1.3μm InGaAsP DCPBH多量子阱激光器

报导了发射波长为1.3μm、具有多量子阱有源层的InGaAsP双沟平面隐埋异质结(DCPBH)激光器制作与性能特征。这些激光器在30℃时阈值电流为40～50mA,外微分量子效率50%,在10～60℃温度范围T。值为160至180K。     

电流限制性能好的双沟平面隐埋异质结激光器

本文报导新近研制的1.3μm InGaAsP/InP双沟平面隐埋异质结(DC-PBH)激光器,在室温下测量阈值电流的最小值为15mA,最大输出功率可大于40mW,外部微分量子效率(单面输出)为35％。器件的温度性能好,特征温度T_0为70～80K,最高连续工作温度可达100℃     

大功率量子级联激光器的光学与热学协同优化设计北大核心CSCD

针对大功率量子级联激光器存在热积累严重的问题,本文基于MBE与MOCVD结合的二次外延生长InP基量子级联激光器结构的工艺方法,设计优化中波单管4W连续光输出的大功率量子级联激光器光学与散热性能。通过COMSOL软件对器件结构进行建模,设计器件光学和热学结构模型,分析不同结构参数对器件性能的影响,得到最优结构参数:在In053Ga047As层厚度为50nm,波导下包层InP为1μm,上包层InP为2μm,封装金层厚度为3μm时,器件光学和热学综合性能最优,其中波导光限制因子为074,核心区温度为378 K。本文研究相关结论可为后续大功率中波量子级联激光器结构与工艺设计提供指导。     

双有源区隧道再生半导体激光器温度场分布研究

针对隧道再生半导体激光器,建立了内部的热源分布模型,分析了三种封装方式对芯片内部温度分布的影响;模拟结果表明加电后几微秒的时间内,芯片内温度场分布主要由隧道再生结构的热特性决定,与封装形式关系不大;在几微秒到几十或一百毫秒的时间范围内,有源区的温度上升很快;几百毫秒以后,器件温度达到稳态,有源区的平衡温度主要决定于载体的散热特性.稳态时靠近衬底的有源区温度高于靠近热沉的有源区的温度,但两有源区的温差很小,芯片内最高温度出现在靠近衬底有源区的脊形中心.     

隧道再生半导体激光器的三维稳态热特性研究

针对隧道再生半导体激光器,建立了内部的热源分布模型,利用有限元方法模拟计算得到了两有源区隧道再生半导体激光器稳态三维温度分布.模拟结果表明,靠近衬底的有源区的光出射腔面中心的温度最高.在平行于结的方向上,温升集中在脊形电极内;在垂直于结的方向上,靠近衬底的有源区温度始终高于靠近热沉的有源区的温度;沿腔长方向,在光反射腔面附近温度下降较快.随着注入电流的增大,两有源区的温度升高,温差变大.实验测量了不同注入电流下器件的峰值波长,将其转换为温升,与模拟结果吻合.     

GaAs/AlGaAs太赫兹量子级联激光器的热分析

为研究太赫兹量子级联激光器(THz QCLs)中的热传输及有效散热方法,建立了二维/三维有限元热分析模型,模拟计算了GaAs/AlGaAs THz QCLs低温工作时的温度及热流分布;并讨论了源区结构参数、热沉材料及散热膜层对器件热传输的影响规律。研究结果表明,器件源区温度水平方向分布较均匀,垂直方向温差大,源区热量主要依靠热沉导出;减小源区厚度、增加腔长与减小脊宽均有利于促进热传导并降低源区温度;在器件顶部增加AlN薄膜具有显著的辅助散热效果,当薄膜厚度大于8 μm时,源区温降趋于缓慢。     

