CN105470806B - 一种提高微型全固态激光器稳定性的装配方法 - Google Patents

一种提高微型全固态激光器稳定性的装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，包括如下步骤：固定陶瓷加热片至具有冷却功能且耐高温的操作平台上，紧压基板在陶瓷加热片上；将固定有增益介质的金属热枕悬置在基板第一指定位置的上方；将焊锡片塞进缝隙中，加热陶瓷加热片使焊锡片受热融化，调节金属热枕与基板之间的缝隙高度使金属热枕固定在第一指定位置；陶瓷加热片停止加热，并开启操作平台冷却功能；将固定有光学元件的透明垫块悬置在基板第二指定位置的上方，点紫外胶、紫外灯照射透明垫块与第二指定位置接触面2‑3min，使光学元件固定在第二指定位置。所述方法易实现牢固、紧凑、小体积、可靠的激光器结构。

Description

一种提高微型全固态激光器稳定性的装配方法
技术领域
本发明涉及光学装配领域，尤其涉及一种提高微型全固态激光器稳定性的装配方法。
背景技术
目前，大屏幕激光投影显示技术逐渐成为人们研究的热点。它一红、绿、蓝(RGB)三基色激光为光源的显示技术，可以最真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩，提供更震撼的表现力。所用激光器均为小体积，低功率单色激光器，要求输出功率稳定，抗周围环境能力强，激光器结构紧凑牢固，体积小等。在生物探测、全息成像等领域，所用激光器均为低功率，小体积，且输出功率稳定的单频激光器。在大部分应用中都要求，激光器体积小，便于移动，受周围环境影响小等特点。而这些特点就会对激光器光学元件的装配和整机的封装有很高的要求。
传统的微型激光器光学器件装配中，一般采用AB导热银胶固定激光谐振腔各光学器件。导热银胶存在以下问题：导热银胶干的时间长，效率低；固化后硬度不够谐振腔易变性；由于银胶干的速度慢，元器件必须用夹具一直夹持着等待胶干，否则易出现移动现象，造成谐振腔变形；周围环境温度较高时，AB导热银胶易变形等。所以，由于导热银胶存在以上问题，使操作人员的工作效率极低，且完成的激光器可靠性不高。
为了解决以往微型激光器光学器件装配存在的问题，本发明提出一种新的装配方法，使激光器搭建过程简单、快速，激光器结构紧凑、牢固，大大提高微型激光器的可靠性和稳定性，同时也大大降低了时间成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，解决了现有安装方式激光器可靠性不高，操作人员的工作效率低的问题。
本发明是这样实现的：一种提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，包括增益介质的安装及光学元件的安装，包括如下步骤：
S100：固定陶瓷加热片至具有冷却功能且耐高温的操作平台上，承载增益介质及光学元件的基板紧压在陶瓷加热片上表面；
S111：将固定有增益介质的金属热枕悬置在基板第一指定位置的上方，所述金属热枕与基板之间留有高度为0.8-1.2mm的缝隙；
S112：将0.5-1mm厚度的焊锡片塞进缝隙中，加热陶瓷加热片使焊锡片受热融化，调节金属热枕与基板之间的缝隙高度使金属热枕固定在第一指定位置；
S113：陶瓷加热片停止加热，并开启操作平台冷却功能，完成增益介质的固定；
S121：将固定有光学元件的透明垫块悬置在基板第二指定位置的上方，点紫外胶并调节透明垫块与第二指定位置的距离，使透明块固定于第二指定位置；
S122：用紫外灯照射透明垫块与第二指定位置接触面2-3min，使光学元件固定在第二指定位置。
其中，在步骤S111前所述增益介质利用高温胶固定在金属热枕上，在步骤S121前光学元件利用高温胶固定在透明垫块上。
其中，所述透明垫块的热膨胀系数与光学元件相同的透明材料。
其中，所述透明垫块为玻璃或透明陶瓷。
其中，所述光学元件的中心高与增益介质相同。
其中，所述金属热枕与基板之间的缝隙高度为1mm。
其中，所述金属热枕为“U”型热枕材料，表面镀有金层。
其中，所述增益介质为泵浦光泵浦介质，泵浦端面镀有泵浦光增透膜和震荡光高反膜，泵浦端面相对一侧面镀有震荡光增透膜。
其中，所述增益介质为Nd:YVO4晶体。
本发明的优点在于：
