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国内大功率半导体激光器研究及应用现状 被引量：74
1
作者 马骁宇 王俊 刘素平 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期189-194,共6页
近年来,国内外在大功率半导体激光器方面的研究均取得了很大的进展。其中,大功率半导体激光器列阵的研究和应用成为最大的亮点,如超高电光转换效率、高亮度和高可靠性等主要光电特性均实现了巨大的突破。针对国内大功率半导体激光器主... 近年来,国内外在大功率半导体激光器方面的研究均取得了很大的进展。其中,大功率半导体激光器列阵的研究和应用成为最大的亮点,如超高电光转换效率、高亮度和高可靠性等主要光电特性均实现了巨大的突破。针对国内大功率半导体激光器主要研究内容和关键技术进行了总结,在外延片结构中广泛采用应变量子阱结构、无铝有源区宽波导大光腔结构及非对称波导结构来提高端面光学灾变损伤光功率密度,还从腔面光学膜、器件封装、器件可靠性、光束整形与耦合以及器件应用等几个方面给予介绍。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 外延片结构 光学膜 封装 光束整形与耦合
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大功率半导体激光器驱动电源 被引量：20
2
作者 李季 陈结祥 +2 位作者 张毅 戚俊 涂碧海 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期30-34,共5页
根据半导体激光二极管的工作特性,设计了一种以VICOR电源为功率模块,以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为大功率变换器件的大功率激光二极管驱动电源。该驱动电源电路简单,能有效地抑制电源的浪涌冲击,保证了激光二极管不受外界的电干扰。在线... 根据半导体激光二极管的工作特性,设计了一种以VICOR电源为功率模块,以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为大功率变换器件的大功率激光二极管驱动电源。该驱动电源电路简单,能有效地抑制电源的浪涌冲击,保证了激光二极管不受外界的电干扰。在线保护机制可实时对半导体激光器工作监控,半导体激光器的慢启动电路、温控电路保证了半导体激光器安全工作。该电源已应用于机载激光雷达样机系统中,通过一年多的使用,半导体激光二极管工作正常,性能稳定可靠。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 驱动电源 激光二极管电源 功率模块 IGBT 浪涌损伤 技术指标
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基于半导体致冷器的高精度PWM功率驱动器 被引量：18
3
作者 孙丽飞 田小建 +1 位作者 刘鹏 单向东 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1026-1030,共5页
在大功率半导体激光器(LD)的温度控制系统中,针对其控温执行器件半导体制冷器的驱动特性,设计了一种基于单片机的高精度脉宽调制(PWM)功率驱动器。以89C51单片机为控制核心,采用12bit的D/A转换器,确保了整个系统具有较高的控制精度。采... 在大功率半导体激光器(LD)的温度控制系统中,针对其控温执行器件半导体制冷器的驱动特性,设计了一种基于单片机的高精度脉宽调制(PWM)功率驱动器。以89C51单片机为控制核心,采用12bit的D/A转换器,确保了整个系统具有较高的控制精度。采用切换D/A基准电压的方法解决了扩大系统动态范围与提高控制精度之间的矛盾,提高了系统的性能价格比。提出了一种防止MOSFETH 桥桥臂"直通"现象的新型电路"D触发器 阻滞延迟电路"。输出电压误差率为0 4%。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 功率驱动 MOSFET 动态范围 LD D/A转换器 D触发器 控制精度 脉宽调制(PWM) 直通
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砷化镓基近红外大功率半导体激光器的发展及应用 被引量：21
4
作者 袁庆贺 井红旗 +3 位作者 张秋月 仲莉 刘素平 马骁宇 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第4期35-48,共14页
综述了世界各国近年来在大功率半导体激光器方面所取得的研究成果,重点介绍了砷化镓基近红外大功率半导体激光器在输出功率、亮度、电光转换效率、光束质量、寿命与可靠性方面的研究进展。结合目前市场分析,详细阐述了半导体激光器的应... 综述了世界各国近年来在大功率半导体激光器方面所取得的研究成果,重点介绍了砷化镓基近红外大功率半导体激光器在输出功率、亮度、电光转换效率、光束质量、寿命与可靠性方面的研究进展。结合目前市场分析,详细阐述了半导体激光器的应用前景,展望了未来大功率半导体激光器的发展趋势。 展开更多
