RU2811824C2 - Highly reliable laser diode systems of high power and high brightness blue glow and methods of their manufacture - Google Patents

Highly reliable laser diode systems of high power and high brightness blue glow and methods of their manufacture Download PDF

Info

Publication number
RU2811824C2
RU2811824C2 RU2021125656A RU2021125656A RU2811824C2 RU 2811824 C2 RU2811824 C2 RU 2811824C2 RU 2021125656 A RU2021125656 A RU 2021125656A RU 2021125656 A RU2021125656 A RU 2021125656A RU 2811824 C2 RU2811824 C2 RU 2811824C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
internal cavity
laser
less
laser beam
paragraphs
Prior art date
Application number
RU2021125656A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021125656A (en
Inventor
Жан-Филипп ФИВ
Мэттью Силва СА
Моника ГРИНЛИФ
Дональд МИЛЛИК
Дэнис БРИССОН
Натаниэль ДИК
Марк ЗЕДИКЕР
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 RU2021125656A publication Critical patent/RU2021125656A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2811824C2 publication Critical patent/RU2811824C2/en

Links

Abstract

FIELD: laser systems.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the laser systems of high power and high brightness, providing a blue laser beam. The solid-state device and the optical module are located in the internal cavity of the casing. The laser beam has a wavelength of 410 to 500 nm and a power density of at least 0.5 MW/cm2 at the propagation surface. Upon exiting the housing propagation surface, the beam has a power of at least 100 W and a beam parameter product (BPP) of less than 100 mm⋅mrad. The inner cavity of the housing contains oxygen and is free from sources of silicon-based contaminants, which prevents the formation and build-up of SiO2, with a degradation rate of beam properties of 2.3% per 1000 hours or less.
EFFECT: invention ensures preservation of the initial properties of the beam, including the power level.
57 cl, 11 dwg, 3 tbl, 31 ex

Description

[0001] Эта заявка испрашивает приоритет согласно §119(e)(1) главы 35 Кодекса США по дате подачи предварительной заявки на патент США с порядковым № 62/800474, поданной 2 февраля 2019 года, полное содержание которой включено сюда по ссылке. [0001] This application claims priority under 35 U.S. Code §119(e)(1) as of the filing date of U.S. Provisional Patent Application Serial No. 62/800474, filed February 2, 2019, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION

[0002] Настоящие изобретения относятся к лазерным системам высокой мощности, которые обеспечивают меньшую длину волны от примерно 10 нм до примерно 600 нм, а в вариантах осуществления, как правило, от примерно 350 нм до примерно 500 нм, лазерной энергии, и к применениям этих систем и лазерных пучков, включающим в себя аддитивное и субтрактивное производство, обработку материалов и применения лазерной сварки. Настоящие изобретения дополнительно относятся к таким лазерным системам и их применениям, которые обеспечивают лазерные пучки, имеющие прекрасное качество пучка, и которые в вариантах осуществления сохраняют высококачественные и лазерные пучки высокой мощности и в течение длительных периодов времени.[0002] The present inventions relate to high power laser systems that provide shorter wavelengths of from about 10 nm to about 600 nm, and in embodiments typically from about 350 nm to about 500 nm, laser energy, and applications of these systems and laser beams, including additive and subtractive manufacturing, materials processing and laser welding applications. The present inventions further relate to such laser systems and applications thereof that provide laser beams having excellent beam quality and which, in embodiments, maintain high quality and high power laser beams over long periods of time.

[0003] Системы аддитивного производства на основе инфракрасного излучения (например, имеющие длины волн, большие 700 нм, и, в частности, длины волн, большие 1000 нм) страдают, среди прочего, от двух недостатков, которые ограничивают как объем наплавления, так и скорость наплавления.[0003] Infrared-based additive manufacturing systems (e.g., having wavelengths greater than 700 nm, and in particular wavelengths greater than 1000 nm) suffer, among other things, from two disadvantages that limit both the deposition volume and deposition rate.

[0004] Используемым здесь терминам «УФ», «ультрафиолет», «УФ-спектр», и «УФ-часть спектра» и подобным терминам, если явно не указано иное, должен придаваться их самый широкий смысл, и они могут включать в себя излучение на длинах волн от примерно 10 нм до примерно 400 нм и от 10 нм до 400 нм, а также все длины волн, находящиеся в этих диапазонах.[0004] As used herein, the terms "UV", "ultraviolet", "UV spectrum", and "UV portion of the spectrum" and similar terms, unless expressly indicated otherwise, are to be given their broadest meaning and may include radiation at wavelengths from about 10 nm to about 400 nm and from 10 nm to 400 nm, as well as all wavelengths within these ranges.

[0005] Используемым здесь терминам «лазерный диод», «диодный излучатель», «линейка лазерных диодов», «кристалл лазерного диода» и «излучатель» и подобным терминам, если явно не указано иное, должен придаваться их самый широкий смысл. В общем, лазерные диоды являются полупроводниковым устройством, которое излучает лазерный пучок, причем такие устройства обычно называются лазерными диодами с торцевым излучением, поскольку лазерное излучение испускается с торца подложки. Обычно, диодные лазеры с единственной областью излучения (излучателем) называются кристаллами лазерных диодов, в то время как линейный массив излучателей называется линейкой лазерных диодов. Область, излучающая лазерный пучок, называется «гранью».[0005] As used herein, the terms "laser diode", "diode emitter", "laser diode array", "laser diode die" and "emitter" and similar terms, unless expressly stated otherwise, are to be given their broadest meaning. In general, laser diodes are a semiconductor device that emits a laser beam, and such devices are commonly called edge-emitting laser diodes because the laser light is emitted from the end of the substrate. Typically, diode lasers with a single emission region (emitter) are called laser diode chips, while a linear array of emitters is called a laser diode array. The area emitting the laser beam is called the "face".

[0006] Используемые здесь термины «высокая мощность» лазеры и лазерные пучки и подобные термины, если явно не указано иное, означают и включают в себя лазерные пучки и системы, которые обеспечивают или распространяют лазерные пучки, которые имеют мощность по меньшей мере 100 ватт (Вт), а также большие мощности, например, от 100 Вт до 10 киловатт (кВт), от примерно 100 Вт до примерно 1 кВт, от примерно 500 Вт до примерно 5 кВт, от примерно 10 кВт до примерно 40 кВт, от примерно 5 кВт до примерно 100 кВт, и все мощности в этих диапазонах, а также большие мощности.[0006] As used herein, the terms “high power” lasers and laser beams and similar terms, unless expressly stated otherwise, mean and include laser beams and systems that provide or propagate laser beams that have a power of at least 100 watts ( W), as well as higher powers, for example, from 100 W to about 10 kilowatts (kW), from about 100 W to about 1 kW, from about 500 W to about 5 kW, from about 10 kW to about 40 kW, from about 5 kW to approximately 100 kW, and all powers in these ranges, as well as higher powers.

[0007] Используемым здесь терминам «лазерные пучки синего свечения», «лазеры синего свечения» и «синее свечение», если явно не указано иное, должен придаваться их самый широкий смысл, и они относятся, в общем, к системам, которые обеспечивают лазерные пучки, лазерные источники, например, лазеры и диодные лазеры, которые обеспечивают, например, распространяют, лазерный пучок или излучение, имеющее длину волны от примерно 400 нм до примерно 495 нм, от 400 нм до 495 нм и все длины волн в этих диапазонах. Типичные лазеры синего свечения имеют длины волн в диапазоне примерно 405-495 нм. Лазеры синего свечения включают в себя длины волн 450 нм, примерно 450 нм, 460 нм, примерно 470 нм. Лазеры синего свечения могут иметь ширину спектральной полосы от примерно 10 пм (пикометров) до примерно 10 нм, примерно 5 нм, примерно 10 нм и примерно 20 нм, а также большие и меньшие значения.[0007] As used herein, the terms "blue laser beams", "blue lasers" and "blue light", unless expressly stated otherwise, are to be given their broadest meaning and refer generally to systems that provide laser beams, laser sources, for example, lasers and diode lasers, which provide, for example, propagate, a laser beam or radiation having a wavelength of from about 400 nm to about 495 nm, from 400 nm to 495 nm, and all wavelengths in these ranges. Typical blue lasers have wavelengths in the range of approximately 405-495 nm. Blue lasers include wavelengths of 450 nm, approximately 450 nm, 460 nm, approximately 470 nm. Blue lasers can have spectral bandwidths ranging from about 10 pm (picometers) to about 10 nm, about 5 nm, about 10 nm, and about 20 nm, as well as higher and lower values.

[0008] Используемым здесь терминам «лазерные пучки зеленого свечения», «лазеры зеленого свечения» и «зеленое свечение», если явно не указано иное, должен придаваться их самый широкий смысл, и они относятся, в общем, к системам, которые обеспечивают лазерные пучки, лазерные источники, например, лазеры и диодные лазеры, которые обеспечивают, например, распространяют, лазерный пучок или излучение, имеющее длину волны от примерно 500 нм до примерно 575 нм. Лазеры зеленого свечения включают в себя длины волн 515 нм, примерно 515 нм, 532 нм, примерно 532 нм, 550 нм, и примерно 550 нм. Лазеры зеленого свечения могут иметь ширину спектральной полосы от примерно 10 пм до примерно 10 нм, примерно 5 нм, примерно 10 нм и примерно 20 нм, а также большие и меньшие значения.[0008] As used herein, the terms "green laser beams", "green lasers" and "green light", unless expressly stated otherwise, are to be given their broadest meaning and refer generally to systems that provide laser beams, laser sources, for example, lasers and diode lasers, which provide, for example, propagate, a laser beam or radiation having a wavelength of from about 500 nm to about 575 nm. Green lasers include wavelengths of 515 nm, about 515 nm, 532 nm, about 532 nm, 550 nm, and about 550 nm. Green lasers can have spectral bandwidths ranging from about 10 pm to about 10 nm, about 5 nm, about 10 nm, and about 20 nm, as well as higher and lower values.

[0009] Используемые здесь термины «высоконадежные», «очень надежные лазеры и лазерные системы» и подобные термины, если явно не указано иное, означают и включают в себя лазеры, которые имеют срок службы по меньшей мере 10000 часов (ч) или более, примерно 20000 ч, примерно 50000 ч, примерно 100000 ч, от примерно 10 ч до примерно 100000 ч, от 10000 до 20000 ч, от 10000 ч до 50000 ч, от 20000 ч до примерно 40000 ч, от примерно 30000 ч до примерно 100000 ч и все значения в этих диапазонах.[0009] As used herein, the terms “highly reliable”, “highly reliable lasers and laser systems” and similar terms, unless expressly stated otherwise, mean and include lasers that have a service life of at least 10,000 hours (h) or more, about 20,000 hours, about 50,000 hours, about 100,000 hours, from about 10 hours to about 100,000 hours, from 10,000 to 20,000 hours, from 10,000 hours to 50,000 hours, from 20,000 hours to about 40,000 hours, from about 30,000 hours to about 100,000 hours and all values in these ranges.

[0010] Используемые здесь термины «срок службы», «срок службы системы», и «увеличенный срок службы» и подобные термины, если явно не указано иное, определяются как время, в течение которого выходная мощность, другие свойства, или и то, и другое, лазера остаются на уровне или около некоторого процента от их номинального значения («номинальное значение» является большим из (i) проектной мощности, других свойств лазера, или и того, и другого, определяемых или вычисляемых изготовителем, или (ii) начальной мощности, других свойств, или и того, и другого, лазера после первого использования, после выполнения всех калибровок и настроек). Таким образом, например, «80%-срок службы лазера» определяется как общий срок эксплуатации, когда лазерная мощность, другие свойства, или и то, и другое, остаются на уровне 80% от номинального значения. Например, «50%-срок службы лазера» определяется как общий срок эксплуатации, когда лазерная мощность, другие свойства, или и то, и другое, остаются на уровне 50% от номинального значения. Используемый здесь термин «срок службы», если явно не указано иное, или если иное не ясно из контекста, относится к «80%-сроку службы».[0010] As used herein, the terms "life", "system life", and "extended life" and similar terms, unless expressly stated otherwise, are defined as the time during which the output power, other properties, or both, and other, lasers remain at or near some percentage of their rated value (“nominal value” is the greater of (i) the design power, other laser properties, or both, determined or calculated by the manufacturer, or (ii) the initial power, other properties, or both, of the laser after first use, after all calibrations and settings have been completed). Thus, for example, "80% laser life" is defined as the total service life when laser power, other properties, or both remain at 80% of the rated value. For example, “50% laser life” is defined as the total operating life when laser power, other properties, or both remain at 50% of the rated value. The term "life" as used herein, unless expressly stated otherwise or unless otherwise clear from the context, refers to "80% life."

[0011] В общем, термин «примерно» и символ «~», используемые здесь, если не указано иное, означают то, что они включают в себя отклонение или диапазон ±10%, экспериментальную или инструментальную ошибку, связанную с получением указанного значения, и предпочтительно большее значение из них.[0011] In general, the term "about" and the symbol "~" used herein, unless otherwise noted, mean that they include a deviation or range of ±10%, experimental or instrumental error associated with obtaining the specified value, and preferably the greater value of them.

[0012] Используемые здесь термины, такие как «по меньшей мере», «больший чем», если явно не указано иное, также означают «не менее чем», т.е., такие термины не включают в себя меньшие значения, если явно не указано иное.[0012] As used herein, terms such as “at least”, “greater than”, unless expressly stated otherwise, also mean “not less than”, i.e., such terms do not include lesser meanings unless explicitly stated not otherwise stated.

[0013] Используемая здесь комнатная температура, если не указано иное, составляет 25°С. Также, стандартные температура и давление составляют 25°С и 1 атмосферу. Если явно не указано иное, то все испытания, результаты испытаний, физические свойства, и значения, которые являются зависимыми от температуры, зависимыми от давления, или зависимыми от того и другого, обеспечиваются при стандартных температуре и давлении.[0013] Room temperature used here, unless otherwise noted, is 25°C. Also, the standard temperature and pressure are 25°C and 1 atmosphere. Unless expressly stated otherwise, all tests, test results, physical properties, and values that are temperature dependent, pressure dependent, or both are provided at standard temperature and pressure.

[0014] Если не указано иное, то используемое здесь перечисление диапазонов значений, диапазон, значения от примерно «х» до примерно «y», и подобные им термины и количественные показатели служат только в качестве кратких способов отдельных ссылок на отдельные значения в диапазоне. Таким образом, они включают в себя каждый компонент, элемент, значение, величину или число в этом диапазоне. Если не указано иное, то все используемые здесь отдельные точки в диапазоне включены в это описание изобретения и являются частью этого описания изобретения, как если бы они были перечислены здесь отдельно.[0014] Unless otherwise indicated, the enumeration of ranges of values used herein, range, values from about "x" to about "y", and similar terms and quantities serve only as shorthand for individual references to individual values within the range. Thus, they include every component, element, value, quantity or number in that range. Unless otherwise indicated, all individual range points used herein are included in this specification and form part of this specification as if they were listed separately herein.

[0015] Этот раздел «Уровень техники, к которому относится изобретение» предназначен для ознакомления с различными аспектами данной области техники, которые могут быть связаны с вариантами осуществления настоящих изобретений. Таким образом, приведенное выше описание в этом разделе обеспечивает основу для лучшего понимания настоящих изобретений и не должно рассматриваться как признание уровня техники.[0015] This “Background of the Invention” section is intended to introduce various aspects of the art that may be associated with embodiments of the present inventions. Therefore, the above description in this section provides a basis for a better understanding of the present inventions and should not be construed as an admission of prior art.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0016] Существует постоянная и увеличивающаяся потребность в более надежных твердотельных лазерах и системах высокой мощности на длинах волн в синем и других диапазонах спектра, в том числе в лазерных диодных системах, для множества применений, в том числе сварки, аддитивного производства и другой обработки материалов, где лазеры инфракрасного свечения имеют несколько недостатков, описанных в данной области техники. Эта постоянная потребность в таких лазерах и лазерных системах, отчасти, является потребностью в улучшении и замене существующих лазерных систем инфракрасного свечения и в обеспечении новых применений лазеров, которые были невозможными или экономически нецелесообразными для лазерных систем инфракрасного свечения. Дополнительно, существует потребность в высоконадежных, мощных лазерах синего свечения и лазерах на других длинах волн для использования этих систем в промышленных применениях.[0016] There is a continuing and increasing need for more reliable high power solid state lasers and systems at wavelengths in the blue and other spectral ranges, including laser diode systems, for a variety of applications including welding, additive manufacturing and other materials processing , where infrared lasers have several disadvantages described in the art. This ongoing need for such lasers and laser systems is, in part, a need to improve and replace existing infrared laser systems and to provide new laser applications that were not possible or economically feasible for infrared laser systems. Additionally, there is a need for highly reliable, high-power blue and other wavelength lasers for use in industrial applications.

[0017] Настоящие изобретения, среди прочего, удовлетворяют эти потребности посредством обеспечения улучшений, изделий, устройств и процессов, описанных и раскрытых здесь.[0017] The present inventions, among other things, satisfy these needs by providing improvements, products, devices and processes described and disclosed herein.

[0018] Таким образом, обеспечен твердотельный лазерный модуль высокой мощности и высокой яркости для обеспечения высококачественного лазерного пучка в течение длительных периодов времени без значительной деградации свойств лазерного пучка, причем модуль имеет: кожух, образующий внутреннюю полость; причем внутренняя полость изолирована от среды, которая является внешней по отношению к кожуху; твердотельное устройство для распространения лазерного пучка от поверхности распространения твердотельного устройства по пути лазерного пучка, и причем лазерный пучок имеет плотность мощности по меньшей мере примерно 0,5 МВт/см2 на поверхности распространения; оптический модуль, имеющий оптическую связь с твердотельным устройством и находящийся на пути лазерного пучка; причем твердотельное устройство и оптический модуль расположены в кожухе и во внутренней полости, посредством чего твердотельное устройство и оптический модуль изолированы от внешней среды; причем кожух содержит поверхность распространения кожуха, посредством чего лазерный пучок проходит из кожуха во внешнюю среду по пути лазерного пучка; поверхность распространения кожуха имеет оптическую связь с оптическим модулем и находится на пути лазерного пучка; лазерный пучок после выхода из поверхности распространения кожуха характеризуется свойствами пучка, причем свойства пучка содержат: (i) мощность по меньшей мере 100 Вт; и (ii) произведение параметров пучка (BPP) меньше 100 мм·мрад; и причем внутренняя полость свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния, посредством чего во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости предотвращается образование SiO2; посредством чего во внутренней полости предотвращается наслоение SiO2; при этом скорость деградации свойств пучка составляет 2,3% за 1000 ч или менее.[0018] Thus, a high power, high brightness solid state laser module is provided to provide a high quality laser beam for long periods of time without significant degradation of the properties of the laser beam, the module having: a casing defining an internal cavity; wherein the internal cavity is isolated from the environment, which is external to the casing; a solid-state device for propagating a laser beam from a propagation surface of the solid-state device along a path of the laser beam, and wherein the laser beam has a power density of at least about 0.5 MW/cm 2 at the propagation surface; an optical module having optical communication with the solid-state device and located in the path of the laser beam; wherein the solid-state device and the optical module are located in the casing and in the internal cavity, whereby the solid-state device and the optical module are isolated from the external environment; wherein the housing comprises a housing propagation surface whereby the laser beam passes from the housing to the external environment along the path of the laser beam; the propagation surface of the casing has an optical connection with the optical module and is in the path of the laser beam; the laser beam, upon exiting the housing propagation surface, is characterized by beam properties, the beam properties comprising: (i) a power of at least 100 W; and (ii) beam parameter product (BPP) less than 100 mm·mrad; and wherein the internal cavity is free from sources of silicon-based contaminants, whereby the formation of SiO 2 is prevented in the internal cavity during operation of the solid-state device; whereby the layering of SiO 2 in the internal cavity is prevented; in this case, the rate of degradation of beam properties is 2.3% per 1000 hours or less.

[0019] Дополнительно обеспечен твердотельный лазерный модуль высокой мощности и высокой яркости для обеспечения высококачественного лазерного пучка синего свечения в течение длительных периодов времени без значительной деградации свойств лазерного пучка, причем модуль имеет: кожух, образующий внутреннюю полость; причем внутренняя полость изолирована от среды, которая является внешней по отношению к кожуху; множество диодных лазерных устройств для распространения множества лазерных пучков из множества граней по множеству путей диодных лазерных пучков, причем лазерные пучки имеют длину волны в диапазоне от 400 нм до 500 нм; и причем каждый лазерный пучок имеет плотность мощности по меньшей мере примерно 0,5 МВт/см2 на каждой из граней; оптический модуль, имеющий оптическую связь с каждым из диодных лазерных устройств и находящийся на путях лазерных пучков; причем оптический модуль содержит коллимирующую оптику, например, коллимирующую линзу, и объединяющую пучки оптику; причем оптический модуль объединяет упомянутое множество диодных лазерных пучков для обеспечения объединенного лазерного пучка по пути объединенного лазерного пучка; причем упомянутое множество диодных лазерных устройств и оптический модуль расположены в кожухе 526 и во внутренней полости, посредством чего упомянутое множество диодных лазерных устройств и оптический модуль изолированы от внешней среды; причем кожух содержит поверхность распространения кожуха, посредством чего объединенный лазерный пучок проходит из кожуха во внешнюю среду по пути объединенного лазерного пучка; поверхность распространения кожуха имеет оптическую связь с оптическим модулем и находится на пути объединенного лазерного пучка; объединенный лазерный пучок после выхода из поверхности распространения кожуха характеризуется свойствами пучка, причем свойства пучка содержат: (i) мощность по меньшей мере 100 Вт; и (ii) BPP меньше 40 мм·мрад; и причем внутренняя полость свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния, посредством чего во время эксплуатации упомянутого множества диодных лазерных устройств во внутренней полости не образуется SiO2; посредством чего во внутренней полости предотвращается наслоение SiO2; при этом скорость деградации свойств объединенного пучка составляет 2,3% за 1000 ч или менее.[0019] A high power, high brightness solid state laser module is further provided to provide a high quality blue laser beam for long periods of time without significant degradation of the laser beam properties, the module having: a housing defining an internal cavity; wherein the internal cavity is isolated from the environment, which is external to the casing; a plurality of diode laser devices for propagating a plurality of laser beams from a plurality of faces along a plurality of diode laser beam paths, the laser beams having a wavelength in the range of 400 nm to 500 nm; and wherein each laser beam has a power density of at least about 0.5 MW/cm 2 on each of the faces; an optical module having optical communication with each of the diode laser devices and located in the paths of the laser beams; wherein the optical module contains collimating optics, for example, a collimating lens, and beam combining optics; wherein the optical module combines said plurality of diode laser beams to provide a combined laser beam along the path of the combined laser beam; wherein said plurality of diode laser devices and the optical module are located in the housing 526 and in the internal cavity, whereby the said plurality of diode laser devices and the optical module are isolated from the external environment; wherein the housing comprises a housing propagation surface whereby the combined laser beam passes from the housing to the external environment along the path of the combined laser beam; the propagation surface of the casing has an optical connection with the optical module and is in the path of the combined laser beam; the combined laser beam, upon exiting the housing propagation surface, is characterized by beam properties, the beam properties comprising: (i) a power of at least 100 W; and (ii) BPP is less than 40 mm·mrad; and wherein the inner cavity is free from sources of silicon-based contaminants, whereby no SiO 2 is generated in the inner cavity during operation of said plurality of diode laser devices; whereby the layering of SiO 2 in the internal cavity is prevented; in this case, the rate of degradation of the properties of the combined beam is 2.3% in 1000 hours or less.

