专利名称：固体激光器用yag棒的固定方法
技术领域：
本发明属于光电器件领域，具体的说，本发明涉及一种固体激光器用YAG棒的固 定方法。
背景技术：
近年来半导体激光器泵浦掺杂的钇铝石榴石(YAG)固体激光器(DPL)技术发展迅 速，并且不断完善成熟。其应用领域十分广泛，如激光打标、激光雕刻、激光切割、激光焊接 等工业加工领域；还有医疗领域中的激光手术刀、激光脱毛等；在军事领域也得到多方面 的应用，如激光雷达、激光引信、激光测距等。一般的，按半导体激光器的工作模式，DPL分两种，一种是连续半导体激光器泵浦 模式，一种是准连续半导体激光器泵浦模式。连续半导体激光器泵浦的DPL主要应用在工 业加工领域，YAG棒和半导体激光器都需要复杂的通水致冷结构；而准连续半导体激光器 泵浦的DPL主要应用于军事领域，它具有单脉冲能量大、重复频率小、结构简单紧凑、体积 小等特点，在致冷方面也无需庞大的水循环冷却系统，只需小巧方便的半导体致冷(TEC) 即可。为了实现单脉冲输出能量尽量大，研究人员一般会密集封装半导体激光二极管bar 条，并且使其多段弧形排列在无氧铜热沉上，这样既能提高泵浦效率，又使整个结构显得更 为紧凑。而YAG棒的放置，现在传统的办法是将其半圆弧面金属化，然后焊接在相应的无 氧铜热沉上，这种方法焊接密实可靠，但实际应用中，用户经常更换不同长度或直径的YAG 棒，而焊接固定YAG的方法不可逆，造成很大的不必要浪费，本发明就是基于此点而设计考 虑的一种新颖固定方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种有效的固体激光器用YAG棒的固定方法，方便DPL系 统中YAG棒的替换。为实现上述发明目的，本发明提供一种固体激光器用YAG棒的固定方法，包括如 下步骤步骤1 在一矩形的YAG棒热沉的一表面纵向开有一上圆弧凹槽；步骤2 在矩形的YAG棒热沉的上圆弧凹槽的两边错开纵向开有多个细孔；步骤3 将YAG棒居中放在YAG棒热沉的上圆弧凹槽里；步骤4 用不锈钢丝依次穿过YAG棒无氧铜热沉上圆弧凹槽两边的细孔，将YAG棒 固定在YAG棒无氧铜热沉上；步骤5 在半导体激光二极管热沉的一表面纵向开有一与YAG棒热沉的上圆弧凹 槽对应的下圆弧凹槽；步骤6 将半导体激光二极管阵列封装在半导体激光二极管热沉上的下圆弧凹槽 内；步骤7 将固定有YAG棒的热沉扣置于半导体激光二极管热沉的下圆弧凹槽上，并将半导体激光二极管热沉和YAG棒热沉固定；步骤8 在固定好的半导体激光二极管热沉和YAG棒热沉的两端加上前后腔镜，形 成谐振腔；之后给半导体激光二极管阵列通电工作，即可实现固体激光器的激光输出。其中YAG棒热沉表面镀金。其中在YAG棒热沉上圆弧凹槽里铺满一层铟箔。其中铟箔的厚度为30μπι-200μπι。其中所述不锈钢丝的直径为0. 2mm-lmm。其中用不锈钢丝固定YAG棒时，暴露在YAG棒上的不锈钢丝与YAG棒的圆柱轴夹 角为 10° -30°。其中所述将半导体激光二极管热沉和YAG棒热沉固定的方式是采用螺丝固定。本发明与现有技术相比，其优点在于YAG棒表面无需金属化，避免了金属化过程中复杂工艺的实施，因为传统工艺上金 属化过程一般都是Ti/Pt/Au或Ti/Au的溅射过程，需要专业的高真空溅射设备，溅射时间 长，操作复杂；这种方法中YAG棒无需同YAG棒热沉进行焊接，使得YAG棒免受焊接过程中可能 遭受的腔面污染，并使YAG棒的重复替换利用成为可能；这种用不锈钢丝绑定的固定方法，操作时间短，方法简单，成本低；这种方法尤其适用于不断替换YAG棒长度或直径的DPL试验中。因为在大多数DPL 试验中，研究工作者必须进行不同直径或长度的YAG棒泵浦试验，以获得一系列有关脉冲 能量、泵浦效率、光束质量等泵浦数据来进行分析，从而摸索出满足需要的最优系统配置。
