长寿命激光二极管封装的制作方法

技术特征：
1.一种密封容器，封装用于提供激光束单独激光二极管；所述密封容器限定了内腔和内表面；其中所述内表面不含硅酮污染，由此在所述激光二极管的工作期间不会形成sio2；并且其中所述内腔含有用于防止在所述内表面上形成碳污染的手段。2.一种密封容器，封装了多个用于提供激光束的单独激光二极管；所述密封容器限定了内腔和内表面；其中所述内表面基本上不含硅酮污染，由此在所述激光二极管的工作期间不形成sio2；并且其中所述内腔含有用于防止在所述内表面上形成碳污染的手段。3.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的密封容器，其中所述激光束为蓝色激光束。4.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的密封容器，其中所述激光束为绿色激光束。5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的密封容器，其中所述激光束的功率为从1w至10000w、约500w或约1000w。6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的密封容器，其中所述激光束的光束参数积为从50mm mrad至10mm mrad、从20mm mrad至1mm mrad或从10mm mrad至0.1mm mrad。7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的密封容器，其中所述激光束的功率密度为0.5mw/cm2至1000mw/cm2、至少约1mw/cm2、至少约5mw/cm2或至少约10mw/cm2。8.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的密封容器，其中用于防止内表面上形成碳污染的手段是含氧气氛。9.根据权利要求8所述的密封容器，其中所述含氧气氛的氧浓度为至少1％、至少10％、至少20％、至少50％或从5％至80％。10.根据权利要求8或9所述的密封容器，其中所述含氧气氛流入和流出所述密封容器。11.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的密封容器，其中防止所述内表面上形成碳污染的手段是使内表面不含碳污染。12.根据权利要求1至11中任一权利要求所述的密封容器，其中所述密封容器具有至少5000小时的80％激光寿命。13.根据权利要求1至11中任一权利要求所述的密封容器，其中所述密封容器具有至少10000小时的80％激光寿命。14.根据权利要求1至11中任一权利要求所述的密封容器，其中所述密封容器具有包括5000小时至10000小时的80％的激光寿命。15.根据权利要求1至14中任一权利要求所述的密封容器，其中退化率为2.5％每khrs或更低。16.根据权利要求1至14中任一权利要求所述的密封容器，其中退化率为2.0％每khrs或更低。17.根据权利要求1至14中任一权利要求所述的密封容器，其中退化率为1.5％每khrs或更低。18.根据权利要求1至17中任一权利要求所述的密封容器，包括散热器，其中二极管或多个二极管安装在散热器上，从而形成激光二极管的二维阵列。19.根据权利要求1至17中任一权利要求所述的密封容器，包括背板，其中二极管或多个二极管安装在背板上。
20.根据权利要求1至19中任一权利要求所述的密封容器，包括用于操纵激光束的光学元件。21.根据权利要求1至20中任一权利要求所述的密封容器，其中所述容器是或包括to-9can。22.一种大功率、高亮度固态激光装置封装，用于集成到激光系统中，在长时间段内提供高质量蓝色激光束，而不会使得激光束特性显著退化，所述封装包括：a、壳体，所述壳体限定了内腔；其中，所述内腔与所述壳体的外部环境隔离；b、所述壳体包括窗口，其中所述窗口限定了内腔的一部分；c、固态装置，用于沿激光束路径从所述固态装置的传播面传播激光束，其中所述激光束的波长在410nm至500nm范围内；其中，所述激光束在所述传播面的功率密度为至少0.5mw/cm2；d、所述窗口与所述固态装置光通信，并且在所述激光束路径上；e、其中，所述固态装置位于所述壳体内和所述内腔中，并且其中所述窗口的内表面不暴露于外部环境，从而所述固态装置和所述窗口的内表面与外部环境隔离；f、由此，所述激光束沿着激光束路径从传播面通过窗口传输到外部环境；g、所述内腔不含硅基污染源，从而在固态装置工作期间避免内腔内产生sio2；由此，所述内腔避免sio2积聚；因此，光束特性的退化率为2.3％每khrs或更低；和h、其中，所述内腔包括至少含氧1％的气体；由此，在固态装置的工作期间，在内腔中由碳基污染产生co2，从而固态装置的传播面和窗口的内表面保持无碳积聚。23.根据权利要求22所述的封装，其中密封容器具有至少5000小时的80％激光寿命。24.根据权利要求22所述的封装，其中密封容器具有至少10000小时的80％激光寿命。25.根据权利要求22所述的封装，其中密封容器具有包括5000小时至10000小时的80％激光寿命。26.根据权利要求22所述的封装，其中二极管激光器为to-9can。27.根据权利要求22至26中任一权利要求所述的封装，其中所述功率密度为至少约10mw/cm2，所述激光束的功率为至少约2w，所述退化率为2.0％每khrs以下。28.根据权利要求22至26中任一权利要求所述的封装，其中所述功率密度为至少约5mw/cm2，所述激光束的功率为至少约1.5w，所述退化率为1.8％每khrs以下。