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高功率半导体激光阵列的高温特性机理
Analysis on High Temperature Characteristic of High Power Semiconductor Laser Array

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李波 1,2   王贞福 1 *   仇伯仓 1   杨国文 1,2   李特 1   赵宇亮 1,2   刘育衔 1,2   王刚 1,2   白少博 1   杜宇琦 1,2  
文摘 高峰值功率半导体激光阵列在高温工作条件中的应用需求日益凸显,本文以微通道封装的高峰值功率960 nm半导体激光阵列为研究对象,通过精密控温系统测试了其在10 ~ 80 ℃范围内峰值功率、电光转换效率、工作电压和光谱等一系列光电特性,结合理论分析,给出不同温度下电光转化效率的能量损耗分布。结果表明,工作温度从10 ℃升高到80 ℃后,电光转化效率从63.95%下降到47.68%,其中载流子泄漏损耗占比从1.93%上升到14.85%,是导致电光转换效率下降的主要因素。该研究对高峰值功率半导体激光器阵列在高温应用和激光芯片设计方面具有重要的指导意义。
其他语种文摘 The demand for high peak power semiconductor laser arrays in high temperature working conditions is becoming more and more prominent. The high peak power 960 nm semiconductor laser arrays packaged by microchannel cooler were experimentally studied through the precision temperature control system. A series of output characteristics such as the peak power,power conversion efficiency, working voltage and spectrum are tested from 10 ℃ to 80 ℃,combined with theoretical analysis. The energy loss distribution of power conversion efficiency is given at different temperatures. The results show that the power conversion efficiency drops from 63.95% to 47.68% after the operating temperature increases from 10 ℃ to 80 ℃,and the proportion of carrier leakage losses increases from 1.93% to 14.85%,which is the main factor that causes the decline in the power conversion efficiency. This study has important guiding significance for high peak power semiconductor laser arrays in high temperature applications and laser chip design.
来源 发光学报 ,2020,41(9):1158-1164 【核心库】
DOI 10.37188/fgxb20204109.1158
关键词 高功率半导体激光阵列 ; 高温 ; 微通道 ; 电光转化效率 ; 能量损耗分布
地址

1. 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西, 西安, 710119  

2. 中国科学院大学, 北京, 100049

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 1000-7032
学科 电子技术、通信技术
基金 国家自然科学基金
文献收藏号 CSCD:6815572

参考文献 共 16 共1页

1.  陈良惠. 半导体激光器研究进展. 中国激光,2020,47(5):0500001-1-0500001-19 CSCD被引 55    
2.  袁庆贺. 大功率半导体激光器封装热应力研究. 中国激光,2019,46(10):1001009-1-1001009-6 CSCD被引 7    
3.  王立军. 大功率半导体激光器研究进展. 发光学报,2015,36(1):1-19 CSCD被引 81    
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8.  刘素平. 259W准连续无铝808nm激光二极管线列阵. 半导体学报,2008,29(12):2335-2339 CSCD被引 2    
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10.  王贞福. 高功率、高效率808nm半导体激光器阵列. 物理学报,2016,65(16):164203-1-164203-6 CSCD被引 5    
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12.  Epperlein P W. Semiconductor Laser Engineering,Reliability and Diagnostics: A Practical Approach to High Power and Single Mode Devices,2013:72-75 CSCD被引 1    
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14.  Kanskar M. High-power conversion efficiency Al-free diode lasers for pumping high-power solid-state laser systems. Proceedings of SPIE5738,Novel In-plane Semiconductor Lasers IV,2005:47 CSCD被引 1    
15.  Crump P. 85% power conversion efficiency 975 nm broad area diode lasers at-50℃,76 % at 10℃. Proceedings of IEEE 2006 Conference on Lasers and Electro-Optics and 2006 Quantum Electronics and Laser Science Conference,2006:1-2 CSCD被引 1    
16.  Yanson D. Facet engineering of high power single emitters. Proceedings of SPIE 7918,High-power Diode Laser Technology and Applications IX,2011:1-12 CSCD被引 1    
引证文献 3

1 潘艳秋 小型喷雾冷却装置两相区传热特性模拟及优化 天津大学学报. 自然科学与工程技术版,2023,56(6):564-572
CSCD被引 0 次

2 赵瑞 多单管激光器微通道内部翅片结构设计及优化 激光与光电子学进展,2023,60(21):2114005
CSCD被引 2

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