大功率半导体激光器.docx

1、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 ，一 箩第 第卷 期 长春 光 学 精 机密 械学院 学报 年 月 功大率半导体激 光 器装的配 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 ， 。摘要本文介 一绍 装种配 大功率 半导 激体光器 的 新 方 法用 朝面 下的 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 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

2、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

3、 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，超声热 焊压时线的方法引来装配 大功半率导体光器 激， 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。 大 功 率半导激体光器的装配 激光 结器构 生 长用 方 生 法量长子 结阱 构 光激 ， 器射 长 波 光经刻 、镀蒸 后 激 截 成 长条 、 条宽 激 的器光 芯 管 。 粘芯 管将 经过 洗清、研 磨 抛光、

4、 镀、 镍的热 沉 蒸 后 铟，用焊压的 方 法将管 芯面朝下 焊到 热 沉上，将热 沉温到 加 时锢化熔然，降温到 后时取下使管，牢芯地固粘热到沉。上 焊 引 线管 芯 焊好 后， 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 ； 维普资讯htt p:/www.qvcpi.cmo，一 长春 光 学 精密机械 学院学 报 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

5、 测试。 试 结果 比测较将用 声 超 压热 球焊 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 表示： 所 表 焊接前 管后 特芯性 测试结 果 ， （） ？ ） 序 尊 轰。萋 号 巷 舅 蒡 履 。 ， 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 ， 脉 频 为 率 图 是。激 器光输 出 光功 一率电流 曲线 ， 输 出大光功率 最 围 讨论用 面朝 的 方下法 配装 ，结离 沉热 ，近 有利于器件

6、 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 倍， 接 触积大 ， 接面触 能好性 ，接 触 减电， 。阻沉 蒸镀 铟的密致性 好，度 易于控 制 ，热 厚面 触接 良 ，好 接 触 阻 。电通 以过上这些 措 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 。 结论实 验果结 表 明，用 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

7、率效。室 温续连输 出光 功率 最高达到 ， 电阻 低降 到 。 参 考 文 献 ， ， ， ） ， （ ） ： ， ， ， ）： （ （转 下第 页） ； 维资普 讯thpt/:w/w.cqwivpc.mo 期第王玉 霞 等 ：半 导体 激光 器 触接 阻 的电 佳 最 艺 们认我 为当合金温度 一 合金 间 时 一， 秒 ， 是最时工艺条佳件 ，可以 得到最 小 接触的 阻电 。 （ ） ， ， ， ； ； （上接 第 页） ， ， ， ） ， （ ： （ 。 ， ， ； 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

8、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7 mm7 mm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)600662-03Bae Smhapngifor H ihg Pwer Diood eLseasrGAO Qau-

9、nha1,2*,uZENG X ia-odogn1 A, Nu-yYnig1(1.cSholoo f echnicTl ahPysisc,Xiidn aUniversiy,Xitan 710071China,; .2Scooh lo fScineec,ChnagnUnaievsrty,Xiina71 0064,hCni)aAbstrctaA nov:e lbem ashainpgsc heme maed fo 9glKsas fro laesrd ioedL() Dtack ssirpposode.hT opereaitno o thefe sdevciesrel es ino teh com

10、bien edffetc osflen snig a thtireinput srfacu aed cnahnenlnigb yt otl aitnenal refrectlio nof fhtie rcaned tlanpar sdis efo3.The chraatcreisitsc f oteh baemsh appin gsstem is yperesntde.Aanlyss sihws thota nsquareali ht gpst of7ommmm7c nabe btoaneid y usbnigt is shytes,thmt taheundu ationlfo tehligh

11、 t nteisnty iis lesstha 5n%th,a thet ligt henreyg n ihit sraea s7i7 %of teht tol ea-miitgnen reg.eKy weord:slasr dieoe(dD); sLtac; bkemas apihgn;be am ratsfnrmo1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

12、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m1,处基模状态于,

13、有4约0大发的角散;平在于行结面平向方上尺度,为1约00,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Juronalo fOp otelcetroinsLacersoV.16l N.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:gagoanuuahyaho.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

14、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.1ieBa msaphngielemen t图整2元形截件面图Fg.i2hTecr ss soectinoo af bem ahasinp sygsetm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

15、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.Sche3matc of i aeam bhspangiystsmein th featsaxi- os LfD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,is=nnsin1。于由n ,故1而1,散发得角初步到压,并且缩x1= d1()1y1-y0= (x-1x)tan(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

16、= x(-21)xatn1(3)y2-H1= x(2-1)xtn(a)4其:H1为中射入面宽度的;2H出射面的宽度为;斜面的是倾,角足满atnH=2-1L(H)5其中,L棱为的长镜度反射光线与光轴。夹角的2为2=1-(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)tan(2)8x4= 3+xd2()9y4-y3 (x=-x43tan)(10)3中其:2为x3(,y)处3的射角入d2;出为面射接收到器距离;3为

17、的(x3y3,处的折射),角isn3=nsin。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(2121+x)2(21)1中:其=Aiu0p /;u0为q常数;、qp是LD波导与结构有的关量参;21 =pz22(k1/p2+;)k 2/,=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

18、果结。对应d1= d2的2= m,=m39,条br间的a距为0.离7 m。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,636第期6高全华等:功率半大导激光体器束光形整0.5 mm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m m7 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Th outeup itntneitsyd sitrbutiin ofotheb am shapien gssytme ormnal to ht jenu

19、ciotn图5平于行结面平的形整输光强出Fig.5hT eouptu tinentisyt dstribuiion tfotehbe ams ahpin systemg paalrll eo tthej nuciton图6维三束光形输出整图Fi.6gTh oetput uitensniyt idtsibruitnoo fthreed meinsoin osf teh bae mhaspig nystsem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

20、行压缩,得到散7 mm 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1GO AinMg-ew,iGA COun-hiqn,gGOAXue- sng,eo atl.eBmap raaemterm aerumeetna dnfi be rocuplig nf oalesriodde arryaJ.ptOcali ecTnhiqu (e光学技术)20,022,8(3:)01-226.0in( Chinsee)2ZOUD -esu,hIALN PengL,I Jinaj-n,et aul.ascC

21、ded acou-pld meult-iatcievregi no argel potcil aacvty iDLs.JJourna- lfo OtoepectronicslLsear(光子电激光)2,002,412):(11-113.1i( Cnihnse)e3HUNG AeW,iZEG NiXaodon-g,NA Y-uyigne, altS.udytn theob ea mtrasnoframtoinof l asre iddoe barsJ.aLresournaJl激(光杂志),003,2243(:)42-52.i(nChin es)e4ao GC,aLbsaH K,guerl N,e

22、 tal.Bame trnsaorfamton of5i0W0 lserad oides ysetmASP.EI.1C999386,2:9262-9266.5Snzingir S,Bernnee rK HMolse, J,elt a.Aslitmgtaic rag-ient-didnx eeelemnt sor flase-rioddecol imaliont ad nbeashmpinga.JApl ppOt1,99534,:6662663-2.6Fu R,Wnga ,BaG E,tea l.esDgi nf effoiiecnt elnsdu tcsJAp.p lOtp,1989,73TP:0-T0P03.7ZengX,N qawi .FAr-aielfd dstriiubiontof duole-hbtere-ostrctuur diode laees braems .AJpl Opt,19p9,332:49414494.-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646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