[发明专利]一种端面泵浦调阻激光器的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别涉及一种端面泵浦调阻激光器的设计方法。

背景技术

薄膜电路广泛使用到电子设备中，该电子设备中最基础的元件，对电子线路的推广起到至关重要的作用。对薄膜电路的电阻控制实际上是实现电子精细加工的基础，而激光调阻机恰恰能够实现对薄膜电路中电阻的精确控制。

调阻激光器能够通过短脉冲激光扫描切割电阻基片，使电阻浆料层受激光加热气化，形成一定深度的划痕，从而改变电阻体的导电截面积和导电长度，达到把低于目标阻值的电阻修调到阻值容许的偏差范围内。

调阻激光器的设计广泛应用于薄、厚膜混合集成电路，电子元器件，汽车电器，传感器，片式电阻的应用。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种端面泵浦调阻激光器的设计方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

S1、脉宽控制：设计激光器光学腔的光程距离为350mm；S2、光纤耦合模块选取：提供激光上能级粒子数布局；S3、光纤耦合部分：采用1:1成像到Nd:YAG晶体进行泵浦；S4、激光晶体选取：采用一个单端键合的Nd:YAG晶体，键合面为泵浦光入射面；S5、光学谐振腔的设计；采用前、后两个腔镜为凸面镜的结构。

一些实施例中，步骤S1中激光器光学腔的中间位置设置折转镜。

一些实施例中，所述光纤耦合模块选取进一步包括采用相干的FAP800-40W光纤耦合模块。

一些实施例中，所述光纤耦合模块为SMA头；泵浦光波长为808nm。

一些实施例中，所述激光晶体选取参数为长度2+18(mm)，直径Φ2mm，浓度0.4％。

一些实施例中，所述两凸面镜的曲率为R＝-5000mm，其中，所述两凸面镜一个为反射镜，另一个为T＝20％的输出镜。

本发明的有益效果在于：通过设置光学设计方案，使用键合晶体，减少端面热效应来提高光束质量。

附图说明

图1为根据本发明的激光光斑半径随热焦距变化示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

结合图1所示，本发明提供一种端面泵浦调阻激光器的设计方法，包括：

S1、脉宽控制：本发明激光器设计要求为在最高功率8W时，出光脉宽为35ns10kHz，采用设计光学腔的光程距离为350mm。

由于光学腔中有声光Q晶体、Nd:YAG晶体等，实际几何距离比光程距离短，其几何距离为316mm。

由于整体光路过长，进一步地，激光器光学腔的中间位置设置折转镜，从而使激光器作的更加紧凑。

S2、光纤耦合模块选取：提供激光上能级粒子数布局，从而产生跃迁的激光。

通常使用的光纤耦合模块为Dilas的光纤耦合模块，但其通常有比较长的光纤尾纤，当光纤尾纤短于10m时，抖动光纤对激光功率是有较大影响的。为提高功率稳定性，减少光纤尾纤对功率起伏产生的影响，设计选用相干的FAP800-40W模块，该光纤耦合模块光纤为SMA头；泵浦光波长为808nm，不会有光纤尾纤对功率的影响。

S3、光纤耦合部分：采用1:1成像到Nd:YAG晶体进行泵浦。

其中，相干的FAP800-40W模块的线芯直径为800um，成像到Nd:YAG晶体中的理想成像为800um，由于具有像散等情况，成像光斑略大于理想光斑。此时，泵浦光光斑略大于激光光斑也是让基模进行起振，抑制高阶模的发生。

S4、激光晶体选取：

其中，激光晶体为产生激光的载体，晶体吸收泵浦光将基态粒子泵浦到激发态，通过受激辐射跃迁产生激光。激光晶体在吸收泵浦光产生激光的过程中由于量子缺陷效应，使一部分泵浦能量转化为热量。当激光正常工作的时候，激光晶体存在一定的温度梯度，由于温度梯度的存在从而产生了热透镜效应。本发明激光器的设计通过腔型的设计来使激光器稳定工作在不同泵浦光下。对于激光晶体泵浦方式的不同，激光器可以分为侧泵和端泵，通常端泵激光器的光斑质量会更优异一些。

端泵激光器在激光晶体的一侧或两侧注入非常高的能量，由于晶体的吸收，在激光晶体内部的径向和切向方向温度分布都不同，从而会产生端面效应，相当于棒端面面形发生变化；端面效应相当于将原平面面型变为抛物面，从而对光斑产生巨大的像散。