펌핑된 고체 상태 시스템에서의 사용을 위해 집적 마이크로렌즈들을 가진 VCSEL 및 VCSEL 어레이" 및 Laser Focus World, 2011년 4월, pp. 61-65의 "생산에 능숙한 고출력 VCSEL"에서 논의되고, 그 둘 다는 모든 목적들을 위해 그 전체가 참조로써 여기에 통합되어 있다. 또한, 둘 다가 모든 목적들을 위해 그 전체가 참조로써 여기에 통합되어 있는, 2012년 2월 13일에 출원된 공통으로 할당된 미국 특허 가출원 제 61/598,175호의 "레이저 아키텍처들"뿐만 아니라 정규 출원의 변환형인 미국 특허 출원 제 13/764,770호를 참조하라.
출력 분포 브래그 반사기(DBR)의 반사율이 외부 캐비티 내의 출력(VCSEL 레이저 내의 출력보다는)을 증가시키도록 설계되는 단일 또는 어레이 형태의 고출력 VCSEL 요소들을 사용하여, 온도 제어에 대해 특유의 방법으로 장착되는 PPLN 더블러의 짧은 섹션을 사용하라. >200mW의 개별 요소들의 고출력이 더 짧은, 예를 들어, 사용될 PPLN 길이가 <6mm인 것을 허용한다. 짧은 길이 외에, PPLN은 나중에 더 잘 온도가 제어될 수 있는 복수의 섹션들을 포함할 수 있다. 짧은 길이는 레이저의 신뢰성을 증가시키고, 용이한 제작과 정렬 허용 오차를 갖는다. 적외선을 2배로 만들 수 있도록 사용될 수 있는 복수의 캐비티 아키텍처들이 있다. VCSEL은 단일 요소들, 또는 높은 강도의 요소들을 가진 어레이들일 수 있다. 이 어레이들은 고출력을 위해 설계되고 외부 캐비티 내의 출력을 증가시키도록 출력 DBR 세트를 갖고, 이는 VCSEL 요소(들)와 주파수 의존적인 고반사/반사 방지(HR/AR) 또는 벌크 더블링 물질을 즉시 뒤따르는 고반사/반사 방지(HR/AR)(아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 용례에 따라) 구조 사이에 있는 것으로서 개시된 원리들에 의해 약술된다. 또한, 2D 어레이의 편평함은 중요하고 곡률 반경은 양호한 성능을 위해 5m 초과여야 한다.
도 2는 개시된 원리들에 따른, VCSEL 어레이들을 사용하는 예시적인 캐비티 아키텍처(200)를 도시하는 개략도이다. 개별 2D 또는 1D 배열된 VCSEL 요소들(210)은 고출력 요소들일 수 있다. 게다가, VCSEL 요소들은 양호한 빔 품질을 위해 렌즈릿들 또는 캐비티 내에 배치된 마이크로렌즈들(220)을 가질 수 있다. 또한, 그 출력 반사율은 레이저의 외부 캐비티 내의 출력을 증가시키도록 최적화될 수 있다.
도 2의 캐비티 아키텍처(200)에서, 하나의 실시예에서, 녹색 또는 청색 레이저가 바람직한 지에 따라 녹색 또는 청색 광선에 대해 고반사(HR) 코팅되고 그리고 적외선에 대해 반사 방지(AR) 코팅되는 브루스터 판(230)일 수 있는 코팅된 에탈론이 있을 수 있다. 1064nm 및 532nm의 파장은 적외선 및/또는 녹색/청색 광선 각각에 대한 각각의 파장으로서 사용된다. 그러나 적외선은 쉽게 800-1200nm의 범위에 걸칠 수 있고 녹색/청색 광선은 400-600nm의 범위에 걸칠 수 있다. 브루스터 판(230)은 빔의 편광 상태를 개선하도록 그리고 녹색/청색 빔이 캐비티로부터 추출되는 것을 허용하도록 이용될 수 있다. 빔들은 개별 VCSEL 요소 출력 또는 복수의 VCSEL 요소 출력들을 포함하는 짧은 PLLN 더블러들과 같은, 주파수 더블링 물질의 스택(240) 상에 입사된다. 스택(240) 내의 PPLN 더블러들은 PPLN의 더 양호한 온도 제어를 허용하도록 장착된다. 또한, 마이크로렌즈 어레이(220)는 VCSEL 어레이(210)로부터 생성된 광선의 포커싱을 돕고 따라서 PPLN 더블러 스택(240)에 진입하는 더 높은 품질의 빔들을 제공하기 위해 더블러들(240)에 인접하여 배치될 수 있다. 또한 스택(240) 내의 주파수 더블러 칩들은 대안적으로 바륨 보레이트, 포타슘 디하이드로겐 포스페이트, 포타슘 티타닐 포스페이트, 리튬 트리보레이트, 또는 포타슘 니오베이트 또한 리튬 니오베이트로 구성될 수 있다. 물론, 다른 유리한 주파수 더블링 물질들이 개시된 원리들에 따라 또한 이용될 수도 있다.
