RU2018105599A - Применения, способы и системы для доставки лазерного излучения адресуемой матрицы - Google Patents

Применения, способы и системы для доставки лазерного излучения адресуемой матрицы Download PDF

Info

Publication number
RU2018105599A
RU2018105599A RU2018105599A RU2018105599A RU2018105599A RU 2018105599 A RU2018105599 A RU 2018105599A RU 2018105599 A RU2018105599 A RU 2018105599A RU 2018105599 A RU2018105599 A RU 2018105599A RU 2018105599 A RU2018105599 A RU 2018105599A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
laser beam
brightness
combined
beams
Prior art date
Application number
RU2018105599A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2719337C2 (ru
RU2018105599A3 (ru
Inventor
Марк ЗЕДИКЕР
СА Мэттью СИЛВА
Жан Мишель ПЕЛАПРА
Дэвид ХИЛЛ
Мэттью ФИНУФ
Original Assignee
Нубуру, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нубуру, Инк. filed Critical Нубуру, Инк.
Publication of RU2018105599A3 publication Critical patent/RU2018105599A3/ru
Publication of RU2018105599A publication Critical patent/RU2018105599A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2719337C2 publication Critical patent/RU2719337C2/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • H01S5/4062—Edge-emitting structures with an external cavity or using internal filters, e.g. Talbot filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4012—Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0905—Dividing and/or superposing multiple light beams
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0916—Adapting the beam shape of a semiconductor light source such as a laser diode or an LED, e.g. for efficiently coupling into optical fibers
    • G02B27/0922—Adapting the beam shape of a semiconductor light source such as a laser diode or an LED, e.g. for efficiently coupling into optical fibers the semiconductor light source comprising an array of light emitters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0977—Reflective elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/108—Beam splitting or combining systems for sampling a portion of a beam or combining a small beam in a larger one, e.g. wherein the area ratio or power ratio of the divided beams significantly differs from unity, without spectral selectivity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
    • H01S5/02423—Liquid cooling, e.g. a liquid cools a mount of the laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02042—Multicore optical fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
    • H01S3/302—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects in an optical fibre
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02251—Out-coupling of light using optical fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02255—Out-coupling of light using beam deflecting elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
    • H01S5/405—Two-dimensional arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Claims (80)

