一种激光碟片晶体及其制作工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种激光碟片晶体及其制作工艺，该激光碟片晶体包括固体圆薄盘，所述固体圆薄盘的上表面镀有用于增加泵浦辐射场和激光辐射场透射的增透膜，所述固体圆薄盘的下表面镀有用于泵浦辐射场和激光辐射场反射的反射膜，所述反射膜的下方布置有一用于冷却散热的热沉，所述固体圆薄盘和热沉之间通过多区域结构连接。本发明专利技术通过多区域结构连接的方式，将固体圆薄盘和热沉连接，增加两者之间的热传输效率，使激光碟片晶体可承受泵浦功率密度更高，从而提高激光的功率和脉冲能量输出，利用该技术可达到千瓦级/焦耳级超短脉冲输出。出。出。

【技术实现步骤摘要】
一种激光碟片晶体及其制作工艺


[0001]本专利技术涉及激光器
，特别涉及一种激光碟片晶体及其制作工艺。

技术介绍

[0002]主流的超快固体激光技术按照增益介质的结构可划分光纤激光器，板条激光器和碟片激光器。这三种技术都是在传统的固体增益介质的基础上采用了更先进的热管理形式，有效的减少热效应对激光产生的不良影响。
[0003]目前超快激光厂商主要采用光纤激光技术和传统块状放大的方式，但由于光纤模场面积和块状增益介质的热透镜效应受到限制，无法实现高峰值功率、高平均功率的超快脉冲激光器产品。
[0004]板条激光器其主要采取侧面泵浦，具有体积小、级联简便等优点，和碟片激光器有一定的可比性，但在高脉冲能量输出时可控性低，并且输出光束需要进行整形，光束质量因此有所降低。
[0005]碟片激光器的核心思想是将激光增益介质打磨至很薄的厚度，从后表面连接热沉直接进行冷却，泵浦时产生的热量很快可以从背面带走，可以极大减少激光工作时累积的热量和相应的不良影响。这种碟片结构相对比在现有的已知技术的最大优势在于：薄盘里的热量基本上以直线在垂直于薄盘表面的方向上消散，散热效率极高。与块状结构相比，采用薄盘的结构几乎可以完全避免由激光和/或泵浦辐射场所带来的热透镜效应。运用薄盘增益介质的激光放大器系统特别适用于产生具有高光束质量和高能量脉冲的激光辐射。为了获得更高的功率或脉冲能量，只需提高泵浦辐射直径，且该直径必须与激光辐射场的直径相匹配。但是当前的激光碟片晶体和热沉之间的粘结层所承受泵浦光功率密度有一定的限制，在高功率密度泵浦情况下，晶体易崩裂、脱落损坏失效。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供了一种激光碟片晶体及其制作工艺，旨在提高可承受泵浦功率密度以及提高激光的功率和脉冲能量输出，利用该技术可达到千瓦级/焦耳级超短脉冲输出。
[0007]本专利技术实施例提供了一种激光碟片晶体，包括固体圆薄盘，所述固体圆薄盘的上表面镀有用于增加泵浦辐射场和激光辐射场透射的增透膜，所述固体圆薄盘的下表面镀有用于泵浦辐射场和激光辐射场反射的反射膜，所述反射膜的下方布置有一用于冷却散热的热沉，所述固体圆薄盘和热沉之间通过多区域结构6连接。
[0008]进一步的，所述固体圆薄盘掺杂有Yb：YAG晶体、Yb：CALGO晶体、Yb：Lu2O3晶体或者Yb：KYW晶体，所述热沉由导热性材料制成，所述导热性材料为钨铜合金、碳化硅或者金刚石。
[0009]进一步的，所述固体圆薄盘的下表面包括第一金属化区域和第一非金属化区域，所述热沉的上表面包括第二金属化区域和第二非金属化区域；其中，所述第一金属化区域
和第二金属化区域分别位于所述固体圆薄盘下表面中心和热沉上表面中心，所述第一非金属化区域围绕第一金属化区域分布，所述第二非金属化区域围绕第二金属化区域分布。
[0010]进一步的，所述多区域结构包括焊接层；
[0011]所述第一金属化区域和第二金属化区域通过所述焊接层连接，所述焊接层包含有焊料，所述焊料为金锡焊料。
[0012]进一步的，所述多区域结构包括粘结层；
[0013]所述第二非金属化区域设置有一环形带，所述环形带内分布刻有多个凹槽；
[0014]所述第一非金属化区域与所述环形带通过所述粘结层连接，所述粘结层的材料采用胶体，所述胶体填充于所述凹槽内。
[0015]进一步的，所述凹槽宽度为10～30um，深度为5～10um，凹槽数目为200～500个。
[0016]进一步的，所述多区域结构包括加固层；
[0017]所述固体圆薄盘与所述热沉边缘交接处设置有所述加固层，用于对所述固体圆薄盘与所述热沉边缘进行固化粘结。
[0018]进一步的，所述固体圆薄盘的厚度为100～250um，直径12～30mm。
[0019]本专利技术实施例还提供了一种激光碟片晶体制作工艺，包括：
