AIN Monolithic Microchannel Cooled Heatsink for High Power Laser Diode Array

介绍了一种应用于大功率激光二极管列阵的新型单片集成微通道制冷热沉．这种热沉已制造并经过测试．10叠层的激光二极管列阵的热阻为0.121℃/W．相邻两个激光条的间距是1.17mm．在20%高占空比条件下，波长为808nm左右，峰值功率可以达到611W．     

用于半导体激光器热沉的金刚石膜/Ti/Ni/Au金属化体系的研究

提出了一种用于半导体激光器热沉的金刚石膜/ Ti/ Ni/ Au金属化体系.采用金属化前期预处理、电子束蒸镀技术和后续低温真空热处理,金属层和金刚石膜之间获得了良好的结合强度.AES分析表明Ti/ Ni/ Au金刚石膜金属化体系中,Ni层起到了良好的阻挡效果;XRD显示预处理过的金刚石膜,镀膜后经过6 73K,2 h低温真空热处理,Ti/金刚石膜界面形成Ti O和Ti C;RBS分析进一步证实该金属化体系在6 73K,1h真空加热条件下具有良好的热稳定性.采用完全相同的半导体激光器结构,金刚石膜热沉的热阻仅为氮化铝热沉的4 0 % .     

用于半导体激光器热沉的金刚石膜/Ti/Ni/Au金属化体系的研究

提出了一种用于半导体激光器热沉的金刚石膜/Ti/Ni/Au金属化体系.采用金属化前期预处理、电子束蒸镀技术和后续低温真空热处理,金属层和金刚石膜之间获得了良好的结合强度.AES分析表明Ti/Ni/Au金刚石膜金属化体系中,Ni层起到了良好的阻挡效果; XRD显示预处理过的金刚石膜,镀膜后经过673K,2h低温真空热处理,Ti/金刚石膜界面形成TiO和TiC;RBS分析进一步证实该金属化体系在673K,1h真空加热条件下具有良好的热稳定性.采用完全相同的半导体激光器结构,金刚石膜热沉的热阻仅为氮化铝热沉的40%.     

CVD金刚石热沉封装高功率半导体激光器的热特性

本文以自支撑CVD金刚石膜作为半导体激光器线阵的封装热沉,从而改进其热特性。首先,以电子辅助化学气相沉积(EACVD)制备自支撑金刚石膜。在沉积工艺中,提出了优化O_2流量刻蚀非金刚石相,使金刚石膜品质得到改进,从而提高其导热率。然后,测试了基于不同氧流量下制备金刚石热沉封装的半导体激光器线阵的电光特性,并对封装器件的热特性进行了分析。结果表明:通入O_2流量为每分钟5 sccm时,制备的金刚石热沉导热率可达1 812.3 WK^-1m^-1。O_2流量5 sccm制备金刚石热沉的封装器件的斜率效率为1.30 W/A,电光转换效率最大值可达60.6%。在连续波30 A时,该封装器件的光谱红移波长为2.02 nm,器件工作温度降低4.9 K。器件的传热路径热阻降低28.4%,表现出优异的可靠性。     

应用于大功率激光二极管列阵的单片集成微通道制冷热沉

介绍了一种应用于大功率激光二极管列阵的新型单片集成微通道制冷热沉.这种热沉已制造并经过测试.10叠层的激光二极管列阵的热阻为0.121℃/W.相邻两个激光条的间距是1.17mm.在20%高占空比条件下,波长为808nm左右,峰值功率可以达到611W.     

多孔侧肋双层微通道热沉构形优化

建立了多孔侧肋双层微通道复合热沉模型,选取最大热阻最小化为优化目标、热沉单元端面纵横比为优化变量,在热沉总体积和流体区域体积占比给定的条件下,对复合热沉进行了构形优化,并分析了冷却剂入口速度、多孔材料孔隙率、上下通道高度比、流体区域体积占比、肋厚比等参数对热沉最优构形的影响.结果表明:给定初始条件,优化热沉单元端面纵横比,可使最大热阻减小21.19％;在热沉单元端面纵横比较小时,减小孔隙率有利于降低最大热阻,而在热沉单元端面纵横比较大时,存在最优的孔隙率使得最大热阻最小;上下通道高度比和肋厚比的改变均未影响热沉最优构形.     

