大功率半导体激光器.docx

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大功率半导体激光器

大功率半导体激光器

　　808nm大功率半导体激光器的装配维普讯h资tpt:

//ww.cwqipv.omc｛４，一２箩第２第４卷０期长春光学精机密械学院学报Ｖ１０ｏｏ．４Ｎ．２Ｄｃｅ１９７９１９年１９ＨＪＡＧＮＣ７２月．ＣＨＮＵＩＴ．ＯＰＳＴＮ．＆ＦＮＥＭＥＨ．ＩＣ８８ｍ功大率半导体激光器装的配０ｎ点—一———＿———’堕—一长（光春精密学械学机院高功率半导体光激家重国点验实）室Ｔｃ４，ｒＹ—２。

　　摘要本文介７一绍装种配８８ｍ大功率半导激体光器的新方法用Ｐ朝面下的ｎ０方法配装有利于件器的散热将超声，合改为超键声热压球键焊合，增加７丝与管金半导体激器在光通光讯、距测、模打拟靶信、的存储息和理、处医疗方面都等有非着常广泛的用途。

　　对于大率功导半体激光器来说，在室下温连续工作热量是，很大的。

　　所蹦，］减小阻电，降低阚值，提高光转电换率效是很要重的。

　　要想减小电阻降，低值阈提高光，电转换效率除，改了善外片质延量蹦外进，步改进一配装方也是法很效的有措施半导体光器激的配，多年来装脉，器件冲一采直用银浆粘管芯，点焊，超键声合线引的方法这，的方样法做出的器接件触阻电较大，注入的能电部一分变成热量失损掉，使功下率降，效率降低于连续。

　　件器也只是采用电铟镀的法来粘方管芯，对但是电镀铟表颗粒面大，致性密差，管与芯沉热接不触良不，利于低器件降的接触阻，电电钢的厚镀度很也难精控制确容，易成器件短造路现我在们用采热在上沉蒸镀铟，面朝下Ｐ，超声热焊压时线的方法引来装配８ｍ８大功半率导体光器激，０ｉｒ大大改善地了件与器极之电的间触接有利，器于件散热，减小了接触电阻，低降阚了值电流，提高了光电换效转率。

　　１８８ｍ大功率半导激体光器的装配ｎ１１０激光结器构生．长用ＬＥ方生法量长子结阱ＩＧ构ａＧＡｓＰ光激，器射长波８８ｍ光经刻、镀蒸后ＰｎｓＡ／ａ激０ｎ截成长条１０￣００ｍ、条宽０１ｍ激的器光芯管５／。

　　￣１２粘芯管．将经过洗清、研磨抛光、镀、镍的热沉蒸后铟，用焊压的方法将管芯Ｐ面朝下焊到热沉上，将热沉温到１７加Ｃ时锢化熔然，降温到６后Ｃ时取下使管，牢芯地固粘热到沉。

　　５上５１３焊引线．管芯焊好后，ｎ面朝上，超热声压球焊机将金丝焊到管及过芯电渡极上，用经过数次十的实验我，们索到了最摸佳焊金接条件丝使，管芯输的出功达到率大。

　　最后引最出引外．接线收精期日；１０７９９维普资讯http:

//www.qvcpi.cmo—，一’４２长春光学精密机械学院学报１９９７年到极负，将上热沉装到配有冷制，器散热器管的壳中装配结束，用功率高半体激光导综器合测试仪进行测试。

　　２试结果比测较将用声超压热球焊Ｐ面朝下的方法装配的器件高功率半用导体激光器综合试测仪进行测试结，果比装前配同用一设备测得的芯管的参数有所改，善试测果结如１表示：

所表’Ｉ焊接前管后特芯性测试结果３０，（）ｗ２４｝？

／）Ｖ序尊轰。

　　萋号巷１ｃ舅蒡ｎ履ｃ。

　　ｎｉｌ８＆｜／｛ｌ／，厶／说：

明配前装管芯只能在冲条脉件测下试未，测试条件为冲：

度为宽，５脉ｓ０频为率５ｚ图Ｈ１０是。

　　激器光输出光功一率电流曲线，输出大光功率３最Ｗ围１｝３讨论用Ｐ面朝的方下法配装—ｎ，结离沉热，近ｐ有利于器件的热散。

　　超热压球声焊机接金焊用丝，丝与管芯金接的点直触是径金丝直的径２倍，～３接触积大，接面触能好性，Ｔ接Ｊ触减／电，。

　　阻沉蒸镀铟的密致性好，度易于控制，热厚Ｐ面触接良，好／Ｔ接触阻。

　　电通以过上这些措Ｊ减，拖，有效地降低大功率激了器光温室连续作工的阈电值流，同时提高了光转换电效率。

　　４结论实验果结表明，用Ｐ面下朝焊管接，芯超声热压焊球引线的法方是目一前种非常好采用的配装大率半功导激光体器方的法，显改明善器件的质量了，降低了器件的阈值电流提高，了光电转换率效。