[0020] Кроме того, обеспечен твердотельный лазерный модуль 600 высокой мощности и высокой яркости для обеспечения высококачественного лазерного пучка синего свечения по пути лазерного пучка в течение длительных периодов времени без значительной деградации свойств лазерного пучка, причем модуль имеет: кожух, образующий внутреннюю полость; причем внутренняя полость образует изолированную среду; множество оптически активных поверхностей, причем лазерный пучок синего свечения распространяется из, проходит в или отражается оптически активными поверхностями; упомянутое множество оптически активных поверхностей расположено в изолированной среде внутренней полости кожуха; причем по меньшей мере одна из оптически активных поверхностей расположена на твердотельном лазерном устройстве; причем лазерный пучок имеет плотность мощности по меньшей мере примерно 0,5 МВт/см2 на одной или более оптически активных поверхностях, и причем внутренняя полость свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния, посредством чего во время эксплуатации твердотельного лазерного устройства во внутренней полости предотвращается образование SiO2; причем внутренняя полость содержит газ, содержащий кислород; посредством чего во время эксплуатации твердотельного лазерного устройства во внутренней полости создается CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода; посредством чего на упомянутом множестве оптически активных поверхностей предотвращается наслоение углерода и SiO2; при этом скорость деградации мощности лазерного пучка синего свечения составляет 2,3% за 1000 ч или менее.[0020] In addition, a high power, high brightness solid state laser module 600 is provided to provide a high quality blue laser beam along a laser beam path for long periods of time without significant degradation of the laser beam properties, the module having: a housing defining an internal cavity; wherein the internal cavity forms an isolated environment; a plurality of optically active surfaces, wherein the blue laser beam propagates from, passes into, or is reflected by the optically active surfaces; said plurality of optically active surfaces is located in an isolated environment of the inner cavity of the casing; wherein at least one of the optically active surfaces is located on the solid-state laser device; wherein the laser beam has a power density of at least about 0.5 MW/cm 2 on one or more optically active surfaces, and wherein the internal cavity is free from sources of silicon-based contaminants, whereby the internal cavity is prevented from formation of SiO 2 ; wherein the inner cavity contains a gas containing oxygen; whereby, during operation of the solid-state laser device, CO 2 from carbon-based pollutants is generated in the internal cavity; whereby layering of carbon and SiO 2 is prevented on said plurality of optically active surfaces; in this case, the rate of degradation of the blue laser beam power is 2.3% in 1000 hours or less.

[0021] Дополнительно обеспечен корпус с твердотельными лазерными устройствами высокой мощности и высокой яркости для встраивания в лазерные системы, обеспечивающие высококачественный лазерный пучок синего свечения в течение длительных периодов времени без значительной деградации свойств лазерного пучка, причем корпус имеет: кожух, образующий внутреннюю полость; причем внутренняя полость изолирована от среды, которая является внешней по отношению к кожуху; причем кожух имеет окно, причем окно образует часть внутренней полости; твердотельное устройство для распространения лазерного пучка из поверхности распространения твердотельного устройства по пути лазерного пучка, причем лазерный пучок имеет длину волны в диапазоне от 410 нм до 500 нм; и причем лазерный пучок имеет плотность мощности по меньшей мере примерно 0,5 МВт/см2 на поверхности распространения; окно имеет оптическую связь с твердотельным устройством и находится на пути лазерного пучка; причем твердотельное устройство расположено в кожухе и во внутренней полости, и причем внутренняя поверхность окна не выставлена во внешнюю среду, посредством чего твердотельное устройство и внутренняя поверхность окна изолированы от внешней среды; посредством чего лазерный пучок проходит из кожуха через окно во внешнюю среду по пути лазерного пучка; причем внутренняя полость свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния, посредством чего во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости предотвращается образование SiO2; посредством чего во внутренней полости предотвращается наслоение SiO2; при этом скорость деградации свойств пучка составляет 2,3% за 1000 ч или менее; и причем внутренняя полость содержит газ, который является по меньшей мере 1% кислорода; посредством чего во время эксплуатации упомянутого множества диодных лазерных устройств во внутренней полости создается CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода, посредством чего поверхность распространения и внутренняя поверхность окна остаются свободными от наслоений углерода.[0021] Additionally provided is a housing containing high power, high brightness solid state laser devices for integration into laser systems that provide a high quality blue laser beam for long periods of time without significant degradation of the laser beam properties, the housing having: a housing defining an internal cavity; wherein the internal cavity is isolated from the environment, which is external to the casing; wherein the casing has a window, the window forming part of the internal cavity; a solid-state device for propagating a laser beam from a propagation surface of the solid-state device along the path of the laser beam, the laser beam having a wavelength in the range of 410 nm to 500 nm; and wherein the laser beam has a power density of at least about 0.5 MW/cm 2 at the propagation surface; the window has an optical connection with the solid-state device and is located in the path of the laser beam; wherein the solid-state device is located in the casing and in the internal cavity, and wherein the inner surface of the window is not exposed to the external environment, whereby the solid-state device and the inner surface of the window are isolated from the external environment; whereby the laser beam passes from the housing through the window into the external environment along the path of the laser beam; wherein the internal cavity is free from sources of silicon-based contaminants, whereby the formation of SiO 2 is prevented in the internal cavity during operation of the solid-state device; whereby the layering of SiO 2 in the internal cavity is prevented; in this case, the degradation rate of the beam properties is 2.3% per 1000 hours or less; and wherein the inner cavity contains a gas that is at least 1% oxygen; whereby during operation of said plurality of diode laser devices, CO 2 from carbon-based contaminants is generated in the internal cavity, whereby the propagation surface and the internal surface of the window remain free of carbon deposits.

[0022] Кроме того, обеспечены эти системы и способы, имеющие один или более следующих признаков: во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости не образуется SiO2; во время эксплуатации твердотельного лазера практически не образуется SiO2, так что внутренняя полость свободна от SiO2; во время эксплуатации внутренняя полость остается свободной от SiO2; внутренняя полость свободна от SiO2; во время эксплуатации твердотельного устройства углеродные отложения не образуются во внутренней полости; во время эксплуатации твердотельного лазера углеродные отложения практически не образуются, так что внутренняя полость свободна от углеродных отложений; во время эксплуатации внутренняя полость остается свободной от углеродных отложений; внутренняя полость свободна от углеродных отложений; система имеет десятки, сотни или тысячи лазерных диодов, причем эти системы имеют лазерные диоды, излучающие лазерные пучки на длине волны в синей области спектра; эти системы имеют лазерные диоды, излучающие лазерные пучки на длине волны от примерно 500 нм и меньше; эти системы имеют лазерные диоды, излучающие лазерные пучки на длине волны от примерно 500 до примерно 10 нм; BPP лазерного пучка меньше примерно 100 мм·мрад; BPP лазерного пучка меньше примерно 50 мм·мрад; BPP лазерного пучка меньше примерно 40 мм·мрад; BPP лазерного пучка меньше примерно 20 мм·мрад; BPP лазерного пучка меньше примерно 15 мм·мрад; эти системы имеют лазерные диоды, излучающие лазерные пучки на длине волны от 500 до 10 нм; лазерные пучки имеют ширину спектральной полосы примерно 20 нм или менее, примерно 5 нм или менее, примерно 1 нм или менее, и примерно 0,5 нм или менее, ширину спектральной полосы от примерно 20 нм до примерно 0,5 нм и все ширины спектральной полосы в этом диапазоне; лазерные системы имеют фокусирующую оптику; лазерная система имеет коллимирующую оптику; лазерные системы имеют сканеры; и лазерная система имеет дифракционные решетки; лазерная система имеет отражающую оптику; лазерная система имеет объемные брэгговские решетки (VBG), брэгговские решетки, эталоны, призмы, переменные аттенюаторы, затворы, оптические волокна, линзы с градиентным показателем преломления, линзы, цилиндрические линзы, волновые пластины, поляризационный объединяющий куб, монолитные оптические объединяющие модули, рамановские кристаллы, кристаллы удвоения частоты, диэлектрические зеркальные модули, модули измерений пучков, модули контроля мощности; внутренняя полость имеет газ, который имеет по меньшей мере 10% кислорода, причем во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости создается CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода; на поверхности распространения твердотельного устройства и оптического модуля предотвращается наслоение углерода; и внутренняя полость имеет газ, который имеет по меньшей мере 1% кислорода, посредством чего во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости создается CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода; на поверхности распространения твердотельного устройства и оптического модуля предотвращается наслоение углерода.[0022] In addition, these systems and methods are provided having one or more of the following features: no SiO 2 is generated in the internal cavity during operation of the solid-state device; During operation of a solid-state laser, practically no SiO 2 is formed, so that the internal cavity is free of SiO 2 ; during operation, the internal cavity remains free of SiO 2 ; the internal cavity is free of SiO 2 ; during operation of a solid-state device, carbon deposits do not form in the internal cavity; During operation of a solid-state laser, carbon deposits are practically not formed, so that the internal cavity is free of carbon deposits; during operation, the internal cavity remains free of carbon deposits; the internal cavity is free of carbon deposits; the system has tens, hundreds or thousands of laser diodes, and these systems have laser diodes emitting laser beams at wavelengths in the blue region of the spectrum; these systems have laser diodes that emit laser beams at wavelengths of about 500 nm or less; these systems have laser diodes emitting laser beams at wavelengths from about 500 to about 10 nm; The BPP of the laser beam is less than approximately 100 mm·mrad; The BPP of the laser beam is less than approximately 50 mm mrad; The BPP of the laser beam is less than about 40 mm mrad; The BPP of the laser beam is less than approximately 20 mm mrad; The BPP of the laser beam is less than about 15 mm mrad; these systems have laser diodes that emit laser beams at wavelengths from 500 to 10 nm; laser beams have a spectral bandwidth of about 20 nm or less, about 5 nm or less, about 1 nm or less, and about 0.5 nm or less, a spectral bandwidth of about 20 nm to about 0.5 nm, and all spectral widths bands in this range; laser systems have focusing optics; the laser system has collimating optics; laser systems have scanners; and the laser system has diffraction gratings; the laser system has reflective optics; laser system has volume Bragg gratings (VBG), Bragg gratings, etalons, prisms, variable attenuators, shutters, optical fibers, graded index lenses, lenses, cylindrical lenses, wave plates, polarization combining cube, monolithic optical combining modules, Raman crystals , frequency doubling crystals, dielectric mirror modules, beam measurement modules, power control modules; the internal cavity has a gas that has at least 10% oxygen, and during operation of the solid-state device, CO 2 is created from carbon-based pollutants in the internal cavity; Carbon layering is prevented on the distribution surface of the solid-state device and optical module; and the inner cavity has a gas that has at least 1% oxygen, whereby during operation of the solid-state device, CO 2 from carbon-based pollutants is generated in the inner cavity; Carbon layering is prevented on the distribution surface of the solid-state device and optical module.

[0023] Кроме того, обеспечены эти системы и способы, имеющие один или более следующих признаков: дополнительно, обеспечен корпус с твердотельными лазерными устройствами высокой мощности и высокой яркости для встраивания в лазерные системы, обеспечивающие высококачественный лазерный пучок синего свечения в течение длительных периодов времени без значительной деградации свойств лазерного пучка, причем корпус имеет: кожух, образующий внутреннюю полость; причем внутренняя полость изолирована от среды, которая является внешней по отношению к кожуху; причем кожух имеет окно, причем окно образует часть внутренней полости; твердотельное устройство для распространения лазерного пучка из поверхности распространения твердотельного устройства по пути лазерного пучка, причем лазерный пучок имеет длину волны в диапазоне от 410 нм до 500 нм; и причем лазерный пучок имеет плотность мощности по меньшей мере примерно 0,5 МВт/см2 на поверхности распространения; окно имеет оптическую связь с твердотельным устройством и находится на пути лазерного пучка; причем твердотельное устройство расположено в кожухе и во внутренней полости, и причем внутренняя поверхность окна не выставлена во внешнюю среду, посредством чего твердотельное устройство и внутренняя поверхность окна изолированы от внешней среды; посредством чего лазерный пучок проходит из кожуха через окно во внешнюю среду по пути лазерного пучка; причем внутренняя полость свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния, посредством чего во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости предотвращается образование SiO2; посредством чего во внутренней полости предотвращается наслоение SiO2; посредством чего скорость деградации свойств пучка составляет 2,3% за 1000 ч или менее; и причем внутренняя полость имеет газ, который является по меньшей мере на 1% кислородом; посредством чего во время эксплуатации упомянутого множества диодных лазерных устройств во внутренней полости создается CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода, посредством чего поверхность распространения и внутренняя поверхность окна остаются свободными от углеродных наслоений.[0023] Further provided are these systems and methods having one or more of the following features: Additionally, a high power, high brightness solid state laser device package is provided for integration into laser systems that provide a high quality blue laser beam for long periods of time without significant degradation of the properties of the laser beam, and the housing has: a casing forming an internal cavity; wherein the internal cavity is isolated from the environment, which is external to the casing; wherein the casing has a window, the window forming part of the internal cavity; a solid-state device for propagating a laser beam from a propagation surface of the solid-state device along the path of the laser beam, the laser beam having a wavelength in the range of 410 nm to 500 nm; and wherein the laser beam has a power density of at least about 0.5 MW/cm 2 at the propagation surface; the window has an optical connection with the solid-state device and is located in the path of the laser beam; wherein the solid-state device is located in the casing and in the internal cavity, and wherein the inner surface of the window is not exposed to the external environment, whereby the solid-state device and the inner surface of the window are isolated from the external environment; whereby the laser beam passes from the housing through the window into the external environment along the path of the laser beam; wherein the internal cavity is free from sources of silicon-based contaminants, whereby the formation of SiO 2 is prevented in the internal cavity during operation of the solid-state device; whereby the layering of SiO 2 in the internal cavity is prevented; whereby the beam property degradation rate is 2.3% in 1000 hours or less; and wherein the inner cavity has a gas that is at least 1% oxygen; whereby during operation of said plurality of diode laser devices, CO 2 from carbon-based contaminants is generated in the internal cavity, whereby the propagation surface and the internal surface of the window remain free of carbon deposits.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0024] Фиг. 1 является графиком зависимости выходной мощности от времени, обеспечивающим кривую деградации, показывающую скорость деградации для лазерной системы высокой мощности синего свечения без использования вариантов осуществления настоящих изобретений для сборки, очистки и помещения в корпус. Система с фиг. 1 содержит источники загрязняющих веществ на основе кремния и, таким образом, не свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния.[0024] FIG. 1 is a graph of output power versus time providing a degradation curve showing the rate of degradation for a high power blue laser system without using the assembly, cleaning, and housing embodiments of the present inventions. The system of Fig. 1 contains sources of silicon-based contaminants and is thus not free from sources of silicon-based contaminants.

[0025] Фиг. 2 является графиком вариантов осуществления улучшенной зависимости выходной мощности от времени, обеспечивающим кривую деградации, показывающую скорость деградации для 5 разных лазерных систем высокой мощности синего свечения согласно настоящим изобретениям.[0025] FIG. 2 is a graph of embodiments of improved output power versus time, providing a degradation curve showing the degradation rate for 5 different high power blue laser systems in accordance with the present inventions.

[0026] Фиг. 3 является схематическим изображением лазерной системы согласно настоящим изобретениям.[0026] FIG. 3 is a schematic diagram of a laser system according to the present inventions.

[0027] Фиг. 4 является схематическим изображением лазерной системы согласно настоящим изобретениям.[0027] FIG. 4 is a schematic diagram of a laser system according to the present inventions.

[0028] Фиг. 5 является схематическим изображением лазерной системы согласно настоящим изобретениям.[0028] FIG. 5 is a schematic diagram of a laser system according to the present inventions.

[0029] Фиг. 6 является схематическим изображением лазерной системы согласно настоящим изобретениям.[0029] FIG. 6 is a schematic diagram of a laser system according to the present inventions.

[0030] Фиг. 7 является графиком зависимости лазерной мощности (в процентах) от срока эксплуатации (в часах) варианта осуществления лазерной системы согласно настоящим изобретениям.[0030] FIG. 7 is a graph of laser power (in percent) versus service life (in hours) of an embodiment of a laser system according to the present inventions.

[0031] Фиг. 8 является графиком зависимости лазерной мощности (в ваттах) от срока эксплуатации (в часах) варианта осуществления лазерной системы согласно настоящим изобретениям.[0031] FIG. 8 is a graph of laser power (in watts) versus service life (in hours) of an embodiment of a laser system in accordance with the present inventions.

[0032] Фиг. 9 является схематическим изображением диодного лазера, показывающим типичные области, где отложения загрязняющих веществ могут возникать, но предотвращаются вариантами осуществления настоящих изобретений, согласно настоящим изобретениям.[0032] FIG. 9 is a schematic diagram of a diode laser showing typical areas where contaminant deposits may occur but are prevented by embodiments of the present inventions in accordance with the present inventions.

[0033] Фиг. 10 является схематическим изображением диодного лазера в корпусе, обеспечивающем увеличенный срок службы, согласно настоящим изобретениям.[0033] FIG. 10 is a schematic illustration of a diode laser in an extended life package in accordance with the present inventions.

[0034] Фиг. 11 является схематическим изображением линейки лазерных диодов в корпусе, обеспечивающем увеличенный срок службы, согласно настоящим изобретениям.[0034] FIG. 11 is a schematic illustration of a line of laser diodes in an extended life package in accordance with the present inventions.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDESCRIPTION OF PREFERRED IMPLEMENTATION OPTIONS

[0035] Настоящие изобретения, в общем, относятся к лазерам, которые выдают лазерные пучки высокого качества и с высокой надежностью в диапазонах длин волн синего свечения. В вариантах осуществления, в общем, обеспечены лазерные системы и корпус с твердотельными лазерами для таких систем в диапазоне длин волн от примерно 400 нм до примерно 500 нм.[0035] The present inventions generally relate to lasers that produce laser beams of high quality and reliability in the blue wavelength ranges. In embodiments, generally, laser systems and housing are provided with solid-state lasers for such systems in the wavelength range from about 400 nm to about 500 nm.

[0036] Хотя это описание изобретения фокусируется в первую очередь на длине волны 500 нм, это является просто иллюстрацией, и следует понимать, что обеспеченные технологии помещения в корпус, сборки, и очистки применимы к лазерным системам на длинах волн в сине-зеленом, зеленом, более коротковолновом диапазонах спектра, и, потенциально, на других длинах волн, и, в частности, к системам высокой мощности и высокой яркости.[0036] Although this disclosure focuses primarily on the 500 nm wavelength, it is merely illustrative and it should be understood that the provided packaging, assembly, and cleaning technologies are applicable to laser systems at wavelengths in the blue-green, green , shorter wavelength ranges of the spectrum, and potentially at other wavelengths, and in particular to high power and high brightness systems.

[0037] Обычно выходная мощность лазерных диодных излучателей синего свечения составляет, в общем, примерно 5 Вт на каждый диод, и обычно меньше 10 Вт на каждый диод, хотя возможны и более высокие мощности. Лазерные системы высокой мощности синего свечения получают посредством объединения пучков от множества излучателей, например, диодов. Объединение этих лазерных пучков синего свечения может быть из отдельных излучателей, линеек излучателей или их комбинаций и вариантов. Лазерные пучки от этих излучателей объединяют с использованием, например, комбинаций пространственных, спектральных, когерентных и поляризационных способов. Примеры этих систем для объединения пучков описаны и раскрыты в патентных публикациях США № 2016/0322777, 2018/0375296, 2016/0067827 и 2019/0273365, и в заявках на патент США № 16/695,090 и 16/558,140, полное содержание которых включено сюда по ссылке.[0037] Typically, the output power of blue laser diode emitters is generally about 5 W per diode, and typically less than 10 W per diode, although higher powers are possible. High-power blue laser systems are produced by combining beams from multiple emitters, such as diodes. The combination of these blue laser beams can be made from individual emitters, lines of emitters, or their combinations and variants. Laser beams from these emitters are combined using, for example, combinations of spatial, spectral, coherent and polarization techniques. Examples of these beam combining systems are described and disclosed in US Patent Publications No. 2016/0322777, 2018/0375296, 2016/0067827 and 2019/0273365, and US Patent Application Nos. 16/695,090 and 16/558,140, the entire contents of which are incorporated herein. link.