关键词 激光器 大功率半导体激光器 输出功率 光束质量 可靠性
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光束质量超过全固态激光器的千瓦直接半导体激光器 被引量：19
5
作者 曹银花 刘友强 +2 位作者 秦文斌 许春晓 王智勇 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2282-2285,共4页
介绍了采用多波长耦合和偏振耦合的方式实现千瓦级高功率半导体激光输出的方法。通过光束整形的方法,实现了快慢轴光束参数积对称化,激光器输出激光光束质量小于12 mm·mrad,超过了全固态激光器的光束质量;激光器光光转换效率达到87... 介绍了采用多波长耦合和偏振耦合的方式实现千瓦级高功率半导体激光输出的方法。通过光束整形的方法,实现了快慢轴光束参数积对称化,激光器输出激光光束质量小于12 mm·mrad,超过了全固态激光器的光束质量;激光器光光转换效率达到87.5%。并通过智能化控制,实现了不同波长、不同功率、不同脉冲宽度的激光输出。 展开更多
关键词 激光器 大功率半导体激光器 光束质量 波长耦合 偏振耦合 光束整形
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大功率半导体激光器光束整形 被引量：9
6
作者 高全华 曾晓东 安毓英 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期662-664,共3页
提出一种新型堆积式半导体激光器(LD)光束整形方案,材料为K9玻璃,其入射面为一长方形,出射面为一正方形,一个侧面为平面,另一个为斜面,斜面倾角为3°。利用此棱镜对LD输出光束进行变换,可得到7mm×7mm的正方形光斑,光强起伏小于... 提出一种新型堆积式半导体激光器(LD)光束整形方案,材料为K9玻璃,其入射面为一长方形,出射面为一正方形,一个侧面为平面,另一个为斜面,斜面倾角为3°。利用此棱镜对LD输出光束进行变换,可得到7mm×7mm的正方形光斑,光强起伏小于5%,在此范围内的光能量占总辐射能量77%。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 光束整形 K9玻璃 输出光束 光强起伏 辐射能量 正方形 长方形 入射面 行变换 棱镜对 光能量 斜面 LD 光斑
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大功率半导体激光器最新研究进展 被引量：8
7
作者 张靖 刘刚明 +1 位作者 田坤 廖柯 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期151-155,共5页
大功率半导体激光器在军事领域和工业领域有着广泛的应用。综述了大功率半导体激光器最新研究进展,着重于在提高可靠性、提高功率转换效率、波长稳定、拓展波长范围等方面所取得的进步,并对目前大功率半导体激光器在材料加工领域中的直... 大功率半导体激光器在军事领域和工业领域有着广泛的应用。综述了大功率半导体激光器最新研究进展,着重于在提高可靠性、提高功率转换效率、波长稳定、拓展波长范围等方面所取得的进步,并对目前大功率半导体激光器在材料加工领域中的直接应用进行了介绍,并展望了其发展趋势。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 功率转换效率 波长稳定 扩展波长范围
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大功率半导体激光表面改性的研究进展 被引量：14
8
作者 郭士锐 陈智君 +1 位作者 张群莉 姚建华 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2013年第5期51-58,共8页
大功率半导体激光器在工业领域有着广泛的应用。综述了大功率半导体激光器的特性,着重介绍了其在国内外表面改性领域的研究进展,并对目前大功率半导体激光器在表面改性领域中的直接应用进行了介绍,最后展望了其发展趋势。
关键词 激光技术 大功率半导体激光器 激光表面改性
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大功率半导体激光器远场特性研究 被引量：9
9
作者 李丽娜 吴金辉 宋俊峰 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期95-97,共3页
由于半导体激光器输出光束的不对称性 ,使得它在许多应用过程中必须采用特殊的光学系统进行光束整形。在设计光学系统的光学元件及进行光学耦合时需要了解激光器的远场特性。通过用量子阱激光器的解理面上的边界条件解亥姆霍兹方程 ,获... 由于半导体激光器输出光束的不对称性 ,使得它在许多应用过程中必须采用特殊的光学系统进行光束整形。在设计光学系统的光学元件及进行光学耦合时需要了解激光器的远场特性。通过用量子阱激光器的解理面上的边界条件解亥姆霍兹方程 ,获得关于远场强度分布、光束散角 ,并用计算机给出各种理论曲线及数据。用自行设计制作的测试装置测量 ,获得激光器的远场分布曲线给出了测试数据。计算机给出的理论远场分布曲线与实验测试获得的远场分布曲线完全一致。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 光束质量 远场特性 不对称性 光学系统设计 光束整形 量子阱激光器 亥姆霍兹方程 光束散角