1. Лазерная система для выполнения лазерных технологических операций, содержащая:
a. множество модулей лазерных диодов; при этом
b. каждый модуль лазерных диодов, содержит множество лазерных диодов, способных выдавать отдельный синий лазерный пучок по траектории лазерного пучка;
c. средство пространственного совмещения отдельных синих лазерных пучков для получения совмещенного лазерного пучка, имеющего одно пятно в дальней зоне, вводимого в оптическое волокно для доставки к целевому материалу; и при этом
d. средство пространственного совмещения отдельных синих лазерных пучков по траектории лазерного пучка находится в оптической связи с каждым лазерным диодом.
2. Система по п. 1, содержащая по меньшей мере три модуля лазерных диодов; и при этом каждый модуль лазерных диодов содержит по меньшей мере 30 лазерных диодов; причем модули лазерных диодов способны к распространению лазерных пучков, имеющих суммарную мощность по меньшей мере около 30 Вт и показатель параметра пучка ниже 20 мм⋅мрад.
3. Система по п. 2, причем показатель параметра пучка ниже 15 мм⋅мрад.
4. Система по п. 2, причем показатель параметра пучка ниже 10 мм⋅мрад.
5. Система по п. 1, причем средство пространственного совмещения выдает совмещенный лазерный пучок с яркостью, составляющей умноженную на N яркость отдельного лазерного пучка; где N - число лазерных диодов в модуле лазерных диодов.
6. Система по п. 5, причем средство пространственного совмещения повышает мощность лазерного пучка при сохранении яркости совмещенного лазерного пучка; в результате чего совмещенный лазерный пучок имеет мощность, которая составляет по меньшей мере 50-кратную мощность отдельного лазерного пучка, и в результате чего произведение параметров совмещенного лазерного пучка составляет не больше, чем умноженное на 2 произведение параметров отдельного лазерного пучка.
7. Система по п. 6, причем произведение параметров совмещенного лазерного пучка составляет не больше, чем умноженное на 1,5 произведение параметров отдельного лазерного пучка.
8. Система по п. 6, причем произведение параметров совмещенного лазерного пучка составляет не больше, чем умноженное на 1 произведение параметров отдельного лазерного пучка.
9. Система по п. 5, причем средство пространственного совмещения повышает мощность лазерного пучка при сохранении яркости отдельных лазерных пучков; в результате чего совмещенный лазерный пучок имеет мощность, которая составляет по меньшей мере 100-кратную мощность отдельного лазерного пучка, и в результате чего произведение параметров совмещенного лазерного пучка составляет не больше, чем умноженное на 2 произведение параметров отдельного лазерного пучка.
10. Система по п. 9, причем произведение параметров совмещенного лазерного пучка составляет не больше, чем умноженное на 1,5 произведение параметров отдельного лазерного пучка.
11. Система по п. 7, причем произведение параметров совмещенного лазерного пучка составляет не больше чем, умноженное на 1 произведение параметров отдельного лазерного пучка.
12. Система по пп. 1, 2 и 6, причем оптическое волокно является стойким к соляризации.
13. Система по пп. 1, 2 и 6, причем средство пространственного совмещения содержит модули, выбранные из группы, состоящей из выставляющих плоскопараллельных пластинок и клиньев, для коррекции по меньшей мере одного из ошибок положения или ошибок в наведении лазерного диода.
14. Система по пп. 1, 2 и 6, причем средство пространственного совмещения содержит поляризационное устройство совмещения пучков, способное повышать эффективную яркость совмещенных лазерных пучков по сравнению отдельными лазерными пучками.
15. Система по пп. 1, 2 и 6, причем модулями лазерных диодов заданы траектории отдельных лазерных пучков с пространством между каждой из этих траекторий, в результате чего отдельные лазерные пучки имеют пространство между каждым пучком; и причем средство пространственного совмещения содержит коллиматор для коллимирования отдельных лазерных пучков по быстрой оси лазерных диодов, периодическое зеркало для совмещения коллимированных лазерных пучков, при этом периодическое зеркало выполнено с возможностью отражения первого лазерного пучка с первого диода в модуле лазерных диодов и пропускания второго лазерного пучка со второго диода в модуле лазерных диодов, в результате чего заполняется пространство между отдельными лазерными пучками по быстрому направлению.
16. Система по п. 1, причем средство пространственного совмещения содержит структурированное зеркало на стеклянной подложке.
17. Система по п. 16, причем стеклянная подложка имеет достаточную толщину для сдвига вертикального положения лазерного пучка от лазерного диода для заполнения пустого пространства между лазерными диодами.
18. Система по п. 1, содержащая ступенчатый теплоотвод.
19. Лазерная система для обеспечения лазерного пучка высокой яркости и большой мощности, содержащая:
a. множество модулей лазерных диодов; при этом
b. каждый модуль лазерных диодов содержит множество лазерных диодов, способных выдавать синий лазерный пучок, имеющий исходную яркость;
