基于C-Mount热沉封装不同激光器芯片尺寸热分析

论文摘要

随着半导体激光器工艺技术的不断提高,输出功率的不断增加,热效应成为制约大功率半导体激光器发展主要障碍。其半导体激光器的散热能力常用热阻表示。本文制作了条宽为150μm,腔长为1000μm的半导体激光器,并用In焊料烧结在C-Mount热沉上,并进行TO-3封装。用波长漂移法对基于C-Mount封装类型的多只3W激光器的热阻进行了测量,得出其热阻为5-3℃/W.5.9℃/W之间。并用ANSYS有限元热分析软件在理想条件下对其进行了模拟,从其实测和模拟结果的差异引入了由于焊料层空洞增加的接触热阻。并用ANSYS有限元热分析软件模拟引入接触热阻后的热阻,其值和实测的结果基本吻合,所以我们用同样的方法对C-Mount热沉封装的不同芯片尺寸进行了模拟。本文又对3W激光器在不同的占空比下测量了其温升值,结果发现其在不同的占空比下的温升是不同的,其中在0.5%占空比条件下其温升情况为连续条件的19.6%。并用ANSYS有限元热分析软件对100%占空比下的温升情况进行了模拟,从模拟结果中可以看出脉冲的特点是激光器在1ms内温升就能达到稳态时候的36%,激光器在0.1s就能达到稳态温度的95%以上。所以即便激光器在0.5%占空比条件下工作时,其温升也是不能忽略的。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 半导体激光器的历史回顾

1.3 半导体激光器的发展趋势

1.4 半导体激光器热特性分析研究意义

1.5 半导体激光器热特性的国内外研究现状

1.6 本文研究的主要内容

第二章半导体激光器原理和激光器结构

2.1 半导体激光器的基本原理

2.2 量子阱激光器

2.3 应变量子阱激光器

第三章分子束外延（MBE）和808nm激光器结构设计

3.1 分子束外延（MBE）

3.2 MBE的优缺点

3.3 808nm半导体激光器结构设计

第四章制作808nm半导体激光器工艺

4.1 光刻

4.2 刻蚀

4.3 电极制作

4.4 激光器烧结工艺

4.5 半导体激光器封装工艺

第五章激光器热分析的理论基础

5.1 瞬态和稳态定义

5.2 温度梯度

5.3 温度场的边界条件

5.4 热阻的测量方法

第六章 C-Mount封装不同激光器芯片尺寸热阻分析

6.1 激光器热阻的测量

6.2 ANSYS模拟激光器的热阻

6.3 激光器在不同占空比下的热分析

结论

致谢

附录

参考文献

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