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半导体激光器组件的传热特性与热电控制技术研究

作为一种新型的光源,半导体激光器(LD,Laser Diode)因具有转换效率高、体积小、重量轻、可靠性高、能直接调制及与其它半导体器件集成的能力强等特点,已经越来越广泛地应用于通信、精密测量、材料加工、医疗和军事等领域,其工作稳定性和可靠性在应用系统中起着关键作用。伴随着LD的广泛应用,其热问题一直是人们关注的焦点之一。特别是近年来,LD多以组件的形式生产和封装,封装的趋势更是朝向轻薄短小,这造成器件的发热密度不断提升,从而对半导体激光器组件的传热特性与热控制技术研究提出了新的要求。为此,本文对半导体激光器组件的传热特性进行了理论分析,并针对目前半导体激光器组件热电控制技术在应用研究中存在的问题,进行了深入系统地研究。论文主要研究工作如下:1.作为研究半导体激光器组件传热特性与热控制的基础,对热电制冷器工作特性的研究有着重要意义。针对现有建模方法存在的问题,提出一种N级耦合热电制冷器的等效电路模型,该模型综合考虑了结构尺寸、非  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)

无铝半导体激光器列阵及其组装技术的研究

由于半导体激光器列阵及叠阵在军事上有很大应用,发达的资本主义国家在大功率半导体激光器线阵及叠阵方面对中国实施禁运,技术上处于绝对保密状态,因此我们必须依靠自己的力量研究。目前国内对半导体激光器列阵及叠阵的组装技术还不成熟,国内外还没有用于半导体激光器列阵及叠阵的组装设备,各个研制半导体激光器列阵及叠阵的机构对焊料的使用还互相保密,因此本人对半导体激光器的结构、组装技术、焊料、组装设备进行了如下研究:对无铝半导体激光器的结构进行了设计,在理论上对半导体激光器列阵及叠阵进行了研究。对它的各个参数进行了优化。对半导体激光器的性能进行了研究,对它的寿命、可靠性进行了研究。对半导体激光器线阵及叠阵的制作过程、工艺进行了研究,制作出半导体激光器线阵条。采用多层金属交替生长的方法,研制出一种新型的焊料结构,防止了焊料的氧化和上爬(已在国外刊物发表)。利用这种结构的焊料,我们成功地组装出单条无铝线阵脉冲功率100W的线阵,无铝叠阵脉冲功率为60...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

半导体激光器及其列阵的无损检测技术研究

本文选题于吉林省高技术重大项目“大功率激光器质量检测及筛选设备开发”,以电导数方法为主,深入研究了高功率半导体激光器及其列阵的可靠性检测技术。首先,在研究了半导体激光器电导数特性以及电导数测量方法的基础上,首次提出基于虚拟仪器技术的电导数测量方法,设计了基于虚拟仪器软硬件开发平台的高功率单管激光器电导数测试系统,实现了高功率单管激光器的电导数测量。对多批不同结构高功率激光器的电导数测试结果表明,该系统性能稳定,测试结果一致性良好,为高功率单管激光器的质量和可靠性评价、失效机理分析提供了一种快速、无损、方便的方法。在此基础上,首次将电导数方法推广应用到激光器列阵的可靠性检测。设计了高功率激光器列阵的电导数测试系统,获得了激光器列阵的电导数曲线以及相关参数。对几十支不同结构的高功率激光器列阵的测试结果初步表明了电导数方法评价列阵器件质量的可行性。进而建立了列阵激光器的等效电路模型,为应用电导数技术测量列阵激光器的可靠性提供了理论依据...  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

半导体激光器光束传输特性研究

半导体激光器和半导体激光器阵列具有结构紧凑、高亮、高效等特点,在科研和工程领域有极其广泛的应用,这是其它激光器无法比拟的。但是同时半导体激光器也有一些缺点。由于波导结构的特点,造成半导体激光器的光场分布复杂。对于典型的大功率半导体激光器器件,发光点尺寸约100μm,输出光束的发散角大,一般属于多模工作状态。以上特点造成半导体激光器输出光波空间分布质量差,亮度不高。因此在许多应用领域中,必须对光束整形,这就需要准确地了解半导体激光器的远场光分布及其传播特性,以便更有效的利用。本论文针对不同类型半导体激光器的光场分布,分析了它们的光场特点,提出合理的模型描述了其特性;给出较准确的远场光强分布表达式,并推导出其通过光学系统的变换特性,进而讨论了半导体激光器光束的光场传播规律。论文的主要工作如下:以椭圆厄米高斯光束为一类半导体激光器的出射光束光场模型,分析了此类半导体激光器光束通过一阶光学系统的聚焦准直特性。运用Collins公式,从理...  (本文共119页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

外腔注入振荡改善半导体激光器模式特性的研究

本文对半导体激光器输出激光的模式特性、振荡特性以及外腔反馈注入半导体激光器改善其模式特性的技术开展了一系列的研究工作,建立了一套实用有效的外腔反馈注入振荡系统,并对两种不同类型的半导体激光器(半导体激光器列阵和宽接触条形半导体激光器)进行了实验研究和理论分析,成功获得了窄线宽单瓣近衍射极限的激光输出。文中提出了一个结构简单,输出稳定,腔内器件失调不灵敏的半导体激光器外腔反馈一次注入系统,并用光线传输矩阵对该外腔的特性进行了详细的理论分析。在半导体激光器列阵的外腔实验研究中,获得远场分布光瓣宽度(FWHM)为0.46°,相应于光束质量为1.12倍衍射极限的激光输出。在宽接触条形半导体激光器的外腔实验研究中,设计了一个新颖的外腔结构,即通过外腔使得注入激光在腔内多次往返放大,获得远场分布光瓣宽度(FWHM)为0.53°,相应于光束质量为1.3倍衍射极限,功率为320mW单瓣近衍射极限的激光输出。在前腔镜对增透膜的宽接触条形半导体激光...  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)

半导体激光器光学膜技术研究

本论文主要围绕808nm 连续大功率半导体激光器,980nm 连续大功率垂直腔面发射激光器和1064nm 连续、准连续大功率激光列阵模块光学膜的研制展开的。光学膜技术是研制半导体激光器的关键技术之一,光学膜性能的好坏直接影响到半导体激光器的出光功率、功率效率、可靠性和稳定性等方面。对808nm 大功率半导体激光器的腔面膜进行了研究,研制出HfO2/SiO2材料系的前后腔面膜。在腔面膜和衬底之间引入一层Al2O3,首次解决了腔面膜附着力不好的问题。镀膜前后斜率效率由50.2%提高到90.4%,转换效率由22.2%提高到39.8%,最高输出功率为1.9W(条宽100nm,腔长为1μm)。最高输出功率和没镀膜的器件比提高了2.5-3 倍。损伤阈值对比实验结果表明这种膜系优于其它结构,说明这种方法具有实现808nm 腔面膜大批量生产的潜力。对1064nm 大功率半导体激光器的腔面膜进行了深入研究,并研制出连续输出1060nm 和准连续输...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>