c. средство пространственного совмещения синих лазерных пучков для получения совмещенного лазерного пучка, имеющего конечную яркость и образующего одно пятно в дальней зоне, вводимого в оптическое волокно;
d. причем каждый лазерный диод фиксирован внешним резонатором на другой длине волны для значительного повышения яркости совмещенного лазерного пучка, в результате чего конечная яркость совмещенного лазерного пучка является примерно такой же, как исходная яркость лазерных пучков от лазерного диода.
20. Лазерная система по п. 1, причем каждый лазерный диод фиксирован на одной длине волны с помощью внешнего резонатора на основе дифракционной решетки, и каждый из модуля лазерных диодов объединен в совмещенный пучок с помощью средства совмещения, выбранного из группы, состоящей из узкополосного пространственного оптического фильтра и дифракционной решетки.
21. Лазерная система для выполнения лазерных технологических операций, содержащая:
a. множество модулей лазерных диодов; при этом
b. каждый модуль лазерных диодов содержит множество лазерных диодов, способных выдавать синий лазерный пучок по траектории лазерного пучка;
c. средство пространственного совмещения синих лазерных пучков для получения совмещенного лазерного пучка, имеющего одно пятно в дальней зоне, оптически вводимого в рамановский преобразователь, чтобы накачивать рамановский преобразователь для повышения яркости совмещенного лазерного пучка.
22. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь представляет собой оптическое волокно, которое имеет сердцевину из беспримесного плавленого кварцевого стекла для создания источника с более высокой яркостью и фторсодержащую внешнюю сердцевину для удержания синего излучения накачки.
23. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь использован для накачки рамановского преобразователя, такого как оптическое волокно, которое имеет легированную GeO2 центральную сердцевину с внешней сердцевиной, для создания источника с более высокой яркостью и внешнюю сердцевину, которая крупнее, чем центральная сердцевина, для удержания синего излучения накачки.
24. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь представляет собой оптическое волокно, которое имеет легированную P2O5 сердцевину, для создания источника с более высокой яркостью и внешнюю сердцевину, которая крупнее, чем центральная сердцевина, для удержания синего излучения накачки.
25. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь представляет собой оптическое волокно, которое имеет сердцевину с градиентным показателем преломления, для создания источника с более высокой яркостью и внешнюю сердцевину, которая крупнее, чем центральная сердцевина, для удержания синего излучения накачки.
26. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь представляет собой легированную GeO2 сердцевину с градиентным показателем преломления и внешнюю сердцевину со ступенчатым показателем преломления.
27. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь использован для накачки волокна рамановского преобразователя, которое представляет собой легированную P2O5 сердцевину с градиентным показателем преломления и внешнюю сердцевину со ступенчатым показателем преломления.
28. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь использован для накачки волокна рамановского преобразователя, которое представляет собой легированную GeO2 сердцевину с градиентным показателем преломления.
29. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь представляет собой легированную P2O5 сердцевину с градиентным показателем преломления и внешнюю сердцевину со ступенчатым показателем преломления.
30. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь представляет собой алмаз для создания лазерного источника с более высокой яркостью.
31. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь представляет собой KGW для создания лазерного источника с более высокой яркостью.
32. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь представляет собой YVO4 для создания лазерного источника с более высокой яркостью.
33. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь представляет собой Ba(NO3)2 для создания лазерного источника с более высокой яркостью.
34. Лазерная система по п. 21, причем рамановский преобразователь представляет собой газ высокого давления для создания лазерного источника с более высокой яркостью.
35. Способ обеспечения совмещенного лазерного пучка, содержащий функционирование матрицы лазеров с рамановским преобразованием для генерации синих лазерных пучков с отдельными различными длинами волн и совмещенных лазерных пучков для создания источника с более высокой мощностью при сохранении пространственной яркости исходного источника.
36. Лазерная система для выполнения лазерных технологических операций, содержащая:
a. множество модулей лазерных диодов; при этом
b. каждый модуль лазерных диодов содержит множество лазерных диодов, способных выдавать синий лазерный пучок по траектории лазерного пучка;
