[发明专利]具有在基板构件上构造的多个发射器的激光器封装件

说明书

本申请是申请日为2012年1月30日，申请号为201210022516.7，发明名称为“具有在基板构件上构造的多个发射器的激光器封装件”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的引用

本申请要求于2011年1月24日提交的美国临时申请61/435,578(文件编号027364-013600US)的优先权，由此出于所有目的将其结合于此以供参考。

技术领域

本发明涉及光学装置和相关方法。更具体地，本发明提供一种用于以高功率发射电磁辐射的方法和装置，其中使用非极性或半极性含镓基板(衬底，substrate)如GaN、AlN、InN、InGaN、AlGaN、和AlInGaN等。在各种实施方式中，提供了一种激光装置。

背景技术

在19世纪后期，托马斯爱迪生发明了电灯泡。传统的电灯泡，通常称为“爱迪生电灯泡”，100多年来已经被用于各种各样的应用包括照明和显示。传统电灯泡使用封闭在密封于底座(base)中的玻璃灯泡中的钨丝，该底座被旋入插座中。该插座耦接于AC电源或DC电源。传统电灯泡通常能够在家庭、建筑物、和户外发光、以及需要光或显示的其他区域中找到。不幸地，这种传统电灯泡存在这样的缺陷：

·传统电灯泡耗散多于90％的用作热能的能量。

·传统电灯泡通常由于灯丝元件的热膨胀和收缩而出现故障。

·传统电灯泡在宽光谱范围内发射光，其大部分不被人眼感受到。

·传统电灯泡在所有方向上发射，这对于要求强方向性或聚焦的应

用，例如投影显示、光学数据储存等是不期望的。

在1960年，由Theodore H.Maiman at Hughes Research Laboratories in Malibu演示了激光器。这种激光器利用了固态闪光灯泵浦合成的红宝石晶体以在694nm处产生红色激光。到1964年，蓝色和绿色激光器输出由William Bridges at Hughes Aircraft利用称为氩离子激光器的气体激光器设计进行了演示。该Ar离子激光器利用惰性气体作为激活媒质并产生在UV、蓝色和绿色波长内(包括351nm、454.6nm、457.9nm、465.8nm、476.5nm、488.0nm、496.5nm、501.7nm、514.5nm和528.7nm)的激光输出。该Ar离子激光器具有产生窄光谱输出的高度定向且聚焦光的优势，但这些激光器的效率、尺寸、重量和成本不合需要。

随着激光器技术发展，更有效的灯泵浦固态激光器设计被开发用于红色和红外波长，但这些技术用于蓝色和绿色和蓝色激光器仍然存在挑战。以红外线开发了灯泵浦固态激光器，并且利用具有非线性光学性能的特殊晶体将输出波长转化成可见光。绿色灯泵浦固态激光器具有3个阶段：电流激励灯，灯激发增益晶体(gain crystal)，其在1064nm处发出激光，1064nm进入频率转换晶体中，其转换成可见的532nm。所得绿色和蓝色激光器称为“具有二次谐波发生的灯泵浦固态激光器”(具有SHG的LPSS)并且比Ar离子气体激光器更有效，但仍然对于专业(特殊性，specialty)科学和医学应用之外的广泛使用(配置，deployment)是不太有效、太大、太昂贵、太易碎。另外，在该固态激光器中使用的增益晶体通常具有能量储存性能，这使得该激光器很难以高速度进行调制，这限制了它更广泛的使用。

为了改善这些可见激光器的效率，利用了高功率二极管(或半导体)激光器。这些“具有SHG的二极管泵浦固态激光器”(具有SHG的DPSS)具有3个阶段：电流激励808nm二极管激光器，808nm激发增益晶体，其在1064nm处发出激光，1064nm进入频率转换晶体中，其转换成可见的532nm。该DPSS激光器技术延长了LPSS激光器的寿命并且改善了效率，并且进一步的商业化接着发生在更高端专业工业、医学、和科学应用中。二极管泵浦的改变增加了系统成本并且要求精确的温度控制，使得该激光器具有相当大的尺寸、功率消耗，同时没有解决能量储存性能，这使得这些激光器很难以高速度进行调制。