29.根据权利要求22至26中任一权利要求所述的封装，其中所述功率密度为至少约15mw/cm2，所述激光束的功率为至少约5w，所述退化率为2.3％每khrs以下。30.根据权利要求22至29中任一权利要求所述的封装，含氧至少10％。31.根据权利要求22至29中任一权利要求所述的封装，含氧至少40％。32.根据权利要求22至29中任一权利要求所述的封装，含氧至少60％。33.根据上述权利要求中任一权利要求所述的封装，其中硅基污染源选自硅氧烷、聚合硅氧烷、线性硅氧烷、环状硅氧烷、环甲基硅氧烷和聚硅氧烷组成的组。34.根据上述权利要求中任一权利要求所述的封装或密封容器，其中碳基污染源选自溶剂残留、油、指纹和烃组成的组。35.根据上述权利要求中任一权利要求所述的封装或密封容器，其中，在所述封装或密封集容器内的硅污染小于0.01g、小于0.001g、小于0.0001g、小于0.00001g或小于
0.000001g。36.根据上述权利要求中任一权利要求所述的封装或密封容器，其中，在所述封装或密封集容器内的硅污染小于0.01ppm硅、小于0.001ppm硅、小于0.0001ppm硅或小于0.00001ppm硅。37.根据上述权利要求中任一权利要求所述的封装或密封容器，其中功率密度为至少约10mw/cm2，激光束的功率为至少约2w，退化率为2.0％每khrs以下。38.根据上述权利要求中任一权利要求所述的封装或密封容器，其中光束特性的退化率为2.0％每khrs或更低。39.根据上述权利要求中任一权利要求所述的封装或密封容器，其中光束特性的退化率为1.8％每khrs或更低。40.根据上述权利要求中任一权利要求所述的封装或密封容器，其中组件以其寿命不小于10000小时为表征。41.根据上述权利要求中任一权利要求所述的封装或密封容器，其中组件以其寿命不小于30000小时为表征。42.根据上述权利要求中任一权利要求所述的封装或密封容器，其中组件以其寿命不小于50000小时为表征。43.根据上述权利要求中任一权利要求所述的封装或密封容器，其其中组件以其寿命不小于70000小时为表征。44.一种操作封装单独激光二极管的密封容器以传播激光束的方法，所述激光束具有限定了标称功率和标称光束参数积的光束特性，其中所述密封容器包括窗口，并限定了内腔和内表面；所述方法包括：a、从激光二极管的面传播激光束通过所述腔并从窗口离开远离所述密封容器，运行时间总共包括至少5000小时；b、其中，在激光二极管传播期间，在所述腔的内表面上没有形成sio2；c、其中，在激光二极管传播期间，co2在所述内腔内形成；和d、其中，在运行时间期间，所述激光束保持其标称功率的至少80％和其标称光束参数积的至少80％，从而在运行时间中激光束特性最小程度地退化。45.一种操作封装多个单独激光二极管的密封容器以传播组合激光束的方法，所述组合激光束具有限定了标称功率和标称光束参数积的光束特性，其中所述密封容器包括窗口，并限定了内腔和内表面；所述方法包括：a、从激光二极管的面传播单独激光束；组合所述单独激光束以在所述腔内形成组合激光束，并将组合激光束引导离开窗口远离所述密封容器，运行时间总共包括至少5000小时；b、其中，在激光二极管传播期间，在所述腔的内表面上没有形成sio；c、其中，在激光二极管传播期间，co2在所述内腔内形成；和d、其中，在运行时间期间，组合激光束保持其标称功率的至少80％和其标称光束参数积的至少80％，从而在运行时间中光束特性最小程度地退化。46.根据权利要求44或45所述的方法，其中所述激光束为蓝色激光束。47.根据权利要求44或45所述的方法，其中所述激光束为绿色激光束。48.根据权利要求44至47中任一权利要求所述的方法，其中所述标称功率为从1w至
10000w、约500w或约1000w。49.根据权利要求44至48中任一权利要求所述的方法，其中所述标称光束参数积为从50mm mrad至10mm mrad、从20mm mrad至1mm mrad或从10mm mrad至0.1mm mrad。50.根据权利要求44至49中任一权利要求所述的方法，其中激光束在所述面、窗口或两者处的功率密度为0.5mw/cm2至1000mw/cm2、至少约1mw/cm2、至少约5mw/cm2或至少约10mw/cm2。51.根据权利要求44至50中任一权利要求所述的方法，其中所述内腔包含气态氧。52.根据权利要求44至51中任一权利要求所述的方法，其中所述内腔包含至少含氧1％的气氛。53.根据权利要求44至52中任一权利要求所述的方法，其中所述运行时间包括总计至少7500小时。54.根据权利要求44至52中任一权利要求所述的方法，其中所述运行时间包括总计至少10000小时。55.根据权利要求44至52中任一权利要求所述的方法，其中非邮功率的80％保持额外的2500小时的运行时间。56.根据权利要求44至52中任一权利要求所述的方法，其中非邮功率的80％保持额外的5000小时的运行时间。57.根据权利要求44至56中任一权利要求所述的方法，其中所述容器在多个间歇占空比上工作，每个占空比限定了工作占空比时间段，其中所述工作占空比时间段的总和等于所述运行时间。

技术总结
本发明提供大功率、高亮度固态激光系统，所述系统在至少10000小时的工作时间内保持初始光束特性，包括功率水平，且性能或光束质量不会退化。本发明提供了大功率、高亮度固态激光系统，其内部环境中含氧，且不含硅氧烷。且不含硅氧烷。且不含硅氧烷。


技术研发人员：马克
受保护的技术使用者：努布鲁有限公司
技术研发日：2021.02.03
技术公布日：2022/11/15