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高功率半导体激光器封装热特性的分析研究

作　者: 王文
导　师: 薄报学
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 半导体激光器热特性 ANSYS 热沉有源区温度
分类号: TN248.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

半导体激光器具有体积小、寿命长、阈值电流低且易于与多种光电子器件集成等特点,诸多优势使其在民用、医学、工业和军事等领域应用广泛。但是随着半导体激光器输出功率的提高,其产生的废热问题也愈发严重,导致有源区温度升高、电光转换效率降低和激射波长红移等负面效应,所以对半导体激光器热特性的研究一直是重要课题。本论文从半导体激光器的制作工艺和热特性理论出发,利用ANSYS软件,对工作波长为808nm的单芯片激光器的有源区温度与封装热沉尺寸的关系进行了稳态热分析,模拟得出了不同热沉参数条件下芯片有源区温度的变化规律。在关于单芯片激光器热特性结论的基础上,基于改变热沉尺寸,对以阶梯热沉结构封装的多芯片百瓦级半导体激光器进行了稳态热分析,研究得出最高Cu热沉与最低Cu热沉封装的芯片有源区温度变化曲线,进而得到两者温度差及多芯片之间热耦合作用的变化规律。最后,对所分析的单芯片和多芯片半导体激光器的散热结构均进行了设计和优化,提出了新的热沉封装方案。关于两种多芯片封装的百瓦级半导体激光器的瞬态热特性也作了必要的分析。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
第一章绪论  7-11
  1.1 半导体激光器的发展  7-8
  1.2 半导体激光器的应用  8
  1.3 半导体激光器的热特性研究进展  8-10
  1.4 本论文的主要工作  10-11
第二章半导体激光器工艺及热特性  11-16
  2.1 半导体激光器工艺  11-12
  2.2 半导体激光器热特性理论  12-15
  2.3 本章小结  15-16
第三章单芯片半导体激光器的热特性分析  16-33
  3.1 ANSYS软件热分析基本过程  16-23
  3.2 单芯片半导体激光器稳态热分析  23-31
  3.3 本章小结  31-33
第四章百瓦级多芯片半导体激光器的热特性分析  33-50
  4.1 多芯片封装的半导体激光器的稳态热分析  33-44
  4.2 多芯片封装半导体激光器的瞬态热分析  44-49
  4.3 本章小结  49-50
第五章结论与展望  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-55
硕士期间科研成果  55-56
研究生学位论文评阅意见反馈表  56

高功率半导体激光器封装热特性的分析研究

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