半導(dǎo)體激光器的熱狀態(tài)和工作方式有關(guān),一般有三種工作方式:
1)在直流驅(qū)動(dòng)下的CW連續(xù)工作;
2)直流偏置在閾值附近的小信號(hào)調(diào)制;
3)在脈沖狀態(tài)下工作,常將具有高占空比的脈沖工作方式稱為準(zhǔn)連續(xù)QCW。
在QCW模式下的一個(gè)特立,占空比為1時(shí)就是連續(xù)工作模式,激光器所產(chǎn)生的熱耗散功率為:
IV分別為激光器上的脈沖峰值工作電流和相應(yīng)的電壓,rs為串聯(lián)電阻,Pp為輸出的光脈沖峰值功率,T為脈沖寬度,f為脈沖重復(fù)頻率。Tf稱為占空比。Pp和占空比Tf之積為平均光功率,熱耗散功率在激光器中產(chǎn)生的溫升為:
rT為激光器的熱阻。當(dāng)占空比比較小的時(shí)候,激光器處在發(fā)熱和散熱的交替過(guò)程,不會(huì)有大量的熱累計(jì),然而在CW或QCW狀態(tài)下,激光器的內(nèi)部有大量的熱累計(jì),對(duì)激光器的運(yùn)行是一種極大的考驗(yàn),產(chǎn)生的溫升和結(jié)區(qū)面積S有關(guān),相當(dāng)于加大了熱阻,結(jié)區(qū)溫度為:
J為激光器的工作電流密度,Rs=rsS;RT=rTS。
半導(dǎo)體激光器的熱阻和使用的熱沉、芯片與熱沉的接觸狀況有關(guān),例如InGaAsP/InP埋層異質(zhì)結(jié)激光器,襯底接觸熱沉的熱阻是76℃/W,而以相反一邊(襯底朝上)接觸熱沉其熱阻為44℃/W。激光器熱沉是一個(gè)用于吸收和散發(fā)熱量的組件,在激光器中起到非常重要的作用。激光器熱沉通常有一個(gè)類似于銅或鋁的底部,其上覆蓋了一個(gè)熱導(dǎo)率很高的材料。這個(gè)高熱導(dǎo)率材料通常是金屬或合金,比如銅、銀、金、鎢、鉬等,它可以快速將熱量從底部導(dǎo)出。
早期常用銅作為熱沉,目前有用AlN,SiC、金剛石做熱沉的。
性能也是差別較大。:
做熱沉產(chǎn)品的一些常見公司:
目前成本來(lái)說(shuō)金剛石的成本還是較貴,AlN的單價(jià)還可以接受,SiC也挺貴的。
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原文標(biāo)題:半導(dǎo)體激光器的熱耗散功率
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