| infotek | 2021-12-22 09:11 |
用于仿真和分析激光晶體封裝技術(shù)中誘導(dǎo)應(yīng)力的方法現(xiàn)今，激光設(shè)備廣泛分布在不同的市場(chǎng)領(lǐng)域。現(xiàn)有的不同激光市場(chǎng)應(yīng)用已經(jīng)將對(duì)激光設(shè)備的要求推向了緊湊型、高效率和高可靠性的高度嚴(yán)格要求，以便能夠在不同的設(shè)備條件下有效執(zhí)行。此外，在汽車市場(chǎng)或太空應(yīng)用領(lǐng)域中對(duì)激光設(shè)備的使用，一直在挑戰(zhàn)激光制造商來(lái)獲得在極端情況下也能夠使用的更可靠緊湊的激光設(shè)備[1]。在獲得具有高可靠性和高效率的微型化裝置的情況下，最好的選擇仍然是由膠粘劑組裝成的二極管泵浦固體激光器(DPSSL)。然而，設(shè)備需要高的運(yùn)行和存儲(chǔ)溫度范圍，自由釋氣或真空兼容性，更高的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率，甚至抗輻射組件，都導(dǎo)致需要尋找新的連接技術(shù)。目前有幾種低壓焊接技術(shù)可以用于此類設(shè)備[2]。然而，為了不損害器件的小型化，同時(shí)提供無(wú)應(yīng)力的激光束諧振腔，我們必須研究封裝誘導(dǎo)應(yīng)力和隨之而來(lái)的激光元件雙折射現(xiàn)象。在本刊物中，我們研究了低應(yīng)力封裝激光焊接泵浦技術(shù)所產(chǎn)生的激光晶體的應(yīng)力封裝效應(yīng)，此外，該方法也適用于其他激光設(shè)備的封裝技術(shù)。 所謂焊機(jī)泵浦技術(shù)(圖1)使用由各種軟焊料合金(如錫基無(wú)鉛焊料、低熔點(diǎn)合金或高熔點(diǎn)共熔合金金-錫，金-硅或金-鍺焊料) 制成的直徑范圍為40至760μm的球形焊料預(yù)成型件。為了能夠通過(guò)焊接技術(shù)將玻璃或晶體連接到金屬或陶瓷基板上，這就要求將可附著的金屬層涂覆到光學(xué)元件上，可通過(guò)物理汽相沉積(PVD)實(shí)現(xiàn)[3]。 盡管這種技術(shù)保證了熱能的局部化和最小化輸入，使其適于連接玻璃或我們對(duì)激光晶體的研究案例，但仍必須分析誘導(dǎo)應(yīng)力防止可能的激光諧振器運(yùn)行不當(dāng)，引起激光的光束質(zhì)量或最終功率下降。  圖1.球形的軟焊料合金從焊球存儲(chǔ)槽轉(zhuǎn)移到噴絲毛細(xì)孔，直到它們?nèi)刍娚涞叫枰B接的部件為止。焊接裝置安裝在能夠以6個(gè)自由度焊接部件的機(jī)械臂上[2]。 2. 仿真方法 就我們的研究而言，我們選擇了由DPSSL器件中最著名和最常用的激光材料代表的平面-平面激光腔(圖2)；釔鋁石榴石或摻釹釔鋁石榴石活躍晶體(Y3Al5O12)，一個(gè)二次諧波發(fā)生器(SHG) β−鋇硼酸鹽(β−BaB2O4或偏硼酸鋇)，以及最后一個(gè)由熔融石英(二氧化硅)制成的輸出二向色激光鏡。所選用的軟焊料合金是SnAgCu(SAC)，用于將激光元件連接到氮化鋁基板(AIN)上。  圖2所示，DPSSL腔的示意圖。一個(gè)808nm的泵浦二極管，以及由三個(gè)組件表示的平面-平面激光腔；YAG晶體，SHG BBO和輸出反射鏡。 首先通過(guò)ANSYS 17.0軟件用有限元法進(jìn)行模擬，重復(fù)晶體的封裝過(guò)程并計(jì)算出誘導(dǎo)應(yīng)力。然后，通過(guò)每個(gè)組件的壓電張量，計(jì)算應(yīng)力引起的雙折射被轉(zhuǎn)換成電介質(zhì)矩陣，最后被導(dǎo)入到VirtualLab Fusion軟件來(lái)研究封裝元件產(chǎn)生激光的能力。 2.1 通過(guò)ANSYS進(jìn)行FEM仿真 | |