低阈值连续波工作的2.9 THz量子级联激光器

为了获得低阈值连续波工作太赫兹源,采用固源分子束外延技术生长了GaAs/AlGaAs束缚态向连续态跃迁的太赫兹量子级联激光器(QCL)有源区,基于半绝缘-等离子体波导工艺制作了太赫兹量子级联激光器。获得了激光器(腔面未镀高反射膜)的发射光谱和相应的输出特性等性能,其中器件在10 K工作温度、350 mA激励电流下的中心频率为2.93 THz,连续波工作模式的阈值电流密度为156 A/cm2,器件的最大光输出功率为7.84 mW,最高工作温度为62 K。     

不同过渡热沉封装微盘腔半导体激光器热分析

为了降低微盘腔半导体激光器工作时有源区的温度,提升封装的可靠性,基于Ansys Workbench有限元分析分别对AlN,WCu10,SiC,石墨烯,以及CVD金刚石过渡热沉封装的蜗线型微盘腔半导体激光器进行了热特性分析,得到了器件工作时的温度分布以及热应力、热应变分布.结果显示,SiC封装器件的有源区温度较AlN和WCu10封装器件分别降低了 2.18,3.078 C,并在五种过渡热沉封装器件中表现出最低的热应力,器件热应变最小.SiC过渡热沉封装可以有效降低微盘腔半导体激光器工作时的有源区温度,同时减少封装应力与器件应变,从而提高器件的散热能力和可靠性.计算结果对半导体激光器单管散热及阵列集成散热均有指导意义.     

InGaAsP多量子阱双沟道平面隐埋异质结激光器的制作与工作特性

报导了在1.3μm波长激射的具有多量子阱有源层的InGaAsP双沟道隐埋异质结(DCPBH)激光器的制作与工作特性。这些激光器在30℃的阈值电流为40～50mA,外部量子效率为～50%,在10～60℃温度范围T_0值为～160—180K。在光泵浦下,测得的T_0值范围为100～150k。直到输出功率大于100mW/面,激光器仍以单横模工作,并能以～2Gb/S调制,表现出的线性调频比具有普通有源层的同类激光器的小。观察到的高T_0值和较小的线性调频使DCPBH多量子阱激光器在系统应用中具有潜在的吸引力。     

1.3微米InGaAsP/InP双沟道平面掩埋异质结激光器

用过冷法两次液相外延生长制作了波长 1.3微米InGaAsP/InP双沟道平面掩埋异质结激光器(DC-PBHLD).室温最低阈值电流15mA,典型值20mA;最高连续工作温度80℃,输出光功率2mW.4倍阈值电流时,仍可得到稳定的单纵模输出.     

红外测温对圆筒设备内部温度及内壁缺陷的定量检测

对于稳定传热的长圆筒形设备,利用红外测温技术获取设备外部信息,计算得出设备 内部的温度分布或内壁缺陷,为设备内部运行状态的实时监测提供理论依据。     

自聚焦多元辐射器超声热场的计算机模拟与实验研究

分析了非相干自聚焦多元辐射器的声场结构，对该声场进行了模拟计算，绘制了声强分布图，并利用自行研制的九元阵装置进行了实验研究。结果表明：非相干自聚焦多元辐射器可以产生具有较好聚焦特性的超声热场；焦域吸收率SAR大于80％，焦域温度在2s内达45℃，焦域直径在φ5mm以内。上述特性适合于高强度超声聚焦热疗使用。     

Liquid Metal Welding to Suppress Li Dendrite by Equalized Heat Distribution

It is important to understand the growth mechanism of Li dendrites for the protection of Li metal anodes. Herein, joule heat as another inducing mechanism for Li dendrites is proposed and demonstrated by experiments and theoretical simulations. A nonuniform interface structure can lead to disordered surface thermal distribution based on joule heat theory, which may induce chaotic nucleation and growth of dendrites. Based on this concept, a new strategy of liquid metal welding is explored to overcome such joule heat distribution issue. This strategy is universally compatible with other traditional protection routes such as solid electrode interphase films, charging protocols, and electrolytes. Multistrategy synergetic protection strategies result in remarkable performance.     