맞은편, 예를 들어, 스택(240)의 PPLN 더블러들의 VCSEL 어레이(210)의 맞은편은 설명된 바와 같이, 적외선 및 녹색/청색 광선 둘 다에 대해 고반사(HR) 코팅부(250)로 이 실시예에서 코팅된다. 광선은 이어서 다시 PPLN 더블러 스택(240)을 통과하고(많은 녹색/청색 광선을 생성함) 녹색 광선(260)은 녹색 광선 파장에 매우 반사적인, 브루스터 판(230)에 의해 추출된다. 실시예에 따라, HR 코팅부(250)는 PPLN 또는 다른 더블링 물질 그 자체 상에 있을 수 있거나 또는 광학 요소가 더블링 물질에 대해 반사적이고 인접하거나 또는 근접할 수 있는, 분리된 광학 요소일 수 있다.
VCSEL 어레이(210)는 주의 깊게 장착되어야 하고 어레이의 편평함 및 어레이의 온도 둘 다는 제어되어야 한다. 어레이(210)의 편평함은 장착부에 대한 장착 구성을 고려하여 또는 어레이가 어떻게 장착부에 장착되는지에 의해 개선될 수 있다. 어레이(210)는 어레이가 장착부에 납땜되기 때문에 어레이를 평평하게 만들도록 힘에 의해 응력을 받을 수 있다. 어레이(210)는 약 5mm의 곡률 반경보다 더 평평해져야 한다. 납땜 공정 동안의 에지들 또는 중앙부 상의 힘이 그 결과로 초래된 어레이(210)의 편평함을 개선할 수 있다. 이것은 기판을 기계학적으로 밀거나 당김으로써 또는 추를 매달음으로써 복수의 방식들로 성취될 수 있다. 또한, 시작부터 더 평평한 높은 품질의 서브 장착부들은 전체 장착부 상의 VCSEL 어레이의 그 결과로 초래된 편평함을 개선할 수 있다. 일반적으로, 이 서브 장착부들은 그 열 전도 특성을 위해 다이아몬드일 수 있지만, 다른 물질들이 또한 사용될 수 있고, 이 서브 장착부들은 열 싱크 또는 냉각 장착부 상에 배치될 수 있다. 서브 장착부(들)가 더 평평해질수록, 서브 장착부 상에 장착될 때 VCSEL 어레이를 평평하게 만드는 것이 더 쉬워진다. 방법이 사용될지라도, VCSEL 어레이(210)의 온도가 제어되어야 하고 어레이(210)의 요소의 파장이 2nm 미만만큼 달라지도록 어레이(210)를 제작한다.
도 3은 개시된 원리들에 따른, 듀얼 빔 추출 기술의 하나의 실시예를 도시하는 개략도이다. 다시 한번, VCSEL 요소들은 적외선을 생성하기 위해 어레이(310) 내에 배열된다. 도 3의 캐비티 아키텍처(300)에서, 적외선에 대해 반사 방지(AR) 코팅되고 녹색 또는 청색 광선에 대해 HR 코팅되는 코팅된 브루스터 판(330)이 또한 제공된다. 브루스터 판(330)은 빔의 편광 상태를 개선하고 상술된 바와 같이, 녹색/청색 빔이 캐비티로부터 추출되는 것을 허용하도록 이용될 수 있다. VCSEL 어레이(310)로부터 통과되는 적외선 파장의 빔들은 브루스터 판(330)을 통과하고 PPLN과 같은, 더블링 물질(340)의 스택 상에 입사된다. 게다가, 마이크로렌즈들(320)의 어레이는 VCSEL 어레이(310)로부터 수용된 빔들을 포커싱하기 위해 다시 사용될 수 있다. 스택(340) 내의 더블러들은 더블링 물질의 더 양호한 온도 제어를 허용하도록 함께 재차 장착된다.