[0038] В общем, объединение этих пучков от множества излучателей включает в себя использование пассивных оптических элементов для коллимирования и объединения пучков, таких как линзы, зеркала, дифракционные решетки, волновые пластины. Рамановское преобразование может быть также использовано для объединения пучков. Источники высокой яркости необходимы для большинства промышленных применений, таких как сварка, пайка или аддитивное производство; они обычно имеют линзу с очень коротким фокусным расстоянием, размещенную в непосредственной близости от лазерного излучателя внутри одного и того же корпуса. Ниже, компоненты в корпусе относятся к любому элементу, который образует лазерный модуль; они группируются в виде оптически функциональных компонентов (таких как линзы, дифракционные решетки, зеркала, волновые пластины, окна), механических компонентов (таких как кожух корпуса, разделители, опоры) и позиционирующих компонентов (например, клеев, припоев, механических крепежных средств).[0038] In general, combining these beams from multiple emitters involves the use of passive optical elements to collimate and combine the beams, such as lenses, mirrors, diffraction gratings, wave plates. Raman transformation can also be used to combine beams. High brightness sources are required for most industrial applications such as welding, soldering or additive manufacturing; they typically have a very short focal length lens placed in close proximity to the laser emitter within the same housing. Below, components in the housing refer to any element that forms the laser module; they are grouped into optically functional components (such as lenses, gratings, mirrors, waveplates, windows), mechanical components (such as housing housing, spacers, supports), and positioning components (such as adhesives, solders, mechanical fasteners).

[0039] Изготовители лазерных диодов улучшили конструкцию и процесс изготовления лазерных диодов синего свечения для обеспечения высокой надежности самих излучателей. Подобным образом, доступны надежные диэлектрические покрытия, которые обеспечивают требуемый коэффициент отражения на длине волны в синем диапазоне спектра и при этом совместимы с типичной интенсивностью лазерных диодных источников синего свечения. Однако до настоящих изобретений лазерные диодные системы высокой мощности синего свечения не имели уровня надежности, требуемого для использования в промышленных применениях и, в частности, для эффективного по стоимости использования в промышленных применениях. Было обнаружено, что это является следствием наличия источников загрязняющих веществ на основе кремния и углерода, которые обычно вводятся в систему во время сборки системы; и которые, как описано ниже, имеют возможность во время эксплуатации лазера образовывать отложения на активных оптических поверхностях системы.[0039] Laser diode manufacturers have improved the design and manufacturing process of blue laser diodes to ensure high reliability of the emitters themselves. Likewise, reliable dielectric coatings are available that provide the required reflectance at blue wavelengths while being compatible with the typical intensities of blue laser diode sources. However, prior to the present inventions, high power blue laser diode systems did not have the level of reliability required for use in industrial applications and, in particular, for cost-effective use in industrial applications. This has been found to be a consequence of the presence of silicon and carbon based contaminant sources that are typically introduced into the system during system assembly; and which, as described below, have the potential to form deposits on the active optical surfaces of the system during laser operation.

[0040] Было обнаружено, что ограничивающий фактор, и, в вариантах осуществления, основные ограничивающие факторы для срока службы мощных лазерных диодных систем синего свечения связаны с помещением в корпус системы и, в частности, диода, оптического модуля, и как диода, так и оптического модуля. Загрязнение летучими органическими соединениями, такими как углеводороды или полисилоксаны, может быть следствием дегазации клеев или других материалов в корпусе. Другие обычные источники загрязнения включают в себя находящиеся в воздухе загрязняющие вещества, присутствующие в среде во время процесса сборки, остаточные вещества из контейнеров для хранения любых компонентов, поверхностные загрязняющие вещества, присутствующие на инструментах, используемых в этом процессе, и, в общем, на любой поверхности, которая входит в контакт с любыми материалами, используемыми в корпусе. В общем, в настоящее время считается, что любое органическое соединение, которое имеет давление паров, достаточное для генерирования следовых количеств газообразных загрязняющих веществ в диапазоне температур, связанном с нормальной эксплуатацией лазера, является потенциально вредным для надежности лазерной системы. Существует теория о том, что короткая длина волны лазеров синего свечения и лазеров с более короткими длинами волн обеспечивает двухфотонные процессы для эффективного генерирования в корпусе реакционноспособных продуктов, таких как атомарный кислород, гидроксилы, или озон. Эти реакционноспособные продукты затем вступают в реакцию в газовой фазе с летучими органическими загрязняющими веществами, приводящую к отложениям или наслоениям различных твердых веществ на оптические поверхности на пути пучка, т.е., оптически активные поверхности, что увеличивает оптические потери, уменьшает выходную мощность системы, и ухудшает свойства лазерного пучка с течением времени. Существует теория о том, что эти отложения и наслоения уменьшают, и сильно уменьшают, срок службы системы. Также существует теория о том, что эти отложения и наслоения являются основной причиной достижения конца срока службы системы.[0040] It has been discovered that the limiting factor, and, in embodiments, the main limiting factors for the lifetime of high power blue laser diode systems, relates to the housing of the system and, in particular, the diode, the optical module, and both the diode and optical module. Contamination from volatile organic compounds, such as hydrocarbons or polysiloxanes, may result from outgassing of adhesives or other materials in the housing. Other common sources of contamination include airborne contaminants present in the environment during the assembly process, residues from any component storage containers, surface contaminants present on tools used in the process, and, in general, any surface that comes into contact with any materials used in the housing. In general, it is now believed that any organic compound that has a vapor pressure sufficient to generate trace amounts of gaseous contaminants in the temperature range associated with normal laser operation is potentially detrimental to the reliability of the laser system. It is theorized that the short wavelength of blue lasers and shorter wavelength lasers enables two-photon processes to efficiently generate reactive products such as atomic oxygen, hydroxyls, or ozone within the body. These reactive products then react in the gas phase with volatile organic contaminants, resulting in deposits or deposits of various solids on optical surfaces in the beam path, i.e., optically active surfaces, which increases optical loss, reduces system power output, and deteriorates the properties of the laser beam over time. There is a theory that these deposits and build-ups reduce, and greatly reduce, the service life of the system. There is also a theory that these deposits and build-ups are the main reason the system reaches the end of its life.

[0041] Таким образом, как описано и показано в этом описании изобретения, варианты осуществления настоящих изобретений, согласно теории, минимизируют, уменьшают, и предотвращают эти наслоения и обеспечивают лазерные системы синего и, потенциально, зеленого свечения, имеющие высокую надежность, малую скорость деградации и большие сроки службы.[0041] Thus, as described and shown in this specification, embodiments of the present inventions are in theory to minimize, reduce, and prevent these build-ups and provide blue and potentially green laser systems that have high reliability, low degradation rates and long service life.

[0042] Таким образом, со ссылкой на фиг. 3 имеется схематическая блок-схема лазерной системы 300 высокой мощности и высокой яркости синего свечения. Система 300 имеет набор лазерных диодов, например, излучателей 301. Лазерные диоды 301 имеют различные механические компоненты 320 для крепления, расположения и удерживания диодов. Эти механические компоненты 320 прямо или опосредовано физически связаны, например, скреплены, соединены, и т.д., с основанием 321. Основание 321 механически связано с крышкой 322, которая имеет внутреннюю поверхность 323. Крышка 322 прикреплена к основанию 321 и припаяна к основанию для образования кожуха 326, который вмещает или содержит внутреннюю полость 334, которая изолирована от внешней среды 335. Имеются оптические компоненты 302, которые прямо или опосредовано физически связаны с дополнительными механическими компонентами 324, которые прямо или опосредовано физически связаны с основанием 321. Лазерные диоды 301 и оптические компоненты 302, которые содержатся во внутренней полости 334, изолированы от внешней среды 335 кожухом 326.[0042] Thus, with reference to FIG. 3 is a schematic block diagram of a high power, high brightness blue laser system 300. System 300 has a set of laser diodes, such as emitters 301. Laser diodes 301 have various mechanical components 320 for mounting, positioning, and holding the diodes. These mechanical components 320 are directly or indirectly physically coupled, such as bonded, connected, etc., to the base 321. The base 321 is mechanically coupled to a cover 322, which has an interior surface 323. The cover 322 is attached to the base 321 and is soldered to the base. to form a housing 326 that houses or contains an internal cavity 334 that is isolated from the external environment 335. There are optical components 302 that are directly or indirectly physically coupled to additional mechanical components 324 that are directly or indirectly physically coupled to the base 321. Laser diodes 301 and optical components 302, which are contained in the internal cavity 334, are isolated from the external environment 335 by a housing 326.

[0043] Каждый из лазерных диодов имеет грань, например, 304 (только одна из них показана для ясности), из которой распространяются лазерные пучки синего свечения. Лазерный пучок 350 распространяется по пути 350а лазерного пучка (следует понимать, что лазерный пучок проходит по пути лазерного пучка и, таким образом, совпадает с путем лазерного пучка) к оптике 302 и затем к окну 325 в кожухе 326 и через него. Таким образом, лазерный пучок распространяется через внутреннюю полость 334 и из этой полости во внешнюю среду 335.[0043] Each of the laser diodes has an edge, for example 304 (only one of which is shown for clarity), from which blue laser beams are emitted. Laser beam 350 propagates along laser beam path 350a (it will be understood that the laser beam follows the laser beam path and is thus the same as the laser beam path) to optics 302 and then to and through window 325 in housing 326. Thus, the laser beam propagates through the internal cavity 334 and from this cavity to the external environment 335.

[0044] Внутренняя полость этих вариантов осуществления и, таким образом, среда внутри этой полости и предпочтительно все поверхности внутри этой полости свободны от источников загрязняющих веществ на основе кремния, таких как силоксаны, полимеризованные силоксаны, линейные силоксаны, циклические силоксаны, циклометиконы и полисилоксаны. В частности, в одном варианте осуществления поверхности и соединения внутри кожуха, которые нагреваются во время эксплуатации, которые подвергаются воздействию лазерного пучка, и подвергаются обоим этим воздействиям, свободны от источников загрязняющих веществ на основе кремния. Термин «свободны от» означает, что количество присутствующих загрязняющих веществ настолько мало, что оно образует незначительное, и предпочтительно нулевое, количество кремния (или определенного загрязняющего вещества), выделяющееся во внутреннюю полость во время эксплуатации. Таким образом, существует теория о том, что реакционноспособный кислород, образованный во время распространения лазерного пучка синего свечения через внутреннюю полость, практически не будет иметь или не будет иметь никакого кремния, доступного для вступления с ним в реакцию, и, таким образом, будет минимизироваться образование SiO2, предпочтительно будет предотвращаться образование SiO2, и более предпочтительно не будет образовываться SiO2, и, в свою очередь, будут минимизироваться отложения SiO2, будут предотвращаться отложения SiO2, и более предпочтительно не будут образовываться отложения SiO2 на оптически активных поверхностях внутри полости. Образование загрязняющих веществ на основе кремния предотвращается, и, таким образом, количество загрязняющих веществ на основе кремния уменьшается до такого низкого уровня, что любое количество кремния, доступное для образования SiO2, является незначительным, пренебрежимо малым, или меньшим уровня, который мог бы обеспечить скорости деградации лазера, большие скоростей деградации в вариантах осуществления настоящих систем. В общем, оптически активная поверхность является любой поверхностью, которая контактирует с лазерным пучком и находится на пути лазерного пучка, и может включать в себя грани, торцы волокон, зеркала, линзы, окна, поверхности распространения, и поверхности пропускания.[0044] The interior cavity of these embodiments, and thus the environment within the cavity, and preferably all surfaces within the cavity, are free from sources of silicon-based contaminants such as siloxanes, polymerized siloxanes, linear siloxanes, cyclic siloxanes, cyclomethicones, and polysiloxanes. Specifically, in one embodiment, the surfaces and connections within the housing that are heated during operation, that are exposed to the laser beam, and that are exposed to both are free from sources of silicon-based contaminants. The term "free from" means that the amount of contaminants present is so small that it produces a negligible, and preferably zero, amount of silicon (or the specified contaminant) released into the internal cavity during use. Thus, the theory is that the reactive oxygen produced during the propagation of a blue laser beam through the internal cavity will have little or no silicon available to react with it, and will thus be minimized formation of SiO 2 , preferably SiO 2 formation will be prevented, and more preferably SiO 2 will not form, and in turn SiO 2 deposits will be minimized, SiO 2 deposits will be prevented, and more preferably SiO 2 deposits will not form on optically active surfaces inside the cavity. The formation of silicon-based contaminants is prevented, and thus the amount of silicon-based contaminants is reduced to such a low level that any amount of silicon available to form SiO 2 is negligible, negligible, or less than the level that would provide laser degradation rates, higher degradation rates in embodiments of the present systems. In general, an optically active surface is any surface that contacts the laser beam and is in the path of the laser beam, and may include edges, fiber ends, mirrors, lenses, windows, propagation surfaces, and transmission surfaces.

[0045] Внутренняя полость этих вариантов осуществления и, таким образом, среда внутри этой полости, однако, может содержать источники загрязнения на основе углерода. Таким образом, не требуется удалять все загрязнение на основе углерода или большую его часть во время сборки, например, помещения в корпус, лазерного модуля или системы. Такое загрязнение на основе углерода может включать в себя, например, очистители, растворители, смазочные материалы, масла, человеческие отпечатки пальцев и масла, и, в общем, любой другой источник углеводорода. Внутренняя полость содержит газообразный кислород, источник газообразного кислорода во время эксплуатации (например, порт или поточную линию в кожухе для подачи кислорода в систему во время эксплуатации), или и то, и другое. Кислород образует реакционноспособный атомарный кислород при подвергании его воздействию лазерного пучка синего свечения, и этот реакционноспособный кислород образует газообразный CO2 при вступлении в реакцию с углеродом, который выделяется из источников загрязнения на основе углерода, и, таким образом, минимизируется, предпочтительно устраняется, и более предпочтительно предотвращается отложение, осаждение, или наслоение углерода на оптически активные поверхности во внутренней полости.[0045] The interior cavity of these embodiments, and thus the environment within the cavity, however, may contain sources of carbon-based contaminants. Thus, it is not necessary to remove all or most of the carbon-based contaminant during assembly, such as enclosure, of the laser module or system. Such carbon-based contamination may include, for example, cleaners, solvents, lubricants, oils, human fingerprints and oils, and generally any other hydrocarbon source. The internal cavity contains oxygen gas, a source of oxygen gas during operation (eg, a port or flow line in the housing to supply oxygen to the system during operation), or both. Oxygen forms reactive atomic oxygen when exposed to a blue laser beam, and this reactive oxygen forms CO 2 gas when reacted with carbon, which is released from carbon-based pollution sources, and is thus minimized, preferably eliminated, and more carbon is preferably prevented from depositing, settling, or layering on the optically active surfaces in the internal cavity.

[0046] Внутренняя полость этих различных вариантов осуществления может иметь от 1% до 100% кислорода, от примерно 5% до примерно 80% кислорода, от примерно 10% до примерно 50% кислорода, от примерно 30% до примерно 80% кислорода, от примерно 5% до примерно 30% кислорода, и количество кислорода, присутствующее в атмосферном воздухе (например, внутренняя полость может содержать чистый сухой воздух). Другим газом во внутренней полости может быть, например, азот.[0046] The interior cavity of these various embodiments may have from 1% to 100% oxygen, from about 5% to about 80% oxygen, from about 10% to about 50% oxygen, from about 30% to about 80% oxygen, from about 5% to about 30% oxygen, and the amount of oxygen present in atmospheric air (for example, the internal cavity may contain clean, dry air). The other gas in the internal cavity may be, for example, nitrogen.

[0047] Внутренняя полость этих вариантов осуществления может иметь меньше 0,01 млн-1 кремния, меньше 0,001 млн-1 кремния, меньше 0,0001 млн-1 кремния, и меньшие количества, присутствующие или доступные во внутренней полости.[0047] The internal cavity of these embodiments may have less than 0.01 ppm silicon, less than 0.001 ppm silicon, less than 0.0001 ppm silicon, and lesser amounts present or accessible in the internal cavity.

[0048] Комбинация лазерного пучка синего свечения с одним и предпочтительно обоими газообразными кислородами во внутренней полости и отсутствие источников загрязнения на основе кремния во внутренней полости лазерного модуля обеспечивают модули, которые могут иметь срок службы (а также могут быть точно охарактеризованы, представлены на рынке, и промаркированы как имеющие такие сроки службы) от примерно 5000 ч до примерно 100000 ч, от примерно 10000 ч до примерно 90000 ч, от примерно 5000 ч до примерно 50000 ч, от примерно 30000 ч до примерно 70000 ч, по меньшей мере примерно 20000 ч, по меньшей мере примерно 30000 ч, по меньшей мере примерно 40000 ч, по меньшей мере примерно 50000 ч и большие сроки службы.[0048] The combination of a blue laser beam with one and preferably both oxygen gases in the internal cavity and the absence of silicon-based contamination sources in the internal cavity of the laser module provides modules that can last a lifetime (and can also be accurately characterized, marketed, and marked as having such service lives) from about 5,000 hours to about 100,000 hours, from about 10,000 hours to about 90,000 hours, from about 5,000 hours to about 50,000 hours, from about 30,000 hours to about 70,000 hours, at least about 20,000 hours , at least about 30,000 hours, at least about 40,000 hours, at least about 50,000 hours and long service lives.

[0049] Эти различные варианты осуществления лазерных систем или модулей, имеющие эту высокую надежность, т.е., эти большие сроки службы, могут обеспечивать или распространять лазерные пучки синего свечения (например, с длиной волны от примерно 410 нм до примерно 500 нм, от 410 нм до 500 нм, примерно 405-495 нм, 450 нм, примерно 450 нм, 460 нм, и примерно 470 нм). Эти лазерные пучки синего свечения могут иметь ширину спектральной полосы от примерно 10 пм (пикометров) до примерно 10 нм, примерно 5 нм, примерно 10 нм, примерно 20 нм, от примерно 10 нм до примерно 30 нм, от примерно 5 нм до примерно 40 нм, примерно 20 нм или менее, примерно 30 нм или менее, примерно 15 нм или менее, примерно 10 нм или менее, а также большие и меньшие значения. Эти лазерные пучки синего свечения могут иметь мощности от примерно 100 Вт (ватт) до примерно 100000 Вт, от примерно 100 Вт до примерно 40000 Вт, от примерно 100 Вт до примерно 1000 Вт, примерно 200 Вт, примерно 250 Вт, примерно 500 Вт, примерно 1000 Вт, примерно 10000 Вт, по меньшей мере примерно 100 Вт, по меньшей мере примерно 200 Вт, по меньшей мере примерно 500 Вт, по меньшей мере примерно 1000 Вт, и большие и меньшие мощности. При помещении в корпус отдельных диодов, эти лазерные пучки могут иметь мощности от примерно 1 Вт до примерно 10 Вт, примерно 3 Вт, примерно 5 Вт, примерно 6 Вт и примерно 10 Вт и более. Эти лазерные пучки синего свечения могут иметь BPP от примерно 5 мм·мрад до примерно 50 мм·мрад, меньше примерно 40 мм·мрад, меньше примерно 30 мм·мрад, меньше примерно 20 мм·мрад, меньше примерно 15 мм·мрад, меньше примерно 10 мм·мрад, 20 мм·мрад и менее, и 15 мм·мрад и менее, а также большие или меньшие значения. В системах на основе рамановских лазеров BPP для этих лазерных пучков синего свечения могут быть меньше 5 мм·мрад, меньше 1 мм·мрад, от примерно 0,1 до примерно 1 мм·мрад, от примерно 0,1 до примерно 0,5 мм·мрад, примерно 0,13 мм·мрад, и примерно 0,15 мм·мрад.[0049] These various embodiments of laser systems or modules having this high reliability, i.e., these long lifetimes, can provide or propagate blue laser beams (e.g., wavelengths from about 410 nm to about 500 nm, 410 nm to 500 nm, about 405-495 nm, 450 nm, about 450 nm, 460 nm, and about 470 nm). These blue laser beams may have a spectral bandwidth of about 10 pm (picometers) to about 10 nm, about 5 nm, about 10 nm, about 20 nm, about 10 nm to about 30 nm, about 5 nm to about 40 nm, about 20 nm or less, about 30 nm or less, about 15 nm or less, about 10 nm or less, and higher and lower values. These blue laser beams can have powers from about 100 W (watts) to about 100,000 W, from about 100 W to about 40,000 W, from about 100 W to about 1000 W, about 200 W, about 250 W, about 500 W, about 1000 W, about 10,000 W, at least about 100 W, at least about 200 W, at least about 500 W, at least about 1000 W, and higher and lower powers. When housed in individual diodes, these laser beams can have powers ranging from about 1 W to about 10 W, about 3 W, about 5 W, about 6 W, and about 10 W or more. These blue laser beams may have a BPP from about 5 mm mrad to about 50 mm mrad, less than about 40 mm mrad, less than about 30 mm mrad, less than about 20 mm mrad, less than about 15 mm mrad, less approximately 10 mm mrad, 20 mm mrad or less, and 15 mm mrad or less, as well as greater or lesser values. In Raman laser systems, the BPP for these blue laser beams can be less than 5 mm mrad, less than 1 mm mrad, about 0.1 to about 1 mm mrad, about 0.1 to about 0.5 mm mrad, approximately 0.13 mm mrad, and approximately 0.15 mm mrad.

