千瓦级传导冷却半导体激光器阵列热特性

作者：朱其文; 张普; 吴的海; 聂志强; 熊玲玲; 刘兴胜

来源：红外与激光工程, 2017, 46(10): 59-65.

• 千瓦级
• 半导体激光器阵列
• 传导冷却
• 热特性
• 有限元

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250μs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。

• 单位
  瞬态光学与光子技术国家重点实验室; 中国科学院西安光学精密机械研究所; 中国科学院大学