半導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
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體激光諧振腔技術領域，具體來說，本發明涉及一種半導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】
[0002]隨著激光技術的快速發展，激光設備也有了越來越大量的需求。
[0003]在大功率激光器件領域中，獲得穩定的激光諧振腔是保證激光穩定輸出的關鍵環節。而對于現有的固體激光諧振腔模塊，沒有分別針對激光晶體和倍頻晶體各自的散熱和熱膨脹特性來選擇其構成部件的材料，不能匹配各自對散熱和熱膨脹的要求。而且，其選材和組裝過程中往往包含揮發性物質如膠水等不穩定因素，難以實現模塊微型化并在高功率激光工作的情況下難以實現長期使用的高度可靠性。
[0004]另外，在現有固體激光諧振腔模塊的組裝過程中，尚未形成一種快速、高效地連接其內部部件的工藝，來保證組裝質量的模塊封裝方式，這樣的工藝需要具有較高程度的可靠性和結構穩定性。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的一個技術問題是提供一種半導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，根據激光晶體和倍頻晶體的散熱特征分別對各自配合部件進行選材和設計，使其在高功率激光工作狀態之下具有可導熱、可溫控和諧振腔結構高度穩定的特性。
[0006]本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種半導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，采用無膠水化的可焊料焊接和可激光熔接的結構，實現模塊微型化，并大幅提升長期可靠性。
[0007]本發明所要解決的再一個技術問題是提供一種半導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，實現高速、高效且完全保證組裝質量的模塊封裝，使得此封裝工藝具有較高程度的可靠性和結構穩定性。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提供一種半導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性光學倍頻晶體、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端面鍍有激光發生諧振所需的光學介質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激光熔接工藝固定在一起，熔接的焊點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側端面上。
[0013]可選地，所述第一晶體固定底板的材質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均為純銅。
[0016]可選地，所述第一熱沉的形狀呈逆時針旋轉了 90度的L形，其底部具有一定厚度的延長部分作為整個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為217攝氏度的SnAgCu焊料。
[0018]可選地，所述第二焊料采用熔點為280攝氏度的AuSn焊料。
[0019]為解決上述技術問題，本發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時施以808nm的泵浦半導體激光；
[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整架上實施激光諧振腔位置的調整，使所述激光晶體和所述倍頻晶體處于激光發生振蕩的最佳相對位置狀態；
[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施多點焊接，瞬時將調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]為解決上述技術問題，本發明還提供一種半導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性光學倍頻晶體、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端面鍍有激光發生諧振所需的光學介質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激光熔接工藝固定在一起，熔接的焊點位于所述晶體固定底板和所述第一熱沉之間的內側端面上。
[0028]可選地，所述晶體固定底板的材質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均為純銅。
[0030]可選地，所述第一熱沉的形狀呈逆時針旋轉了 90度的L形，其底部具有一定厚度的延長部分作為整個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為217攝氏度的SnAgCu焊料。
[0032]可選地，所述第二焊料采用熔點為280攝氏度的AuSn焊料。
[0033]為解決上述技術問題，本發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時施以808nm的泵浦半導體激光；
[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整架上實施激光諧振腔位置的調整，使所述激光晶體和所述倍頻晶體處于激光發生振蕩的最佳相對位置狀態；
[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施多點焊接，瞬時將調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]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0038]本發明的固體激光諧振腔模塊，其內部由兩個可獨立預制的子模塊構成。根據激光晶體和倍頻晶體的散熱特征分別對各自配合部件進行選材和設計，使其在高功率激光工作狀態之下具有可導熱、可溫控和諧振腔結構高度穩定的特性。另外，無膠水化的可焊料焊接和可激光熔接的結構，可以實現模塊微型化，并大幅提升長期可靠性。在兩個子模塊被整體固定成為一個固體激光諧振腔模塊的組裝過程中，是通過在導入泵浦激光后把兩個子模塊實時調整好諧振腔狀態之下實施瞬時的激光熔接工藝來實現的，故