[0050] Эти лазерные пучки для этих различных вариантов осуществления лазерных систем и модулей могут иметь скорости деградации свойств пучка (например, мощности, BPP, ширины спектральной полосы, или других свойств пучка, и комбинаций одного или более и всех этих свойств) примерно 2,5% за 1000 ч или менее, примерно 2,3% за 1000 ч или менее, примерно 2,1% за 1000 ч или менее, примерно 2,0% за 1000 ч или менее, примерно 1,8% за 1000 ч или менее, от примерно 2,3% за 1000 ч до примерно 1,5% за 1000 ч, а также большие и меньшие значения. В предпочтительных вариантах осуществления эти скорости деградации присутствуют начиная с и на основе «нормальных значений» свойств для лазера в течение срока службы лазерной системы, или и тем и другим образом. В предпочтительных вариантах осуществления эти скорости деградации присутствуют в течение всего срока службы системы. В более предпочтительных вариантах осуществления лазерные системы будут иметь некоторый период времени своего срока службы, когда кривая деградации, т.е., график зависимости деградации от времени, является прямой, т.е., скорость деградации равна нулю. Этот период времени нулевой деградации может быть от 1 ч до 500 ч и более, может быть в течение 10% срока службы, 20% срока службы, 30% срока службы и более.[0050] These laser beams for these various embodiments of laser systems and modules may have degradation rates of beam properties (e.g., power, BPP, spectral bandwidth, or other beam properties, and combinations of one or more and all of these properties) of approximately 2. 5% per 1000 hours or less, about 2.3% per 1000 hours or less, about 2.1% per 1000 hours or less, about 2.0% per 1000 hours or less, about 1.8% per 1000 hours or less, from about 2.3% per 1000 hours to about 1.5% per 1000 hours, as well as higher and lower values. In preferred embodiments, these degradation rates are present starting at and based on "normal values" of properties for the laser over the life of the laser system, or both. In preferred embodiments, these degradation rates are present throughout the life of the system. In more preferred embodiments, laser systems will have some period of time in their service life where the degradation curve, i.e., the graph of degradation versus time, is straight, i.e., the degradation rate is zero. This zero degradation time period can be from 1 hour to 500 hours or more, can be for 10% of the service life, 20% of the service life, 30% of the service life or more.

[0051] Следует отметить, что эти загрязняющие вещества образуются, когда лазеры эксплуатируются на низких мощностях, а также на высокой мощности, во всем их рабочем диапазоне и на проектных мощностях. Таким образом, эти скорости деградации, если явно не указано иное, предназначены для эксплуатации лазера на проектных мощностях, в пределах проектных рабочих диапазонов, или в нормальных и установленных рабочих диапазонах для таких лазеров.[0051] It should be noted that these contaminants are generated when lasers are operated at low powers as well as high powers, throughout their operating range and at design powers. Thus, these degradation rates, unless explicitly stated otherwise, are for operating the laser at design powers, within the design operating ranges, or within the normal and established operating ranges for such lasers.

[0052] Существует теория о том, что имеются три основных компонента, которые способствуют наслоению отложений на оптически активные поверхности, и, таким образом, уменьшению срока службы лазерных систем синего свечения. Этими компонентами являются углерод и SiO2. Общепринятый подход предполагает, чтобы любые такие способствующие отложениям компоненты уменьшались или устранялись во время сборки и помещения в корпус. Однако настоящие изобретения противоречат этому общепринятому подходу из-за увеличения количества кислорода, которое могло бы потенциально увеличить величину наслоений SiO2, для контроля любого остаточного углеводородного загрязнения. Таким образом, остаточное углеводородное загрязнение может присутствовать, но система предотвращает и предпочтительно устраняет опасности для системы вследствие увеличенных уровней кислорода. Количество силоксанов минимизируется и предпочтительно доводится до нуля. Таким образом, одним из компонентов, необходимых для минимизации или устранения отложений или наслоений SiO2, является обеспечение кислороду возможности нейтрализовать углеводородные наслоения и отложения посредством образования CO2 вместо наслоений или отложений твердого углерода. В одном варианте осуществления количество углеводородных загрязняющих веществ предпочтительно минимизируется и может быть практически доведено до нуля.[0052] It is theorized that there are three main components that contribute to the build-up of deposits on optically active surfaces, thereby reducing the life of blue laser systems. These components are carbon and SiO 2 . The conventional approach is to ensure that any such deposit-promoting components are reduced or eliminated during assembly and enclosure. However, the present inventions contradict this conventional approach due to the increased amount of oxygen that could potentially increase the amount of SiO 2 deposits to control any residual hydrocarbon contamination. Thus, residual hydrocarbon contamination may be present, but the system prevents and preferably eliminates system hazards due to increased oxygen levels. The amount of siloxanes is minimized and preferably reduced to zero. Thus, one of the components necessary to minimize or eliminate SiO 2 deposits or deposits is to allow oxygen to neutralize hydrocarbon deposits and deposits by producing CO 2 instead of solid carbon deposits or deposits. In one embodiment, the amount of hydrocarbon contaminants is preferably minimized and can be reduced to substantially zero.

[0053] Существует большое количество разных известных технологий и процедур очисти и сборки, таких как сборка и протоколы «чистых комнат», промывка растворителями, экстрагирование, плазменная очистка и т.п., которые могут быть использованы для удаления и предотвращения присутствия любого источника загрязнения на основе кремния, любого источника загрязнения на основе углерода, или и того, и другого. Настоящие технологии очистки и сборки являются примером многих других таких технологий и комбинаций этих технологий, которые применимы к этим лазерным системам; и будут применимы к лазерным системам синего свечения, системам с более короткими длинами волн, системам сине-зеленого и зеленого свечения и к системам высокой мощности по настоящим вариантам осуществления. В вариантах осуществления процесса сборки настоящих твердотельных лазеров, оптических модулей, лазерных систем и их комбинаций и вариантов, различные способы очистки и сборки компонентов могут быть использованы для минимизации вредного влияния различных явлений загрязнения, которые были обнаружены в лазерных системах синего и зеленого свечения, а также в системах с более короткими длинами волн. В вариантах осуществления способы очистки и сборки оптических компонентов для лазерных систем синего свечения и систем, имеющих меньшие и большие длины волн, используются для подавления, минимизации, или устранения материалов, которые ухудшают эффективность лазера с течением времени. Эти процессы сборки для таких лазеров, оптических модулей и систем, устраняют и разрешают проблемы надежности систем уровня техники. Например, в одном варианте осуществления способ очистки используется для удаления источников загрязнения на основе кремния, причем способы эксплуатации в вариантах осуществления выполнены с возможностью удалять целевые загрязняющие вещества на конкретных этапах процесса сборки в конкретных местоположениях на компонентах и их комбинациях и вариантах. Этот способ очистки может обеспечить вариант осуществления корпуса, который вмещает твердотельный лазер, оптический модуль, лазерную систему (например, лазер и оптику) или их комбинации, предпочтительно имеющий уровни загрязняющих веществ на основе кремния, которые не детектируются стандартными аналитическими технологиями. Такие корпуса, которые включают в себя любые из настоящих вариантов осуществления и Примеров, могут иметь количества загрязняющих веществ на основе кремния, которые меньше 0,01 г, меньше 0,001 г, меньше 0,0001 г, и меньше 0,00001 г, и меньше 0,000001 г, в изолированной среде корпуса. Такие корпуса, которые включают в себя любые из настоящих вариантов осуществления и Примеров, могут иметь могут иметь количества загрязняющих веществ на основе кремния во внутренней полости (определяемые в млн-1 кремния на основе компонентов внутренней среды полости, например, газа, содержащегося во внутренней среде), которые меньше 0,1 млн-1 кремния, меньше 0,01 млн-1 кремния, меньше 0,001 млн-1 кремния, меньше 0,0001 млн-1 кремния, меньше 0,00001 млн-1 кремния, и еще меньше. Эти системы и способы могут иметь один или более следующих признаков: главным образом удаляются летучие загрязняющие вещества на основе полисилоксанов; обеспечивается преимущество, состоящее в удалении любых остаточных летучих углеводородов; и выбираются другие рабочие параметры для удаления других загрязняющих веществ.[0053] There are a large number of different known cleaning and assembly technologies and procedures, such as assembly and clean room protocols, solvent washing, extraction, plasma cleaning, etc., that can be used to remove and prevent the presence of any source of contamination silicon-based, any carbon-based contaminant source, or both. The present cleaning and assembly technologies are an example of many other such technologies and combinations of these technologies that are applicable to these laser systems; and will be applicable to blue laser systems, shorter wavelength systems, blue-green and green laser systems, and high power systems of the present embodiments. In embodiments of the assembly process of present solid-state lasers, optical modules, laser systems, and combinations and variations thereof, various cleaning and component assembly techniques may be used to minimize the harmful effects of various fouling phenomena that have been found in blue and green laser systems, as well as in systems with shorter wavelengths. In embodiments, methods for cleaning and assembling optical components for blue laser systems and systems having shorter and longer wavelengths are used to suppress, minimize, or eliminate materials that degrade laser performance over time. These assembly processes for such lasers, optical modules and systems eliminate and resolve the reliability issues of prior art systems. For example, in one embodiment, a cleaning method is used to remove sources of silicon-based contaminants, wherein the operating methods in the embodiments are configured to remove targeted contaminants at specific stages of the assembly process at specific locations on components and combinations and variations thereof. This purification method may provide an embodiment of a housing that houses a solid-state laser, an optical module, a laser system (eg, laser and optics), or combinations thereof, preferably having levels of silicon-based contaminants that are not detected by standard analytical technologies. Such packages, which include any of the present embodiments and Examples, may have amounts of silicon-based contaminants that are less than 0.01 g, less than 0.001 g, less than 0.0001 g, and less than 0.00001 g, and less 0.000001 g, in an isolated housing environment. Such housings, which include any of the present embodiments and Examples, may have amounts of silicon-based contaminants in the internal cavity (determined in ppm of silicon based on components of the internal cavity environment, such as gas contained in the internal environment ), which are less than 0.1 million -1 silicon, less than 0.01 million -1 silicon, less than 0.001 million -1 silicon, less than 0.0001 million -1 silicon, less than 0.00001 million -1 silicon, and even less. These systems and methods may have one or more of the following features: primarily remove volatile polysiloxane-based contaminants; provides the advantage of removing any residual volatile hydrocarbons; and other operating parameters are selected to remove other contaminants.

[0054] В одном варианте осуществления процесса сборки используется плазменная очистка, и, в частности, плазменная очистка удаляет следовые количества загрязняющих веществ с поверхностей компонентов в корпусе для удаления загрязнения или частиц и, например, большие количества этих загрязнений или частиц. В одном варианте осуществления плазменная очистка используется с этапом предварительной очистки, на котором используют предварительную очистку поверхности тщательно выбранными растворителями, как полярными, так и неполярными. Предпочтительно, растворитель выбирают таким образом, чтобы его полярность соответствовала полярности целевого загрязняющего вещества. Таким образом, предполагается, что могут быть выполнены множество этапов предварительной очистки, очистки и плазменной очистки, и что эти этапы могут быть адаптированы к конкретным загрязняющим веществам.[0054] In one embodiment of the assembly process, plasma cleaning is used, and, in particular, plasma cleaning removes trace amounts of contaminants from the surfaces of components in the housing to remove contaminants or particles and, for example, large quantities of these contaminants or particles. In one embodiment, plasma cleaning is used with a pre-cleaning step that uses pre-cleaning of the surface with carefully selected solvents, both polar and non-polar. Preferably, the solvent is selected such that its polarity matches that of the target contaminant. Thus, it is contemplated that a variety of pretreatment, purification, and plasma purification steps can be performed, and that these steps can be tailored to specific contaminants.

[0055] В одном варианте осуществления этих процессов сборки, компоненты системы нагревают при уменьшенном давлении в течение заданных периодов времени для удаления остаточных следов летучих загрязняющих веществ для ускорения дегазации всех летучих компонентов. Этот этап предварительного нагрева может быть использован и предпочтительно используется с другими технологиями сборки, раскрытыми в этом описании изобретения. Рабочие условия по температуре и давлению выбирают таким образом, чтобы давление паров целевого загрязняющего вещества было выше фактического давления в печи и при этом все же было безопасным для компонента. Этот этап также обеспечивает то, что любые остатки растворителей после этапов предварительной очистки удаляются с компонента.[0055] In one embodiment of these assembly processes, system components are heated at reduced pressure for predetermined periods of time to remove residual traces of volatile contaminants to accelerate degassing of all volatile components. This preheating step can be and is preferably used with other assembly technologies disclosed in this specification. Operating conditions of temperature and pressure are selected such that the vapor pressure of the target contaminant is higher than the actual pressure in the furnace and is still safe for the component. This step also ensures that any residual solvents from the pre-cleaning steps are removed from the component.

[0056] Один вариант осуществления процесса сборки определяет последовательность предварительной очистки и очистки, в которой предпочтительно измерять полярные и неполярные компоненты свободной энергии поверхности частей, подлежащих очистке, на разных стадиях процесса очистки. Это обеспечивает полезную информацию для выбора подходящей комбинации растворителей и наилучшей смеси газов для целевого удаления фактических загрязняющих веществ. В вариантах осуществления предпочтительные последовательности могут быть разными для разных компонентов модуля вследствие различных предысторий изготовления, хранения и обращения с каждой частью.[0056] One embodiment of the assembly process defines a pre-cleaning and cleaning sequence in which it is preferable to measure the polar and non-polar components of the surface free energy of the parts to be cleaned at different stages of the cleaning process. This provides useful information for selecting the appropriate combination of solvents and the best gas mixture for targeted removal of actual contaminants. In embodiments, the preferred sequences may be different for different module components due to the different manufacturing, storage, and handling histories of each part.

[0057] В одном варианте осуществления процесса сборки эти технологии очистки осуществляются непосредственно перед помещением в корпус или во время помещения в корпус, в качестве дополнительного или вторичного или третичного этапа очистки, например, конечного этапа очистки. Следует понимать, что даже при тщательной очистке частей и оснастки перед осуществлением сборки, существует вероятность того, что некоторое загрязнение будет введено в корпус во время объединения. Это может происходить, например, из-за находящихся в воздухе загрязняющих веществ, присутствующих в области сборки; дегазация из клеев во время отверждения является другим источником загрязнения. Таким образом, в одном варианте осуществления конечная очистка модуля осуществляется непосредственно перед герметизацией корпуса. Для отдельных компонентов могут быть использованы те же способы очистки, которые были описаны выше.[0057] In one embodiment of the assembly process, these cleaning technologies are performed immediately prior to enclosure or during enclosure, as an additional or secondary or tertiary purification step, such as a final purification step. It should be understood that even if parts and fixtures are thoroughly cleaned before assembly, there is a possibility that some contamination will be introduced into the housing during assembly. This may occur, for example, due to airborne contaminants present in the assembly area; outgassing from adhesives during curing is another source of contamination. Thus, in one embodiment, final cleaning of the module occurs immediately prior to sealing the housing. For individual components, the same cleaning methods described above can be used.

[0058] На фиг. 9 показано схематическое изображение лазерного диода 1000. Этот диод имеет поперечный направляющий выступ 1010, переднюю грань 1011, моду 1012, и вертикальные ограничивающие слои 1013. Загрязняющие вещества, которые образуются во время эксплуатации, обычно наслаиваются вдоль вертикального ограничивающего слоя 1013 лазерного диода, причем наибольшее загрязнение осаждается в центральной области моды и обычно уменьшается при уменьшении интенсивности моды в поперечном направлении. Варианты осуществления настоящих систем и способов обеспечивают системы, которые при эксплуатации устраняют, минимизируют и предпочтительно предотвращают возникновение этого наслоения, а также других наслоений и отложений.[0058] In FIG. 9 shows a schematic representation of a laser diode 1000. This diode has a cross guide 1010, a leading edge 1011, a mode 1012, and vertical confinement layers 1013. Contaminants that are generated during operation typically layer along the vertical confinement layer 1013 of the laser diode, with the largest Contamination is deposited in the central region of the mode and typically decreases as the mode intensity decreases in the transverse direction. Embodiments of the present systems and methods provide systems that, in operation, eliminate, minimize, and preferably prevent the occurrence of this buildup, as well as other buildups and deposits.

[0059] Для предотвращения проникновения внешних загрязняющих веществ, лазерные системы высокой мощности и обычно герметизировали с инертной или защитной атмосферой, например, атмосферой с малым и предпочтительно нулевым количеством кислорода. Однако эта технология оказалась менее эффективной для лазерных систем синего свечения и неэффективной для обеспечения большого срока службы лазерных систем синего свечения. Существует теория о том, что использование в уровне техники инертной атмосферы неэффективно для лазерных систем синего свечения, а также неэффективно для лазерных систем зеленого свечения вследствие эффекта диссоциации загрязняющих веществ, описанного в этом описании изобретения, а также существует теория о том, что, возможно, существуют другие явления, как изученные, так и еще не полностью изученные, влияние которых на деградацию эффективности лазера можно увидеть во время нормальной эксплуатации этих лазерных систем на длинах волн в синем диапазоне спектра, а также в лазерных системах зеленого свечения. Дополнительно, во время эксплуатации этих систем температура внутри корпуса увеличивается, что также приводит к дегазации из любого компонента в модуле; таким образом, эти следовые количества загрязняющих веществ, образующихся из-за термической дегазации, могут оказывать вредное влияние на надежность системы, причем это влияние может быть в некоторых ситуациях очень вредным.[0059] To prevent the penetration of external contaminants, laser systems are high power and typically sealed with an inert or protective atmosphere, for example, an atmosphere with little and preferably zero oxygen. However, this technology has proven to be less effective for blue laser systems and ineffective in providing long service life for blue laser systems. It is theorized that the prior art use of an inert atmosphere is ineffective for blue laser systems and is also ineffective for green laser systems due to the contaminant dissociation effect described in this specification, and it is also theorized that perhaps There are other phenomena, both studied and not yet fully understood, whose effects on laser efficiency degradation can be seen during normal operation of these laser systems at wavelengths in the blue range of the spectrum, as well as in green laser systems. Additionally, during operation of these systems, the temperature inside the housing increases, which also leads to outgassing from any component in the module; Thus, these trace amounts of contaminants generated due to thermal degassing can have a detrimental effect on system reliability, and this effect can be very detrimental in some situations.

[0060] Для устранения этих проблем в системах на длинах волн в синем диапазоне спектра и, теоретически, в лазерных системах зеленого свечения, а также в системах на более коротких длинах волн, варианты осуществления настоящих изобретений обеспечивают, среди прочего, примеры подходящих способов для точной очистки, сборки, и как очистки, так и сборки, корпуса или кожуха системы, в том числе оптического корпуса (а также компонентов внутри этого корпуса, в том числе твердотельного лазера) во время процесса сборки, и предотвращения этих вредных процессов и деградации лазерной системы.[0060] To overcome these problems in systems at blue wavelengths and, theoretically, green laser systems, as well as systems at shorter wavelengths, embodiments of the present inventions provide, among other things, examples of suitable methods for accurately cleaning, assembling, and both cleaning and assembling the system housing or casing, including the optical housing (as well as the components within that housing, including the solid-state laser) during the assembly process, and preventing these harmful processes and degradation of the laser system .

[0061] Другой проблемой, дополнительно к наслоению летучих органических загрязняющих веществ на оптические поверхности на пути лазерного пучка, является наслоение диоксида кремния (SiO2) на поверхность грани лазерного диода или другие оптические компоненты. Это наслоение диоксида кремния приводит к изменению коэффициента отражения покрытия. В некоторых случаях наслоение диоксида кремния изменяет оптические свойства поверхности. Отдельный лазерный диод синего свечения перед коллимированием имеет очень интенсивное оптическое поле на поверхности самого лазерного диода. Плотность мощности на грани может превышать максимум 20 МВт/см2 вследствие образования модальных шнуров в резонаторе. Было обнаружено и теоретически обосновано, что эта высокая плотность мощности является тем, что запускает двухфотонную реакцию, которая диссоциирует атмосферу в корпусе. После диссоциации, свободные атомы кислорода быстро объединяются с любым свободным кремнием с образованием SiO2 на грани. SiO2 осаждается подобно геттерированию углерода. Процесс образования и отложения SiO2 может также происходить на всем протяжении другой оптики, в том числе коллимирующей оптики, но вследствие значительно меньших плотностей мощности на коллимирующей оптике, которые могут составлять порядка нескольких кВт/см2, эта скорость отложения является в 1000 раз меньшей скорости отложения на гранях, но ее все же следует учитывать при помещении в корпус, сборке и очистке системы.[0061] Another problem, in addition to the buildup of volatile organic contaminants on optical surfaces in the path of the laser beam, is the buildup of silicon dioxide (SiO 2 ) on the laser diode facet surface or other optical components. This layering of silica causes the reflectance of the coating to change. In some cases, the layering of silica changes the optical properties of the surface. The individual blue laser diode before collimation has a very intense optical field on the surface of the laser diode itself. The power density at the edge can exceed a maximum of 20 MW/cm 2 due to the formation of modal filaments in the resonator. It was discovered and theorized that this high power density is what triggers the two-photon reaction that dissociates the atmosphere in the housing. After dissociation, the free oxygen atoms quickly combine with any free silicon to form SiO 2 on the face. SiO 2 is deposited similar to carbon getteration. The process of formation and deposition of SiO 2 can also occur throughout other optics, including collimating optics, but due to the significantly lower power densities on the collimating optics, which can be on the order of several kW/cm 2 , this deposition rate is 1000 times lower than the rate of deposition. deposits on the edges, but should still be taken into account when placing in the housing, assembling and cleaning the system.

[0062] Оптически активная поверхность твердотельного лазерного устройства настоящих систем и модулей, из которой распространяется лазерный пучок, например, торец волокна, окно, или грань, может иметь плотность мощности по меньшей мере примерно 0,5 МВт/см2, по меньшей мере примерно 1 МВт/см2, по меньшей мере примерно 10 МВт/см2, по меньшей мере примерно 20 МВт/см2, по меньшей мере примерно 50 МВт/см2, по меньшей мере примерно 100 МВт/см2, по меньшей мере примерно 500 МВт/см2, примерно 1000 МВт/см2 или менее; от примерно 10 МВт/см2 до примерно 100 МВт/см2, от примерно 5 МВт/см2 до примерно 20 МВт/см2 и от примерно 50 МВт/см2 до примерно 500 МВт/см2.[0062] The optically active surface of the solid-state laser device of the present systems and modules from which the laser beam propagates, such as a fiber tip, window, or edge, may have a power density of at least about 0.5 MW/cm 2 , at least about 1 MW/ cm2 , at least about 10 MW/ cm2 , at least about 20 MW/ cm2 , at least about 50 MW/ cm2 , at least about 100 MW/ cm2 , at least about 500 MW/ cm2 , about 1000 MW/ cm2 or less; from about 10 MW/cm 2 to about 100 MW/cm 2 , from about 5 MW/cm 2 to about 20 MW/cm 2 and from about 50 MW/cm 2 to about 500 MW/cm 2 .