　　室温续连输出光功率最高达到３，电Ｗ阻低降到００。

　　１．４￣＂参考文献ＩＹｉＪＤｉＪｔｚｉｓｅＩｉＳｔａｎ．ＭｄｒａｎＭ，，ｇａＬＪａｄＲａＭｈｍｐ．ｔｒｒＨ，ａＥｌｖｈｃｔｔｎａｈｏｒＥａｔｎＨＸｅＷｎｎ￣ｇｉＴｅｅｕｅａｄｐｎｅｃｆｈｅｈｌｕｒｎｓｅｔｔｎ［ｅｔｌｅ｛ｉｉｎｍｙｉｆｈｏｒＧａＰ／ｌｓＡｅｄｅｎｅｏｓｒｏｄｃｒｅｔｎｉｈＪｄａｄｒｎ｛ｉｆｅｃｃｏｇｐｗｎＡｅｓａＧｔｄｙｆａｅｈｎ—８Ｏｔａ）ｓｅＡｐ１Ｐｙ，ｔ９５６３３２２５．ｔｌｓｒｐｈ．ｓＬｅｔＩ９ｔ（）：

５￣５ｍ６Ｅ２ｓｅｌｉｈＩＤｉＪｓＹ，ａｇＬ｝ｎｚｇｉＭｌ．ｌｙｂｏｌｉｍｕｆｅ０ｎｈｇ—ｗｅｉｈｃｖｔ．ａＨｎＷａＲｄａｅｈｍｅｉＲｉｆｔａｕｎｍｒｅ８—８ｍｉｐｈｒｏａａｉｌｓｒｄｏｅｔｎｏｄｍｔｉｒｒｐＰ１ｙ．ｔ，９５６，２）０：

７８３ｅａｉｄｓｗｉｕｃａｅｒｏＡｓｐ．ｈｓＬｅｔ１９６（３３８￣８０ｈ（转５下第５页）－‘ｆ；维资普讯thpt/:

w/w.cqwivpc.mo４期第王玉霞等８８：

ｍ半导体激光器触接阻的电佳最Ｉ０艺ｎ５５们认我．为当合金温度Ｔ一４０合金间ｔ时０４０Ｃ一，￣２３秒，是最时工艺条佳件，可以得到最小接触的阻电００ｎ。

　　．６ＯｐｔｍｕｃｉｍＴｅｈｏｎｏｙｏｄｉＣｉｎＡｕｂｎａｔｌｇｎｏｔｏｔＣｏｔｃＲｅｉｔｃｎｏ８０ｍｍｉｏｕｃｏｓｒｓａｓｆｅｒｎ８ＳｅｃｎｄｔｒＬｅｓａＷｎＹａｘｕＲｉｅＤａｕｌｇｃａ（ｔｓｙＬａａｏｏｙｏｉｗｅｎｎ￣ｏａｅｓａＳＫｅｅｂｔｒｒｎＨｇｈＰｏｒＳ＆ｏｅｄｕｒＬｒｓｈＣｎｃｔＩｓＯｐｉ＆Ｆｉ．Ｍｅｅｈ）ａｇｍｈｎｔ＊ｃｔｎｃＡｂｔａｔＯｈｃｃｎａｔｉｒｔａａｒｔ［ｒｈｇｏｒｓｍｏｉｄｏｃｅａｓＲｅｕｉｇｓｒｃｍｉｏｔｃｓａｉｃｉｌ［ｏｃｏｈｐｗｅｅｉｃｎｕｔｒｌｓｒｄｃｎｃｃｎａｔｒｓｓａｃａｖｓａｎｅｕｏｏｒｈｎｅｈｌｕｒｎ，ｈｎｉｇｅｅｆｉｎｙｄｏａｔｃｅｉｔｎｅｄｉａｔｏｇｆｓｒｗｌｅｉｇｔｒｓｏｃｄｒｅｔｎｃａｎｆｅｅｃｎｔｎｅｉｇｌｅｉｅＴｏｄＯ，ｉｏｆｐｒｍｅｅｔ，ｂａｎｎｈｐｉｍｅｈｏｉｏｘｄｅｎｉｔｆｍ０ｗｅＳｄｄａｌｏｔｘｅｉｎｏｓｔｉｉｇｅｏｔｍｕｔｔｃｎｌｇ—ｃｌｃｉｎｉ．ｎＴｈｈｉｃｎａｒｔｓｓａｃｅａｎｌｅｗＯｅｂｌｗ．６ａｏｄｔｓｏｅｏｍｃｏｔｃｅｉｔｅｎｓｂｈｅｏｒｄｅｏ００ｔｎ．ＫｅｒｓＯｈｃｃｎａｔＣｏｔｃｅｔｎｅｉ；Ａｌｙｙｗｏｄｍｉｏｔｃｎ；ｔｒａｓｓａｃｌｏ（上接第４２页）３ｉＨＹ，ａｎ，ａｄＲａｈｅ．ｔａｏｓｏｓ—ｅｌｒｓｒｏ＝０８ａｋｄ０９ｕｎＡｐ１ｉｚＪＤＬａＢｅ，ｎｇｚｉＯｐｉｌＭｓｅｆＡＩｒｆｅｓｆｋｒＳｉｎ８ｒｐｌａｍｈＰｓＬｙｔｅ９１＋９２）８２￣２８，９ｔ６６（０９３９５：