c. коллимирующую и совмещающую оптику вдоль траектории лазерного пучка, способную выдавать совмещенный лазерный пучок; и
d. оптическое волокно для приема совмещенного лазерного пучка.
37. Система по п. 1, причем оптическое волокно находится в оптической связи с легированным редкоземельным элементом волокном, в результате чего совмещенный лазерный пучок способен накачивать легированное редкоземельным элементом волокно для создания лазерного источника с более высокой яркостью.
38. Система по п. 1, причем оптическое волокно находится в оптической связи с внешней сердцевиной преобразователя яркости, в результате чего совмещенный лазерный пучок способен накачивать внешнюю сердцевину преобразователя яркости для получения более высокого коэффициента повышения яркости.
39. Рамановское волокно, содержащее сдвоенные сердцевины, при этом одна из сдвоенных сердцевин является центральной сердцевиной с высокой яркостью; и средство подавления рамановского сигнала второго порядка в центральной сердцевине с высокой яркостью, выбранное из группы, состоящей из фильтра, волоконной брэгговской решетки, разности в нормализованной частоте (V) для рамановских сигналов первого порядка и второго порядка и различия потерь на микроизгибах.
40. Система генерации второй гармоники, содержащая: рамановский преобразователь с первой длиной волны для генерации излучения на половине первой длины волны; и удваивающий частоту кристалл во внешнем резонаторе, выполненный с возможностью предотвращения распространения излучения с половинной длиной волны через оптическое волокно.
41. Система по п. 40, причем первая длина волны составляет примерно 460 нм; и удваивающий частоту кристалл во внешнем резонаторе представляет собой KTP.
42. Система генерации третьей гармоники, содержащая: рамановский преобразователь с первой длиной волны для генерации излучения со второй длиной волны, меньшей, чем первая длина волны; и удваивающий частоту кристалл во внешнем резонаторе, выполненный с возможностью предотвращения распространения излучения с меньшей длиной волны через оптическое волокно.
43. Система генерации четвертой гармоники, содержащая: рамановский преобразователь для генерации излучения при 57,5 нм с использованием удваивающего частоту кристалла во внешнем резонаторе, выполненного с возможностью предотвращения распространения излучения с длиной волны 57,5 нм через оптическое волокно.
44. Система генерации второй гармоники, содержащая легированный редкоземельной примесью преобразователь яркости, содержащий тулий, который генерирует когерентное излучение при 473 нм, будучи накачиваемым матрицей лазерных диодов синего свечения при 450 нм, для генерации излучения с длиной волны, равной половине длины волны лазерного источника или 236,5 нм, с использованием удваивающего частоту кристалла во внешнем резонаторе, но не позволяет распространение излучения с короткой длиной волны через оптическое волокно.
45. Система генерации третьей гармоники, содержащая легированный редкоземельной примесью преобразователь яркости, содержащий тулий, который генерирует когерентное излучение при 473 нм, будучи накачиваемым матрицей лазерных диодов синего свечения при 450 нм, для генерации излучения при 118,25 нм с использованием удваивающего частоту кристалла во внешнем резонаторе, но не позволяет распространение излучения с короткой длиной волны через оптическое волокно.
46. Система генерации четвертой гармоники, содержащая легированный редкоземельной примесью преобразователь яркости, содержащий тулий, который генерирует когерентное излучение при 473 нм, будучи накачиваемым матрицей лазерных диодов синего свечения при 450 нм, для генерации излучения при 59,1 нм с использованием удваивающего частоту кристалла во внешнем резонаторе, но не позволяет распространение излучения с короткой длиной волны через оптическое волокно.
47. Система по п. 21, причем рамановский преобразователь содержит некруговую внешнюю сердцевину, структурированную для повышения эффективности рамановской конверсии.
48. Лазерная система для выполнения лазерных технологических операций, содержащая:
a. по меньшей мере три модуля лазерных диодов; при этом
b. каждый из упомянутых по меньшей мере трех модулей лазерных диодов содержит по меньшей мере десять лазерных диодов, при этом каждый из упомянутых по меньшей мере десяти лазерных диодов способен выдавать синий лазерный пучок, имеющий мощность по меньшей мере примерно 2 Вт и произведение параметров пучка ниже 8 мм⋅мрад, по траектории лазерного пучка, при этом траектория каждого лазерного пучка является практически параллельной, в результате чего задано пространство между лазерными пучками, распространяющимися по траекториям лазерных пучков;
c. средство пространственного совмещения и сохранения яркости синих лазерных пучков, расположенных по всем из упомянутых по меньшей мере тридцати траекторий лазерных пучков, при этом средство пространственного совмещения и сохранения яркости содержит коллимирующую оптику по первой оси лазерного пучка, вертикальную матрицу призм по второй оси лазерного пучка и телескопическое устройство, в результате чего средство пространственного совмещения и сохранения заполняет пространство между лазерными пучками лазерной энергией, вследствие чего выдается совмещенный лазерный пучок мощностью по меньшей мере примерно 600 Вт и с произведением параметров пучка ниже 40 мм⋅мрад.