더블러 물질 스택(340)의 맞은편, 예를 들어, VCSEL 어레이(310)의 맞은편의 더블러 물질 스택의 측면은 적외선 파장에 대해 HR인 코팅부(350)로 코팅될 수 있지만, 녹색/청색 광선에 대해, 코팅부(350)가 반사 방지일 수 있다. 앞에서와 같이, 실시예에 따라, HR/AR 코팅부(350)는 더블러 물질 자체 상에 있을 수 있거나 또는 더블링 물질 스택(340)에 인접한 분리된 광학 요소 상에 있을 수 있다. 캐비티를 통해 전파하여 전달되는 어떤 녹색 광선은 "전달' 녹색 광선(360)으로서 HR/AR 코팅부(350)를 통과한다. 더블러 물질 스택(340)을 나가는 적외선은 코팅부(350)에 의해 반사되고 PPLN 더블러 스택(340)을 통해 다시 지나가고 더 많은 녹색/청색 광선을 생성한다. 이 "뒤로" 전파되는 녹색 광선(370)은 녹색 광선 파장에 대해 매우 반사적인, 브루스터 판(330)에 의해 추출된다. 전후방 녹색(또는 청색) 광선은 캐비티 외부에서 결합될 수 있다.
도 4는 PPLN 주파수 더블러 스택들 또는 칩들의 클로즈 업(close up)을 나타낸 개략도이다. 도시된 실시예에서, 6개의 더블러들(410a-410f)이 스택에 제공되고, 각각은 인접한 더블러로부터 약 0.1mm만큼 이격되어 있다(Wc=0.1mm). 스택 내의 PPLN 더블러들의 각각의 크기는 스택들에서의 VCSEL 빔 크기, 및 VCSEL/마이크로렌즈 어레이 공간들에 의해 결정된다. 여기서 논의된 바와 같이, 마이크로렌즈 어레이 및 렌즈릿 어레이는 교대해서 사용될 수 있다. 이 크기는 빔이 PPLN 스택들을 통과하기 때문에 VCSEL 어레이 및 빔들의 크기에 대한 마이크로렌즈 어레이 사양에 일치하도록 변경될 수 있다. 도시된 실시예에서, 더블러는 약 5mm의 길이(L), 및 약 2.2mm의 균일한 공간(P)을 갖는다. 그러나, 유효 폭(Weff)은 VCSEL 어레이로부터의 빔 크기 때문에 더블러들의 실제 크기 미만이고, 이 실시예에서 약 1.5 내지 2.0mm이다. 스택의 각각의 단부에 제공된 추가의 공간(예를 들어, 각각 2.2mm)에 의해, 더블러들의 예시적인 스택은 약 17.6mm의 전체 길이(Wb)를 갖는다.
도 5는 예시적인 마이크로렌즈 렌즈릿 어레이(510)의 정면 및 측면을 나타낸 개략도(500)이다. 도시된 실시예에서, 마이크로렌즈들(520)의 각각은 약 1.0mm의 대략적인 크기(P)를 갖고, 두께는 또한 약 1.0mm이다. 이 실시예에서 약 1.0mm인, 어레이(510) 내의 개별적인 마이크로렌즈들(520) 사이의 공간(Φ)은 VCSEL 어레이 내의 VCSEL 요소들의 공간에 의해 결정될 수 있다. 어레이(510)의 위치 및 곡률은 VCSEL 어레이로부터의 빔들이 요소당 하나의 마이크로렌즈(520)를 통과하고, 마이크로렌즈(520)가 빔을 어느 정도 평행하게 하거나 또는 PPLN 스택들의 중앙부 부근 또는 높은 반사기에서 빔을 포커싱하도록 설정될 수 있다. 따라서, VCSEL 어레이의 요소 레이아웃 및 마이크로렌즈 레이아웃은 실질적으로 일치해야한다. 따라서, VCSEL 어레이 요소들이 서로에 대해 6각형 또는 직선으로 레이아웃된다면, 렌즈릿 어레이(510) 내의 마이크로렌즈들(520)은 또한 유사하게 레이아웃될 수 있다.