[0063] Любое твердотельное устройство для генерирования и распространения лазерного пучка может быть использовано в настоящих системах и модулях. Предпочтительно, твердотельное устройство распространяет лазерный пучок, имеющий длину волны из длин волн в синем, сине-зеленом и зеленом диапазонах спектра. Такие твердотельные лазерные устройства могут быть, например, лазерными диодами, волоконными лазерами, рамановскими волоконными лазерами и рамановскими лазерами на основе кристалла (например, алмаза, KGW, YVO4, Ba(NO3)2, и т.д.), и комбинациями и вариантами одного или более из них. Настоящие системы могут иметь один, два, три, пять, десять, десятки, сто, сотни и тысячи этих твердотельных устройств, пучки которых должны быть объединены для обеспечения лазерного пучка высокой мощности и высокой яркости для промышленных и других применений.[0063] Any solid-state device for generating and propagating a laser beam can be used in the present systems and modules. Preferably, the solid-state device propagates a laser beam having a wavelength of wavelengths in the blue, blue-green and green spectral ranges. Such solid-state laser devices may be, for example, laser diodes, fiber lasers, Raman fiber lasers, and crystal-based Raman lasers (eg, diamond, KGW, YVO 4 , Ba(NO 3 ) 2 , etc.), and combinations and variations of one or more of them. Present systems may have one, two, three, five, ten, tens, one hundred, hundreds, or thousands of these solid state devices whose beams must be combined to provide a high power, high brightness laser beam for industrial and other applications.

[0064] Следует понимать, что хотя это описание изобретения фокусируется на полных лазерных системах, например, на твердотельном лазерном устройстве и оптическом модуле, которые объединяются или встраиваются в один корпус или кожух, его идеи равным образом применимы к автономному лазерному устройству без какой-либо оптики, автономному оптическому модулю без какого-либо лазера, и к их комбинациям и вариантам. Эти модули могут быть оптически объединены, например, соединены, на месте эксплуатации или перед поставкой, например, оптическими волокнами с оптическими соединителями.[0064] It should be understood that while this specification focuses on complete laser systems, for example, a solid-state laser device and an optical module that are combined or integrated into a single housing or enclosure, its teachings are equally applicable to a stand-alone laser device without any optics, a stand-alone optical module without any laser, and combinations and variants thereof. These modules may be optically combined, eg coupled, in the field or before delivery, eg by optical fibers with optical connectors.

[0065] Варианты осуществления настоящих лазерных устройств и систем могут быть использованы для промышленных применений, таких как, например, сварка компонентов, в том числе компонентов электронных устройств накопления энергии.[0065] Embodiments of the present laser devices and systems can be used for industrial applications, such as, for example, welding components, including components of electronic energy storage devices.

[0066] Поскольку процесс, который создает отложения на грани и других поверхностях лазерного диода, а также на других оптически активных поверхностях, что приводит к потерям мощности, запускается двухфотонным процессом, этот процесс может возникать независимо от того, являются ли устройства импульсными или работают в непрерывном режиме (CW). Отличием между этими двумя режимами работы является скорость осаждения SiO2 на грань лазерного диода. Скорость осаждения прямо пропорциональна плотности мощности, количество отложений является интегралом этой скорости осаждения по времени. В результате, если осаждение происходит со скоростью 10 мкм за 1000 ч при работе в режиме CW, то тогда при работе с 10%-рабочим циклом будет осаждаться только 1 мкм за 1000 истекших часов. Скорость осаждения, используемая здесь, является просто примером и зависит от ряда других факторов, главным образом, от количества полисилоксанов, захваченных в корпусе.[0066] Since the process that creates deposits on the edge and other surfaces of the laser diode, as well as on other optically active surfaces, resulting in power loss, is triggered by a two-photon process, this process can occur regardless of whether the devices are pulsed or operate in continuous mode (CW). The difference between these two operating modes is the rate of deposition of SiO 2 onto the edge of the laser diode. The deposition rate is directly proportional to the power density, the amount of deposition is the integral of this deposition rate over time. As a result, if deposition occurs at a rate of 10 µm per 1000 hours when operating in CW mode, then when operating at a 10% duty cycle, only 1 µm will deposition per 1000 hours elapsed. The deposition rate used here is merely an example and depends on a number of other factors, mainly the amount of polysiloxanes trapped in the housing.

[0067] Сравнительный пример, приведенный на фиг. 1 и 2, использует лазер синего свечения класса 60 Вт, составленный из 20 отдельных излучающих диодов, каждый из которых коллимируется коллимирующей линзой оси наибольшей скорости распространения излучения для обеспечения ввода в доставочное волокно. Эти линзы закрепляются отверждаемой УФ оптической эпоксидной смолой после выравнивания с субмикронной точностью. Корпус изготовлен из медных частей с золотым гальваническим покрытием с использованием низкотемпературных припоев. Эти линзы прикрепляются к стеклянным опорам для согласования коэффициентов теплового расширения. Этот довольно простой модуль использует оптические клеи 3 разных типов, 2 припоя, стекла 3 разных типов и 2 варианта меди с золотым гальваническим покрытием. Процесс сборки включает в себя множество этапов с разными инструментами и контейнерами для хранения компонентов, которые все обеспечивают возможность загрязнения поверхностей. В результате, взаимодействие излучения синего свечения с загрязнением приводит к быстрой деградации выходной мощности устройства с течением времени. Это показано на фиг. 1, которая показывает эффективность типичного устройства в течение длительного испытания; ожидаемый срок службы лазера составляет лишь примерно 200 ч (на основе определения времени достижения 80% от номинальной мощности), что явно недостаточно для промышленной эксплуатации. Кривая на фиг. 1 показывает очень типичную скорость деградации -100%/1000ч, соответствующий срок службы устройства составляет менее 200 ч.[0067] The comparative example shown in FIG. 1 and 2, uses a 60 W class blue laser composed of 20 individual emitting diodes, each of which is collimated by a high velocity axis collimating lens to provide input to the delivery fiber. These lenses are secured with UV-curable optical epoxy resin after alignment with submicron precision. The body is made of gold plated copper parts using low temperature solders. These lenses are attached to glass supports to match the coefficients of thermal expansion. This fairly simple module uses 3 different types of optical adhesives, 2 different solders, 3 different types of glass, and 2 gold plated copper options. The assembly process involves many steps with different tools and containers for storing components, all of which provide the potential for surface contamination. As a result, the interaction of blue light emission with contamination leads to rapid degradation of the device's power output over time. This is shown in Fig. 1, which shows the performance of a typical device over a long-term test; The expected laser life is only approximately 200 hours (based on the time to reach 80% of rated power), which is clearly insufficient for industrial use. The curve in Fig. 1 shows a very typical degradation rate of -100%/1000h, the corresponding device life is less than 200h.

[0068] Устройства на фиг. 1 и фиг. 2 имели одинаковое количество кислорода, 60%.[0068] The devices in FIG. 1 and fig. 2 had the same amount of oxygen, 60%.

[0069] Было обнаружено, что в системе существуют по меньшей мере два взаимодействия излучения синего свечения, которые вредны для эффективности лазера и, в частности, эффективности лазера с течением времени. Во-первых, рассеянное излучение, отраженное излучение и они оба в системе нагревают поверхности системы, увеличивая дегазацию из этих поверхностей и увеличивая количество улетучившихся загрязняющих веществ, что, в свою очередь, увеличивает количество тех загрязняющих веществ, которые осаждаются и ухудшают эффективность лазерной системы. Во-вторых, лазерный пучок фотохимически диссоциирует кислород посредством двухфотонного процесса. Атомы кислорода затем вступают в реакцию как с органическими веществами в корпусе, образуя CO2, так и с полисилоксанами с образованием SiO2. В случае органических веществ CO2 не осаждается ни на каких поверхностях, и, таким образом, их источник углеводородов не имеет значения, но полисилоксаны очень вредны для надежности. Следовательно, среда корпуса (например, внутренняя среда кожуха, содержащая твердотельное лазерное устройство, путь пучка и оптику) собирается и герметизируется таким образом, чтобы не допустить введения влаги и других загрязняющих веществ для обеспечения надежной эксплуатации.[0069] It has been discovered that there are at least two blue light emission interactions in the system that are detrimental to laser efficiency and, in particular, laser efficiency over time. First, scattered radiation, reflected radiation, and both in the system heat the surfaces of the system, increasing outgassing from those surfaces and increasing the amount of contaminants that escape, which in turn increases the amount of those contaminants that are deposited and degrade the efficiency of the laser system. Second, the laser beam photochemically dissociates oxygen through a two-photon process. The oxygen atoms then react with both the organics in the housing to form CO 2 and the polysiloxanes to form SiO 2 . In the case of organics, CO2 is not deposited on any surfaces and thus their hydrocarbon source is not important, but polysiloxanes are very detrimental to reliability. Therefore, the housing environment (eg, the internal housing environment containing the solid-state laser device, beam path, and optics) is assembled and sealed to prevent the introduction of moisture and other contaminants to ensure reliable operation.

[0070] Фиг. 2 показывает график изменения выходной мощности 5 образцов мощных лазерных устройств синего свечения, которые были помещены в корпус и собраны таким образом, чтобы они были свободны от силоксанов во внутренней среде и имели кислородную атмосферу. Лазерные устройства, используемые для испытаний c фиг. 2, были очищены с использованием примера последовательностей очистки согласно настоящим изобретениям. Средняя скорость деградации этих устройств, которые были свободны от силоксанов, составляет -2,3% за 1000 ч, что обеспечивает увеличение в 43 раза срока службы по сравнению с устройствами фиг. 1.[0070] FIG. 2 shows a graph of the output power of 5 samples of high-power blue laser devices that were housed and assembled in such a way that they were free of siloxanes in the internal environment and had an oxygen atmosphere. Laser devices used for testing in FIG. 2 were purified using example purification sequences according to the present inventions. The average degradation rate of these devices, which were free of siloxanes, is -2.3% per 1000 hours, which provides a 43-fold increase in service life compared to the devices of Fig. 1.

[0071] Нижеследующие примеры обеспечены для иллюстрации различных вариантов осуществления настоящих способов сборки, лазерных систем и операций. Эти примеры приведены в иллюстративных целях, могут быть прогнозирующими и не должны рассматриваться как объем или же ограничивать объем настоящих изобретений.[0071] The following examples are provided to illustrate various embodiments of the present assembly methods, laser systems and operations. These examples are provided for illustrative purposes, may be predictive, and should not be construed as the scope or limitation of the scope of the present inventions.

[0072] Пример 1[0072] Example 1

[0073] Обратимся к фиг. 10, где показано схематическое изображение лазерного диода с фиг. 9, который собран в герметизированный корпус, который обеспечивает увеличенный срок службы диода. Этот корпус может быть затем встроен в лазерную систему для обеспечения увеличенного срока службы этой системы. Диод 1000 расположен внутри герметизированного кожуха 1050, который образует корпус или оболочку для лазерного диода и является модулем лазерного диода. Кожух 1050 содержит внутреннюю среду 1051, которая изолирована от внешней среды 1052. Диод 1000 распространяет лазерный пучок по пути 1056 лазерного пучка через окно 1055 во внешнюю среду 1052. Внутренняя поверхность 1080 окна 1055 выставлена во внутреннюю среду 1051 и находится с ней в контакте. Все поверхности внутренней полости свободны от загрязняющих веществ на основе кремния. Лазерный пучок находится в диапазоне длин волн в синем диапазоне спектра и имеет мощность 3 Вт. Внутренняя среда содержит 60% кислорода, посредством чего во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости создается CO2 из любых загрязняющих веществ на основе углерода, которые могут присутствовать после очистки. Помещенный в корпус модуль имеет скорость деградации мощности меньше 2,0%, и срок службы лазера составляет по меньшей мере 30000 ч.[0073] Referring to FIG. 10, which shows a schematic representation of the laser diode of FIG. 9, which is assembled in a sealed housing that provides extended diode life. This housing can then be integrated into a laser system to provide extended system life. The diode 1000 is located within an encapsulated housing 1050, which forms a housing or enclosure for the laser diode and is a laser diode module. The housing 1050 contains an internal environment 1051 that is isolated from the external environment 1052. A diode 1000 propagates a laser beam along a laser beam path 1056 through a window 1055 to an external environment 1052. The inner surface 1080 of the window 1055 is exposed to and in contact with the internal environment 1051. All surfaces of the internal cavity are free of silicon-based contaminants. The laser beam is in the blue range of the spectrum and has a power of 3 W. The internal environment contains 60% oxygen, whereby during operation of the solid state device, CO 2 is created in the internal cavity from any carbon-based contaminants that may be present after cleaning. The enclosed module has a power degradation rate of less than 2.0%, and the laser life is at least 30,000 hours.

[0074] Пример 1А[0074] Example 1A

[0075] В вариантах осуществления Примера 1 внутренняя среда может содержать от 1% до 80% кислорода. Мощность лазерного пучка может быть от примерно 1 Вт до примерно 10 Вт. Скорость деградации мощности может быть меньше 3%, меньше 2,5%, меньше 2% и меньше 1,5%. Этот вариант осуществления может обеспечивать срок службы лазера по меньшей мере 20000 ч, по меньшей мере 40000 ч, по меньшей мере 50000 ч, и по меньшей мере 100000 ч. В частности, варианты осуществления могут обеспечивать эти сроки службы и скорости деградации при сборке в лазерную систему, например, при помещении в корпус вместе с оптикой.[0075] In embodiments of Example 1, the internal environment may contain from 1% to 80% oxygen. The power of the laser beam can be from about 1 W to about 10 W. The power degradation rate can be less than 3%, less than 2.5%, less than 2% and less than 1.5%. This embodiment may provide a laser lifetime of at least 20,000 hours, at least 40,000 hours, at least 50,000 hours, and at least 100,000 hours. In particular, embodiments may provide these lifetimes and degradation rates when assembled into a laser system, for example, when placed in a housing along with optics.

[0076] Пример 1В[0076] Example 1B

[0077] Лазерный диод из Примера 1 является лазерным диодом синего свечения в корпусе типа ТО-9.[0077] The laser diode of Example 1 is a blue laser diode in a TO-9 package.

[0078] Пример 1С[0078] Example 1C

[0079] Обратимся к фиг. 11, где показано схематическое изображение 4 лазерных диодов, которые обеспечивают лазерные пучки синего свечения, которые собраны в герметизированный корпус, который обеспечивает увеличенный срок службы диодов. Этот корпус может быть затем встроен в лазерную систему для обеспечения увеличенного срока службы этой системы. Четыре лазерных диода 1100a, 1100b, 1100c, 1100d размещены, например, содержатся, в кожухе 1150, который герметизирован и, таким образом, имеет внутреннюю среду 1151. Кожух 1150 защищает внутреннюю среду 1151 и изолирует ее от внешней среды 1152. Четыре лазерных диода распространяют лазерные пучки синего свечения, имеющие мощность примерно 5 Вт, которые проходят по путям 1156a, 1156b, 1156c, 1156d пучков. Лазерные пучки проходят по их соответствующим путям пучков и выходят из кожуха 1150 через окно 1155, где они переходят во внешнюю среду 1152. Внутренняя поверхность 1180 окна 1155 выставлена во внутреннюю среду 1151 и находится в контакте с ней. Могут также использоваться четыре отдельных окна, по одному на каждый диод. Все поверхности во внутренней полости свободны от загрязняющих веществ на основе кремния. Каждый из лазерных пучков находится в диапазоне длин волн синего свечения, и каждый из них имеет мощность примерно 5 Вт. Внутренняя среда содержит 60% кислорода, посредством чего во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости создается CO2 из любых загрязняющих веществ на основе углерода, которые остаются после очистки. Помещенный в корпус модуль имеет скорость деградации мощности меньше 2,0%, и срок службы лазера составляет по меньшей мере 30000 ч.[0079] Referring to FIG. 11, which shows a schematic representation of 4 laser diodes that provide blue laser beams, which are assembled in a sealed housing that provides extended diode life. This housing can then be integrated into a laser system to provide extended system life. Four laser diodes 1100a, 1100b, 1100c, 1100d are housed, for example contained, in a housing 1150 that is sealed and thus has an internal environment 1151. The housing 1150 protects the internal environment 1151 and isolates it from the external environment 1152. The four laser diodes distribute blue laser beams having a power of approximately 5 W, which travel along beam paths 1156a, 1156b, 1156c, 1156d. The laser beams follow their respective beam paths and exit the housing 1150 through the window 1155, where they pass into the external environment 1152. The inner surface 1180 of the window 1155 is exposed to and in contact with the internal environment 1151. Four separate windows can also be used, one for each diode. All surfaces in the internal cavity are free of silicon-based contaminants. Each of the laser beams is in the blue wavelength range, and each has a power of approximately 5 watts. The internal environment contains 60% oxygen, whereby during operation of the solid state device, CO 2 is created in the internal cavity from any carbon-based contaminants that remain after cleaning. The enclosed module has a power degradation rate of less than 2.0%, and the laser life is at least 30,000 hours.

[0080] Пример 1D[0080] Example 1D

[0081] В вариантах осуществления Примера 1С внутренняя среда может содержать от 1% до 80% кислорода. Мощность лазерного пучка может быть от примерно 1 Вт до примерно 10 Вт. Скорость деградации мощности может быть меньше 3%, меньше 2,5%, меньше 2% и меньше 1,5%. Этот вариант осуществления может обеспечивать срок службы лазера по меньшей мере 20000 ч, по меньшей мере 40000 ч, по меньшей мере 50000 ч, и по меньшей мере 100000 ч. В частности, варианты осуществления могут обеспечивать эти сроки службы и скорости деградации при сборке в лазерную систему, например, при помещении в корпус вместе с оптикой.[0081] In embodiments of Example 1C, the internal environment may contain from 1% to 80% oxygen. The power of the laser beam can be from about 1 W to about 10 W. The power degradation rate can be less than 3%, less than 2.5%, less than 2% and less than 1.5%. This embodiment may provide a laser lifetime of at least 20,000 hours, at least 40,000 hours, at least 50,000 hours, and at least 100,000 hours. In particular, embodiments may provide these lifetimes and degradation rates when assembled into a laser system, for example, when placed in a housing along with optics.

[0082] Пример 1Е[0082] Example 1E

[0083] Лазерные диоды из Примера 1С являются лазерными диодами синего свечения в корпусах типа ТО-9.[0083] The laser diodes from Example 1C are blue laser diodes in TO-9 packages.

[0084] Пример 2[0084] Example 2

[0085] Обратимся к фиг. 4, где показано схематическое изображение варианта осуществления твердотельного лазерного модуля 400 высокой мощности и высокой яркости или лазерной системы для обеспечения высококачественного лазерного пучка 450 в течение длительных периодов времени без значительной деградации свойств лазерного пучка, причем модуль имеет: кожух 426, образующий внутреннюю полость 434; причем внутренняя полость изолирована от среды 435, которая является внешней по отношению к кожуху; твердотельное устройство 401 для распространения лазерного пучка 450 от поверхности 404 распространения твердотельного устройства по пути 450а лазерного пучка, и причем лазерный пучок имеет плотность мощности по меньшей мере примерно 0,5 МВт/см2 на поверхности 404 распространения; оптический модуль 402, имеющий оптическую связь с твердотельным устройством 401 и находится на пути 450а лазерного пучка; причем твердотельное устройство и оптический модуль расположены в кожухе 426 и во внутренней полости 434, посредством чего твердотельное устройство и оптический модуль изолированы от внешней среды 435; причем кожух содержит поверхность 425 распространения кожуха, посредством чего лазерный пучок проходит из кожуха 426 во внешнюю среду 435 по пути 450а лазерного луча; поверхность 425 распространения кожуха имеет оптическую связь с оптическим модулем 402 и находится на пути 450а лазерного пучка; лазерный пучок после выхода из поверхности распространения кожуха характеризуется свойствами пучка, причем свойства пучка содержат: (i) мощность по меньшей мере 100 Вт; и (ii) BPP меньше 40 мм·мрад; и причем внутренняя полость свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния, посредством чего во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости не образуется SiO2; посредством чего внутренняя полость остается свободной от наслоений SiO2; при этом скорость деградации свойств пучка составляет 2,3% за 1000 ч или менее.[0085] Referring to FIG. 4, which shows a schematic representation of an embodiment of a high power, high brightness solid state laser module 400 or laser system for providing a high quality laser beam 450 for extended periods of time without significant degradation of the laser beam properties, the module having: a housing 426 defining an internal cavity 434; wherein the inner cavity is isolated from the environment 435, which is external to the casing; a solid-state device 401 for propagating a laser beam 450 from a solid-state device propagation surface 404 along a laser beam path 450a, and wherein the laser beam has a power density of at least about 0.5 MW/cm 2 on the propagation surface 404; an optical module 402 in optical communication with the solid-state device 401 and located in the laser beam path 450a; wherein the solid-state device and the optical module are located in the housing 426 and in the internal cavity 434, whereby the solid-state device and the optical module are isolated from the external environment 435; wherein the housing includes a housing propagation surface 425, whereby the laser beam passes from the housing 426 to the external environment 435 along the laser beam path 450a; the housing propagation surface 425 is in optical communication with the optical module 402 and is in the laser beam path 450a; the laser beam, upon exiting the housing propagation surface, is characterized by beam properties, the beam properties comprising: (i) a power of at least 100 W; and (ii) BPP is less than 40 mm·mrad; and wherein the internal cavity is free from sources of silicon-based contaminants, whereby no SiO 2 is generated in the internal cavity during operation of the solid-state device; whereby the internal cavity remains free of SiO 2 deposits; in this case, the rate of degradation of beam properties is 2.3% per 1000 hours or less.