49. Система лазерной обработки с адресуемой матрицей, содержащая: по меньшей мере три лазерные системы по п. 48; при этом каждая из упомянутых по меньшей мере трех лазерных систем выполнена с возможностью ввода каждого из ее совмещенных лазерных пучков в одно оптическое волокно; в результате чего каждый из упомянутых по меньшей мере трех совмещенных лазерных пучков способен проходить по связанному с ним оптическому волокну; упомянутые по меньшей мере три оптических волокна в оптической связи с лазерной головкой; и систему управления; при этом система управления содержит программу, имеющую заданную последовательность доставки каждого из совмещенных лазерных пучков на заданное местоположение на целевом материале.
50. Система лазерной обработки с адресуемой матрицей по п. 49, причем заданная последовательность для доставки содержит отдельное включение и выключение лазерных пучков из лазерной головки, вследствие чего происходит отображение на слой порошка для плавления и вплавления целевого материала, в том числе содержащего порошок, в деталь.
51. Система лазерной обработки с адресуемой матрицей по п. 49, причем волокна в лазерной головке сконфигурированы в структуру, выбранную из группы, состоящей из линейной, нелинейной, круговой, ромбовидной, квадратной, треугольной и гексагональной.
52. Система лазерной обработки с адресуемой матрицей по п. 49, причем волокна в лазерной головке сконфигурированы в структуру, выбранную из группы, состоящей из 2×5, 5×2, 4×5, по меньшей мере 5 на по меньшей 5, 10×5, 5×10 и 3×4.
53. Система лазерной обработки с адресуемой матрицей по п. 49, причем целевой материал содержит слой порошка; и содержащая систему перемещения по x-y, способную транспортировать лазерную головку вдоль слоя порошка, благодаря чему осуществляются плавление и сплавление слоя порошка; и систему подачи порошка, расположенную позади лазерного источника, для обеспечения слоя свежего порошка позади сплавленного слоя.
54. Система лазерной обработки с адресуемой матрицей по п. 53, содержащая систему перемещения по z, способную транспортировать лазерную головку с увеличением и уменьшением высоты лазерной головки над поверхностью слоя порошка.
55. Система лазерной обработки с адресуемой матрицей по п. 53, содержащая: двунаправленное устройство размещения порошка, способное помещать порошок непосредственно позади подводимого лазерного пучка, когда оно перемещается в положительном направлении x или отрицательном направлении x.
56. Система лазерной обработки с адресуемой матрицей по п. 53, содержащая систему подачи порошка, которая расположена коаксиально со множеством траекторий лазерных пучков.
57. Система лазерной обработки с адресуемой матрицей по п. 53, содержащая систему подачи порошка самотеком.
58. Система лазерной обработки с адресуемой матрицей по п. 53, содержащая систему подачи порошка, причем порошок увлекается потоком инертного газа.
59. Система лазерной обработки с адресуемой матрицей по п. 53, содержащая систему подачи порошка, которая расположена поперек N лазерных пучков, где N≥1, и порошок помещается самотеком впереди лазерных пучков.
60. Система лазерной обработки с адресуемой матрицей по п. 53, содержащая систему подачи порошка, которая расположена поперек N лазерных пучков, где N≥1, и порошок увлекается потоком инертного газа, который пересекает лазерные пучки.
61. Способ обеспечения совмещенного синего лазерного пучка, имеющего высокую яркость, при этом способ содержит: функционирование множества лазеров с рамановским преобразованием для выдачи множества отдельных синих лазерных пучков и совмещение отдельных синих лазерных пучков для создания источника с более высокой мощностью при сохранении пространственной яркости исходного источника; при этом отдельные лазерные пучки из упомянутого множества имеют различные длины волн.
62. Способ лазерной обработки целевого материала, содержащий: функционирование лазерной системы обработки с адресуемой матрицей, содержащей по меньшей мере три лазерные системы по п. 1 для генерации трех отдельных совмещенных лазерных пучков в три отдельных оптических волокна; прохождение каждого совмещенного лазерного пучка по его оптическому волокну к лазерной головке; и направление в заданной последовательности трех отдельных совмещенных лазерных пучков от лазерной головки на заданное местоположение на целевом материале.
RU2018105599A 2015-07-15 2016-07-14 Применения, способы и системы для доставки лазерного излучения адресуемой матрицы RU2719337C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562193047P 2015-07-15 2015-07-15
US62/193,047 2015-07-15
PCT/US2016/042363 WO2017011706A1 (en) 2015-07-15 2016-07-14 Applications, methods and systems for a laser deliver addressable array