所述方法简单统一操作，装配速度快并且牢固，同时降低了环境温度等对其的不良影响；所述方法适合用于微型小功率激光器多光学元件的装配，易实现牢固、紧凑、小体积、可靠的激光器结构；
整个装配过程时间大大缩短，操作更加简单易行，与传统技术采用导热银胶相比更加牢固，克服传统激光器装配过程中存在的缺点，对提高小体积微型激光器的可靠性具有重要意义。
附图说明
图1为本发明基板和陶瓷加热片固定的结构示意图；
图2为本发明基板和陶瓷加热片未用螺丝固定的结构示意图；
图3为本发明增益介质固定在金属热枕上的结构示意图；
图4为本发明固定有增益介质的金属热枕悬置在基板上方的结构示意图；
图5为本发明光学元件固定在透明垫块上的结构示意图；
图6为本发明微型全固态激光器装配完成的结构示意图；
图7为本发明微型全固态激光器的增益介质装配的流程图；
图8为本发明微型全固态激光器的光学元件装配的流程图。
标号说明：
金属热枕-1 增益介质-2 光学元件-3 透明垫块-4 基板-5
陶瓷加热片-6 焊锡片-7 圆形通孔-8 螺丝-9
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
参阅图1至图6所示，一种提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，包括增益介质2的安装及光学元件3的安装，具体的包括如下步骤：
S100：固定陶瓷加热片6至具有冷却功能且耐高温的操作平台上，承载增益介质2及光学元件3的基板5紧压在陶瓷加热片6上表面；图1所示为承载激光器增益介质2和光学元件3的基板5和陶瓷加热片6的安装结构，所述的增益介质2可以为谐振腔，所述基板5紧压陶瓷加热片6并利用螺丝9将陶瓷加热片6固定在具有冷却功能且耐高温的操作平台上，图2中的圆形通孔8用于将基板5固定在具有冷却和耐高温的操作平台上，基板5的四个角的圆形通孔8为螺丝固定孔。所述基板5厚度由激光谐振腔所占空间大小决定，但不能太过厚，否则加热速度慢，基板5的材料可以为铝，表面镀有金层。陶瓷加热片6能够在短时间内达到目标温度，能够使焊锡片7快速熔化，当撤去电流时可以迅速冷却，使器件快速完成焊接，该操作过程简单、方便、快捷。
所述增益介质2为泵浦光泵浦介质，实现粒子数反转，产生激光辐射。所述的增益介质2可以为Nd:YVO4晶体，泵浦端面镀有泵浦光增透膜和震荡光高反膜，泵浦端面相对一侧面镀有震荡光增透膜。
参阅图7所示，所述增益介质2的安装包括如下步骤：
S110：所述增益介质2利用高温胶固定在金属热枕1上，增益介质2固定在金属热枕1上，增益介质2采用高温胶固定在金属热枕1上，高温胶的固化温度比焊锡融化温度高，这样不会对增益介质2的固定产生影响。所述的金属热枕1用于固定增益介质2并同时对增益介质2进行散热，金属热枕1的材料为导热性高的金属材料，优选的可以为铝等，并在金属热枕1的表面镀金层，为了方便固定所述的增益介质2，所述金属热枕1可以采用“U”型结构，将增益介质2固定于U型凹槽内。
S111：将固定有增益介质2的金属热枕1悬置在基板5第一指定位置的上方，所述金属热枕1与基板5之间留有高度为0.8-1.2mm的缝隙；
S112：将0.5-1mm厚度的焊锡片7塞进缝隙中，加热陶瓷加热片6使焊锡片7受热熔化，调节金属热枕1与基板5之间的缝隙高度使金属热枕1固定在第一指定位置；
S113：陶瓷加热片6停止加热，并开启操作平台冷却功能，完成增益介质2的固定；
步骤S110至S113中，将紧贴基板5的陶瓷加热片6固定在具有冷却功能且耐高温的平台上，利用高温胶例如导热银胶等将增益介质2固定在金属热枕1上，用夹具夹住金属热枕1使之距离基板5上方约1mm处，将0.5mm、0.6mm或0.8mm的焊锡片7放入该空隙中，利用陶瓷加热片6对基板5进行加热直至焊锡片7熔化，此时调整金属热枕1的位置，位置最佳后停止加热，待基板5冷却后对其他光学元件3进行装配。
本发明中可以安装若干个光学元件3在基板5上，安装于最右端的光学元件3可以为谐振腔的另一个腔镜，所述的最右端为远离增益介质2的一端，其他各光学元件3可以为腔内的倍频晶体或实现单频输出的标准器具等，用于实现不同参数的激光输出。
参阅图8所示，所述光学元件3的安装包括如下步骤：