정렬 및 온도 제어가 용이하게 되도록 PPLN을 장착하는 것은 여기서 개시된 바와 같이 더블러 스택들을 제작하는 체적에 대해 중요한 기준이다. 따라서, 개시된 원리들은 적어도 2개의 장착 기술들, 아래에 더 상세히 논의되는 단부 및 측면 장착을 제공한다.
도 6은 장착부 상에 단부 장착되는 개시된 원리들에 따른 주파수 더블러 스택(620)에 대한 장착부(600)의 제 1 실시예의 사시도를 도시한다. PPLN 스택(620)의 원위 단부들은 원위 단부 상에 HR 코팅부(도시되지 않음)를 가질 수 있다. 도 4를 참조하여 도시되고 설명되는 바와 같이, PPLN 칩들(620)은 더 양호한 냉각을 위해 서로 분리될 수 있다. 장착 아암들(630)은 직접 PPLN 더블러들(620)를 지지하도록 사용될 수 있거나 또는 도시된 바와 같이, 개별 단부 연결기들(640)은 독립적으로 각각의 더블러 물질을 고정시키도록 열 전도성 서브 장착부들로서 사용될 수 있다. 또한, 더블러 스택(620)을 베이스(610)에 고정시키는 장착 아암들(630)은 구리와 같은 열 전도성 물질로 구성될 수 있다. 결과적으로, 장착 아암들(630)은 PPLN 칩들(620)로부터 멀리 열을 전도하는 것을 돕는다. 전체 장착부(600)는 유리하게 열 전기(TE) 냉각기(도시되지 않음) 또는 공기 유동에 의해 냉각될 수 있거나 또는 대안적으로, 스택(620) 내의 각각의 PPLN 더블러가 온도 제어될 수 있다. 게다가, 온도 센서가 원한다면 장착부(600)에 포함될 수 있다.
도 7은 도 6에 도입된 단부 장착부 PPLN 스택 장착부(600)의 평면도를 도시한 개략도이다. 평면도로부터, 장착 아암(630) 및 더블러 스택(620)을 장착 베이스(610)에 고정시키도록 사용되는 연결기들(640)뿐만 아니라 더블러 물질 스택(620)이 보일 수 있다. 이 도면으로부터, 장착부(600)의 베이스(610) 내의 슬롯들(650)이 보일 수 있고, VCSEL 기반 장치의 실시예 및 구성에 따라, 슬롯들(640)의 방향으로 더블러 스택(620)으로부터 광선을 나가게 하도록 이용될 수 있다.
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 장착부(600)의 하부를 도시한 개략도이다. 이 도면으로부터, 광선 출구 슬롯들(650)이 더 쉽게 보일 수 있다. 도시된 실시예에서, 슬롯들(650)은 슬롯들의 레이아웃 내의 오프셋을 도시하지만, 슬롯들은 원한다면, 슬롯들이 스택(620) 내의 더블러 물질 칩들을 덮는 한, 중앙에 있을 수 있거나 또는 훨씬 더 오프셋될 수 있다. 게다가, 슬롯들(650)은 VCSEL 어레이로부터 빔을 수용하도록 크기 설정될 수 있다.
개시된 원리들에 따라 더블러 물질(920)의 스택을 장착하는 대안적인 방법은 다른 측면들 상에 더블러들(920)을 유지하는 것이다. 도 9는 장착부(900) 내에 더블러 물질 스택(920)을 장착하기 위한 측면 장착 기술의 하나의 실시예를 도시한 개략도이다. 전체 장착부 어셈블리(900)는 장착부(900)의 베이스(910)에 연결되는, 장착 아암(930)을 사용하여 상부로부터 함께 눌려진다. 장착 아암(930)은 열 전도성 서브 장착부들 또는 연결기들(940)을 통해 스택(920)과 접촉한다. 화살표로 나타낸 바와 같이, 적외선은 장착부(900)의 외부로부터 더블러 스택(920)에 진입한다. 또한 앞에서와 같이, 더블러 물질 스택(920)의 원위 단부(들어오는 적외선의 측면으로부터 맞은편)는 상기에 상세히 설명된 바와 같이 HR 코팅될 수 있다. 다른 실시예들에서와 같이, 더블러 물질(920)은 PPLN 칩들일 수 있고, 스페이서들에 의해 분리될 수 있다. 유리하게, 스페이서들은 열 전도성일 수 있고 따라서 더 효과적인 열 소산을 위해 그리고 따라서 스택(920)의 온도 제어를 위해, 더블러 물질 칩들(920)로부터 장착부(900)로 열을 전도하도록, 연결기들(940)과 결합하여 사용될 수 있다.