带有AlGaAs包层CW稳定输出1．2W的红光（Al）GaInP二极管激光器阵列

本文介绍一种工作波长６９０ｎｍ连续波输出功率１．２Ｗ的ＡｌＧａＩｎＰ激光器阵列。阵列由３６个制作在带有８μｍ宽脊形波导的１６μｍ中心的激光器组成，结面朝下安装在金刚石热沉上。该激光器可靠性极高，输出为１．１Ｗ时寿命已超过２３００小时。     

高效率和大功率耿二极管

描述了为获得高转换效率和大输出功率而研制的砷化镓耿二极管的振荡性能。二极管由n~( )(衬底)-n-n~( )结构的砷化镓制备。n和n~( )层由汽相外延生长。由解理的单个管芯构成的每个器件封装在铜热沉或Ⅱ_a型金刚石热沉上面的普通管壳中。衬底层上的趋肤效应的影响随管芯面积和衬底厚度的减小而减小。在7.78千兆赫下得到了直流到射频的高转换效率为9.4％,在18.7千兆赫下为6.3％,在33.6千兆赫下为4.8％。采用Ⅱ_a型金刚石热沉(它的热导率比铜热沉大),以增加管芯的最大允许的热耗散,已得到在7.78千兆赫下输出2,250毫瓦和18.6千兆赫下输出620毫瓦的大功率耿二极管。     

金刚石复合热沉面发射激光器面阵热特性研究

通过设计基于金刚石微槽结构的复合热沉,利用不同材料的热导率差异改变热流传导方向,以优化垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)面阵由于温度分布不均匀导致的中心热量堆积的问题,从而改善激光器面阵整体的输出功率,提高可靠性。基于有限元分析法建立三维热电耦合模型,研究了VCSEL面阵单元排布方式对激光器热串扰效应的影响,同时还研究分析了金刚石复合热沉中微槽形状和位置的变化对半导体激光器内部温度的影响,设计最优结构对激光器的出光性能做进一步优化。采用金刚石复合热沉后的垂直腔面发射激光器面阵,与传统金刚石热沉的封装结构相比,激光器发光单元的温度差值降低了29%,为大面积半导体激光器面阵的输出功率优化提供了新思路。     

微通道散热大功率半导体激光器研究

基于GaInAs/AlGaAs应变量子阱大光腔结构激光器芯片和无氧铜微通道热沉,采用In焊料烧结工艺,制作了976nm大功率连续激光器单条。在20℃热沉冷却条件下,输入电流110A时,输出功率104.9W,电光转换效率达到最大值64%。输入电流300A时,输出功率276.6W,电光转换效率达到54.2%。对激光器单条的热阻以及特征温度进行了测试分析,根据分析结果模拟了激光器单条在大电流下的输出特性,模拟结果显示热饱和是限制激光器最大输出功率的原因。因此,为了提高大功率激光器的输出功率,需要进一步提高激光器的特征温度,并降低热阻以改善散热情况。     

高温高效率半导体激光器阵列封装结构研究

分析了热沉和陶瓷基板对背冷式封装结构半导体激光器阵列性能的影响.通过栅格化厚铜填充技术降低了复合金刚石热沉的等效电阻,并实现了热膨胀系数匹配;采用热沉和陶瓷基板嵌入焊接技术,提高了封装散热能力和稳定性.制作了间距为0.4 mm的5Bar条芯片阵列样品,在70℃热沉温度、200 A工作电流(占空比为1％)条件下进行性能测试,结果显示器件输出功率为1 065 W、电光转换效率为59.2％.在高温大电流条件下进行了 1 824 h寿命试验,器件表现出良好的可靠性.     

两相冲击强化换热激光二极管用单片热沉

针对大功率激光二极管(LD)的冷却需求,基于沸腾-空化耦合效应,以及场协同理论,研制了一种微通道两相冲击强化相变热沉,封装腔长1.5 mm的LD线阵。实验测试了连续功率LD输出0~100 W时的电-光转换效率以及电流-输出功率等特性,冷却工质采用R134a,磁驱齿轮泵电机转速23 Hz时热沉热阻为0.211℃/W。结果显示微通道相变热沉具有良好的取热能力,能够满足大功率LD的散热要求。与改进前的热沉相比,基于场协同理论优化了的两相冲击热沉,热阻明显下降。     

高功率半导体激光器微通道热沉的模拟优化

针对原curamik微通道热沉因进水通道流量不均而导致散热不均匀的现象,基于FLUENT软件对其进行数值模拟。从内部结构及热沉材料方面提出优化方案,并进一步获得在热沉高度和进出口宽度为固定值的条件下,微通道宽度、间距及通道脊长度3个因素分别对芯片表面温升和压降的影响规律。根据优化的参数,通过选区激光熔化技术制备获得纯镍微通道热沉并进行芯片封装测试。结果显示,微通道热沉散热均匀,热阻为0.39K/W,压降为140kPa,能够满足输出功率为80 W的半导体激光器单巴条芯片的散热要求。     