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其 中图1是本发明的YAG棒固定结构示意图；图2是本发明的总体结构示意图；图3是本发明的流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。 请参阅图1、图2和图3所示，本发明一种固体激光器用YAG棒的固定方法，包括如 下步骤步骤1 在一矩形的YAG棒热沉1的一表面纵向开有一上圆弧凹槽。此热沉主要 用于YAG棒2工作时的散热，实施例中，YAG棒热沉1的长度为80mm，宽度为20mm，高度为 8mm，为无氧铜材料制成，为防止表面氧化，在其表面镀上一层薄金。YAG棒热沉1中间的半 圆形凹槽直径略大于6mm，YAG棒2的直径为6mm，长度90mm，其中掺杂有钕离子，掺杂浓度 为0.6%，YAG棒2两端面镀有高透膜，透射率>99% (1064nm波长下)；步骤2 在矩形的YAG棒热沉1的上圆弧凹槽的两边错开纵向开有多个细孔5(本实施例为6个)，其直径为0. 5mm,细孔5分两排，排间距离为7mm。一排三个，同排中相邻细 孑L 5距离14mm ；步骤3 将YAG棒2居中放在YAG棒热沉1的上圆弧凹槽里。YAG棒2和YAG棒热 沉1的上圆弧凹槽之间铺有一层铟箔4，其厚度为30 μ m-200 μ m(本实施例为0. 1mm)，这层 铟箔4主要是为了加强YAG棒2与凹槽间的结合紧密度；步骤4 用不锈钢丝3依次穿过YAG棒无氧铜热沉1上圆弧凹槽两边的细孔5，将 YAG棒2固定在YAG棒无氧铜热沉1上。所用的不锈钢丝3的直径为0. 2mm-lmm(本实施例 为0. 4mm)，长度约为250mm。固定紧时，暴露在YAG棒2上的不锈钢丝3与YAG棒2的圆柱 轴夹角θ为沈.6°。为了易于YAG棒2更好地吸收半导体激光器的泵浦光，实际操作时， 必须选用非常细的不锈钢丝，并且使其尽量斜向缠绕在YAG棒2周围，这样就会使不锈钢丝 3对泵浦效率的影响降至最小，因此选用的不锈钢丝3的直径< 1mm，其固定成形后的θ在 10° -30° 之间；步骤5 在半导体激光二极管热沉7的一表面纵向开有一与YAG棒热沉1的上圆 弧凹槽对应的下圆弧凹槽，下圆弧凹槽的直径为10mm。此半导体激光二极管热沉7主要用 于半导体激光二极管的散热，长度为80mm，厚度为11mm，为无氧铜材料制成，为防止表面氧 化，在其表面镀上一层薄金。其底面开有固定孔；步骤6 将半导体激光二极管阵列6封装在半导体激光二极管热沉7上的下圆弧 凹槽内。半导体激光二极管阵列分七段圆弧封装，每段圆弧长为10mm，封装后的圆弧截面直 径为7mm，这样直径6mm的YAG棒2正好可以放置进来；步骤7 将固定有YAG棒2的热沉1扣置于半导体激光二极管热沉7的下圆弧凹 槽上，并将半导体激光二极管热沉7和YAG棒热沉1采用螺丝8固定。这样就形成了半导 体激光二极管阵列侧面泵浦YAG棒的固体激光器结构；步骤8 在固定好的半导体激光二极管热沉7和YAG棒热沉1的两端加上前后腔镜 9、10，形成谐振腔。前腔镜9镜面镀有增透膜，其反射率为70%-90% (1064nm波长下)，后 腔镜10镜面镀有高反膜，其反射率>98% (1064nm波长下)。调节好前后腔镜的位置，使 其尽量平行，且与YAG棒垂直。