도 10은 VCSEL 기반 장치(1005)의 하나의 실시예를 나타낸 개략도이다. 도 10은 VCSEL 어레이(1010)를 포함한다. VCSEL 어레이는 1D 또는 2D 어레이일 수 있다. 또한, 렌즈릿 어레이(1020) 및 더블러(1030)가 도 10에 도시되어 있다. 더블러(1030)는 벌크 더블러, PPLN 더블러 등을 제한하지 않고 포함하는 임의의 적절한 더블러일 수 있다. 더블러는 적외선과 녹색/청색 광선 중 적어도 하나를 반사하는 매우 반사성의 코팅된 표면을 가질 수 있다. 또한 녹색/청색 광선에 대한 매우 반사성의 코팅부를 갖고 섬유 내로 실질적으로 평행하게 하고 포커싱되도록 캐비티로부터 녹색/청색 광선을 실질적으로 또한 제거할 수 있는 에탈론(1040)이 도 10에 포함된다. 하나의 실시예에서, 분리된 거울 요소는 더블러에 대해 매우 반사성의 코팅된 표면 대신에 또는 코팅된 표면에 더하여 이용될 수 있다. 에탈론은 약 35도로 도시되지만 브루스터 각 근처 또는 브루스터 각으로 경사질 수 있다. 렌즈릿 어레이가 도 10에 포함될지라도, 렌즈릿 어레이는 광학 요소이다.
하나의 예에서 그리고 도 10의 논의를 계속하여, 광선은 VCSEL 칩(1010)에 의해 VCSEL 기반 장치(1005)에 도입될 수 있고 에탈론(1040)을 통과할 수 있다. 이어서 광선은 렌즈릿 어레이(1020)를 통과할 수 있고 더블러(1030)와 직면할 수 있다. 더블러(1030)는 더블러(1030) 및 렌즈릿 어레이(1020)를 통해 다시 적외선 및/또는 녹색/청색 광선을 반사시킬 수 있다. 적외선 및/또는 녹색/청색 광선은 이어서 에탈론(1040)과 직면할 수 있고 에탈론은 녹색/청색 광선을 반사시킬 수 있고 녹색/청색 광선은 섬유 내에서 결합될 수 있다.
여기서 사용될 수 있는 바와 같이, 용어들 "실질적으로" 및 "대략"은 그 대응하는 용어 및/또는 아이템들 사이의 상대성에 대해 산업적으로 수용가능한 허용 오차를 제공한다. 이러한 산업적으로 수용가능한 허용 오차는 1% 내지 10%의 범위이고 구성 요소 값들, 각들 등으로 제한되지 않고 대응한다. 아이템들 사이의 이러한 상대성은 1% 미만 내지 10% 사이의 범위이다.
본 개시물의 실시예들이 다양한 광학 시스템들 및 투사 시스템에서 사용될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 예시적인 실시예들은 다양한 프로젝터들, 투사 시스템들, 광학 구성 요소들, 컴퓨터 시스템들, 프로세서들, 자가 포함 프로젝터 시스템들, 시각 및/또는 청각 시스템들, 및 전기 및/또는 광학 장치들에 의해 작용될 수 있거나 또는 상기 장치들을 포함할 수 있다. 본 개시물의 양태들은 광학 및 전기 장치들과 관련된 사실상 임의의 장치, 광학 시스템들, 디스플레이 시스템들, 프레젠테이션 시스템들 또는 광학 시스템의 임의의 유형을 포함할 수 있는 임의의 장치에 의해 사용될 수 있다. 따라서, 본 개시물의 실시예들은 인터넷, 인트라넷, 로컬 영역 네트워크, 광역 네트워크 등을 포함하는 복수의 컴퓨팅 환경에서 광학 시스템들, 시각 및/또는 광학 프레젠테이션에서 사용되는 장치들, 시각적 컴퓨터 주변 기기 등에서 이용될 수 있다.