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020111447A Division RU2735581C2 (ru) 2015-07-15 2016-07-14 Применения, способы и системы для доставки лазерного излучения адресуемой матрицы

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018105599A3 RU2018105599A3 (ru) 2019-08-15
RU2018105599A true RU2018105599A (ru) 2019-08-15
RU2719337C2 RU2719337C2 (ru) 2020-04-17

Family

ID=57757621

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020111447A RU2735581C2 (ru) 2015-07-15 2016-07-14 Применения, способы и системы для доставки лазерного излучения адресуемой матрицы
RU2018105599A RU2719337C2 (ru) 2015-07-15 2016-07-14 Применения, способы и системы для доставки лазерного излучения адресуемой матрицы

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020111447A RU2735581C2 (ru) 2015-07-15 2016-07-14 Применения, способы и системы для доставки лазерного излучения адресуемой матрицы

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP3323179A4 (ru)
JP (3) JP2018530768A (ru)
KR (3) KR102513216B1 (ru)
CN (2) CN107851970B (ru)
CA (1) CA2992464A1 (ru)
RU (2) RU2735581C2 (ru)
WO (1) WO2017011706A1 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10804680B2 (en) * 2017-06-13 2020-10-13 Nuburu, Inc. Very dense wavelength beam combined laser system
IT201800010009A1 (it) * 2018-11-02 2020-05-02 Quanta System Spa Sistema di trasporto di un fascio laser
CN111694160A (zh) * 2019-03-13 2020-09-22 深圳市联赢激光股份有限公司 一种激光光源装置
US20220276153A1 (en) * 2019-08-02 2022-09-01 Ushio Denki Kabushiki Kaisha Broadband pulsed light source apparatus and spectroscopic measurement method
CN113391266B (zh) * 2021-05-28 2023-04-18 南京航空航天大学 基于非圆多嵌套阵降维子空间数据融合的直接定位方法
EP4378030A1 (en) * 2021-07-26 2024-06-05 Daylight Solutions, Inc. High power laser assembly with accurate pointing in the far field
WO2023146431A1 (ru) * 2022-01-28 2023-08-03 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно - Исследовательский Институт Технической Физики Имени Академика Е.И. Забабахина" Волоконный лазер для медицины
CN114888303B (zh) * 2022-05-09 2024-03-15 广东粤港澳大湾区硬科技创新研究院 一种蓝色激光增材制造装置

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729568A (en) * 1993-01-22 1998-03-17 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft-Und Raumfahrt E.V. Power-controlled, fractal laser system
US6124973A (en) * 1996-02-23 2000-09-26 Fraunhofer Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Device for providing the cross-section of the radiation emitted by several solid-state and/or semiconductor diode lasers with a specific geometry
US5864644A (en) * 1997-07-21 1999-01-26 Lucent Technologies Inc. Tapered fiber bundles for coupling light into and out of cladding-pumped fiber devices
JP3831082B2 (ja) * 1997-08-27 2006-10-11 浜松ホトニクス株式会社 集光装置
US5987043A (en) * 1997-11-12 1999-11-16 Opto Power Corp. Laser diode arrays with offset components
US6222973B1 (en) * 1999-01-15 2001-04-24 D-Star Technologies, Inc. Fabrication of refractive index patterns in optical fibers having protective optical coatings
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
JP2003158332A (ja) * 2001-09-10 2003-05-30 Fuji Photo Film Co Ltd レーザーダイオードアレイ、レーザー装置、合波レーザー光源および露光装置
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
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
US7006549B2 (en) * 2003-06-11 2006-02-28 Coherent, Inc. Apparatus for reducing spacing of beams delivered by stacked diode-laser bars
US20080063017A1 (en) * 2004-06-01 2008-03-13 Trumpf Photonics Inc. Laser Diode Array Mounting
JP2007103704A (ja) * 2005-10-05 2007-04-19 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置、レーザディスプレイ、内視鏡
FR2893872B1 (fr) * 2005-11-25 2008-10-17 Air Liquide Procede de coupage avec un laser a fibre d'acier c-mn
JP2007317871A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Sony Corp レーザ装置
US7515346B2 (en) * 2006-07-18 2009-04-07 Coherent, Inc. High power and high brightness diode-laser array for material processing applications
US20090122272A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 Silverstein Barry D Projection apparatus using solid-state light source array
US7948680B2 (en) * 2007-12-12 2011-05-24 Northrop Grumman Systems Corporation Spectral beam combination using broad bandwidth lasers
WO2010053911A2 (en) * 2008-11-04 2010-05-14 Massachusetts Institute Of Technology External-cavity one-dimensional multi-wavelength beam combining of two-dimensional laser elements
JP2012527018A (ja) * 2009-05-11 2012-11-01 オーエフエス ファイテル，エルエルシー フィルター・ファイバーに基づくカスケード・ラマン・ファイバー・レーザー・システム
JP5375532B2 (ja) * 2009-11-11 2013-12-25 コニカミノルタ株式会社 集積光源、プロジェクタ装置、及びモバイル機器
US20110305250A1 (en) * 2010-03-05 2011-12-15 TeraDiode, Inc. Wavelength beam combining based pulsed lasers
JP5981855B2 (ja) * 2010-03-05 2016-08-31 テラダイオード， インコーポレーテッド 波長ビーム結合システムおよび方法
US8724222B2 (en) * 2010-10-31 2014-05-13 TeraDiode, Inc. Compact interdependent optical element wavelength beam combining laser system and method
CN102468602A (zh) * 2010-11-17 2012-05-23 北京中视中科光电技术有限公司 一种半导体激光光源
US20130162952A1 (en) * 2010-12-07 2013-06-27 Laser Light Engines, Inc. Multiple Laser Projection System
US9025635B2 (en) * 2011-01-24 2015-05-05 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters configured on a support member
US9595813B2 (en) * 2011-01-24 2017-03-14 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters configured on a substrate member
US9014220B2 (en) * 2011-03-10 2015-04-21 Coherent, Inc. High-power CW fiber-laser
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
DE102012100233B4 (de) * 2012-01-12 2014-05-15 Schott Ag Hochtransmittive Gläser mit hoher Solarisationsbeständigkeit, ihre Verwendung und Verfahren zu ihrer Herstellung
JP5764152B2 (ja) * 2013-02-13 2015-08-12 株式会社フジクラ 半導体レーザ装置
JP6036479B2 (ja) * 2013-03-28 2016-11-30 ウシオ電機株式会社 半導体レーザ装置
WO2014179345A1 (en) * 2013-04-29 2014-11-06 Zediker Mark S Devices, systems, and methods for three-dimensional printing
US9306369B2 (en) * 2013-11-22 2016-04-05 Trumpf Laser Gmbh Wavelength selective external resonator and beam combining system for dense wavelength beam combining laser

