半導(dǎo)體激光器的熱特性及封裝技術(shù)研究.pdf

1、該學(xué)位論文工作主要圍繞半導(dǎo)體激光器的熱特性及封裝技術(shù)兩方面展開(kāi),以1.3μm InAsP/InGaAsP脊波導(dǎo)多量子阱激光器和InAlAs/InGaAs/InP中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器為研究對(duì)象,針對(duì)半導(dǎo)體激光器材料和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)分析解決激光器的散熱.其主要內(nèi)容如下:1.在商用有限元軟件基礎(chǔ)上,研究和開(kāi)發(fā)了激光器熱特性的模擬分析方法.采用這方法,對(duì)1.3μm InAsP/InGaAsP脊波導(dǎo)多量子陸激光和8μm InAlAs/I

2、nGaAs/InP中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器外延層朝下和襯底層朝下兩種燒結(jié)方式進(jìn)行了熱分析,得到了其熱分布和熱阻參數(shù).通過(guò)獲得的模擬結(jié)果的對(duì)比,判斷得到外延層朝下的燒結(jié)方式可以更好改善激光器的散熱效果.我們首次對(duì)量子級(jí)聯(lián)激光器在脈沖激射條件下的熱阻進(jìn)行了模擬分析.通過(guò)分析,得到在脈沖激射下,激光器的表觀熱阻跟輸入的脈沖周期和脈寬有關(guān),表觀熱阻值隨注入脈沖占空比的增加而減小,并趨近于穩(wěn)態(tài)熱阻.我們還模擬了1.3μm InAsP/InGaAsP脊

3、波導(dǎo)多量子阱半導(dǎo)體激光器在脈沖激射條件下的熱特性,對(duì)不同腔長(zhǎng),脊波導(dǎo)寬度,焊料層厚度和熱導(dǎo)率等對(duì)激光器熱特性的影響進(jìn)行了模擬,得到了激光器熱阻跟這些參數(shù)的關(guān)系,并在模擬計(jì)算的基礎(chǔ)上討論了結(jié)構(gòu)和工藝條件對(duì)激光器熱特性的影響.2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件,研究了激光器封裝中的燒結(jié)工藝,即采用真空蒸發(fā)鍍膜方法,按照實(shí)驗(yàn)所獲得的優(yōu)化工藝參數(shù)將焊料均勻蒸鍍到自行設(shè)計(jì)加工的鍍金銅熱沉上;為將激光器管芯燒結(jié)在銅熱沉上,自行設(shè)計(jì)制作了燒結(jié)裝置,并據(jù)此裝置制

4、定了詳細(xì)工藝流程,采用此工藝對(duì)1.3μm InAsP/InGaAsP脊梁波導(dǎo)多量子阱激光器官芯進(jìn)行了燒結(jié),滿(mǎn)足了實(shí)驗(yàn)要求.3.利用實(shí)驗(yàn)室的半導(dǎo)體激光器脈沖測(cè)量表征系統(tǒng),對(duì)燒結(jié)前后的1.3μm InAsP/InGaAsP脊波導(dǎo)多量子陸激光器進(jìn)行了脈沖I-V,I-P特性測(cè)試,通過(guò)I-P特性測(cè)試,確認(rèn)了燒結(jié)工藝的散熱效果及對(duì)激光器輸出功率的改善.通過(guò)I-V特性測(cè)試,確認(rèn)了我們開(kāi)發(fā)的燒結(jié)工藝的有效性,并對(duì)不同的管芯燒結(jié)方式的散熱效果及其與模擬結(jié)