여기에 개시된 원리들에 따른 다양한 실시예들이 상술되었지만, 다양한 실시예들이 제한되지 않고서 예의 방식으로만 나타내었다는 것을 이해해야 한다. 이 아키텍처들 및 캐비티 요소들의 결합이 기술 분야의 숙련자에 의해 이해되는 바와 같이 사용될 수 있다. 따라서, 본 개시물의 폭 및 범위가 임의의 상술된 예시적인 실시예들에 의해 제한되어서는 안 되지만, 임의의 청구항들 및 본 개시물로부터 발생하는 등가물에 따라 규정되어야 한다. 또한, 상기 이점들 및 특징들이 설명된 실시예들에 제공되지만, 임의의 또는 전체 상기 이점들을 성취하는 공정들 및 구조들에 대한 이러한 발생한 청구항들의 적용에 제한되어서는 안 된다.
또한, 여기서 섹션 주제들(section heading)은 37 C.F.R. 1.77 하의 제안과의 일관성 또는 달리 조직 신호들을 제공하도록 제공된다. 이 주제들은 본 개시물로부터 발생할 수 있는 임의의 청구항들에서 시작하는 발명(들)을 제한하지 않거나 밞명을 특징으로 해야한다. 구체적으로 말하면, 예의 방식으로, 주제들이 "기술 분야"를 나타낼지라도, 청구항들은 소위 분야를 설명하도록 이 주제 하에서 선택된 언어에 의해 제한되지 않아야 한다. 추가로, "배경"에서 기술의 설명은 특정한 기술이 이 개시물 내의 임의의 실시예(들)에 대한 종래 기술인 사실로서 해석되어서는 안 된다. 발행된 청구항들에서 제시된 실시예(들)의 설명으로서 고려될 "요약"도 마찬가지이다. 또한, 이 개시물에서 단수형인 "발명"에 대한 임의의 참조가 본 개시물에서 신규성의 하나의 관점만이 있다는 것을 주장하도록 사용되어서는 안 된다. 복수의 실시예들은 본 개시물로부터 생기는 복수의 청구항들의 제한에 따라 제시될 수 있고, 그에 따른 이러한 청구항들은 실시예(들), 및 보호되는 그 등가물들을 규정한다. 모든 예들에서, 이러한 청구항들의 범위는 이 개시물을 고려하여 그 가치 상에서 고려되어야 하지만, 여기에 제시된 주제에 의해 제한되어서는 안 된다.

Claims (31)

  1. 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처에 있어서,
    적어도 2개의 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 요소들로서, 각각의 VCSEL 요소는 제 1 방향으로 광선 경로 상의 캐비티 내로 적외선(IR)을 제공하는, 적어도 2개의 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 요소들과;
    상기 캐비티 내에 위치되고, 상기 적외선을 수용하기 위해 그리고 상기 수용된 적외선의 적어도 일부의 주파수를 실질적으로 2배로 만들기 위해 구성되는 적어도 2개의 주파수 더블링 칩들과;
    상기 VCSEL 요소들과 마주보고, 적외선에 대해 매우 반사적이도록 구성된 상기 캐비티의 단부의 광학 요소; 및
    상기 VCSEL 요소들과 상기 더블링 칩들 사이에 위치되고, 상기 광선 경로에 대해 소정의 각으로 배열되는 브루스터(Brewster) 판으로서, 상기 브루스터 판은:
    상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 상기 광선 경로 상에서 전파하는 주파수 2배인 광선을 상기 외부 캐비티로부터 추출하도록 구성되는, 상기 브루스터 판을 포함하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  2. 제 1 항에 있어서, 주파수 2배인 광선은 적색, 녹색, 청색 또는 자외선 중 적어도 하나로부터 선택된 가시광선을 포함하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 요소는 상기 VCSEL 요소들과 마주보는 상기 캐비티의 단부에서 상기 주파수 더블링 칩들의 표면들 상에 위치된 코팅부를 포함하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 요소는 상기 적외선과 가시 스펙트럼 내의 광선 둘 다에 대해 매우 반사적인 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 요소는 가시 스펙트럼 내의 광선에 대해 비반사적인 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 더블링 칩들에 인접하여 위치되고, 상기 더블링 칩들의 수에 대응하는 복수의 마이크로렌즈들을 추가로 포함하고, 상기 마이크로렌즈들은 광선을 상기 더블링 칩들로 그리고 상기 더블링 칩들로부터 지향시키도록 작동되는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 더블링 칩들은 바륨 보레이트, 포타슘 디하이드로겐 포스페이트, 포타슘 티타닐 포스페이트, 리튬 니오베이트, 리튬 