准分子激光低温淀积金刚石薄膜

金刚石薄膜以其优异的力、热、电、声、光等性质而具有广泛的应用前景。近年来，一系列化学气相淀积（CVD）技术被用于金刚石薄膜的合成，并取得了一系列的进展．但目前多数CVD方法中基片温度较高（大于800℃），这极大地限制了金刚石薄膜在光学、半导体和光电子学等方面的应用．因此，低温生长高质量的金刚石薄膜已成为目前重要的研究课题．本工作在EACVD基础上，辅以准分子激光（XeCl308nm）溅射C靶产生激光等离子体，在较低温度（500～600℃）下生长了高质量的晶态金刚石薄膜．工作气体为CH4／H2，浓度比为0．7％～1％；热灯丝温…     

铜-硼/金刚石复合材料翅片热沉散热研究

采用气压浸渗法制备了热导率为850 W ? m-1 ? K-1的铜-硼/金刚石复合材料翅片热沉,测试了其在自然冷却、强迫风冷和强迫水冷三种冷却模式下的散热效果.结果表明,热源功率越高,铜-硼/金刚石复合材料的散热效果越显著.在强迫水冷模式下,当加热片的输入功率为80 W时,使用铜-硼/金刚石复合材料翅片热沉时加热片的最高温度比使用铜翅片热沉时低14℃,比使用铝翅片热沉时低23℃.Icepak热模拟发现,在强迫水冷模式下输入功率为80 W时,与铜和铝翅片热沉相比,铜-硼/金刚石复合材料翅片热沉的整体温度更低且温度分布更均匀.研究结果证实,铜-硼/金刚石复合材料是一种高效的散热材料,在大功率电子器件散热中具有广阔的应用前景.     

碳化硅封装高功率半导体激光器散热性能研究

为研究基于碳化硅(SiC)陶瓷封装的高功率半导体激光器的散热性能,将其与常用的氮化铝(AlN)陶瓷进行对比,使用基于结构函数法的热阻仪分别测量SiC和AlN封装F-mount器件的热阻值,得到SiC器件的总热阻约为3.0℃·W~(-1),AlN的约为3.4℃·W~(-1),SiC器件的实测热阻值比AlN器件低14.7%,实验结果表明SiC过渡热沉具有较好的散热性能。实验进一步测试了两种过渡热沉封装器件的输出性能,在16A连续电流注入时,915nm波段的SiC器件单管输出功率为15.9 W,AlN为15 W,测试结果显示SiC封装的器件具有更高的功率输出水平。     

8毫米硅连续波崩越二极管

叙述8毫米硅连续波崩越二极管的设计和制造,在频率35 GHz附近,金集成热沉的双漂移崩越管获得400～800mW连续输出功率,效率5％～10％,结温200～250℃。     

新的光学薄膜——类金刚石碳膜

众所周知,金刚石非常有用,但在某些工业领域里,比如半导体工业或光学工业中,需要金刚石薄膜。到目前为止,虽很少制得真正的金刚石薄膜,却也获得了很大的进展。采用等离子体淀积技术或离子束工艺已制备出了类金刚石的碳膜,这种碳膜也可称它为菱形碳膜或无定形碳膜。其电阻率可达10~(12)Ω·cm,折射率为1.9～2.0,在2～20μm间没有严重的吸收带,莫氏硬度达8级。用它作锗的增透膜,锗片厚度为1mm,在10.6μm处透射率可达93～95％。一、制备类金刚石碳膜的几种方法热分解淀积在低压下热分解烃气使碳沉     

980 nm高功率列阵半导体激光器

分析了影响列阵半导体激光器输出功率的因素．利用分子束外延生长方法生长出ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ应变量子阱激光器材料．利用该材料制作出的应变量子阱列阵半导体激光器准连续（１００ Ｈｚ,１００ μｓ）输出功率达到 ８０Ｗ（室温）,峰值波长为 ９７８～９８１ｎｍ．     

金刚石薄膜热沉的开发

本文综述了金刚石热沉的发展过程,指出了开发金刚石薄膜热沉的意义,介绍了用直流电弧等离子体喷射法制备的金刚石薄膜的热性质以及金刚石薄膜热沉表面的抛光和金属化方法。