[发明专利]一种将单端生长型复合晶体热键合为双端生长型复合晶体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光晶体加工技术领域，尤其涉及一种将单端生长型复合晶体热键合为双端生长型复合晶体的方法。

背景技术

激光二极管端面泵浦的固体激光器，在泵浦功率比较高的情况下，使用热键合激光晶体，可以有效的降低激光晶体内部的温度梯度和端面形变，进而减小激光晶体的热透镜效应。但是如果继续增加泵浦功率，晶体的热键合连接处的温度升高，会导致热键合连接处断裂，激光晶体无法继续使用的严重后果。针对上述问题，近年来出现了生长型的复合晶体(或称原生型复合晶体)，与传统的热键合复合晶体相比，生长型复合晶体具有更高的抗光伤阈值。

生长型复合晶体根据其工作方式的不同，可以分为单端生长型复合晶体和双端生长型复合晶体。单端生长型复合晶体的生长工艺相对简单，而且即使晶体已经生长完成，也可以通过抛光的手段，根据需要灵活确定掺杂区和不掺杂区的长度。但是双端生长型复合晶体的生长工艺比较复杂，而且在晶体生长过程中掺杂区的长度就已经确定了，缺乏通用性，因此造价较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种将单端生长型复合晶体热键合为双端生长型复合晶体的方法。

将单端生长型复合晶体热键合为双端生长型复合晶体的方法包括如下步骤：

1)选择两块单端生长型的复合晶体，单端生长型的复合晶体包括掺杂区和不掺杂区，不掺杂区的长度为0.1mm～20mm，晶体切割方向为a-cut或者c-cut，掺杂浓度为0.01～10at.％；

2)设定双端生长型复合晶体的掺杂区的长度为d₂，双端生长型复合晶体一端的不掺杂区的长度为d₁，双端生长型复合晶体另一端的不掺杂区的长度为d₃。通过抛光的方法确定两块单端生长型的复合晶体的长度，其中，一块单端生长型复合晶体的不掺杂区的长度为d₁’，掺杂区长度为d₂’，另一块单端生长型复合晶体的不掺杂区的长度为d₃’，掺杂区长度为d₂”，且满足以下条件d₁’＝d₁，d₃’＝d₃，d₂’+d₂”＝d₂

3)将两块单端生长型复合晶体的掺杂区一端的端面进行精细抛光，在室温下相互接触，晶体的光轴相互重合，然后进行热处理，热处理过程中使用的温度范围为所键合晶体中熔点较低的那块晶体的熔点的0.1～0.9倍，高温保持的时间在4～80小时，通过热键合的工艺方法将两块单端生长型复合晶体的掺杂区连接在一起。所述的单端生长型的复合晶体为YAG晶体、YVO₄晶体、GdVO₄晶体、YAP晶体或者YLF晶体。掺杂区的掺杂离子为Nd³⁺，Er³⁺，Ho³⁺，Ce³⁺，Tm³⁺，Pr³⁺，Gd³⁺，Eu³⁺，Yb³⁺，Sm²⁺，Dy²⁺，Tm²⁺，Cr³⁺，Ni²⁺，Co²⁺，Ti³⁺或者V²⁺离子。单端生长型的复合晶体横截面为矩形或者圆形。横截面为矩形的尺寸为1×1mm～20×20mm。横截面为圆形的直径为1mm～20mm。

本发明可以方便地根据需要确定双端生长型复合晶体中掺杂区的长度，提高通用性，降低生产成本。只需掌握单端生长型复合晶体的生长工艺，配合成熟的热键合工艺，就可以获得双端生长型复合晶体，降低了双端生长型复合晶体的工艺难度。

附图说明

图1是设定的双端生长型复合晶体的结构和尺寸示意图；

图2是本发明用于热键合的两块单端生长型复合晶体的结构和尺寸示意图；

图3是两块单端生长型复合晶体的掺杂区通过热键合的方法连接在一起的效果示意图；

图4是热键合的双端生长型复合晶体的波前干涉图。

具体实施方式