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017011706A1 (en) 2017-01-19
KR102370083B1 (ko) 2022-03-03
RU2719337C2 (ru) 2020-04-17
JP2021073681A (ja) 2021-05-13
CA2992464A1 (en) 2017-01-19
CN107851970A (zh) 2018-03-27
KR102513216B1 (ko) 2023-03-22
RU2020111447A3 (ru) 2020-10-02
RU2018105599A3 (ru) 2019-08-15
KR20230042412A (ko) 2023-03-28
CN107851970B (zh) 2021-04-27
CN113067252A (zh) 2021-07-02
RU2020111447A (ru) 2020-04-22
JP2018530768A (ja) 2018-10-18
JP2024020355A (ja) 2024-02-14
EP3323179A4 (en) 2019-06-19
KR20180030588A (ko) 2018-03-23
KR20220029781A (ko) 2022-03-08
EP3323179A1 (en) 2018-05-23
RU2735581C2 (ru) 2020-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2018105599A (ru) Применения, способы и системы для доставки лазерного излучения адресуемой матрицы
US11811196B2 (en) Applications, methods and systems for a laser deliver addressable array
US10418774B2 (en) Spectrally multiplexing diode pump modules to improve brightness
JP6648170B2 (ja) 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
US20160094016A1 (en) Increasing the spatial and spectral brightness of laser diode arrays
RU2710819C2 (ru) Применения, способы и системы для обработки материалов с помощью рамановского лазера видимого диапазона
US5081637A (en) Multiple-laser pump optical system
CN102208753A (zh) 多波长联合外腔半导体激光器
JP2006527494A (ja) 輝度コンバータを有する光放射を提供する光学装置
US20070291373A1 (en) Coupling devices and methods for laser emitters
JP6831782B2 (ja) パルスレーザ装置
CN103066490A (zh) 一种光纤碱金属蒸汽激光器
Caird et al. Nd: glass laser design for laser ICF fission energy (LIFE)
JP7142227B2 (ja) 角度調節を有する交換可能レーザ共振器
US20220009027A1 (en) Step-core fiber structures and methods for altering beam shape and intensity
TW574777B (en) Laser device, excitation method thereof, and laser processing machine
EP0377710A1 (en) Hybrid laser
CN101179175A (zh) 具有高峰值功率激光二极管泵浦固体激光器
US8950900B2 (en) Laser energy source device
Neukum Overview on new diode lasers for defense applications
CN103107479A (zh) 基于自拉曼泵浦的2.9μm中红外固体激光器
CN106707503A (zh) 大功率半导体堆栈笑脸校正及线宽压窄装置及方法
Li et al. High-power fiber-coupled diode laser module with mini-bar stack
CN117117634A (zh) 一种蓝光半导体激光多单管偏振-波长合束装置
KR101519857B1 (ko) Q-스위칭 소자 및 이를 이용한 펄스 레이저 생성 장치