采用當(dāng)前方法對影響半導(dǎo)體激光器物理特性的因素進(jìn)行分析時(shí),構(gòu)建的半導(dǎo)體激光器有限元模型精度較低,得到的分析結(jié)果與實(shí)際不符,存在分析結(jié)果準(zhǔn)確率低的問題。提出影響半導(dǎo)體激光器物理特性的影響因素分析方法,通過導(dǎo)熱微分方程分析了半導(dǎo)體激光器的導(dǎo)熱過程,根據(jù)分析結(jié)果構(gòu)建半導(dǎo)體激光器的有限元模型,通過有限元模型對半導(dǎo)體激光器的物理特性進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了熱沉寬度尺寸、熱沉長度尺寸、熱沉厚度尺寸和半導(dǎo)體激光器熱阻之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提方法構(gòu)建的半導(dǎo)體激光器有限元模型精度高、分析結(jié)果準(zhǔn)確率高。 

【文章來源】：激光雜志. 2020,41(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

網(wǎng)格劃分結(jié)果

分析半導(dǎo)體激光器物理特性時(shí)，將熱沉的厚度和長度尺寸分別設(shè)置為1毫米和2.5毫米，只對器件熱阻受熱沉寬度尺寸的影響進(jìn)行考慮，對熱沉的寬度尺寸進(jìn)行定量改變，獲得半導(dǎo)體激光器在該熱沉寬度尺寸下對應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)，得到器件熱阻值和熱沉寬度尺寸之間的關(guān)系，如下圖2所示:通過圖2可知，在特定范圍內(nèi)，半導(dǎo)體激光器在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下隨著熱沉寬度尺寸的增加，器件的熱阻呈下降趨勢。當(dāng)熱沉寬度增加到一定范圍時(shí)，器件熱阻受熱沉寬度尺寸的影響變小。通過上述分析可知，半導(dǎo)體激光器的導(dǎo)熱性能在一定范圍內(nèi)受熱沉寬度尺寸的影響是顯著的。

對半導(dǎo)體激光器熱阻和熱沉長度尺寸之間的關(guān)系進(jìn)行分析時(shí)，設(shè)定熱沉的寬度尺寸和厚度尺寸分別為4毫米和1毫米。對熱沉的長度尺寸進(jìn)行改變，得到器件熱沉長度尺寸和熱阻之間的關(guān)系，如圖3所示。通過圖3可知，器件的熱阻受熱沉長度尺寸的影響，但與半導(dǎo)體激光器的熱沉寬度相比，熱沉長度尺寸對其造成的影響較小。整體分析圖3可知，半導(dǎo)體激光器的熱阻隨著熱沉長度尺寸的變大逐漸變小。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因是:在熱沉上燒結(jié)激光器芯片時(shí)，為了使熱沉前端面和出光芯片出光面在統(tǒng)一平面上，芯片出光面周圍存在的大量熱量朝下擴(kuò)散，導(dǎo)致熱量在出光面周圍的分布情況不隨著熱沉長度尺寸的改變而發(fā)生變化。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的瞬時(shí)光譜測量方法研究[J]. 安穎,王春磊.  光譜學(xué)與光譜分析. 2019(04)
[2]窄線寬半導(dǎo)體激光器的熱設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J]. 劉思喆,全偉,翟躍陽.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(03)
[3]寬輸出電壓的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電源研究[J]. 曹茹茹,王德玉,趙清林,李述.  強(qiáng)激光與粒子束. 2018(09)
[4]基于多波長布里淵光纖激光器的溫度傳感特性[J]. 賈青松,王天樞,王振,陳博文,薄報(bào)學(xué),姜會林.  應(yīng)用光學(xué). 2018(04)
[5]封裝對大功率半導(dǎo)體激光器陣列熱應(yīng)力及Smile的影響[J]. 陳天奇,張普,彭勃,張宏友,吳的海.  光子學(xué)報(bào). 2018(06)
[6]千瓦級傳導(dǎo)冷卻半導(dǎo)體激光器陣列熱特性[J]. 朱其文,張普,吳的海,聶志強(qiáng),熊玲玲,劉興勝.  紅外與激光工程. 2017(10)
[7]大功率半導(dǎo)體激光器散熱研究綜述[J]. 鄧增,沈俊,戴巍,張語,董學(xué)強(qiáng),陳高飛,李珂,公茂瓊.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2017(07)
[8]單管半導(dǎo)體激光器光學(xué)系統(tǒng)熱特性[J]. 曹銀花,張彥,邱運(yùn)濤,張雨桐,李景,姚磊,劉友強(qiáng),王智勇.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(07)
[9]光纖光柵外腔半導(dǎo)體激光器理論模型分析與選取[J]. 郭天華,汪岳峰,于廣禮.  激光技術(shù). 2017(02)
[10]大功率半導(dǎo)體激光器性能改善的研究[J]. 孔真真,崔碧峰,黃欣竹,李莎,房天嘯,郝帥.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2017(07)



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