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大功率半导体激光束非球面准直系统的优化设计 被引量：8
10
作者 杨华军 胡渝 谢康 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1607-1611,共5页
为实现空间激光束的远距离传输,利用矢量折射定理研究了大功率半导体激光器发散光束经非球面、非轴对称准直系统的光传输特性。对空间光线传输得出了矩阵传递公式,并针对大功率线源半导体激光器的发散光束进行了高精度的准直优化设计。... 为实现空间激光束的远距离传输,利用矢量折射定理研究了大功率半导体激光器发散光束经非球面、非轴对称准直系统的光传输特性。对空间光线传输得出了矩阵传递公式,并针对大功率线源半导体激光器的发散光束进行了高精度的准直优化设计。为实现对激光束的进一步准直,利用光学设计软件CODE-V设计了卡塞格伦光学天线。利用两点法对发散角进行了实验测试,结果表明优化设计的准直系统发散角为1.924 mrad,经光学天线进一步准直后的发散角为96.2μrad。本空间光线追迹方法对复杂光学系统的精确计算具有一定参考意义,所设计的大功率线源激光束准直系统能广泛应用于远距离激光通信系统中。 展开更多
关键词 激光器 准直系统 光学天线 大功率半导体激光器 高精度 优化设计
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使用格兰-泰勒棱镜偏振耦合的1kW大功率半导体激光器 被引量：8
11
作者 丁鹏 曹银花 +3 位作者 苏国强 陈虹 王智勇 左铁钏 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期290-293,共4页
大功率量子阱半导体激光器输出为线偏振光,而格兰-泰勒棱镜具有双折射性质,能将两种偏振方向相互垂直的光区分开。如果将格兰-泰勒棱镜反方向使用,则能将两个偏振方向的光耦合输出。使用两个中心波长808 nm,输出功率600 W的半导体激光堆... 大功率量子阱半导体激光器输出为线偏振光,而格兰-泰勒棱镜具有双折射性质,能将两种偏振方向相互垂直的光区分开。如果将格兰-泰勒棱镜反方向使用,则能将两个偏振方向的光耦合输出。使用两个中心波长808 nm,输出功率600 W的半导体激光堆栈,一个堆栈的输出光经过1/2波片后偏振方向旋转90°,另一个堆栈偏振方向保持不变,经过格兰-泰勒棱镜做偏振耦合后合成一束。分别经过快慢轴准直、聚焦和慢轴消球差后输出,其中聚焦镜f=100 mm。在工作电流130 A时。电光转换效率约为43%。使用UFF100激光光束质量诊断仪测量,焦斑呈矩形分布,焦斑面积为0.547 mm×5.0 mm,快轴光参积Kf=26.1 mm·mrad,最大输出功率1 kW,激光器系统工作稳定。 展开更多
关键词 激光器 大功率半导体激光器 偏振耦合 格兰-泰勒棱镜 光参积
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大功率半导体激光器的可靠性研究 被引量：7
12
作者 曹玉莲 王乐 +3 位作者 廖新胜 程东明 刘云 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期100-102,共3页
对InGaAs/AlGaAs和InGaAsP/GaAs有源区含铝的 915nm和无铝的 80 8nm腔面镀膜及未镀膜的大功率半导体激光器进行了老化实验。在老化前通过综合参数测试仪测试两种激光器的斜率效率、阈值电流 ,发现有腔面膜的激光器比无腔面膜的激光器的... 对InGaAs/AlGaAs和InGaAsP/GaAs有源区含铝的 915nm和无铝的 80 8nm腔面镀膜及未镀膜的大功率半导体激光器进行了老化实验。在老化前通过综合参数测试仪测试两种激光器的斜率效率、阈值电流 ,发现有腔面膜的激光器比无腔面膜的激光器的阈值电流降低 2 5 %以上。在 1 2倍阈值电流下 ,恒流老化 40h左右 ,老化后再分别测试它们的阈值电流、功率参数 ,我们发现在老化后未镀膜的激光器的阈值电流和镀有腔面膜的激光器相比增加 2 5mA以上 ,输出功率也比镀过腔面膜的减小到了原来的 1/ 2 ,可见腔面保护对于延长激光器的寿命是很重要的。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 可靠性 腔面膜 老化实验
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谱宽压窄大功率半导体激光器研究进展 被引量：8
13
作者 李元栋 华卫红 +1 位作者 王红岩 杨子宁 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2010年第9期36-41,共6页