트리보레이트, 및 포타슘 니오베이트 중 적어도 하나로부터 선택된 결정을 포함하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 더블링 칩들은 스택으로 스페이서들을 개재하여 서로 인접하게 배열되고, 상기 아키텍처는 상기 적외선이 상기 더블링 칩들의 에지들 내로 들어가도록 더블링 칩들의 상기 스택을 유지하기 위한 장착부를 추가로 포함하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 더블링 칩들의 스택은 상기 스택의 단부에 위치된 더블링 칩의 측면 상의 상기 장착부 상에 배치되는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 더블링 칩들의 스택은 상기 스택 내의 상기 더블링 칩들의 에지들 상의 상기 장착부 상에 배치되는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 아키텍처를 통해 광선을 지나가게 하기 위해 상기 장착부를 통해 형성된 슬롯들을 추가로 포함하고, 상기 슬롯들의 위치는 상기 더블링 칩들의 상기 에지들 중 적어도 일부와 실질적으로 정렬하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 스페이서들은 열을 상기 더블링 칩들로부터 상기 장착부의 적어도 일부로 소산시키도록 작동되는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 VCSEL 요소들은 어레이를 포함하고, 상기 어레이는 5mm의 곡률 반경보다 더 평평한 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  14. 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처에 있어서,
    복수의 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 요소들로서, 각각의 VCSEL 요소는 제 1 방향으로 광선 경로 상의 캐비티 내로 적외선(IR)을 제공하는, 복수의 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 요소들과;
    상기 캐비티 내에 위치되고, 상기 적외선을 수용하기 위해 그리고 상기 수용된 적외선의 적어도 일부의 주파수를 실질적으로 2배로 만들기 위해 구성되는 복수의 주파수 더블링 칩들로서, 상기 복수의 더블링 칩들은 스택으로 스페이서들을 개재하여 서로 인접하게 배열되는, 상기 복수의 주파수 더블링 칩들과;
    상기 적외선이 상기 더블링 칩들의 에지들 내로 들어가도록 더블링 칩들의 스택을 유지하기 위한 장착부와;
    상기 더블링 칩들에 인접하여 위치되고, 광선을 상기 더블링 칩들로 그리고 상기 더블링 칩들로부터 지향시키도록 작동되는 복수의 마이크로렌즈들과;
    상기 VCSEL 요소들과 마주보고, 적외선에 대해 매우 반사적이도록 구성된 상기 캐비티의 단부의 광학 요소; 및
    상기 VCSEL 요소들과 상기 더블링 칩들 사이에 위치되고, 상기 광선 경로에 대해 소정의 각으로 배열되는 브루스터 판으로서, 상기 브루스터 판은:
    상기 제 1 방향으로 상기 광선 경로 상에서 전파하는 적외선을 적어도 편광시키고, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 상기 광선 경로 상에서 전파하는 주파수 2배인 광선을 상기 외부 캐비티로부터 추출하도록 구성되는, 상기 브루스터 판을 포함하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  15. 제 14 항에 있어서, 주파수 2배인 광선은 적색, 녹색, 청색 또는 자외선 중 적어도 하나로부터 선택된 가시광선을 포함하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 광학 요소는 상기 VCSEL 요소들과 마주보는 상기 캐비티의 단부에서 상기 주파수 더블링 칩들의 표면들 상에 위치된 코팅부를 포함하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 광학 요소는 상기 적외선과 가시 스펙트럼 내의 광선 둘 다에 대해 매우 반사적인 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 광학 요소는 가시 스펙트럼 내의 광선에 대해 비반사적인 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  19. 