半導(dǎo)體激光泵浦的綠光高功率輸出的固體激光諧振腔模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光諧振腔技術(shù)領(lǐng)域,具體來(lái)說(shuō),本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光泵浦的綠光高功率輸出的固體激光諧振腔模塊及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展,激光設(shè)備也有了越來(lái)越大量的需求。
[0003]在大功率激光器件領(lǐng)域中,獲得穩(wěn)定的激光諧振腔是保證激光穩(wěn)定輸出的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而對(duì)于現(xiàn)有的固體激光諧振腔模塊,沒(méi)有分別針對(duì)激光晶體和倍頻晶體各自的散熱和熱膨脹特性來(lái)選擇其構(gòu)成部件的材料,不能匹配各自對(duì)散熱和熱膨脹的要求。而且,其選材和組裝過(guò)程中往往包含揮發(fā)性物質(zhì)如膠水等不穩(wěn)定因素,難以實(shí)現(xiàn)模塊微型化并在高功率激光工作的情況下難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期使用的高度可靠性。
[0004]另外,在現(xiàn)有固體激光諧振腔模塊的組裝過(guò)程中,尚未形成一種快速、高效地連接其內(nèi)部部件的工藝,來(lái)保證組裝質(zhì)量的模塊封裝方式,這樣的工藝需要具有較高程度的可靠性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體激光泵浦的綠光高功率輸出的固體激光諧振腔模塊及其制造方法,根據(jù)激光晶體和倍頻晶體的散熱特征分別對(duì)各自配合部件進(jìn)行選材和設(shè)計(jì),使其在高功率激光工作狀態(tài)之下具有可導(dǎo)熱、可溫控和諧振腔結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定的特性。
[0006]本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體激光泵浦的綠光高功率輸出的固體激光諧振腔模塊及其制造方法,采用無(wú)膠水化的可焊料焊接和可激光熔接的結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)模塊微型化,并大幅提升長(zhǎng)期可靠性。
[0007]本發(fā)明所要解決的再一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體激光泵浦的綠光高功率輸出的固體激光諧振腔模塊及其制造方法,實(shí)現(xiàn)高速、高效且完全保證組裝質(zhì)量的模塊封裝,使得此封裝工藝具有較高程度的可靠性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體激光泵浦的綠光高功率輸出的固體激光諧振腔模塊,包括激光晶體子模塊和倍頻晶體子模塊;
[0009]所述激光晶體子模塊包括激光晶體、第一晶體固定底板和第一熱沉;
[0010]所述倍頻晶體子模塊包括非線(xiàn)性光學(xué)倍頻晶體、第二晶體固定底板和第二熱沉;
[0011]其中,所述激光晶體和所述倍頻晶體各自在其外側(cè)端面鍍有激光發(fā)生諧振所需的光學(xué)介質(zhì)膜并在其底部鍍有金膜;藉由所述金膜將所述激光晶體和所述倍頻晶體通過(guò)第一焊料分別焊接到所述第一晶體固定底板和所述第二晶體固定底板上;所述第一晶體固定底板和所述第二晶體固定底板事先通過(guò)第二焊料分別與散熱用的所述第一熱沉和所述第二熱沉相焊接;
[0012]所述激光晶體子模塊和所述倍頻晶體子模塊通過(guò)激光熔接工藝固定在一起,熔接的焊點(diǎn)位于所述第一晶體固定底板和所述第二晶體固定底板之間的內(nèi)側(cè)端面上。
[0013]可選地,所述第一晶體固定底板的材質(zhì)為兩面鍍有金膜的硅板或者氮化鋁陶瓷板。
[0014]可選地,所述第二晶體固定底板的材質(zhì)為因瓦合金或者可伐合金。
[0015]可選地,所述第一熱沉和所述第二熱沉的材質(zhì)均為純銅。
[0016]可選地,所述第一熱沉的形狀呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了 90度的L形,其底部具有一定厚度的延長(zhǎng)部分作為整個(gè)所述固體激光諧振腔模塊的主底板。
[0017]可選地,所述第一焊料采用熔點(diǎn)為217攝氏度的SnAgCu焊料。