给半导体激光二极管阵列6通电工作，即可实现固体激光器的激光输出。因为YAG棒使用时必须经受半导体激光器激光的照射，故固定所用材料选用了细 不锈钢丝，它不会氧化，熔点高，抗老化，另外它的韧性强，易于捆绑。在实施例中，如果用户 需要更换YAG棒，只需松开细不锈钢丝，换上新的YAG棒，再用细不锈钢丝重新穿上固定即 可，非常方便。虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域 中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明 的保护范围当视权利要求范围所界定的为准。
权利要求
1.一种固体激光器用YAG棒的固定方法，包括如下步骤步骤1 在一矩形的YAG棒热沉的一表面纵向开有一上圆弧凹槽；步骤2 在矩形的YAG棒热沉的上圆弧凹槽的两边错开纵向开有多个细孔；步骤3 将YAG棒居中放在YAG棒热沉的上圆弧凹槽里；步骤4 用不锈钢丝依次穿过YAG棒无氧铜热沉上圆弧凹槽两边的细孔，将YAG棒固定 在YAG棒无氧铜热沉上；步骤5 在半导体激光二极管热沉的一表面纵向开有一与YAG棒热沉的上圆弧凹槽对 应的下圆弧凹槽；步骤6 将半导体激光二极管阵列封装在半导体激光二极管热沉上的下圆弧凹槽内； 步骤7 将固定有YAG棒的热沉扣置于半导体激光二极管热沉的下圆弧凹槽上，并将半 导体激光二极管热沉和YAG棒热沉固定；步骤8 在固定好的半导体激光二极管热沉和YAG棒热沉的两端加上前后腔镜，形成谐 振腔；之后给半导体激光二极管阵列通电工作，即可实现固体激光器的激光输出。
2.按权利要求1所述的固体激光器用YAG棒的固定方法，其中YAG棒热沉表面镀金。
3.按权利要求1所述的固体激光器用YAG棒的固定方法，其中在YAG棒热沉上圆弧凹槽里铺满一层铟箔。
4.按权利要求3所述的固体激光器用YAG棒的固定方法，其中铟箔的厚度为 30 μ m-200 μ m。
5.按权利要求1所述的固体激光器用YAG棒的固定方法，其中所述不锈钢丝的直径为 0. 2mm-lmm0
6.按权利要求1所述的固体激光器用YAG棒的固定方法，其中用不锈钢丝固定YAG棒 时，暴露在YAG棒上的不锈钢丝与YAG棒的圆柱轴夹角为10° -30°。
7.按权利要求1所述的固体激光器用YAG棒的固定方法，其中所述将半导体激光二极 管热沉和YAG棒热沉固定的方式是采用螺丝固定。
全文摘要
一种固体激光器用YAG棒的固定方法，包括如下步骤在一矩形的YAG棒热沉的一表面纵向开有一上圆弧凹槽；在矩形的YAG棒热沉的上圆弧凹槽的两边错开纵向开有多个细孔；将YAG棒居中放在YAG棒热沉的上圆弧凹槽里；用不锈钢丝依次穿过YAG棒无氧铜热沉上圆弧凹槽两边的细孔，将YAG棒固定在YAG棒无氧铜热沉上；在半导体激光二极管热沉的一表面纵向开有一与YAG棒热沉的上圆弧凹槽对应的下圆弧凹槽；将半导体激光二极管阵列封装在半导体激光二极管热沉上的下圆弧凹槽内；将固定有YAG棒的热沉扣置于半导体激光二极管热沉的下圆弧凹槽上，并将半导体激光二极管热沉和YAG棒热沉固定；在固定好的半导体激光二极管热沉和YAG棒热沉的两端加上前后腔镜。
文档编号H01S3/05GK102074879SQ20091024154
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月25日 优先权日2009年11月25日
发明者仲莉, 冯小明, 刘素平, 王翠鸾, 马骁宇 申请人:中国科学院半导体研究所