[发明专利]一种晶体夹持结构及晶体夹持焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种晶体夹持结构及晶体夹持焊接方法。

背景技术

全固态激光器以其独特的技术优势逐渐取代其他激光器而成为激光器发展的主流，已广泛的应用到工业加工中，而激光器的稳定性一直是工业应用激光器的难点。影响激光器稳定性的因素比较多，激光晶体的散热优劣是一个比较重要的条件。众所周知，在激光器的运行中，晶体热效应是制约激光器稳定工作的一个因素，因此在设计时如何考虑提高晶体侧壁与热沉之间的热传导率是很重要的。

近几年，随着工业加工应用的激光器不断开发，端面泵浦全固态激光器由于其在光束质量好，光电转换效率高等方面的优势，在工业加工中应用越来越广泛，例如激光打标、激光调阻、激光太阳能电池划膜、激光液晶修复等等。这一系列的应用都对激光器功率的稳定性和输出激光的光束质量有着严格的要求。然而一般情况下，由于端面泵浦的固体激光器，泵浦光在激光晶体的功率密度非常高，远大于侧泵激光器，由此带来的热效应会比较严重。热效应的存在，必然导致激光输出功率降低，光束质量劣化，更有甚者可能会由于热应力和机械应力的合力导致晶体断裂。所以，如何降低激光晶体热效应已经成了一个激光技术研究方向。在实际应用中，就是要尽量降低激光晶体与热沉之间的热阻，并尽量减小激光晶体夹持的机械应力。

目前，比较成熟的激光器装配工艺中，包含对晶体的包裹，夹持方案。一般情况下，采用一定厚度的铟片包裹激光晶体，然后用螺钉固定的方式将其固定在晶体上盖和底座中间。在该方案中，铟片与晶体，铟片与晶体上盖和底座之间必然不能无缝隙贴合，部分位置肯定存在空气隙，热阻未能降低至最小。同时，由于是螺钉机械夹持，因此必然存在机械应力，而难于避免。申请号为200910305391.7的中国专利申请提出使用金属焊接的方法，其将银料在960℃高温真空下，实现晶体与热沉的焊接，晶体要求端面无镀膜，侧面金属化。该方法要求对晶体进行金属化处理，且焊接后整体镀膜，大大增加了加工成本，且不利于晶体真正损坏后的更换，不符合产品的可维护性的条件，且对市场经济条件下的加工厂商十分不利。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可降低激光晶体与晶体夹持上盖和晶体夹持底座之间的热阻、提高散热性能、降低晶体热效应的晶体夹持结构及晶体夹持焊接方法。

一种晶体夹持结构，其包括上盖及底座，所述上盖和所述底座相互配合构成一个容置部，所述容置部收容包裹好铟片的晶体。所述上盖开设有多条工艺槽，所述工艺槽朝所述上盖的内部延伸，所述底座开设有连通所述容置部的导铟槽。

本发明一较佳实施方式中，所述上盖朝向所述底座的表面开设有第一收容槽，所述底座朝向所述上盖的表面为倾斜表面，其开设有第二收容槽，所述第一收容槽和所述第二收容槽相匹配，且共同构成所述容置部。

本发明一较佳实施方式中，所述上盖开设有三条所述工艺槽，其中两条所述工艺槽开设于所述上盖远离所述底座的表面，另一条所述工艺槽开设于所述第一收容槽的底部，且和所述第一收容槽连通。

本发明一较佳实施方式中，所述第二收容槽的底部开设有导铟槽，所述导铟槽和所述第二收容槽连通。

本发明一较佳实施方式中，所述上盖和所述底座均为紫铜材料，且表面镀金。

本发明一较佳实施方式中，所述容置部的内表面和所述底座的底面均采用抛光处理。

本发明一较佳实施方式中，所述容置部和所述包裹好铟片的晶体为负公差配合。

本发明一较佳实施方式中，所述上盖和所述底座通过螺钉固定。

本发明另外提供一种晶体夹持焊接方法，其包括如下步骤：

S101、将包裹好铟片的晶体放到底座上，并采用固定件固定上盖和底座，形成一个整体结构；

S103、将所述整体结构放至真空加热炉内，对所述真空加热炉抽真空后在预设温度下进行加热；

S105、待所述真空加热炉内温度升至所述预设温度后，保持预定时间后关闭所述真空加热炉的加热装置，并静置至所述真空加热炉内温度自然冷却到室温；

S107、去除所述固定件，即完成晶体夹持焊接。

本发明一较佳实施方式中，所述预设温度为170-180℃，所述预定时间为15-30分钟。