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千瓦级传导冷却半导体激光器阵列热特性

朱其文 张普 吴的海 聂志强 熊玲玲 刘兴胜

朱其文, 张普, 吴的海, 聂志强, 熊玲玲, 刘兴胜. 千瓦级传导冷却半导体激光器阵列热特性[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1005003-1005003(7). doi: 10.3788/IRLA201754.1005003
引用本文: 朱其文, 张普, 吴的海, 聂志强, 熊玲玲, 刘兴胜. 千瓦级传导冷却半导体激光器阵列热特性[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1005003-1005003(7). doi: 10.3788/IRLA201754.1005003
Zhu Qiwen, Zhang Pu, Wu Dihai, Nie Zhiqiang, Xiong Lingling, Liu Xingsheng. Thermal characteristics of kW-level conduction-cooled semiconductor laser array[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(10): 1005003-1005003(7). doi: 10.3788/IRLA201754.1005003
Citation: Zhu Qiwen, Zhang Pu, Wu Dihai, Nie Zhiqiang, Xiong Lingling, Liu Xingsheng. Thermal characteristics of kW-level conduction-cooled semiconductor laser array[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(10): 1005003-1005003(7). doi: 10.3788/IRLA201754.1005003

千瓦级传导冷却半导体激光器阵列热特性

doi: 10.3788/IRLA201754.1005003
基金项目: 

国家自然科学基金(61334010,61404172)

详细信息
    作者简介:

    朱其文(1993-),男,硕士生,主要从事高功率半导体激光器封装方面的研究。Email:zhuqiwen@opt.cn

  • 中图分类号: TN248.4

Thermal characteristics of kW-level conduction-cooled semiconductor laser array

  • 摘要: 随着半导体激光器输出功率的进一步提高,热管理已经成为制约其性能和可靠性的关键瓶颈之一。利用有限元方法对千瓦级高功率传导冷却型(G-Stack)半导体激光器阵列的热特性进行数值模拟与分析。结果表明工作脉宽大于250 μs时器件各发光单元之间会发生严重的热串扰现象。在横向及垂直方向的热量分别为64.7%与35.3%,横向方向热阻的74.9%及垂直方向热阻的66.5%来自CuW,表明CuW对于激光器的散热性能有着决定性的影响。实验测试了器件在不同占空比条件下的光谱特性,得到工作频率分别为20、30、40 Hz相对50 Hz的温差分别为2.33、1.56、0.78℃,根据累积平均温度法计算得到的温差分别为2.13,1.47,0.75℃,理论模拟结果相对于实验结果的平均误差小于6.85%,结果表明理论模拟结果和实验瞬态热阻基本吻合。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-09
  • 修回日期:  2017-03-14
  • 刊出日期:  2017-10-25

千瓦级传导冷却半导体激光器阵列热特性

doi: 10.3788/IRLA201754.1005003
    作者简介:

    朱其文(1993-),男,硕士生,主要从事高功率半导体激光器封装方面的研究。Email:zhuqiwen@opt.cn

基金项目:

国家自然科学基金(61334010,61404172)

  • 中图分类号: TN248.4

摘要: 随着半导体激光器输出功率的进一步提高,热管理已经成为制约其性能和可靠性的关键瓶颈之一。利用有限元方法对千瓦级高功率传导冷却型(G-Stack)半导体激光器阵列的热特性进行数值模拟与分析。结果表明工作脉宽大于250 μs时器件各发光单元之间会发生严重的热串扰现象。在横向及垂直方向的热量分别为64.7%与35.3%,横向方向热阻的74.9%及垂直方向热阻的66.5%来自CuW,表明CuW对于激光器的散热性能有着决定性的影响。实验测试了器件在不同占空比条件下的光谱特性,得到工作频率分别为20、30、40 Hz相对50 Hz的温差分别为2.33、1.56、0.78℃,根据累积平均温度法计算得到的温差分别为2.13,1.47,0.75℃,理论模拟结果相对于实验结果的平均误差小于6.85%,结果表明理论模拟结果和实验瞬态热阻基本吻合。

English Abstract

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