S120：光学元件3利用高温胶固定在透明垫块4上，所述透明垫块4可以为热膨胀系数与光学元件3的热膨胀系数相同或者相近的透明材料，例如可以为玻璃或透明陶瓷等。将光学元件3固定在透明垫块4的目的在于提高光学元件3的中心高，优选的可设置光学元件3的中心高与增益介质2相同。选择透明垫块4的目的在于在后续用紫外胶将垫块固定在基板5上时，紫外光线能够透过透明垫块4照射到紫外胶。
S121：将固定有光学元件3的透明垫块4悬置在基板5第二指定位置的上方，点紫外胶并调节透明垫块4与第二指定位置的距离，使透明垫块固定于第二指定位置；
S122：用紫外灯照射透明垫块4与第二指定位置接触面2-3min，使光学元件3固定在第二指定位置。
步骤S120至S122中，光学元件3利用高温胶固定在透明垫块4上，垫块形状一般采用窄条形状，能够使激光谐振腔更加紧凑，同样用夹具夹住透明垫块4部位，调至最佳位置使其接近于第二指定位置后，点紫外胶，通过夹具微调光学元件3至第二指定位置，最后用紫外灯照射约3分钟左右，即完成装配过程。
上述方法简单统一操作，装配速度快并且牢固，同时降低了环境温度等对其的不良影响；所述方法适合用于微型小功率激光器多光学元件3的装配，易实现牢固、紧凑、小体积、可靠的激光器结构。所述增益介质的装配及光学元件的装配顺序可以任意调换，并不局限于先装配增益介质后装配光学元件。
整个装配过程时间大大缩短，操作更加简单易行，与传统技术采用导热银胶相比更加牢固，克服传统激光器装配过程中存在的缺点，对提高小体积微型激光器的可靠性具有重要意义。
上所述仅为本发明的提高微型全固态激光器稳定性的装配方法的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，包括增益介质的安装及光学元件的安装，其特征在于包括如下步骤：
固定陶瓷加热片至具有冷却功能且耐高温的操作平台上，承载增益介质及光学元件的基板紧压在陶瓷加热片上表面；
将固定有增益介质的金属热枕悬置在基板第一指定位置的上方，所述金属热枕与基板之间留有高度为0.8-1.2mm的缝隙；
将0.5-1mm厚度的焊锡片塞进缝隙中，加热陶瓷加热片使焊锡片受热融化，调节金属热枕与基板之间的缝隙高度使金属热枕固定在第一指定位置；
陶瓷加热片停止加热，并开启操作平台冷却功能，完成增益介质的固定；
将固定有光学元件的透明垫块悬置在基板第二指定位置的上方，点紫外胶并调节透明垫块与第二指定位置的距离，使透明块固定于第二指定位置；
用紫外灯照射透明垫块与第二指定位置接触面2-3min，使光学元件固定在第二指定位置。
2.根据权利要求1所述的提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，其特征在于：所述增益介质利用高温胶固定在金属热枕上，光学元件利用高温胶固定在透明垫块上。
3.根据权利要求2所述的提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，其特征在于：所述透明垫块的热膨胀系数与光学元件的热膨胀系数相同。
4.根据权利要求2或3所述的提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，其特征在于：所述透明垫块为玻璃或透明陶瓷。
5.根据权利要求4所述的提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，其特征在于：所述光学元件的中心高与增益介质相同。
6.根据权利要求5所述的提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，其特征在于：所述金属热枕与基板之间的缝隙高度为1mm。
7.根据权利要求6所述的提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，其特征在于：所述金属热枕为“U”型热枕材料，表面镀有金层。
8.根据权利要求7所述的提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，其特征在于：所述增益介质为泵浦光泵浦介质，泵浦端面镀有泵浦光增透膜和震荡光高反膜，泵浦端面相对一侧面镀有震荡光增透膜。
9.根据权利要求8所述的提高微型全固态激光器稳定性的装配方法，其特征在于：所述增益介质为Nd:YVO4晶体。
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