[0086] Пример 3[0086] Example 3

[0087] В одном варианте осуществления лазерный модуль из Примера 2 имеет твердотельное устройство, которое выдает лазерный пучок, причем лазерный пучок имеет длину волны в диапазоне от 410 нм до 500 нм.[0087] In one embodiment, the laser module of Example 2 has a solid-state device that outputs a laser beam, the laser beam having a wavelength in the range of 410 nm to 500 nm.

[0088] Пример 4[0088] Example 4

[0089] В одном варианте осуществления лазерный модуль из Примера 2 имеет твердотельное устройство, которое выдает лазерный пучок, причем лазерный пучок имеет длину волны в диапазоне от 405 нм до 575 нм.[0089] In one embodiment, the laser module of Example 2 has a solid-state device that outputs a laser beam, the laser beam having a wavelength in the range of 405 nm to 575 nm.

[0090] Пример 5[0090] Example 5

[0091] В одном варианте осуществления лазерный модуль из Примера 2 имеет твердотельное устройство, которое выдает лазерный пучок, причем лазерный пучок имеет длину волны в диапазоне от 500 нм до 575 нм.[0091] In one embodiment, the laser module of Example 2 has a solid-state device that outputs a laser beam, the laser beam having a wavelength in the range of 500 nm to 575 nm.

[0092] Пример 6[0092] Example 6

[0093] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примеров 2, 3, 4 и 5 твердотельное устройство является рамановским волоконным лазером, рамановским лазером на основе кристалла и комбинациями и вариантами одного или более из них. Оптический модуль имеет оптические элементы, включающие в себя коллимирующую оптику, фокусирующую оптику, линзы, зеркала, объединяющую пучки оптику и комбинации и варианты одного или более из них. Свойства пучков дополнительно имеют ширину спектральной полосы примерно 20 нм или менее. Поверхность распространения кожуха является окном, торцом волокна и комбинациями и вариантами одного или более из них. BPP меньше примерно 15 мм·мрад; и плотность мощности на поверхности распространения составляет от примерно 1 МВт/см2 до примерно 1000 МВт/см2.[0093] In the laser module embodiments of Examples 2, 3, 4, and 5, the solid-state device is a fiber Raman laser, a crystal-based Raman laser, and combinations and variations of one or more of these. The optical module has optical elements including collimating optics, focusing optics, lenses, mirrors, beam combining optics, and combinations and variations of one or more of these. The beam properties additionally have a spectral bandwidth of approximately 20 nm or less. The casing's spreading surface is a window, a fiber end, and combinations and variations of one or more of these. BPP is less than about 15 mm mrad; and the power density at the propagation surface is from about 1 MW/cm 2 to about 1000 MW/cm 2 .

[0094] Пример 7[0094] Example 7

[0095] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примеров 2, 3, 4, 5 и 6 мощность лазерного пучка составляет от примерно 100 Вт до примерно 1000 Вт. Свойства пучка дополнительно содержат ширину спектральной полосы примерно 20 нм или менее; плотность мощности на поверхности распространения составляет от примерно 0,5 МВт/см2 до примерно 1000 МВт/см2; и скорость деградации свойств пучка составляет меньше 2,0% за 1000 ч.[0095] In the laser module embodiments of Examples 2, 3, 4, 5, and 6, the laser beam power ranges from about 100 W to about 1000 W. The beam properties further include a spectral bandwidth of about 20 nm or less; The power density at the propagation surface ranges from about 0.5 MW/cm 2 to about 1000 MW/cm 2 ; and the degradation rate of beam properties is less than 2.0% per 1000 hours.

[0096] Пример 8[0096] Example 8

[0097] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примеров 2-7 и 13-26 внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 1% кислорода; посредством чего во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости создается CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода; посредством чего поверхность распространения твердотельного устройства и оптический модуль остаются свободными от углеродных наслоений.[0097] In the laser module embodiments of Examples 2-7 and 13-26, the internal cavity contains a gas containing at least 1% oxygen; whereby, during operation of the solid-state device, CO 2 from carbon-based pollutants is generated in the internal cavity; whereby the propagation surface of the solid-state device and the optical module remain free of carbon deposits.

[0098] Пример 9[0098] Example 9

[0099] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примеров 2-7 и 13-26 внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 5% кислорода; посредством чего во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости создается CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода; посредством чего поверхность распространения твердотельного устройства и оптический модуль остаются свободными от углеродных наслоений.[0099] In the laser module embodiments of Examples 2-7 and 13-26, the internal cavity contains a gas containing at least 5% oxygen; whereby, during operation of the solid-state device, CO 2 from carbon-based pollutants is generated in the internal cavity; whereby the propagation surface of the solid-state device and the optical module remain free of carbon deposits.

[00100] Пример 10[00100] Example 10

[00101] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примеров 2-7 и 13-26 внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 10% кислорода; посредством чего во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости создается CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода; посредством чего поверхность распространения твердотельного устройства и оптический модуль остаются свободными от углеродных наслоений.[00101] In the laser module embodiments of Examples 2-7 and 13-26, the internal cavity contains a gas containing at least 10% oxygen; whereby, during operation of the solid-state device, CO 2 from carbon-based pollutants is generated in the internal cavity; whereby the propagation surface of the solid-state device and the optical module remain free of carbon deposits.

[00102] Пример 11[00102] Example 11

[00103] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примеров 2-7 и 13-26 внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 20% кислорода; посредством чего во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости создается CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода; посредством чего поверхность распространения твердотельного устройства и оптический модуль остаются свободными от углеродных наслоений.[00103] In the laser module embodiments of Examples 2-7 and 13-26, the internal cavity contains a gas containing at least 20% oxygen; whereby, during operation of the solid-state device, CO 2 from carbon-based pollutants is generated in the internal cavity; whereby the propagation surface of the solid-state device and the optical module remain free of carbon deposits.

[00104] Пример 12[00104] Example 12

[00105] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примеров 2-7 и 13-26 внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере от примерно 5% до примерно 50% кислорода; посредством чего во время эксплуатации твердотельного устройства во внутренней полости создается CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода; посредством чего поверхность распространения твердотельного устройства и оптический модуль остаются свободными от углеродных наслоений.[00105] In the laser module embodiments of Examples 2-7 and 13-26, the internal cavity contains a gas containing at least about 5% to about 50% oxygen; whereby, during operation of the solid-state device, CO 2 from carbon-based pollutants is generated in the internal cavity; whereby the propagation surface of the solid-state device and the optical module remain free of carbon deposits.

[00106] Пример 13[00106] Example 13

[00107] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примеров 2-12 и 17-26 скорость деградации свойств пучка составляет 2,0% за 1000 ч или менее.[00107] In the laser module embodiments of Examples 2-12 and 17-26, the beam degradation rate is 2.0% per 1000 hours or less.

[00108] Пример 14[00108] Example 14

[00109] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примеров 2-12 и 17-26 скорость деградации свойств пучка составляет 1,8% за 1000 ч или менее.[00109] In the laser module embodiments of Examples 2-12 and 17-26, the beam degradation rate is 1.8% per 1000 hours or less.

[00110] Пример 15[00110] Example 15

[00111] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примеров 2-12 и 17-26 модуль имеет и характеризуется наличием увеличенного срока службы не менее 10000 ч.[00111] In the laser module embodiments of Examples 2-12 and 17-26, the module has and is characterized by having an extended service life of at least 10,000 hours.

[00112] Пример 16[00112] Example 16

[00113] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примеров 2-12 и 17-26 модуль характеризуется наличием увеличенного срока службы не менее 5000 ч.[00113] In the laser module embodiments of Examples 2-12 and 17-26, the module is characterized by having an extended service life of at least 5000 hours.

[00114] Пример 17[00114] Example 17

[00115] Обратимся к фиг. 5, где обеспечено схематическое изображение твердотельного лазерного модуля 500 высокой мощности и высокой яркости для обеспечения высококачественного лазерного пучка 550 синего свечения в течение длительных периодов времени без значительной деградации свойств пучка, причем модуль имеет: кожух 526, образующий внутреннюю полость 534; причем внутренняя полость изолирована от среды 535, которая является внешней по отношению к кожуху 526; множество диодных лазерных устройств 501a, 501b, 501c, 501d, 501e для распространения множества лазерных пучков, например, пучка 550, из множества граней, например, грани 504, по множеству путей диодных лазерных пучков, например, пути 550а, причем лазерные пучки имеют длину волны в диапазоне от 400 нм до 500 нм; и причем каждый лазерный пучок имеет плотность мощности по меньшей мере примерно 0,5 МВт/см2 на каждой из граней; оптический модуль 502, имеющий оптическую связь с каждым из диодных лазерных устройств и находится на путях лазерных пучков; причем оптический модуль содержит коллимирующую оптику, например, коллимирующую линзу 560, и объединяющую пучки оптику 565; причем оптический модуль 502 объединяет множество диодных лазерных пучков для обеспечения объединенного лазерного пучка 552 по пути 552а объединенного лазерного пучка; причем множество диодных лазерных устройств и оптический модуль расположены в кожухе 526 и во внутренней полости 534, посредством чего множество диодных лазерных устройств и оптический модуль изолированы от внешней среды 535; причем кожух содержит поверхность 525 распространения кожуха, посредством чего объединенный лазерный пучок проходит из кожуха 526 во внешнюю среду 535 по пути 552а объединенного лазерного пучка; поверхность 525 распространения кожуха имеет оптическую связь с оптическим модулем 502 и находится на пути 552а объединенного лазерного пучка; объединенный лазерный пучок 552 после выхода из поверхности 525 распространения кожуха характеризуется свойствами пучка, причем свойства пучка содержат: (i) мощность по меньшей мере 100 Вт; и (ii) BPP меньше 40 мм·мрад; и причем внутренняя полость 534 свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния, посредством чего во время эксплуатации множества диодных лазерных устройств во внутренней полости не образуется SiO2 ; посредством чего внутренняя полость остается свободной от наслоений SiO2; при этом скорость деградации свойств объединенного пучка составляет 2,3% за 1000 ч или менее.[00115] Referring to FIG. 5, which provides a schematic illustration of a high power, high brightness solid state laser module 500 for providing a high quality blue laser beam 550 for extended periods of time without significant degradation of the beam properties, the module having: a housing 526 defining an internal cavity 534; wherein the inner cavity is isolated from the environment 535, which is external to the casing 526; a plurality of diode laser devices 501a, 501b, 501c, 501d, 501e for propagating a plurality of laser beams, such as beam 550, from a plurality of faces, such as face 504, along a plurality of diode laser beam paths, such as path 550a, wherein the laser beams have a length waves in the range from 400 nm to 500 nm; and wherein each laser beam has a power density of at least about 0.5 MW/cm 2 on each of the faces; an optical module 502 in optical communication with each of the diode laser devices and located in the paths of the laser beams; wherein the optical module includes collimating optics, for example, collimating lens 560, and beam combining optics 565; wherein the optical module 502 combines a plurality of diode laser beams to provide a combined laser beam 552 along a combined laser beam path 552a; wherein the plurality of diode laser devices and the optical module are located in the housing 526 and in the internal cavity 534, whereby the plurality of diode laser devices and the optical module are isolated from the external environment 535; wherein the housing includes a housing propagation surface 525, whereby the combined laser beam passes from the housing 526 to the external environment 535 along the combined laser beam path 552a; the housing propagation surface 525 is in optical communication with the optical module 502 and is in the path 552a of the combined laser beam; the combined laser beam 552 upon exiting the housing propagation surface 525 is characterized by beam properties, the beam properties comprising: (i) a power of at least 100 W; and (ii) BPP is less than 40 mm·mrad; and wherein the inner cavity 534 is free from sources of silicon-based contaminants, whereby no SiO 2 is generated in the inner cavity during operation of the plurality of diode laser devices; whereby the internal cavity remains free of SiO 2 deposits; in this case, the rate of degradation of the properties of the combined beam is 2.3% in 1000 hours or less.

[00116] Пример 18[00116] Example 18

[00117] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примера 17 и других Примеров свойства пучка дополнительно содержат ширину спектральной полосы примерно 15 нм или менее; поверхность распространения кожуха выбирается из группы, состоящей из окна и торца волокна; BPP меньше примерно 15 мм·мрад; и плотность мощности на поверхности распространения составляет от примерно 0,5 МВт/см2 до примерно 1000 МВт/см2.[00117] In embodiments of the laser modules of Example 17 and other Examples, the beam properties further comprise a spectral bandwidth of about 15 nm or less; the casing propagation surface is selected from the group consisting of a window and a fiber end; BPP is less than about 15 mm mrad; and the power density at the propagation surface is from about 0.5 MW/cm 2 to about 1000 MW/cm 2 .

[00118] Пример 19[00118] Example 19

[00119] В вариантах осуществления лазерных модулей из Примера 17 и других Примеров, свойства пучка дополнительно содержат ширину спектральной полосы примерно 15 нм или менее; мощность объединенного лазерного пучка составляет по меньшей мере примерно 500 Вт; поверхность распространения кожуха выбирается из группы, состоящей из окна и торца волокна; BPP меньше примерно 30 мм·мрад; и плотность мощности на поверхности распространения составляет от примерно 0,5 МВт/см2 до примерно 1000 МВт/см2.[00119] In embodiments of the laser modules of Example 17 and other Examples, the beam properties further comprise a spectral bandwidth of about 15 nm or less; the power of the combined laser beam is at least about 500 W; the casing propagation surface is selected from the group consisting of a window and a fiber end; BPP is less than about 30 mm·mrad; and the power density at the propagation surface is from about 0.5 MW/cm 2 to about 1000 MW/cm 2 .

[00120] Пример 20[00120] Example 20

[00121] Обратимся к фиг. 6, где обеспечено схематическое изображение твердотельного лазерного модуля 600 высокой мощности и высокой яркости для обеспечения высококачественного лазерного пучка 650 синего свечения по пути 650а лазерного пучка в течение длительных периодов времени без значительной деградации свойств лазерного пучка, причем модуль имеет: кожух 626, образующий внутреннюю полость 634; причем внутренняя полость 634 образует изолированную среду; множество оптически активных поверхностей, например, поверхность 604а, поверхность 604b, поверхность 604c, поверхность 604d, поверхность 604e, причем лазерный пучок синего свечения распространяется из, проходит в, или отражается оптически активными поверхностями; множество оптически активных поверхностей расположено в изолированной среде внутренней полости 634 кожуха; причем по меньшей мере одна из оптически активных поверхностей расположена на твердотельном лазерном устройстве 601; причем лазерный пучок имеет плотность мощности по меньшей мере примерно 0,5 МВт/см2 на одной или более оптически активных поверхностях, например, поверхности 604а, поверхности 604b, поверхности 604c, поверхности 604d, поверхности 604e; и причем внутренняя полость 634 свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния, посредством чего во время эксплуатации твердотельного лазерного устройства во внутренней полости не образуется SiO2 ; причем внутренняя полость 634 содержит газ, содержащий кислород; посредством чего во время эксплуатации твердотельного лазерного устройства во внутренней полости создается CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода; посредством чего множество оптически активных поверхностей остается свободным от наслоений углерода и SiO2; при этом скорость деградации мощности лазерного пучка синего свечения составляет 2,3% за 1000 ч или менее.[00121] Referring to FIG. 6, which provides a schematic representation of a high power, high brightness solid state laser module 600 for providing a high quality blue laser beam 650 along laser beam path 650a for extended periods of time without significant degradation of the laser beam properties, the module having: a housing 626 defining an internal cavity 634; wherein the inner cavity 634 forms an isolated environment; a plurality of optically active surfaces, for example, surface 604a, surface 604b, surface 604c, surface 604d, surface 604e, wherein the blue laser beam propagates from, passes into, or is reflected by the optically active surfaces; a plurality of optically active surfaces are located in an isolated environment of the inner housing cavity 634; wherein at least one of the optically active surfaces is located on the solid-state laser device 601; wherein the laser beam has a power density of at least about 0.5 MW/cm 2 on one or more optically active surfaces, for example, surface 604a, surface 604b, surface 604c, surface 604d, surface 604e; and wherein the internal cavity 634 is free from sources of silicon-based contaminants, whereby no SiO 2 is generated in the internal cavity during operation of the solid-state laser device; wherein the inner cavity 634 contains a gas containing oxygen; whereby, during operation of the solid-state laser device, CO 2 from carbon-based pollutants is generated in the internal cavity; whereby a plurality of optically active surfaces remain free of carbon and SiO 2 deposits; in this case, the rate of degradation of the blue laser beam power is 2.3% in 1000 hours or less.

[00122] Оптически активная поверхность 604е является окном, обеспечивающим прохождение лазерного пучка 650 из кожуха во внешнюю среду 635.[00122] The optically active surface 604e is a window allowing the laser beam 650 to pass from the housing to the external environment 635.

[00123] Пример 21[00123] Example 21

[00124] Лазерный модуль 600 с фиг. 6 и лазерный модуль 500 с фиг. 5, причем твердотельный лазер выдает лазерный пучок, имеющий длину волны в диапазоне зеленых длин волн.[00124] Laser module 600 of FIG. 6 and laser module 500 of FIG. 5, wherein the solid-state laser produces a laser beam having a wavelength in the green wavelength range.

[00125] Пример 21А[00125] Example 21A

[00126] Твердотельный лазер зеленого свечения из Примера 22 является лазерной системой инфракрасного (IR) свечения, частота излучения которой удваивается в кристалле ниобита лития. Эта система может иметь лазерный диод, внешний резонатор и кристалл ниобита лития в фокальной точке внешнего резонатора, причем все это может содержаться внутри кожуха.[00126] The green solid state laser of Example 22 is an infrared (IR) laser system whose emission frequency is doubled in a lithium niobite crystal. This system may have a laser diode, an external resonator, and a lithium niobite crystal at the focal point of the external resonator, all of which may be contained within a housing.

[00127] Пример 22[00127] Example 22

[00128] Лазерные системы и модули из Примеров 2-21, 21А, где лазерные пучки имеют ширину полосы примерно 5 нм, примерно 10 нм, примерно 20 нм, от примерно 10 нм до примерно 30 нм, от примерно 5 нм до примерно 40 нм, примерно 20 нм или менее, примерно 30 нм или менее, примерно 15 нм или менее, примерно 10 нм или менее.[00128] The laser systems and modules of Examples 2-21, 21A, wherein the laser beams have a bandwidth of about 5 nm, about 10 nm, about 20 nm, about 10 nm to about 30 nm, about 5 nm to about 40 nm , about 20 nm or less, about 30 nm or less, about 15 nm or less, about 10 nm or less.

[00129] Пример 23[00129] Example 23

[00130] Лазерные системы и модули из Примеров 2-23, где лазерный пучок у или вблизи точки, где пучок выходит из кожуха и распространяется во внешнюю среду, имеет мощности от примерно 100 Вт до примерно 100000 Вт, от примерно 100 Вт до примерно 40000 Вт, от примерно 100 Вт до примерно 1000 Вт, примерно 200 Вт, примерно 250 Вт, примерно 500 Вт, примерно 1000 Вт, примерно 10000 Вт, по меньшей мере примерно 100 Вт, по меньшей мере примерно 200 Вт, по меньшей мере примерно 500 Вт и по меньшей мере примерно 1000 Вт.[00130] The laser systems and modules of Examples 2-23, wherein the laser beam at or near the point where the beam exits the housing and propagates into the external environment has powers from about 100 W to about 100,000 W, from about 100 W to about 40,000 W, from about 100 W to about 1000 W, about 200 W, about 250 W, about 500 W, about 1000 W, about 10,000 W, at least about 100 W, at least about 200 W, at least about 500 W and at least about 1000 W.

[00131] Пример 24[00131] Example 24

[00132] Лазерные системы и модули из Примеров 2-23, где лазерный пучок имеет BPP от примерно 10 мм·мрад до примерно 50 мм·мрад, меньше примерно 40 мм·мрад, меньше примерно 30 мм·мрад, меньше примерно 20 мм·мрад, меньше примерно 15 мм·мрад, и меньше примерно 10 мм·мрад.[00132] The laser systems and modules of Examples 2-23, wherein the laser beam has a BPP of about 10 mm mrad to about 50 mm mrad, less than about 40 mm mrad, less than about 30 mm mrad, less than about 20 mm mrad. mrad, less than about 15 mm·mrad, and less than about 10 mm·mrad.

[00133] Пример 25[00133] Example 25

[00134] Лазерные системы и модули из Примеров 2-23, где источниками загрязняющих веществ на основе кремния являются силоксаны, полимеризованные силоксаны, линейные силоксаны, циклические силоксаны, циклометиконы, полисилоксаны и варианты одного или более из них.[00134] The laser systems and modules of Examples 2-23, wherein the sources of silicon-based contaminants are siloxanes, polymerized siloxanes, linear siloxanes, cyclic siloxanes, cyclomethicones, polysiloxanes, and variations of one or more of these.

[00135] Пример 26[00135] Example 26

[00136] Лазерные системы и модули из Примеров 2-25, где источниками загрязняющих веществ на основе углерода являются остатки растворителя, масла, отпечатки пальцев, другие источники углеводородов и комбинации и варианты одного или более из них.[00136] The laser systems and modules of Examples 2-25, wherein the sources of carbon-based contaminants include solvent residues, oils, fingerprints, other hydrocarbon sources, and combinations and variations of one or more of these.

[00137] Пример 27[00137] Example 27

[00138] Варианты осуществления твердотельных лазеров высокой яркости синего свечения показаны в Таблице 1. Эта таблица показывает мощность, яркость и эффективность, которые могут быть обеспечены 2,5-ваттными лазерными диодами в двумерной конфигурации со спектральным объединением пучков. Эта таблица показывает, как мощность и яркость лазерных систем, основанных на 350-ваттном модуле, который является стандартным блоком, масштабируются до многокиловаттного уровня мощности с использованием волоконных объединителей для ввода в волокно процесса.[00138] Embodiments of high-brightness blue solid-state lasers are shown in Table 1. This table shows the power, brightness, and efficiency that can be provided by 2.5-watt laser diodes in a two-dimensional spectrum-combined configuration. This table shows how the power and brightness of laser systems based on a 350-watt module, which is a standard building block, are scaled to multi-kilowatt power levels using in-fiber couplers for the process.