제 14 항에 있어서, 마이크로렌즈들의 수는 더블링 칩들의 수에 대응하거나 또는 더블링 칩들의 수를 초과하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 더블링 칩들은 바륨 보레이트, 포타슘 디하이드로겐 포스페이트, 포타슘 티타닐 포스페이트, 리튬 니오베이트, 리튬 트리보레이트, 및 포타슘 니오베이트 중 적어도 하나로부터 선택된 결정을 포함하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 더블링 칩들의 스택은 상기 스택의 단부에 위치된 더블링 칩의 측면 상의 상기 장착부 상에 배치되는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  22. 제 14 항에 있어서, 상기 더블링 칩들의 스택은 상기 스택 내의 상기 더블링 칩들의 에지들 상의 상기 장착부 상에 배치되는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  23. 제 14 항에 있어서, 적어도 2개의 VCSEL 요소들은 어레이를 포함하고, 상기 어레이는 5mm의 곡률 반경보다 더 평평한 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  24. 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처에 있어서,
    수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 요소들의 어레이로서, 각각의 VCSEL 요소는 제 1 방향으로 광선 경로 상의 캐비티 내로 적외선(IR)을 제공하고, 상기 어레이는 5mm의 곡률 반경보다 더 평평한, 상기 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 요소들의 어레이와;
    스페이서들에 의해 분리되는 주파수 더블링 칩들의 스택으로서, 상기 스택은 상기 캐비티 내에 위치되고, 상기 적외선을 수용하기 위해 그리고 상기 수용된 적외선의 적어도 일부의 주파수를 실질적으로 2배로 만들기 위해 구성되는, 상기 주파수 더블링 칩들의 스택과;
    상기 적외선이 상기 더블링 칩들의 에지들 내로 들어가도록 더블링 칩들의 상기 스택을 유지하기 위한 장착부로서, 상기 스페이서들은 열을 상기 더블링 칩들로부터 소산시키기 위해 상기 장착부에 열적 연결되는, 상기 장착부와;
    상기 더블링 칩들에 인접하게 위치되고, 광선을 상기 더블링 칩들로 그리고 상기 더블링 칩들로부터 지향시키도록 작동되는 복수의 마이크로렌즈들과;
    상기 어레이와 마주보고, 적외선에 대해 매우 반사적이도록 구성된 상기 캐비티의 단부의 광학 요소; 및
    상기 어레이와 상기 더블링 칩들 사이에 위치되고, 상기 광선 경로에 대해 소정의 각으로 배열되는 브루스터 판으로서, 상기 브루스터 판은:
    상기 제 1 방향으로 상기 광선 경로 상에서 전파하는 적외선을 적어도 편광시키고, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 상기 광선 경로 상에서 전파하는 주파수 2배인 광선을 상기 외부 캐비티로부터 추출하도록 구성되는, 상기 브루스터 판을 포함하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  25. 제 24 항에 있어서, 주파수 2배인 광선은 적색, 녹색, 청색 또는 자외선 중 적어도 하나로부터 선택된 가시광선을 포함하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 광학 요소는 상기 어레이와 마주보는 상기 캐비티의 단부에서 상기 주파수 더블링 칩들의 표면들 상에 위치된 코팅부를 포함하는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 광학 요소는 상기 적외선과 가시 스펙트럼 내의 광선 둘 다에 대해 매우 반사적인 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  28. 제 24 항에 있어서, 상기 광학 요소는 가시 스펙트럼 내의 광선에 대해 비반사적인 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  29. 제 24 항에 있어서, 상기 스택은 상기 스택의 단부에 위치된 더블링 칩의 측면 상의 상기 장착부 상에 배치되는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  30. 제 24 항에 있어서, 상기 스택은 상기 스택 내의 상기 더블링 칩들의 에지들 상의 상기 장착부 상에 배치되는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
  31. 제 1 항에 있어서, 상기 브루스터 판은 상기 제 1 방향으로 상기 광선 경로 상에서 전파하는 적외선을 적어도 편광시키도록 구성되는 외부 캐비티 레이저 시스템을 위한 아키텍처.
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