[0020]在固体圆薄盘的上表面和下表面分布镀设增透膜和反射膜；
[0021]利用所述增透膜增加透射泵浦辐射场和激光辐射场，以及利用所述反射膜反射泵浦辐射场和激光辐射场；
[0022]采用多区域结构的方式在所述固体圆薄盘的下方布置热沉，并利用热沉对所述激光碟片晶体进行冷却散热。
[0023]进一步的，所述多区域结构包括焊接层、粘结层和加固层；
[0024]所述采用多区域结构的方式在所述固体圆薄盘的下方布置热沉，包括：
[0025]在所述固体圆薄盘的下表面设置第一金属化区域和第一非金属化区域，以及在所述热沉的上表面设置第二金属化区域和第二非金属化区域；
[0026]利用焊接层对所述第一金属化区域和第二金属化区域进行焊接；以及利用焊接层对固体圆薄盘进行热量传导；
[0027]在所述第二非金属化区域开设环形带，并在所述环形带内刻制多个凹槽；
[0028]在每一凹槽内填充双组分胶或者UV胶以形成粘结层，并利用粘结层对所述第一非金属化区域和所述环形带进行胶合连接；以及利用粘结层对提高导热效果和减少胶体热胀冷缩影响；
[0029]利用加固层对所述固体圆薄盘和热沉的边缘交接处进行固化粘结，以及导出边缘交接处的热量。
[0030]本专利技术实施例提供了一种激光碟片晶体及其制作工艺，该激光碟片晶体包括固体圆薄盘，所述固体圆薄盘的上表面镀有用于增加泵浦辐射场和激光辐射场透射的增透膜，所述固体圆薄盘的下表面镀有用于泵浦辐射场和激光辐射场反射的反射膜，所述反射膜的下方布置有一用于冷却散热的热沉，所述固体圆薄盘和热沉之间通过多区域结构连接。本专利技术实施例通过多区域结构连接的方式，将固体圆薄盘和热沉连接，增加两者之间的热传输效率，使激光碟片晶体可承受泵浦功率密度更高，从而提高激光的功率和脉冲能量输出，利用该技术可达到千瓦级/焦耳级超短脉冲输出。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术实施例提供的一种激光碟片晶体的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例提供的一种激光碟片晶体中固体圆薄盘和热沉的结构示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例提供的一种激光碟片晶体中的多区域结构的示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例提供的一种激光碟片晶体中的环形带示意图；
[0036]图5为本专利技术实施例提供的一种激光碟片晶体中的固体圆薄盘底部示意图；
[0037]图6为本专利技术实施例提供的一种激光碟片晶体制作工艺的流程示意图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光碟片晶体，其特征在于，包括固体圆薄盘，所述固体圆薄盘的上表面镀有用于增加泵浦辐射场和激光辐射场透射的增透膜，所述固体圆薄盘的下表面镀有用于泵浦辐射场和激光辐射场反射的反射膜，所述反射膜的下方布置有一用于冷却散热的热沉，所述固体圆薄盘和热沉之间通过多区域结构连接。2.根据权利要求1所述的激光碟片晶体，其特征在于，所述固体圆薄盘掺杂有Yb：YAG晶体、Yb：CALGO晶体、Yb：Lu2O3晶体或者Yb：KYW晶体，所述热沉由导热性材料制成，所述导热性材料为钨铜合金、碳化硅或者金刚石。3.根据权利要求1所述的激光碟片晶体，其特征在于，所述固体圆薄盘的下表面包括第一金属化区域和第一非金属化区域，所述热沉的上表面包括第二金属化区域和第二非金属化区域；其中，所述第一金属化区域和第二金属化区域分别位于所述固体圆薄盘下表面中心和热沉上表面中心，所述第一非金属化区域围绕第一金属化区域分布，所述第二非金属化区域围绕第二金属化区域分布。4.根据权利要求3所述的激光碟片晶体，其特征在于，所述多区域结构包括焊接层；所述第一金属化区域和第二金属化区域通过所述焊接层连接，所述焊接层包含有焊料，所述焊料为金锡焊料。5.根据权利要求3所述的激光碟片晶体，其特征在于，所述多区域结构包括粘结层；所述第二非金属化区域设置有一环形带，所述环形带内分布刻有多个凹槽；所述第一非金属化区域与所述环形带通过所述粘结层连接，所述粘结层的材料采用胶体，所述胶体填充于所述凹槽内。6.根据权利要求3所述的激光碟片晶体，其特征在于，所述凹槽宽度为10～30um，深...

【专利技术属性】
技术研发人员：万辉，牛姜维，
申请(专利权)人：深圳市辉宏激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：