脉冲激光制备ZnO薄膜烧蚀过程中的温度演化

为了研究脉冲激光烧蚀氧化锌靶材的整个过程,给出脉冲激光作用块状靶材的烧蚀模型.从包含热源项的导热方程出发,利用适当的动态边界条件,详细研究了靶材在熔融前的温度分布规律.结果表明,靶材熔融前,在固定位置,温度随时间推移而升高,且距离靶面越近,变化率越大.在同一时刻不同位置,温度随着热扩散距离增加而下降;并采用精确解与积分近似法相结合的方案,给出熔融后固液两相的温度分布与时间和位置的变化关系.液相的温度梯度随扩散距离增加而下降,在距烧蚀面0.5μm之内,温度梯度很大;在0.5μm后面的部分,温度变化就很缓慢;固相的温度变化较为复杂.     

高能束流小孔焊接模式传热过程的 数值模拟

以伴随有小孔效应产生的高能量密度束焊接过程为研究对象,建立了运动热源作用下两维小孔焊接中流体流动及传热过程的数学模型,提出采用位置预置-修正的方法对焊接熔池的固、液相交界面位置进行准确捕捉,并对这一小孔焊接模式进行了较为全面的分析,揭示了材料热物理性能、小孔直径、焊接速度等因素对焊接热过程的影响。     

空调室外换热器表面积尘特征的实验研究

利用现场采样和实验分析的方法,对空调室外换热器表面不同部位的积尘进行了粒径分布测定。结果表明：空调室外换热器表面积尘的平均粒径介于8μm-17μm之间;换热器表面积尘的粒径分布曲线呈现双峰或者三峰特征,峰值均出现在约8μm、32μm和120μm处;在空调室外换热器表面的不同部位,粉尘的沉积规律不同,粉尘主要沉积在翅片前...     

光模块热分布的仿真与实验分析

建立了光模块三维模型,通过有限元仿真分析了器件工作时的温度分布特性。结果表明,屏蔽罩的存在阻挡了芯片换热,影响了芯片的散热效率;利用红外摄像机观测芯片的工作温度,并与仿真结果进行对比,验证了仿真结果的准确性。根据分析结论,提出了改进屏蔽罩结构以提高对流换热效率的优化设计措施。仿真结果表明此方法具有可行性,对光模块产品的结构设计与优化具有实际意义。     

深亚微米多层互连的温度分布特性分析

本文从热扩散方程出发,推导了简单互连的温度分布解析表达式,采用65nm工艺参数,详细讨论了热扩散长度和介质层厚度对互连温度分布的影响;进一步给出了复杂多层互连的温度分布解析表达式并用于其特性模拟,结果显示全局互连的温升远大于半全局互连和局部互连的温升。     

卫星的表面温度与红外辐射特性

建立了卫星温度场与红外辐射特性的理论计算模型.首先利用有限元法求解瞬态热平衡方程,得到了卫星的温度场分布,然后根据卫星的表面温度分布,在3～6μm和6～16μm波段计算了卫星的红外辐射出射度,并对其变化规律及影响因素进行了详细的分析.最后将卫星视为空间点目标,计算比较了卫星处于日照区和地影区时两个波段的红外辐射强度空间分布.该研究结果对于空间目标的红外探测与识别具有参考价值.     

热源分布对自然对流散热直肋参数优化的影响

自然对流的特征以及流体的流动特征受热源引起的流体密度差影响,热源位置与冷却流体的密度差以及冷却流体在散热结构中的流动阻力密切相关。对以电子散热为背景的竖通道自然对流强化换热进行了分析,通过编程计算分析了影响自然对流特征的热源布置、通道当量直径、气流物性变化等对壁温的影响,讨论了自然对流的流动阻塞特征以及影响因素,并将计算结果与CFD计算结果进行对比。在一定条件下讨论了竖直散热肋片在自然对流下热源最佳布置位置与最佳散热面积、产生流动阻塞的最大散热量等之间的关系,可为肋片式散热器的设计优化提供参考。