Ａｓｅｂｙｏ０ｎｍｈＰｉｏｅｅｉｏｓｍｌ８ｆ８ｇＨｗｒＳｍｃｄｎｕｔｓｓｃｏｒＬａｒａＧＸｉｏＳｇｏＸｉｏｖｎｎａｖｍ（￣ｔｙＬｂｒｔｒｎＨｉｈｐｗｅｅｉｎｕｔ。

　　ｓｒＣａｇｈｎＩｎｏｃ＆ＦｎｃＳ．ｅａＫｅｏａｏｙｏｇｏＳｒｎｄｃｃＬｍｅ，ａｏａ＊ｈｎｃｕＡ＇ｓｉｅＭｅｈＡｒｓｃＷｅｉｏｔｕｅａｎｗｔｏｏａｓｍｂｈｅｇｒｏｍｓｉｏｄｃｏａｅｎｔｉｂｔａｔｎｄｒｃｅｍｅｈｄｔｓｌｅｉｈｐｗｅｅｎｃｔｕｒｌｓｒｉｈｐｐｓｒＴｈｔｏｆＰｓｄｏｓｄａｉｔｔｅｔｔａｔｅｓ．ｅｓｈａｎｅｕｒｎｓｓｅｅｍｅ．ｈｄ—ｉｏｅｄｗｎｉｅｕｆｏｃａｅｈｌａｒｎｒｆＷｌｏｃａｇｈｏａ—ｓｉｉｂｎｉｇｔｌｒｓｎｃｈａｓｒｉｇｌｂｂｎｉｇｔｅｒｅａｔｅｎｃａｔａｅｅｅｎｗｕＡｃｏｄｎＯｕｔａｏｉｅｔｐｅｓｎ—ａｌｏｄｎｏｄｃｅｓｈｔｏｃｒａｂｅｔｓｌｎａｅｈｐｄａｔｅｒａｅｔｃｎｅａｔｒｓｓａｃｒ．ｕｈｔｅｅｅｓｍｒｓｔｅｈｅｈｉａｄｌｒｓｃｉｎＯｄｃｅｓｈｏｔｃｅｔｉｅＴｈｎｏｇｈｓａｕ，ｅｈｔｒｓ—ｏｋｄｃｒｅｉｔｅｒａｅｎｈｏｅｒｆｎｙｉｉｃｉｅｓｄｅ．ｓａｌｓｅｉｔｎｅＷｅｏ—ｌｕｒｎｓｄｃｅｄａｄｓｅｔｐｗｅｆｉｃｅｓｒｎｅａＴｈｍｌｒｓｔｓａｃｈｅｃｔｉｅｓ００ｆ．ｈｇｅｅｔｔｏｕｏｒｉＷａ．ｎｄｉ．４Ｔｈｉｈｓｕｔｐｐｗｅ３ｓ１ＫｅｒｓＳｍｏｄｉｃｏａｅｓＵｈａｏｈｉａｒｓｉｂｇｌｂｎｇｉｗｙｄｏｅｃｎｕｔｒｌｓｒ；ｒｓｎｅｅｔｐｓｅｎａｌ—ｏｄｎ大功率半导体激光器光束整形大功半导体率光激光束整器形**高全华12**,曾,晓1,安东毓英11（.西安电科技子学大术物技学理,院西西陕安100771;2长安大学理学.院陕,西安西71006）4要摘提出:

种新一型堆式半积体激导光器L（D光）束整方形案,料材K为9玻,璃其入射为面长方一,出形面射为一正形方一个侧面,平面为另一个,斜面,为面斜倾为角3°。

　　利此棱镜对用LD输光束出进变行换,可得到7mm7m×m的方形光正,光强起伏小斑5于%在此,范围的内能量占总光辐能量射77%。

　　关词:

堆键积式导半体光器激LD（）;光束形整;束变光换图分类中:

号NT4284.文献标码识A:

文编号:

章010-05086（0250）600662--03BaeSmhapngiforHihgPwerDioodeLseasrGAOQau-nha1,2**,uZENGXia-odogn1A,Nu-yYnig1（1.cSholoofechnicTlahPysisc,XiidnaUniversiy,Xit’an710071China,;.2ScoohlofScineec,Chna’gnUnaievsrty,Xi’ina710064,hCni）aAbstrctaAnov:

elbemashainpgschememaedfo9glKsasfrolaesrdioedL（）Dtackssirpposode.hTopereaitnoothefesdevciesrelesinotehcombienedffetcosflensnigathtireinputsrfacuaedcnahnenlnigbytotlaitnenalrefrectlionoffhtiercanedtlanparsdisefo3.Thec°hraatcreisitscfotehbaemshappingsstemisyperesntde.Aanlysssihwsthotansquarealihtgpstof7omm×mm7cnabebtoaneidyusbnigtisshytes,thmttaheunduationlfotehlightnteisntyiislesstha5n%th,athetligthenreygnihitsraeas7i7%oftehttolea-miitgnenreg.eKyweord:

slasrdieoe（dD）;sLtac;bkemasapihgn;beamratsfnrmo1言引年来近大功率半,导激体器（L光D的）究和研用出应了现快速发展的势[1趋3]~,但由LD波导结构于特的,点输光出发散角很波大二维的。

　　积堆式LD,远属场于光强加叠,输光能出不集量中光强,布分不匀,这均严重妨了碍功大率L的应D。

　　用前目已二维阵有微列透镜[]4、一维透镜阵[柱5和鸭嘴]镜透[]6等整形技,但术于加由工精度基、质材透料过和率定稳性及激光以几器何寸一尺致差性的限制,得大功率使DL束光形技术仍处整研究阶于。

　　段在际实应用,中常经要需功率大的光、强布均匀的正分方形光斑因,设而一计实种的堆积用LD式光整形束件元着有极重要的实意现。

　　义文本本这种着的,目设计了一用种于积堆式DL光束的整元件,利用形元该对光束发散件角进行压缩,得到光强分了均匀布正方的形光。

　　斑整2元件形结构堆积式DL以看可作是种一有大发具散角面的光源,其发面光是由许周期排列多emi的ter组t成,e各mtiter出的光发互不相场,在干场处远是强光加。

　　对每叠个em一tier,在t垂直结平于方面上向,尺度为约μm1,处基模状态于,有4约°0大发的角散;平在于行结面平向方上尺度,为1约00μ,m于处模状多,态散发一般小于10°角。

　　种这源在光应用中的突出光电子·光第1激6卷第期620056年月JuronalofOpotelcetroins·LacersoV.16lN.6ouJ.2005n*稿日收:

2期04006-02-订日修:

期200-490-06*基项目金国:

家然自科基金资助学项（6目277000）4*E-ma*il:

gagoanuua@hyaho.ooc.mc缺点是在垂n直结于平方面上的向发散角和e大mtiter在间上空集不造成的亮中度低。

　　为降使了光量能集,中心核题是要问同矫时各正eittmre横在的向分过散,分及以在直于结平面垂方上向的大发散。

　　角文本提一种出成像光学非案,方利用简的单学光构结实现积式堆LD的光整束,形称为其形异镜棱。

　　图1为其外形,图射面入一为方形长,出射为一正面方形。

　　图2,虚中为平线行结平面于的面,为截长方形一;线为垂直实于结平的面面截图,为梯形一。

　　图1束整形元件光Fg.1ieBamsaphngielement图整2元形截件面图Fg.i2hTecrsssoectinooafbemahasinpsygsetm棱侧面镜光源是对成像系非,通统过面的反侧射可将e各mittr在e直垂结平于的发面角压缩,压散缩结果可理解以功率合成。

