CN108321665A - 一种抑制板条与冷却器焊接后静态波前畸变的封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抑制板条与冷却器焊接后静态波前畸变的封装结构，该方案包括有板条激光增益介质、第一冷却器、第二冷却器、第一次热层、第二次热层以及焊料层；板条激光增益介质的上、下表面上分别设置有第一次热层和第二次热层；第一次热层的上表面上设置有第一冷却器；第二次热层的下表面上设置有第二冷却器；板条激光增益介质、第一次热层、第二次热层、第一冷却器、第二冷却器之间均设置有焊料层。该封装结构很好的解决了板条激光增益介质与冷却器在焊接过程中因材料膨胀系数差异、焊料层空洞等原因导致板条在封装过程中产生较大静态波前畸变的问题。

Description

一种抑制板条与冷却器焊接后静态波前畸变的封装结构

技术领域

本发明属于固体激光技术应用领域，尤其是一种抑制板条与冷却器焊接后静态波前畸变的封装结构。

背景技术

随着激光技术的发展，二极管泵浦固体激光器具有效率高、结构紧凑、光束质量好、运行可靠等优点，被广泛运用于工业、国防、科研、医疗等领域。特别是高功率、高光束质量的固体激光器有着非常广阔的应用前景。在高功率固体激光领域，增益介质如何实现有效的泵浦吸收和散热对激光效率和光束质量的提升至关重要。

端面泵浦的板条固体激光器既能满足高效泵浦吸收，同时又能通过大面实现高效冷却，其在高功率、高光束质量的激光系统中有着重要的研究价值和应用前景。然而，对于大尺寸板条激光增益介质，如何将冷却器与板条激光增益介质封装在一起对板条的散热、传输波前畸变的影响至关重要。在封装过程中，因冷却器与板条激光增益介质的膨胀系数差异，焊料层空洞等因素导致板条固体激光器在工作中散热不均、波前畸变大等问题会严重影响光束质量。因此，如何解决板条激光增益介质在封装过程中焊料层产生空洞、板条静态波前畸变变大的问题变得尤其关键。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种抑制板条与冷却器焊接后静态波前畸变的封装结构的技术方案，该方案选择与增益介质热膨胀系数匹配的材料作次热沉，先将次热沉与板条进行次封装，然后再将次封装合格的板条与冷却器进行封装，从而减小封装过程中板条激光增益介质产生的静态波前畸变。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

一种抑制板条与冷却器焊接后静态波前畸变的封装结构，包括有板条激光增益介质、第一冷却器、第二冷却器、第一次热层、第二次热层以及焊料层；板条激光增益介质的上、下表面上分别设置有第一次热层和第二次热层；第一次热层的上表面上设置有第一冷却器；第二次热层的下表面上设置有第二冷却器；板条激光增益介质、第一次热层、第二次热层、第一冷却器、第二冷却器之间均设置有焊料层。

作为本方案的优选：第一、第二次热层的热膨胀系数与板条激光增益介质相匹配。

作为本方案的优选：板条激光增益介质、第一冷却器、第二冷却器、第一次热层、第二次热层的焊接面均进行金属化处理。

作为本方案的优选：次热沉为BeO陶瓷、AlN陶瓷、WCu合金或金刚石Cu复合材料。

作为本方案的优选：焊料层为铟基合金。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于通过选择与板条激光增益介质热膨胀系数匹配的材料作为次热沉，首先采用合适焊料完成次热沉与板条的次封装焊接，再通过铟基焊料完成冷却器与次封装好的板条进行二次封装，该封装结构在满足板条激光器工作散热要求的前提下减少了板条在封装过程中产生的静态波前畸变。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中，1为第一冷却器，2为第二冷却器，3为第一次热层，4为第二次热层，5为板条激光增益介质，6为焊料层。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

通过附图能够看出，一种抑制板条与冷却器焊接后静态波前畸变的封装结构，包括有板条激光增益介质、第一冷却器、第二冷却器、第一次热层、第二次热层以及焊料层；板条激光增益介质的上、下表面上分别设置有第一次热层和第二次热层；第一次热层的上表面上设置有第一冷却器；第二次热层的下表面上设置有第二冷却器；板条激光增益介质、第一次热层、第二次热层、第一冷却器、第二冷却器之间均设置有焊料层。第一、第二次热层的热膨胀系数与板条激光增益介质相匹配。板条激光增益介质、第一冷却器、第二冷却器、第一次热层、第二次热层的焊接面均进行金属化处理。次热沉为BeO陶瓷、AlN陶瓷、WCu合金或金刚石Cu复合材料。焊料层为铟基合金。

实施例：

板条激光增益介质选为Yb：YAG晶体，选择BeO陶瓷材料为次热沉，厚度约为1.5mm，采用磁控溅射镀膜的方法对板条和次热沉进行金属化，金属化最表层为金层。同时将次热层1、次热沉2与板条激光增益介质上下大面进行次封装焊接，所选焊料为铟，焊料层厚度可调节，对次封装后的铟焊料层进行测试，焊料层厚度均匀无空洞为合格。

然后，同时将第一冷却器、第二冷却器与第一、第二次热层焊接在一起。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种抑制板条与冷却器焊接后静态波前畸变的封装结构，其特征是：包括有板条激光增益介质、第一冷却器、第二冷却器、第一次热层、第二次热层以及焊料层；所述板条激光增益介质的上、下表面上分别设置有第一次热层和第二次热层；所述第一次热层的上表面上设置有第一冷却器；所述第二次热层的下表面上设置有第二冷却器；所述板条激光增益介质、第一次热层、第二次热层、第一冷却器、第二冷却器之间均设置有焊料层。

2.根据权利要求1所述的一种抑制板条与冷却器焊接后静态波前畸变的封装结构，其特征是：所述第一、第二次热层的热膨胀系数与板条激光增益介质相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种抑制板条与冷却器焊接后静态波前畸变的封装结构，其特征是：所述板条激光增益介质、第一冷却器、第二冷却器、第一次热层、第二次热层的焊接面均进行金属化处理。

4.根据权利要求1所述的一种抑制板条与冷却器焊接后静态波前畸变的封装结构，其特征是：所述次热沉为BeO陶瓷、AlN陶瓷、WCu合金或金刚石Cu复合材料。

5.根据权利要求1所述的一种抑制板条与冷却器焊接后静态波前畸变的封装结构，其特征是：所述焊料层为铟基合金。