[发明专利]使用了包含带翼安装块的激光二极管子组件的模块式组件

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体激光器，更具体地说，涉及允许有效和高功效地组合多个激光二极管的输出的激光器组件。

背景技术

高功率激光二极管已经广泛应用于工业、制图、医疗和国防领域。然而，这种激光器的发散光束和相对较低的输出功率限制了它的使用。

激光二极管的输出光束不对称，这是因为光束在垂直于发射器的二极管连接的方向(也就是说，发射器的快轴)比在平行于二极管连接的方向(也就是说，发射器的慢轴)具有更大的角散度。由于光束发散的差异，激光二极管输出光束的横截面呈椭圆形，通常需要使用柱面透镜或者其它光学器件来改变发散特性和使输出光束符合预期的使用。虽然光学器件可以用于调整单个激光二极管的输出，但是在过去这种光学器件的使用使得很难将多个激光二极管光束组合成有足够输出功率的单个光束以满足多种应用。

美国专利No.4828357公开了一种对多个激光器的输出光束进行组合的方法。如其所示，为了形成一束平行光束或者使光束汇聚到相对窄的区域，使用多个镜子来引导每个激光器的输出。该专利公开了如果需要比单个光束所能产生的功率更高的功率，可以将多束平行光束进行组合，以形成甚至具有更高功率的单光束。该专利没有具体公开激光二极管的使用，也没有公开在将多光束引导为单光束之前改变单个激光光束的光束形状。

美国专利No.6075912公开了一种将多个激光器的输出光束组合为单光束的可选方法。在所公开的系统中，每个激光器的输出光束入射在多面光束偏转器的不连续面上。通过相对于光束偏转器的面正确定位每个激光器，将所有输出光束反射进入光纤。该专利公开了为了将输出光束正确地成像在偏转器面上，在每个激光源和相应的光束偏转器面之间插入光学系统。该专利也公开了在光束偏转器和光纤之间插入输出光学系统，所述输出光学系统使被反射的输出光束成像在光纤的输入面中心，成为一组聚焦光束图像。

美国专利No.4716568公开了激光阵列组件，它由多个线性激光二极管阵列子组件相互堆叠而形成，每个子组件与相邻子组件电连接。每个线性激光二极管阵列子组件由多个单独的激光发射器组成，所述激光发射器按照与传导盘热连通的方式安装。虽然该专利公开了堆叠子组件的几种方法以便于形成预期的二维激光器阵列，但是该专利没有公开用于将单个发射器和/或子组件的输出光束进行组合的任何光学系统。

美国专利No.5887096公开了一种光学系统，它用于指引直线激光二极管阵列的输出光束以便形成基本一致的辐射场或者图案。在一个公开的实施例中，该光学系统利用了多个反射器，其中每个反射器对应于单个激光二极管。在优选实施例中，单个反射器的受照射表面区域的中心位于一直线上，对于每个激光二极管/反射器对来说，反射器和相应的激光二极管出射面之间的距离是相同的。

美国专利No.6240116公开了设计用于实现高光束质量和高亮度的激光二极管阵列。在一个实施例中，所述阵列包括一对二极管阵列，其中两个阵列的发射表面沿一方向相互偏置，该方向与所述阵列形成的其中一根光学轴线平行。两个阵列的光学轴线沿垂直于其中一根光学轴线的方向相互偏移。透镜用来减小输出光束的发散度。在至少一个实施例中，反射器用来减少或者消除相邻准直光束之间的死区。

虽然已经设计出多种激光二极管阵列和光束组合系统，但是本领域需要的是可以容易地适应特定应用需要的通用化激光二极管组件。本发明提供了这种激光二极管组件。

发明内容

本发明提供了由多个激光二极管子组件组成的激光二极管组件，所述激光二极管子组件安装在阶梯形冷却块上。每个激光二极管组件的激光二极管子组件包括安装块，在激光二极管子组件安装时所述安装块被连接到相应的阶梯形冷却块的安装表面。虽然激光二极管子组件与冷却块连接，但是冷却液不流过子组件安装块，安装块仅仅与冷却块有热接触。

安装于每个子组件安装块表面的是激光二极管辅助安装架(submount)。激光二极管辅助安装架可以由电绝缘材料或者导电材料制作。安装于激光二极管辅助安装架表面的是激光二极管。激光二极管可以是单发射器型激光二极管或者多发射器型激光二极管。在至少一个实施例中，激光二极管辅助安装架包括一对与激光二极管进行电连接的接触垫，从而提供了将能量供给单个激光器的装置。