近年来以半导体激光器为抽运源的碱金属蒸气激光器在高能激光领域获得了快速的发展,但是碱金属蒸气激光器的吸收谱宽非常窄,即使在充入一个大气压缓冲气体后其吸收谱宽仍小于100GHz(0.2nm),而市售半导体激光器的输出线宽约1000GHz(2nm)... 近年来以半导体激光器为抽运源的碱金属蒸气激光器在高能激光领域获得了快速的发展,但是碱金属蒸气激光器的吸收谱宽非常窄,即使在充入一个大气压缓冲气体后其吸收谱宽仍小于100GHz(0.2nm),而市售半导体激光器的输出线宽约1000GHz(2nm),难以实现有效抽运,因此对窄线宽大功率半导体激光器提出迫切需求。在介绍半导体激光器抽运碱金属蒸气激光器基本原理的基础上,综述了用于大功率半导体激光器窄线宽的方法,分析了其优缺点,最后介绍谱宽压窄大功率半导体激光器的发展途径。 展开更多
关键词 激光器 碱金属蒸气激光器 大功率半导体激光器 窄线宽
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大功率半导体激光器抗腔面灾变性光学损伤技术综述 被引量：8
14
作者 宋悦 宁永强 +4 位作者 秦莉 陈泳屹 张金龙 张俊 王立军 《半导体光电》 CAS 北大核心 2020年第5期618-626,共9页
激光器腔面灾变性光学损伤对大功率半导体激光器的最大输出功率和可靠性有很大的负面影响,是激光器突然失效的主要机制。如何克服腔面灾变性光学损伤,从而获得高性能的大功率半导体激光器成为重要的研究课题。文章首先对腔面灾变性光学... 激光器腔面灾变性光学损伤对大功率半导体激光器的最大输出功率和可靠性有很大的负面影响,是激光器突然失效的主要机制。如何克服腔面灾变性光学损伤,从而获得高性能的大功率半导体激光器成为重要的研究课题。文章首先对腔面灾变性光学损伤的研究历程进行了简要介绍,随后论述了腔面灾变损伤的物理机制及热动力学过程,最后从技术原理、方法、优缺点、改进方法、研究进展及应用现状的角度,逐一对各种抑制腔面灾变损伤的方法进行了归纳和总结。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 腔面灾变性光学损伤 输出功率 可靠性
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大功率半导体激光器步进加速老化研究 被引量：7
15
作者 王德宏 李雅静 安振峰 《微纳电子技术》 CAS 2008年第9期508-511,共4页
介绍了半导体激光器寿命测试的理论依据,给出了由电流应力决定的寿命测试的数学模型,据此对AlGaInAs/AlGaAs/GaAs 808nm大功率半导体激光器进行常温电流步进加速老化实验。由步进加速老化的理论依据及数学模型推算出了步进加速寿命实验... 介绍了半导体激光器寿命测试的理论依据,给出了由电流应力决定的寿命测试的数学模型,据此对AlGaInAs/AlGaAs/GaAs 808nm大功率半导体激光器进行常温电流步进加速老化实验。由步进加速老化的理论依据及数学模型推算出了步进加速寿命实验时间折算公式,利用步进加速寿命实验时间折算公式推算出了器件在额定应力条件下工作的寿命结果;根据实验后器件的失效模式分析,与恒定应力加速老化方式下的实验结果相对比分析,确认该步进加速实验方法可以适用于半导体激光器的加速老化。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 电流步进 加速老化 寿命 失效模式
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用于大功率半导体激光器封装的Au-Sn合金焊料的制备和特性研究 被引量：6
16
作者 黄波 陈金强 +4 位作者 杨凯 孙亮 宋国才 高欣 薄报学 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2007年第3期1-4,共4页
介绍了具有极好热特性、电特性和机械特性以及相对低的熔化温度的Au(80wt.%-Sn(20wt.%)共熔合金焊料的制备方法和过程,研究了用于焊接大功率半导体激光器的Au-Sn合金的特性,并探讨了获得可靠焊接应注意的问题。
关键词 Au-Sn合金焊料 大功率半导体激光器 共熔合金 焊接
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大功率半导体激光相变硬化U74轨钢的试验 被引量：6
17
作者 苏国强 王智勇 +4 位作者 曹银花 丁鹏 虎跃 李娜 左铁钏 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期44-47,共4页
使用自制的大功率半导体激光器对U74轨钢进行了相变硬化。结果表明，硬化层硬度值可以达到800～900HV0．01，是基体硬度的3～4倍，沿半导体激光器光斑的不同轴向扫描对硬化层有很大影响，沿慢轴方向扫描得到的硬化层深度要远高于快轴方... 使用自制的大功率半导体激光器对U74轨钢进行了相变硬化。结果表明，硬化层硬度值可以达到800～900HV0．01，是基体硬度的3～4倍，沿半导体激光器光斑的不同轴向扫描对硬化层有很大影响，沿慢轴方向扫描得到的硬化层深度要远高于快轴方向，硬度值沿深度方向在过渡区附近迅速下降至基体硬度。试验表明，大功率半导体激光器在材料表面处理领域有着较为广阔的应用前景。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 相变硬化 U74轨钢