[00139] Таблица 1[00139] Table 1

МодулиModules Выходная мощностьoutput power BPP (мм·мрад)BPP (mm mrad) 11 350350 55 22 700700 1313 33 10501050 1414 44 14001400 1515 55 17501750 1717 66 21002100 1919 77 24502450 1919 88 28002800 2121 99 31503150 2323 1010 35003500 2424 11eleven 38503850 2525 1212 42004200 2727 1313 45504550 2727 1414 49004900 2828 1515 52505250 2929 1616 56005600 30thirty 1717 59505950 3131 1818 63006300 3232

[00140] Системы, обеспечивающие пучки из Таблицы 1, имеют скорость деградации свойств пучка, которая составляет от примерно 5% до примерно 1,5% за 1000 ч или менее, 2,5% за 1000 ч или менее, 2,0% за 1000 ч или менее, 1,8% за 1000 ч или менее, 1,0% за 1000 ч или менее и меньшие значения. Системы, обеспечивающие пучки из Таблицы 1, имеют сроки службы от по меньшей мере примерно 5000 ч до примерно 100000 ч, по меньшей мере примерно 5000 ч, по меньшей мере примерно 10000 ч, по меньшей мере примерно 20000 ч, по меньшей мере примерно 40000 ч, от примерно 10000 ч до примерно 50000 ч и большие сроки службы.[00140] Systems providing the beams of Table 1 have beam property degradation rates that range from about 5% to about 1.5% per 1000 hours or less, 2.5% per 1000 hours or less, 2.0% per 1000 hours or less, 1.8% for 1000 hours or less, 1.0% for 1000 hours or less and less. Systems providing the beams of Table 1 have service lives of at least about 5,000 hours to about 100,000 hours, at least about 5,000 hours, at least about 10,000 hours, at least about 20,000 hours, at least about 40,000 hours , from about 10,000 h to about 50,000 h and long service lives.

[00141] Пример 28[00141] Example 28

[00142] Те же самые модули из Примера 27 могут быть также объединены в свободном пространстве, что сохраняет яркость, но усложняет замену модулей. Мощность и произведения параметров пучка, которые могут быть обеспечены, показаны в Таблице 2.[00142] The same modules from Example 27 can also be combined in free space, which preserves brightness but makes module replacement more difficult. The power and beam parameter products that can be provided are shown in Table 2.

[00143] Таблица 2[00143] Table 2

Выходная мощностьoutput power Волокно процесса (мкм)Process fiber (µm) BPP (мм·мрад)BPP (mm mrad) 350350 4545 55 700700 9090 1313 10501050 9797 1414 14001400 109109 1515 17501750 122122 1717 21002100 135135 1919 24502450 135135 1919 28002800 149149 2121 31503150 163163 2323 35003500 172172 2424 38503850 181181 2525 42004200 191191 2727 45504550 195195 2727 49004900 203203 2828 52505250 208208 2929 56005600 216216 30thirty 59505950 219219 3131 63006300 230230 3232

[00144] Системы, обеспечивающие пучки Таблицы 2, имеют скорость деградации свойств пучка, которая составляет от примерно 5% до примерно 1,5% за 1000 ч или менее, 2,5% за 1000 ч или менее, 2,0% за 1000 ч или менее, 1,8% за 1000 ч или менее, 1,0% за 1000 ч или менее и меньшие значения. Системы, обеспечивающие пучки Таблицы 2, имеют сроки службы от по меньшей мере примерно 5000 ч до примерно 100000 ч, по меньшей мере примерно 5000 ч, по меньшей мере примерно 10000 ч, по меньшей мере примерно 20000 ч, по меньшей мере примерно 40000 ч, от примерно 10000 ч до примерно 50000 ч и большие сроки службы.[00144] Systems providing the beams of Table 2 have beam property degradation rates that range from about 5% to about 1.5% per 1000 hours or less, 2.5% per 1000 hours or less, 2.0% per 1000 h or less, 1.8% for 1000 h or less, 1.0% for 1000 h or less and less. Systems providing the beams of Table 2 have service lives of at least about 5,000 hours to about 100,000 hours, at least about 5,000 hours, at least about 10,000 hours, at least about 20,000 hours, at least about 40,000 hours, from about 10,000 h to about 50,000 h and long service lives.

[00145] Пример 29[00145] Example 29

[00146] Варианты осуществления твердотельных лазеров высокой яркости синего свечения показаны в Таблице 3 для систем, использующих более мощный лазерный диод синего свечения в каждом устройстве, мощность которого приблизительно составляет 6,5 Вт. Базовый модуль имеет теперь мощность приблизительно 900 Вт, и эти модули объединяются через волоконные объединители для создания лазерных диодных систем высокой мощности и высокой яркости синего свечения, показанных в Таблице 3.[00146] High brightness blue solid state laser embodiments are shown in Table 3 for systems using a higher power blue laser diode in each device, which is approximately 6.5 Watts. The base module now has a power of approximately 900 W, and these modules are combined through fiber couplers to create the high power, high blue luminance laser diode systems shown in Table 3.

[00147] Таблица 3[00147] Table 3

Число модулейNumber of modules Выходная мощностьoutput power BPP (мм·мрад)BPP (mm mrad) 11 882882 55 22 17641764 1313 33 26462646 1414 44 35283528 1515 55 44104410 1717 66 52925292 1919 77 61746174 1919 88 70567056 2121 99 79387938 2323 1010 88208820 2424 11eleven 97029702 2525 1212 1058410584 2727 1313 1146611466 2727 1414 1234812348 2828 1515 1323013230 2929 1616 1411214112 30thirty 1717 1499414994 3131 1818 1587615876 3232

[00148] Системы, обеспечивающие пучки Таблицы 3, имеют скорость деградации свойств пучка, которая составляет от примерно 5% до примерно 1,5% за 1000 ч или менее, 2,5% за 1000 ч или менее, 2,0% за 1000 ч или менее, 1,8% за 1000 ч или менее, 1,0% за 1000 ч или менее и меньшие значения. Системы, обеспечивающие пучки Таблицы 3, имеют сроки службы от по меньшей мере примерно 5000 ч до примерно 100000 ч, по меньшей мере примерно 5000 ч, по меньшей мере примерно 10000 ч, по меньшей мере примерно 20000 ч, по меньшей мере примерно 40000 ч, от примерно 10000 ч до примерно 50000 ч и большие сроки службы.[00148] Systems providing beams of Table 3 have beam property degradation rates that range from about 5% to about 1.5% per 1000 hours or less, 2.5% per 1000 hours or less, 2.0% per 1000 h or less, 1.8% for 1000 h or less, 1.0% for 1000 h or less and less. Systems providing beams of Table 3 have service lives of at least about 5,000 hours to about 100,000 hours, at least about 5,000 hours, at least about 10,000 hours, at least about 20,000 hours, at least about 40,000 hours, from about 10,000 h to about 50,000 h and long service lives.

[00149] Пример 30[00149] Example 30

[00150] Обратимся к фиг. 7, которая является графиком зависимости лазерной мощности от срока эксплуатации. Можно увидеть, что лазерный диодный модуль синего свечения обеспечивает профиль эксплуатации, где скорость деградации (вычерченная линия) является малой. Скорость деградации имеет прямой участок от примерно 200 ч до примерно 550 ч. После примерно 800 ч скорость деградации составляет примерно 0,7% за 1000 ч. Эта скорость деградации, показанная для срока эксплуатации от 800 до 1600 ч, будет оставаться той же самой (т.е., наклон вычерченной линии значительно не изменится) в течение остальной части срока службы системы.[00150] Referring to FIG. 7, which is a graph of laser power versus service life. It can be seen that the blue laser diode module provides an operating profile where the degradation rate (drawn line) is low. The degradation rate has a straight line from about 200 hours to about 550 hours. After about 800 hours, the degradation rate is about 0.7% per 1000 hours. This degradation rate, shown for a service life of 800 to 1600 hours, will remain the same ( i.e., the slope of the drawn line will not change significantly) for the remainder of the system's life.

[00151] Пример 31[00151] Example 31

[00152] Обратимся к фиг. 8, которая является графиком зависимости лазерной мощности от срока эксплуатации. Можно увидеть, что лазерный диодный модуль синего свечения обеспечивает профиль эксплуатации, где скорость деградации (вычерченная линия) является малой. Скорость деградации имеет прямой участок от примерно 150 ч до примерно 800 ч. После примерно 800 ч скорость деградации составляет примерно 0,7% за 1000 ч. Эта скорость деградации, показанная для срока эксплуатации от 800 до 1600 ч, будет оставаться той же самой (т.е., наклон вычерченной линии значительно не изменится) в течение остальной части срока службы системы.[00152] Referring to FIG. 8, which is a graph of laser power versus service life. It can be seen that the blue laser diode module provides an operating profile where the degradation rate (drawn line) is low. The degradation rate has a straight line from about 150 hours to about 800 hours. After about 800 hours, the degradation rate is about 0.7% per 1000 hours. This degradation rate, shown for a service life of 800 to 1600 hours, will remain the same ( i.e., the slope of the drawn line will not change significantly) for the remainder of the system's life.

[00153] Следует отметить, что не существует никаких требований обеспечить или рассмотреть теорию, лежащую в основе новой и прорывной эффективности или других предпочтительных признаков и свойств, которые являются предметом вариантов осуществления настоящих изобретений или связаны с ними. Тем не менее, различные теории обеспечены в этом описании изобретения для дальнейшего улучшения данной области техники и, в частности, в важной области лазеров, лазерной обработки и применений лазеров. Эти теории приводятся в этом описании изобретения и, если явно не указано иное, никоим образом не ограничивают и не сужают объем охраны, предоставляемый заявленным изобретениям. Эти теории могут не требоваться и не применяться на практике для использования настоящих изобретений. Следует также понимать, что настоящие изобретения могут приводить к новым и прежде неизвестным теориям для объяснения функционирования, функций и признаков вариантов осуществления способов, изделий, материалов, устройств и систем настоящих изобретений; и такие разработанные позже теории не должны ограничивать объем охраны, предоставляемый настоящим изобретениям.[00153] It should be noted that there is no requirement to provide or discuss the theory underlying new and breakthrough performance or other advantageous features and properties that are the subject of or associated with embodiments of the present inventions. However, various theories are provided in this specification for further improvement of the art and, in particular, in the important field of lasers, laser processing and laser applications. These theories are set forth in this specification and, unless expressly stated otherwise, do not in any way limit or narrow the scope of protection afforded to the claimed inventions. These theories may not be required or practiced to practice the present inventions. It should also be understood that the present inventions may lead to new and previously unknown theories to explain the operation, functions and features of embodiments of the methods, products, materials, devices and systems of the present inventions; and such later developed theories shall not limit the scope of protection granted to the present inventions.

[00154] Различные варианты осуществления лазеров, диодов, массивов, модулей, узлов, видов деятельности и операций, изложенные в этом описании изобретения, могут быть использованы в идентифицированных выше областях и в различных других областях. Дополнительно эти варианты осуществления, например, могут быть использованы с: существующими лазерами, системами аддитивного производства, операциями и видами деятельности, а также другим существующим оборудованием, будущими лазерами, системами аддитивного производства, операциями и видами деятельности; и такими элементами, которые могут быть модифицированы отчасти на основе идей этого описания изобретения. Дополнительно, различные варианты осуществления, изложенные в этом описании изобретения, могут быть использованы друг с другом в разных и различных комбинациях. Таким образом, например, конфигурации, обеспечиваемые в различных вариантах осуществления этого описания изобретения, могут быть использованы друг с другом. Например, компоненты варианта осуществления, имеющего A, A’ и B, и компоненты варианта осуществления, имеющего A’’, C и D, могут быть использованы друг с другом в различных комбинациях, например, A, C, D, и A, A’’ C и D, и т.д., согласно идеям этого описания изобретения. Объем охраны, предоставляемой настоящим изобретениям, не следует ограничивать конкретным вариантом осуществления, конфигурацией или расположением, которые изложены в конкретном варианте осуществления, например, в варианте осуществления на конкретной фигуре.[00154] Various embodiments of the lasers, diodes, arrays, modules, assemblies, activities and operations set forth in this specification may be used in the fields identified above and in various other fields. Additionally, these embodiments, for example, can be used with: existing lasers, additive manufacturing systems, operations and activities, as well as other existing equipment, future lasers, additive manufacturing systems, operations and activities; and such elements as may be modified in part based on the teachings of this specification. Additionally, the various embodiments set forth in this specification may be used with each other in different and varied combinations. Thus, for example, the configurations provided in various embodiments of this specification may be used with each other. For example, components of an embodiment having A, A' and B and components of an embodiment having A'', C and D can be used with each other in various combinations, for example, A, C, D, and A, A '' C and D, etc., according to the teachings of this specification. The scope of protection granted to the present inventions should not be limited to the particular embodiment, configuration or arrangement that is set forth in the particular embodiment, for example, in the embodiment in the particular figure.

[00155] Настоящее изобретение может быть реализовано в формах, отличных от форм, конкретно раскрытых здесь, не выходя за рамки его сущности или существенных характеристик. Описанные варианты осуществления должны считаться во всех отношениях только иллюстративными, а не ограничивающими.[00155] The present invention may be embodied in forms other than those specifically disclosed herein without departing from its spirit or essential characteristics. The described embodiments are to be considered in all respects only as illustrative and not limiting.

Claims (91)