[0018]可選地,所述第二焊料采用熔點(diǎn)為280攝氏度的AuSn焊料。
[0019]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明還提供一種上述固體激光諧振腔模塊的制造方法,其中,將所述激光晶體子模塊和所述倍頻晶體子模塊固定在一起的激光熔接工藝包括步驟:
[0020]A.在所述激光晶體子模塊中的所述激光晶體的后端部實(shí)時(shí)施以808nm的泵浦半導(dǎo)體激光;
[0021]B.將所述激光晶體子模塊和所述倍頻晶體子模塊放置在一調(diào)整架上實(shí)施激光諧振腔位置的調(diào)整,使所述激光晶體和所述倍頻晶體處于激光發(fā)生振蕩的最佳相對(duì)位置狀態(tài);
[0022]C.使用高能量脈沖激光在所述第一晶體固定底板和所述第二晶體固定底板之間實(shí)施多點(diǎn)焊接,瞬時(shí)將調(diào)整好激光諧振腔位置的所述激光晶體子模塊和所述倍頻晶體子模塊固定在一起。
[0023]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體激光泵浦的綠光高功率輸出的固體激光諧振腔模塊,包括激光晶體子模塊和倍頻晶體子模塊;
[0024]所述激光晶體子模塊包括激光晶體和第一熱沉;
[0025]所述倍頻晶體子模塊包括非線(xiàn)性光學(xué)倍頻晶體、晶體固定底板和第二熱沉;
[0026]其中,所述激光晶體和所述倍頻晶體各自在其外側(cè)端面鍍有激光發(fā)生諧振所需的光學(xué)介質(zhì)膜并在其底部鍍有金膜;藉由所述金膜將所述激光晶體和所述倍頻晶體通過(guò)第一焊料分別焊接到所述第一熱沉和所述晶體固定底板上;所述晶體固定底板事先通過(guò)第二焊料與散熱用的所述第二熱沉相焊接;
[0027]所述激光晶體子模塊和所述倍頻晶體子模塊通過(guò)激光熔接工藝固定在一起,熔接的焊點(diǎn)位于所述晶體固定底板和所述第一熱沉之間的內(nèi)側(cè)端面上。
[0028]可選地,所述晶體固定底板的材質(zhì)為因瓦合金或者可伐合金。
[0029]可選地,所述第一熱沉和所述第二熱沉的材質(zhì)均為純銅。
[0030]可選地,所述第一熱沉的形狀呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了 90度的L形,其底部具有一定厚度的延長(zhǎng)部分作為整個(gè)所述固體激光諧振腔模塊的主底板。
[0031]可選地,所述第一焊料采用熔點(diǎn)為217攝氏度的SnAgCu焊料。
[0032]可選地,所述第二焊料采用熔點(diǎn)為280攝氏度的AuSn焊料。
[0033]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明還提供一種上述固體激光諧振腔模塊的制造方法,其中,將所述激光晶體子模塊和所述倍頻晶體子模塊固定在一起的激光熔接工藝包括步驟:
[0034]A.在所述激光晶體子模塊中的所述激光晶體的后端部實(shí)時(shí)施以808nm的泵浦半導(dǎo)體激光;
[0035]B.將所述激光晶體子模塊和所述倍頻晶體子模塊放置在一調(diào)整架上實(shí)施激光諧振腔位置的調(diào)整,使所述激光晶體和所述倍頻晶體處于激光發(fā)生振蕩的最佳相對(duì)位置狀態(tài);
[0036]C.使用高能量脈沖激光在所述晶體固定底板和所述第一熱沉之間實(shí)施多點(diǎn)焊接,瞬時(shí)將調(diào)整好激光諧振腔位置的所述激光晶體子模塊和所述倍頻晶體子模塊固定在一起。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0038]本發(fā)明的固體激光諧振腔模塊,其內(nèi)部由兩個(gè)可獨(dú)立預(yù)制的子模塊構(gòu)成。根據(jù)激光晶體和倍頻晶體的散熱特征分別對(duì)各自配合部件進(jìn)行選材和設(shè)計(jì),使其在高功率激光工作狀態(tài)之下具有可導(dǎo)熱、可溫控和諧振腔結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定的特性。另外,無(wú)膠水化的可焊料焊接和可激光熔接的結(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)模塊微型化,并大幅提升長(zhǎng)期可靠性。在兩個(gè)子模塊被整體固定成為一個(gè)固體激光諧振腔模塊的組裝過(guò)程中,是通過(guò)在導(dǎo)入泵浦激光后把兩個(gè)子模塊實(shí)時(shí)調(diào)整好諧振腔狀態(tài)之下實(shí)施瞬時(shí)的激光熔接工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)的,故