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大功率半导体激光器腔面氮钝化的研究 被引量：6
18
作者 何新 崔碧峰 +3 位作者 刘梦涵 李莎 孔真真 黄欣竹 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期805-808,共4页
针对980 nm大功率半导体激光器腔面离子铣氮钝化处理工艺进行了研究,发现腔面离子铣氮钝化可以提高激光器的输出特性及COD功率,器件输出功率提高了32.14%;老化实验后,经过氮钝化的半导体激光器没有明显退化,而未经氮钝化处理的激光器退... 针对980 nm大功率半导体激光器腔面离子铣氮钝化处理工艺进行了研究,发现腔面离子铣氮钝化可以提高激光器的输出特性及COD功率,器件输出功率提高了32.14%;老化实验后,经过氮钝化的半导体激光器没有明显退化,而未经氮钝化处理的激光器退化严重;使用俄歇谱测试仪(AES)对钝化处理后的半导体激光器试验片进行测试,发现有部分的氮离子遗留在腔面处;氮元素含量由原有的0%上升到20%,与此同时,氧元素的含量由原来的61%降至30%。结果表明,该技术能够改善半导体激光器的腔面特性,器件的可靠性和使用寿命可望得到提高。 展开更多
关键词 激光器 大功率半导体激光器 腔面钝化 离子铣 灾变性光学损伤(COD)
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封装对大功率半导体激光器阵列热应力及Smile的影响 被引量：6
19
作者 陈天奇 张普 +2 位作者 彭勃 张宏友 吴的海 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期123-133,共11页
提出一种采用双铜-金刚石的"三明治"封装结构,利用有限元分析方法研究了其与传统的Cu+Cu W硬焊料封装结构激光器的热应力与Smile.对比模拟结果发现新封装结构热应力降低43.8%,Smile值增加95%.在次热沉热膨胀系数与芯片材料匹... 提出一种采用双铜-金刚石的"三明治"封装结构,利用有限元分析方法研究了其与传统的Cu+Cu W硬焊料封装结构激光器的热应力与Smile.对比模拟结果发现新封装结构热应力降低43.8%,Smile值增加95%.在次热沉热膨胀系数与芯片材料匹配的情况下,使用弹性模量更大的次热沉材料,可对芯片层热应力起到更好的缓冲作用.以硬焊料封装结构为例,分析了负极和次热沉厚度对器件Smile的影响.结果表明负极片厚度从50μm增加到300μm,器件工作结温降低2.26℃,Smile减小0.027μm,芯片的热应力增加22.95 MPa.当次热沉与热沉的厚度比小于29%时,Smile随次热沉厚度增加而增加;而当次热沉厚度超过临界点后,Smile随次热沉厚度增加而减小.当次热沉厚度达到临界点(2300μm)时,硬焊料封装的半导体激光器具有最大的Smile值3.876μm.制备了Cu W厚度分别为300μm和400μm的硬焊料封装976 nm激光器,并测量了其发光光谱.通过对比峰值波长漂移量,发现Cu W厚度增加了100μm,波长红移增加了1.25 nm,根据温度和应力对波长的影响率可知应力减小了18.05 MPa.测得两组器件的平均Smile值分别为0.904μm和1.292μm.实验证明增加Cu W厚度可减小芯片所受应力,增大Smile值. 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 封装 有限元分析 热应力 SMILE
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大功率半导体激光器有源区温度影响因素分析 被引量：6
20
作者 杨宏宇 刘林 +3 位作者 舒世立 乔岩欣 邵勇 石凤健 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第2期143-147,共5页
为了提高大功率半导体激光器模块散热性能,文中数值模拟研究了激光器模块的温度场,分析了焊料导热系数及其厚度、热沉导热系数和半导体制冷器冷面温度对芯片有源区温度及模块散热性能的影响规律.结果表明:焊料厚度在2~24μm范围内,无高... 为了提高大功率半导体激光器模块散热性能,文中数值模拟研究了激光器模块的温度场,分析了焊料导热系数及其厚度、热沉导热系数和半导体制冷器冷面温度对芯片有源区温度及模块散热性能的影响规律.结果表明:焊料厚度在2~24μm范围内,无高阻层形成,模块散热性能稳定,而当焊料厚度大于24μm后,有源区温度迅速升高;随着热沉导热系数的增加,有源区温度呈指数形式下降,且当其导热系数小于1200 W/m·K时,温度降低更显著;半导体制冷器冷面温度与有源区温度呈比例系数为1的线性关系. 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 温度分布 焊料 热沉 半导体制冷器
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