1. Твердотельный лазерный модуль для получения лазерного пучка синего свечения, содержащий:1. Solid-state laser module for producing a blue laser beam, containing: а) кожух, образующий внутреннюю полость, изолированную от внешней среды,a) a casing forming an internal cavity isolated from the external environment, b) твердотельное устройство для распространения лазерного пучка от поверхности распространения по пути лазерного пучка, причем лазерный пучок имеет длину волны в диапазоне от 410 до 500 нм и плотность мощности по меньшей мере 0,5 МВт/см2 на поверхности распространения,b) a solid-state device for propagating a laser beam from a propagation surface along the path of the laser beam, wherein the laser beam has a wavelength in the range of 410 to 500 nm and a power density of at least 0.5 MW/cm 2 at the propagation surface, с) оптический модуль, имеющий оптическую связь с твердотельным устройством и находящийся на пути лазерного пучка,c) an optical module having optical communication with the solid-state device and located in the path of the laser beam, при этом твердотельное устройство и оптический модуль расположены во внутренней полости кожуха, который изолирует их от внешней среды,in this case, the solid-state device and the optical module are located in the internal cavity of the casing, which isolates them from the external environment, кожух имеет поверхность распространения, которая пропускает лазерный пучок из кожуха во внешнюю среду по пути лазерного пучка, имеет оптическую связь с оптическим модулем и находится на пути лазерного пучка,the housing has a propagation surface that transmits the laser beam from the housing to the external environment along the path of the laser beam, has an optical connection with the optical module and is located in the path of the laser beam, причем лазерный пучок после выхода из поверхности распространения кожуха характеризуется свойствами пучка, включающими: (i) мощность по меньшей мере 100 Вт и (ii) произведение параметров пучка (BPP) меньше 100 мм⋅мрад,wherein the laser beam, upon exiting the housing propagation surface, is characterized by beam properties including: (i) a power of at least 100 W and (ii) a beam parameter product (BPP) of less than 100 mm⋅mrad, а внутренняя полость кожуха свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния, что предотвращает образование и наслоение SiO2, при этом скорость деградации свойств пучка составляет 2,3% за 1000 ч или менее.and the inner cavity of the casing is free from sources of silicon-based contaminants, which prevents the formation and buildup of SiO 2 , while the degradation rate of beam properties is 2.3% in 1000 hours or less. 2. Модуль по п. 1, в котором твердотельное устройство выбрано из группы, состоящей из рамановского волоконного лазера, диодного лазера и рамановского лазера на основе кристалла, а оптический модуль содержит оптические элементы, выбранные из группы, состоящей из коллимирующей оптики, фокусирующей оптики, линз, зеркал и объединяющей пучки оптики,2. The module of claim 1, wherein the solid-state device is selected from the group consisting of a fiber Raman laser, a diode laser and a crystal-based Raman laser, and the optical module contains optical elements selected from the group consisting of collimating optics, focusing optics, lenses, mirrors and beam combining optics, причем пучок дополнительно характеризуется шириной спектральной полосы 20 нм или менее,wherein the beam is further characterized by a spectral bandwidth of 20 nm or less, поверхность распространения кожуха представляет собой окно или торец волокна,the casing's spreading surface is a window or fiber end, при этом BPP меньше 40 мм⋅мрад, а плотность мощности на поверхности распространения составляет от 1 до 1000 МВт/см2.in this case, BPP is less than 40 mm⋅mrad, and the power density on the propagation surface ranges from 1 to 1000 MW/cm 2 . 3. Модуль по п. 1, в котором твердотельное устройство выбрано из группы, состоящей из рамановского волоконного лазера, диодного лазера и рамановского лазера на основе кристалла, а мощность лазерного пучка составляет от 100 до 1000 Вт,3. The module according to claim 1, wherein the solid-state device is selected from the group consisting of a fiber Raman laser, a diode laser and a crystal-based Raman laser, and the laser beam power is from 100 to 1000 W, причем пучок дополнительно характеризуется шириной спектральной полосы 20 нм или менее;wherein the beam is further characterized by a spectral bandwidth of 20 nm or less; плотность мощности на поверхности распространения составляет от 0,5 до 1000 МВт/см2, а скорость деградации свойств пучка составляет меньше 2,0% за 1000 ч.The power density at the propagation surface ranges from 0.5 to 1000 MW/ cm2 , and the degradation rate of the beam properties is less than 2.0% per 1000 hours. 4. Модуль по любому из пп. 1-3, в котором внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 1% кислорода, обеспечивающий во время эксплуатации твердотельного устройства образование во внутренней полости CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода и предотвращение наслоения углерода на поверхности распространения твердотельного устройства и оптического модуля.4. Module according to any one of paragraphs. 1-3, in which the internal cavity contains a gas containing at least 1% oxygen, ensuring, during operation of the solid-state device, the formation of CO 2 from carbon-based pollutants in the internal cavity and preventing the deposition of carbon on the distribution surface of the solid-state device and the optical module. 5. Модуль по любому из пп. 1-3, в котором внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 10% кислорода, обеспечивающий во время эксплуатации твердотельного устройства образование во внутренней полости CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода и предотвращение наслоения углерода на поверхности распространения твердотельного устройства и оптического модуля.5. Module according to any one of paragraphs. 1-3, in which the internal cavity contains a gas containing at least 10% oxygen, ensuring, during operation of the solid-state device, the formation of CO 2 from carbon-based pollutants in the internal cavity and preventing the deposition of carbon on the distribution surface of the solid-state device and the optical module. 6. Модуль по любому из пп. 1-3, в котором внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 40% кислорода, обеспечивающий во время эксплуатации твердотельного устройства образование во внутренней полости CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода и предотвращение наслоения углерода на поверхности распространения твердотельного устройства и оптического модуля.6. Module according to any one of paragraphs. 1-3, in which the internal cavity contains a gas containing at least 40% oxygen, ensuring, during operation of the solid-state device, the formation of CO 2 from carbon-based pollutants in the internal cavity and preventing the deposition of carbon on the distribution surface of the solid-state device and the optical module. 7. Модуль по любому из пп. 1-3, в котором внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 60% кислорода, обеспечивающий во время эксплуатации твердотельного устройства образование во внутренней полости CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода и предотвращение наслоения углерода на поверхности распространения твердотельного устройства и оптического модуля.7. Module according to any one of paragraphs. 1-3, in which the internal cavity contains a gas containing at least 60% oxygen, ensuring, during operation of the solid-state device, the formation of CO 2 from carbon-based pollutants in the internal cavity and preventing the deposition of carbon on the distribution surface of the solid-state device and the optical module. 8. Модуль по любому из пп. 1-7, который обеспечивает скорость деградации свойств пучка 2,0% за 1000 ч или менее.8. Module according to any one of paragraphs. 1-7, which provides a degradation rate of beam properties of 2.0% in 1000 hours or less. 9. Модуль по любому из пп. 1-7, который обеспечивает скорость деградации свойств пучка 1,8% за 1000 ч или менее.9. Module according to any one of paragraphs. 1-7, which provides a degradation rate of beam properties of 1.8% in 1000 hours or less. 10. Модуль по любому из пп. 1-9, который обеспечивает плотность мощности, составляющую по меньшей мере 1 МВт/см2, на поверхности распространения.10. Module according to any one of paragraphs. 1-9, which provides a power density of at least 1 MW/cm 2 at the propagation surface. 11. Модуль по любому из пп. 1-9, который обеспечивает плотность мощности, составляющую по меньшей мере 5 МВт/см2, на поверхности распространения.11. Module according to any one of paragraphs. 1-9, which provides a power density of at least 5 MW/cm 2 at the propagation surface. 12. Модуль по любому из пп. 1-9, который обеспечивает плотность мощности, составляющую по меньшей мере 10 МВт/см2, на поверхности распространения.12. Module according to any one of paragraphs. 1-9, which provides a power density of at least 10 MW/cm 2 at the propagation surface. 13. Модуль по любому из пп. 1-9, который обеспечивает плотность мощности, составляющую по меньшей мере 20 МВт/см2, на поверхности распространения.13. Module according to any one of paragraphs. 1-9, which provides a power density of at least 20 MW/cm 2 at the propagation surface. 14. Модуль по любому из пп. 1-13, в котором количество загрязняющих веществ на основе кремния во внутренней полости меньше 0,001 г.14. Module according to any one of paragraphs. 1-13, in which the amount of silicon-based contaminants in the internal cavity is less than 0.001 g. 15. Модуль по любому из пп. 1-13, в котором количество загрязняющих веществ на основе кремния во внутренней полости меньше 0,0001 г.15. Module according to any one of paragraphs. 1-13, in which the amount of silicon-based contaminants in the internal cavity is less than 0.0001 g. 16. Модуль по любому из пп. 1-13 в котором количество загрязняющих веществ на основе кремния во внутренней полости меньше 0,00001 г.16. Module according to any one of paragraphs. 1-13 in which the amount of silicon-based contaminants in the internal cavity is less than 0.00001 g. 17. Модуль по любому из пп. 1-13, в котором количество кремния во внутренней полости меньше 0,01 млн-1.17. Module according to any one of paragraphs. 1-13, in which the amount of silicon in the internal cavity is less than 0.01 ppm . 18. Модуль по любому из пп. 1-13, в котором количество кремния во внутренней полости меньше 0,001 млн-1.18. Module according to any one of paragraphs. 1-13, in which the amount of silicon in the internal cavity is less than 0.001 ppm . 19. Модуль по любому из пп. 1-13, в котором количество кремния во внутренней полости меньше 0,0001 млн-1.19. Module according to any one of paragraphs. 1-13, in which the amount of silicon in the internal cavity is less than 0.0001 ppm . 20. Модуль по любому из пп. 1-19, в котором твердотельное устройство содержит корпус типа ТО-9.20. Module according to any one of paragraphs. 1-19, in which the solid-state device contains a TO-9 type housing. 21. Твердотельный лазерный модуль для получения лазерного пучка синего свечения, содержащий:21. Solid-state laser module for producing a blue laser beam, containing: а) кожух, образующий внутреннюю полость, изолированную от внешней среды,a) a casing forming an internal cavity isolated from the external environment, b) диодные лазерные устройства для распространения лазерных пучков из граней диодов по путям лазерных пучков, причем лазерные пучки имеют длину волны в диапазоне от 400 до 500 нм и каждый лазерный пучок имеет плотность мощности по меньшей мере 0,5 МВт/см2 на гранях диодов;b) diode laser devices for propagating laser beams from diode faces along laser beam paths, wherein the laser beams have a wavelength in the range of 400 to 500 nm and each laser beam has a power density of at least 0.5 MW/cm 2 at the diode faces ; с) оптический модуль, имеющий оптическую связь с диодными лазерными устройствами и находящийся на путях лазерных пучков, причем оптический модуль содержит коллимирующую оптику и объединяющую пучки оптику, при этомc) an optical module in optical communication with the diode laser devices and located in the paths of the laser beams, the optical module comprising collimating optics and beam combining optics, wherein оптический модуль объединяет упомянутые диодные лазерные пучки для обеспечения объединенного лазерного пучка,the optical module combines said diode laser beams to provide a combined laser beam, упомянутые диодные лазерные устройства и оптический модуль расположены во внутренней полости кожуха, который изолирует их от внешней среды, причемthe mentioned diode laser devices and the optical module are located in the internal cavity of the casing, which isolates them from the external environment, and кожух имеет поверхность распространения, которая пропускает объединенный лазерный пучок из кожуха во внешнюю среду по пути объединенного лазерного пучка, имеет оптическую связь с оптическим модулем и находится на пути объединенного лазерного пучка,the housing has a propagation surface that transmits the combined laser beam from the housing to the external environment along the path of the combined laser beam, has an optical connection with the optical module and is located in the path of the combined laser beam, объединенный лазерный пучок после выхода из поверхности распространения кожуха характеризуется свойствами пучка, включающими: (i) мощность по меньшей мере 100 Вт и (ii) BPP меньше 40 мм⋅мрад,the combined laser beam, upon exiting the housing propagation surface, is characterized by beam properties including: (i) a power of at least 100 W and (ii) a BPP of less than 40 mm⋅mrad, причем внутренняя полость свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния, что предотвращает образование и наслоение SiO2 во время эксплуатации упомянутых диодных лазерных устройств, при этом скорость деградации свойств объединенного пучка составляет 2,3% за 1000 ч или менее.wherein the internal cavity is free from sources of silicon-based contaminants, which prevents the formation and layering of SiO 2 during operation of the said diode laser devices, while the degradation rate of the properties of the combined beam is 2.3% in 1000 hours or less. 22. Модуль по п. 21, в котором пучок дополнительно характеризуется шириной спектральной полосы 15 нм или менее, а22. The module according to claim 21, wherein the beam is further characterized by a spectral bandwidth of 15 nm or less, and поверхность распространения кожуха представляет собой окно или торец волокна, причем ВPP составляет меньше 15 мм⋅мрад и плотность мощности на поверхности распространения составляет от 0,5 до 1000 МВт/см2.the housing propagation surface is a window or fiber end, wherein the BPP is less than 15 mm⋅mrad and the power density at the propagation surface is from 0.5 to 1000 MW/cm 2 . 23. Модуль по п. 21, в котором пучок дополнительно характеризуется шириной спектральной полосы 15 нм или менее, а мощность объединенного лазерного пучка составляет по меньшей мере 500 Вт,23. The module according to claim 21, wherein the beam is further characterized by a spectral bandwidth of 15 nm or less, and the power of the combined laser beam is at least 500 W, причем поверхность распространения кожуха представляет собой окно или торец волокна,wherein the distribution surface of the casing is a window or fiber end, при этом BPP меньше 30 мм⋅мрад и плотность мощности на поверхности распространения составляет от 0,5 до 1000 МВт/см2.in this case, BPP is less than 30 mm⋅mrad and the power density on the propagation surface ranges from 0.5 to 1000 MW/cm 2 . 24. Модуль по п. 21 или 22, в котором плотность мощности на поверхности распространения составляет по меньшей мере 5 МВт/см2.24. The module according to claim 21 or 22, wherein the power density at the propagation surface is at least 5 MW/cm 2 . 25. Модуль по п. 21 или 22, в котором плотность мощности на поверхности распространения составляет по меньшей мере 10 МВт/см2.25. The module according to claim 21 or 22, wherein the power density at the propagation surface is at least 10 MW/cm 2 . 26. Модуль по п. 21 или 22, в котором плотность мощности на поверхности распространения составляет по меньшей мере 20 МВт/см2.26. The module according to claim 21 or 22, wherein the power density at the propagation surface is at least 20 MW/cm 2 . 27. Модуль по любому из пп. 21-26, который обеспечивает скорость деградации свойств пучка 2,0% за 1000 ч или менее.27. Module according to any one of paragraphs. 21-26, which provides a degradation rate of beam properties of 2.0% in 1000 hours or less. 28. Модуль по любому из пп. 21-26, который обеспечивает скорость деградации свойств пучка 1,8% за 1000 ч или менее.28. Module according to any one of paragraphs. 21-26, which provides a degradation rate of beam properties of 1.8% in 1000 hours or less. 29. Модуль по любому из пп. 21-28, в котором внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 1% кислорода, обеспечивающий во время эксплуатации диодных лазерных устройств создание во внутренней полости CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода и предотвращение наслоения углерода на поверхности распространения граней диодов и оптического модуля.29. Module according to any one of paragraphs. 21-28, in which the internal cavity contains a gas containing at least 1% oxygen, ensuring during operation of diode laser devices the creation of CO 2 from carbon-based pollutants in the internal cavity and preventing the layering of carbon on the propagation surface of the edges of the diodes and the optical module . 30. Модуль по любому из пп. 21-28, в котором внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 10% кислорода, обеспечивающий во время эксплуатации диодных лазерных устройств создание во внутренней полости CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода и предотвращение наслоения углерода на поверхности распространения граней диодов и оптического модуля.30. Module according to any one of paragraphs. 21-28, in which the internal cavity contains a gas containing at least 10% oxygen, ensuring during operation of diode laser devices the creation of CO 2 from carbon-based pollutants in the internal cavity and preventing the layering of carbon on the propagation surface of the edges of the diodes and the optical module . 31. Модуль по любому из пп. 21-28, причем внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 40% кислорода, обеспечивающий во время эксплуатации диодных лазерных устройств создание во внутренней полости CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода и предотвращение наслоения углерода на поверхности распространения граней диодов и оптического модуля.31. Module according to any one of paragraphs. 21-28, wherein the internal cavity contains a gas containing at least 40% oxygen, which ensures that during operation of diode laser devices, the creation of CO 2 from carbon-based pollutants in the internal cavity and the prevention of carbon deposition on the propagation surface of the edges of the diodes and the optical module. 32. Модуль по любому из пп. 21-28, в котором внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 60% кислорода, обеспечивающий во время эксплуатации диодных лазерных устройств создание во внутренней полости CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода и предотвращение наслоения углерода на поверхности распространения граней диодов и оптического модуля.32. Module according to any one of paragraphs. 21-28, in which the internal cavity contains a gas containing at least 60% oxygen, ensuring during operation of diode laser devices the creation of CO 2 from carbon-based pollutants in the internal cavity and preventing the layering of carbon on the propagation surface of the edges of the diodes and the optical module . 33. Модуль по любому из пп. 21-28, в котором внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 20% кислорода, обеспечивающий во время эксплуатации диодных лазерных устройств создание во внутренней полости CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода и предотвращение наслоения углерода на поверхности распространения граней диодов и оптического модуля.33. Module according to any one of paragraphs. 21-28, in which the internal cavity contains a gas containing at least 20% oxygen, ensuring during operation of diode laser devices the creation of CO 2 from carbon-based pollutants in the internal cavity and preventing the layering of carbon on the propagation surface of the edges of the diodes and the optical module . 34. Модуль по любому пп. 21-33, в котором количество загрязняющих веществ на основе кремния во внутренней полости меньше 0,001 г.34. Module according to any paragraph. 21-33, in which the amount of silicon-based contaminants in the internal cavity is less than 0.001 g. 35. Модуль по любому из пп. 21-33, в котором количество загрязняющих веществ на основе кремния во внутренней полости меньше 0,0001 г.35. Module according to any one of paragraphs. 21-33, in which the amount of silicon-based contaminants in the internal cavity is less than 0.0001 g. 36. Модуль по любому из пп. 21-33, в котором количество загрязняющих веществ на основе кремния во внутренней полости меньше 0,00001 г.36. Module according to any one of paragraphs. 21-33, in which the amount of silicon-based contaminants in the internal cavity is less than 0.00001 g. 37. Модуль по любому из пп. 21-33, в котором количество кремния во внутренней полости меньше 0,01 млн-1.37. Module according to any one of paragraphs. 21-33, in which the amount of silicon in the internal cavity is less than 0.01 ppm . 38. Модуль по любому из пп. 21-33, в котором количество кремния во внутренней полости меньше 0,001 млн-1.38. Module according to any one of paragraphs. 21-33, in which the amount of silicon in the internal cavity is less than 0.001 ppm . 39. Модуль по любому из пп. 21-33 в котором количество кремния во внутренней полости меньше 0,0001 млн-1.39. Module according to any one of paragraphs. 21-33 in which the amount of silicon in the internal cavity is less than 0.0001 ppm . 40. Модуль по любому из пп. 21-39, в котором диодное лазерное устройство содержит корпус типа ТО-9.40. Module according to any one of paragraphs. 21-39, in which the diode laser device contains a TO-9 type housing. 41. Твердотельный лазерный модуль для обеспечения лазерного пучка синего свечения, содержащий:41. Solid-state laser module for providing a blue laser beam, containing: а) кожух, образующий внутреннюю полость, изолированную от внешней среды,a) a casing forming an internal cavity isolated from the external environment, b) оптически активные поверхности, причем лазерный пучок синего свечения распространяется из, проходит в или отражается оптически активными поверхностями; упомянутые оптически активные поверхности расположены в изолированной среде внутренней полости кожуха, а по меньшей мере одна из оптически активных поверхностей расположена на твердотельном лазерном устройстве, причемb) optically active surfaces, wherein the blue laser beam propagates from, passes into or is reflected by the optically active surfaces; said optically active surfaces are located in an isolated environment of the inner cavity of the casing, and at least one of the optically active surfaces is located on a solid-state laser device, wherein лазерный пучок имеет плотность мощности по меньшей мере 0,5 МВт/см2 на одной или более оптически активных поверхностях, аthe laser beam has a power density of at least 0.5 MW/cm 2 on one or more optically active surfaces, and внутренняя полость свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния, что предотвращает образование и наслоение SiO2 во время эксплуатации твердотельного лазерного устройства, и содержит газ, содержащий кислород, обеспечивающий во время эксплуатации твердотельного лазерного устройства образование CO2 во внутренней полости из загрязняющих веществ на основе углерода и предотвращение наслоений на упомянутых оптически активных поверхностях наслоения углерода и SiO2, при этом скорость деградации мощности лазерного пучка синего свечения составляет 2,3% за 1000 ч или менее.the internal cavity is free from sources of silicon-based contaminants, which prevents the formation and layering of SiO 2 during operation of the solid-state laser device, and contains a gas containing oxygen, which ensures the formation of CO 2 in the internal cavity from contaminants based on carbon and preventing deposits of carbon and SiO 2 on said optically active surfaces, wherein the blue laser beam power degradation rate is 2.3% in 1000 hours or less. 42. Модуль по п. 41, в котором скорость деградации свойств пучка составляет 2,0% за 1000 ч или менее.42. The module according to claim 41, wherein the degradation rate of the beam properties is 2.0% per 1000 hours or less. 43. Модуль по п. 41, в котором скорость деградации мощности лазерного пучка составляет 1,8% за 1000 ч или менее.43. The module according to claim 41, wherein the laser beam power degradation rate is 1.8% per 1000 hours or less. 44. Модуль по любому из пп. 41-43, в котором внутренняя полость содержит по меньшей мере 10% кислорода.44. Module according to any one of paragraphs. 41-43, in which the internal cavity contains at least 10% oxygen. 45. Модуль по любому из пп. 41-43, в котором внутренняя полость содержит по меньшей мере 20% кислорода.45. Module according to any one of paragraphs. 41-43, in which the internal cavity contains at least 20% oxygen. 46. Модуль по любому из пп. 41-43, в котором внутренняя полость содержит по меньшей мере 40% кислорода.46. Module according to any one of paragraphs. 41-43, in which the internal cavity contains at least 40% oxygen. 47. Модуль по любому из пп. 41-43, в котором внутренняя полость содержит по меньшей мере 60% кислорода.47. Module according to any one of paragraphs. 41-43, in which the internal cavity contains at least 60% oxygen. 48. Модуль по любому из пп. 41-47, в котором твердотельное устройство содержит корпус типа ТО-9.48. Module according to any one of paragraphs. 41-47, in which the solid-state device contains a TO-9 type housing. 49. Корпус c твердотельными лазерными устройствами для встраивания в лазерные системы, обеспечивающие лазерный пучок синего свечения, содержащий:49. Housing with solid-state laser devices for integration into laser systems providing a blue laser beam, containing: а) кожух, образующий внутреннюю полость, изолированную от внешней среды, содержащий окно, образующее часть внутренней полости;a) a casing forming an internal cavity isolated from the external environment, containing a window forming part of the internal cavity; b) твердотельное устройство для распространения лазерного пучка из поверхности распространения по пути лазерного пучка, причем лазерный пучок имеет длину волны в диапазоне от 410 до 500 нм и плотность мощности по меньшей мере 0,5 МВт/см2 на поверхности распространения, причемb) a solid-state device for propagating a laser beam from a propagation surface along the path of the laser beam, wherein the laser beam has a wavelength in the range of 410 to 500 nm and a power density of at least 0.5 MW/cm 2 at the propagation surface, wherein окно имеет оптическую связь с твердотельным устройством и находится на пути лазерного пучка,the window has an optical connection with the solid-state device and is located in the path of the laser beam, твердотельное устройство расположено во внутренней полости кожуха, а внутренняя поверхность окна не обращена во внешнюю среду так, что твердотельное устройство и внутренняя поверхность окна изолированы от внешней среды, при этомthe solid-state device is located in the inner cavity of the casing, and the inner surface of the window is not facing the external environment so that the solid-state device and the inner surface of the window are isolated from the external environment, while лазерный пучок проходит из кожуха через окно во внешнюю среду по пути лазерного пучка, причемthe laser beam passes from the casing through the window into the external environment along the path of the laser beam, and внутренняя полость кожуха свободна от источников загрязняющих веществ на основе кремния, что предотвращает образование и наслоение SiO2 во время эксплуатации твердотельного устройства, при этом скорость деградации свойств пучка составляет 2,3% за 1000 ч или менее, при этомThe inner cavity of the housing is free from sources of silicon-based contaminants, which prevents the formation and buildup of SiO 2 during solid-state device operation, while the degradation rate of beam properties is 2.3% per 1000 hours or less, while внутренняя полость содержит газ, содержащий по меньшей мере 1% кислорода, обеспечивающий во время эксплуатации твердотельного устройства образование во внутренней полости CO2 из загрязняющих веществ на основе углерода и предотвращение наслоения углерода на поверхности распространения твердотельного устройства и внутренней поверхности окна.the internal cavity contains a gas containing at least 1% oxygen, ensuring that during operation of the solid-state device, CO 2 is formed from carbon-based pollutants in the internal cavity and prevents carbon from depositing on the distribution surface of the solid-state device and the internal surface of the window. 50. Корпус по п. 49, в котором твердотельное устройство состоит из одного или более диодных лазеров.50. The housing of claim 49, wherein the solid-state device consists of one or more diode lasers. 51. Корпус по п.50, в котором каждый диодный лазер содержит корпус типа ТО-9.51. The housing according to claim 50, in which each diode laser contains a TO-9 type housing. 52. Корпус по любому из пп. 49-51, в котором плотность мощности лазерного пучка составляет по меньшей мере 10 МВт/см2, лазерный пучок имеет мощность по меньшей мере 2 Вт, а скорость его деградации составляет 2,0% за 1000 ч или менее.52. Housing according to any one of paragraphs. 49-51, in which the power density of the laser beam is at least 10 MW/cm 2 , the laser beam has a power of at least 2 W, and its degradation rate is 2.0% in 1000 hours or less. 53. Корпус по любому из пп. 49-51, в котором плотность мощности лазерного пучка составляет по меньшей мере 5 МВт/см2, лазерный пучок имеет мощность по меньшей мере 1,5 Вт, а скорость его деградации составляет 1,8% за 1000 ч или менее.53. Housing according to any one of paragraphs. 49-51, in which the power density of the laser beam is at least 5 MW/cm 2 , the laser beam has a power of at least 1.5 W, and its degradation rate is 1.8% in 1000 hours or less. 54. Корпус по любому из пп. 49-51, в котором плотность мощности лазерного пучка составляет по меньшей мере 15 МВт/см2, лазерный пучок имеет мощность по меньшей мере 5 Вт, а скорость его деградации составляет 2,3% за 1000 ч или менее.54. Housing according to any one of paragraphs. 49-51, in which the power density of the laser beam is at least 15 MW/cm 2 , the laser beam has a power of at least 5 W, and its degradation rate is 2.3% in 1000 hours or less. 55. Корпус по любому из пп. 49-54, в котором внутренняя полость содержит по меньшей мере 10% кислорода.55. Housing according to any one of paragraphs. 49-54, in which the internal cavity contains at least 10% oxygen. 56. Корпус по любому из пп. 49-54, в котором внутренняя полость содержит по меньшей мере 40% кислорода.56. Housing according to any one of paragraphs. 49-54, in which the internal cavity contains at least 40% oxygen. 57. Корпус по любому из пп. 49-54, в котором внутренняя полость содержит по меньшей мере 60% кислорода.57. Housing according to any one of paragraphs. 49-54, in which the internal cavity contains at least 60% oxygen.
RU2021125656A 2019-02-02 2020-02-03 Highly reliable laser diode systems of high power and high brightness blue glow and methods of their manufacture RU2811824C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/800,474 2019-02-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021125656A RU2021125656A (en) 2023-03-02
RU2811824C2 true RU2811824C2 (en) 2024-01-17

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497249C1 (en) * 2012-04-18 2013-10-27 Вадим Вениаминович КИЙКО Solid-state upconversion laser
RU2017109794A (en) * 2014-08-27 2018-09-27 Нубуру, Инк. APPLICATIONS, METHODS AND SYSTEMS FOR PROCESSING MATERIALS USING THE RAMANOVSKY LASER OF THE VISIBLE RANGE

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497249C1 (en) * 2012-04-18 2013-10-27 Вадим Вениаминович КИЙКО Solid-state upconversion laser
RU2017109794A (en) * 2014-08-27 2018-09-27 Нубуру, Инк. APPLICATIONS, METHODS AND SYSTEMS FOR PROCESSING MATERIALS USING THE RAMANOVSKY LASER OF THE VISIBLE RANGE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210399519A1 (en) Long Lifetime Laser Diode Packaging
US7110425B2 (en) Laser module and production process thereof
US6381392B1 (en) Ion exchange technology for fabrication of waveguide source lasers
US11424592B2 (en) Siloxane mitigation for laser systems
JP7414867B2 (en) Multi-kW class blue laser system
JP2004535068A (en) Hermetically sealed external cavity laser system and method
WO2011109753A1 (en) Wavelength beam combining based pump / pulsed lasers
WO2003049239A2 (en) Solid state system and method for generating ultraviolet light
US11862927B2 (en) High reliability high power high brightness blue laser diode systems and methods of making the same
RU2811824C2 (en) Highly reliable laser diode systems of high power and high brightness blue glow and methods of their manufacture
KR20070069033A (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
EP4101036A1 (en) Long lifetime laser diode packaging
JP4115732B2 (en) Laser module and manufacturing method thereof
JP2004022918A (en) Method for manufacturing laser module
Aydın Development of high-power 3 µm fiber laser sources and components
RU2021125656A (en) HIGHLY RELIABLE HIGH POWER AND HIGH BRIGHTNESS BLUE LIGHT LASER DIODE SYSTEMS AND METHODS OF THEIR MANUFACTURING
Aydin Degree Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2019.
JP2004235535A (en) Semiconductor laser equipment
Shinn et al. Xtreme optics: the behavior of cavity optics for the Jefferson Lab Free-Electron Laser
Heaven et al. Diode Laser Pumped Alkali Vapor Lasers with Exciplex-Assisted Absorption