　　成3束整形光理原以垂直结平于面的剖为例,面图如3示所用。

　　光线追法来迹明光束经异说形镜棱换变的理机,分为可2步。

　　图3垂于直结面平向的光方整束原理形图Fig.Sche3matcofiaeambhspangiystsmeinthfeatsaxi-osLfD第步,1线经空光传气至输棱镜入面射,于x1（,y1）处发折生射根据。

　　neSl定l律,isθ=nnsinθ1。

　　于由n>,故1而>θθ1,散发得角初步到压,并且缩x1=d1（）1y1-y0=（x-1x）tanθ（0）2其:

中x（,00）为eymtiet的r标;坐d1emi为ter到t入射面的距离。

　　2步第对,大发于角散的线,光在棱侧面镜（x2,2）处发y生全反射反,射线相光对光轴的于夹角受压到缩y2y-1=x（-21）xatn1（3）θy2-H1=x（2-1）xtnα（a）4其:

H1为中射入面宽度的;2H出射面的宽度为α;斜面的是倾,角足满atnαH=2-1L（H）5其中,L棱为的长镜度反射光线与光轴。

　　夹角的θ2为θ2=θ1-α（62）可,光束的见发散角到得压缩,了压的缩大小可由式（6得出。

　　全反）射光线出射面（x3经,3）处y射后折射。

　　出选择适的参量当就可得所需获形状高的密度匀强分的光斑布按图3。

　　几何关系的,有x3=L+d1（）7y3-y=2（3x-2x）tanθ

（2）8x4=3+xd2（）9y4-y3（x=-x43tanθ）（10）3中其:

2为θx3（,y）处3的射角入d2;出为面射接收到器距离;θ3为的（x3y3,处的折射）,角isn3=θnsiθn。

　　24计算机模拟结果这里给一实际出堆积L式D整形的元件设的和计参的量选,取并出给输出像面光强的布的传分输模结拟。

　　果在垂直结平面方向,于个每mitter的远e场光强分为[7]布I（,x,z0）|=A|12z（21ΓΓ21+x）2（21）1中:

其=Aiuπ0λp/;u0为q常数;、qp是LD波导与结构有的关量参Γ;21=pz22（k1/p2+;）k2π/λ,=为真空中的波。

　　数这光场经入射面折,部分大射度角光再经波斜全反面射最,后出射经面折,射各miette在r收接光面强叠加的即为形系统输出整斑。

　　图4光9是bar堆积条经镜整棱形垂后直于结面输平光出强分布的数值果结。

　　对应d1=d2的2=m,α=m3°9,条br间的a距为0.离7m。

　　可m见,到得一个平了的光坦强布,分出输束的光发角不散大1于0°同。

　　理在,行平于结面平向方,上每个abr19个有metteir间距为,·63·6第期6高全华等:

功率半大导激光体器束光形整0.5mm经,棱镜整形输后光强出布分数的值果结如图5所。

　　示三维光分强如布图所6,可得示7到mm7×mm的均匀斑光图6为一局。

　　图,此部强起伏小于5光,%4图垂直结于平的整面形输光强Fig.4出Thouteupitntneitsydsitrbutiinofothebamshapiengssytmeormnaltohtjenuciotn图5平于行结面平的形整输光强出Fig.5hTeouptutinentisytdstribuiiontfotehbeamsahpinsystemgpaalrlleotthejnuciton图6维三束光形输出整图Fi.6gThoetputuitensniytidtsibruitnoofthreedmeinsoinosftehbaemhaspignystsem在个范这围内光能量的占总辐能量射7的7%。

　　为作种一十简分单系统的,获这得高的样率,对许多应效用合场是分十重要的。

　　5结论用非利像原成设计了一种新型理的堆积式LD光整束元形件,该件可对元光发束角进行压缩,得到散7mm×7mm的均匀光,斑并此光且起伏小于强5%,此范围在的光能量占内辐射总能量的77,是%一简单高效种光的整束形元件这对。

　　多许实应际用有是价值。

　　的参考文:

献[1]GOAinMg-ew,iGACOun-hiqn,gGOAXue-sng,eoatl.eBmapraaemtermaerumeetnadnfiberocuplignfoalesrioddearryaJ][.ptOcaliecTnhiqu（e光学技术）20,022,8（3:

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49414494.-者作简介:

高全华（9716-,女）助,教,硕士主要,从大事功率半体激导光器光整束的研形·究·64·6光电子·激光2005年第1卷5大功率半导体激光器最新研究进展《半导体光电》2007年4月第28卷第2期张靖等:

大功率半导体激光器最新研究进展动态综述