一、红色AlGaInP激光器的特性及热特性分析(论文文献综述)
马泽坤[1](2021)在《高功率LD芯片封装热特性仿真与分析》文中研究表明高功率半导体激光器(LD)在材料加工、医疗美容、激光泵浦源等领域有着广泛的应用,终端应用对器件的输出功率和可靠性提出了更高要求,散热优化和新型封装结构设计愈发重要。本文使用有限元方法(FEM),对高功率LD芯片及其封装结构进行了稳态热特性仿真,分析了封装参数对高功率LD芯片热特性的影响,对提高器件可靠性有一定的参考意义。主要研究内容和成果如下:1、建立了基于封装原型的COS(Chip On Submount)封装单管有限元热分析模型(本文模型)和简易长方体堆叠结构有限元热分析模型(简易模型)。在热沉底面25℃时,使用两种模型对多个器件仿真得到的结果与实际有源层温度的平均误差分别为4.66%和15.03%,本文模型使仿真结果与实际温度间的误差显着降低。2、研究了焊料参数对LD芯片热特性的影响。结果表明In、InSn和AuSn三种焊料,均表现出随焊料层厚度增加,芯片有源层温度升高,热应力降低。对AuSn焊料层空洞参数建模仿真结果表明,在同一空洞率的条件下,空洞分布为多个小空洞时,芯片有源层的平均温度温升更大,空洞分布为单个大空洞时,芯片有源层最高温度温升更大。3、研究了热沉参数对LD芯片热特性的影响。仿真分析结果表明AlN、BeO、Si3N4、Cu和Cu-diamond五种材料的热沉均表现出随热沉厚度增加,芯片有源层温度升高,热应力增大。设计了一种新型复合结构热沉,相较于传统热沉,新型热沉使器件热阻减少了0.39℃/W,散热水平提升了 17.03%,芯片最大热应力降低了 17.12%。4、建立了传导冷却封装高功率LD巴条有限元热分析模型,仿真得到底部散热封装结构芯片有源层的最高温度85.07℃,器件热阻1.20℃/W,芯片的最大热应力50.77MPa,隔离槽深对器件散热只有细微影响。相较于底部散热结构,背部散热封装结构器件散热能力提升了 35.83%,芯片最大应力升高了 23.68%。设计了一种双面散热式复合散热新型封装结构,相较于底部散热封装结构,器件散热能力提升了 28.33%,芯片最大热应力降低了 26.43%。
赵荣进[2](2021)在《976nm激光器结构优化与验证》文中认为976nm波段大功率半导体激光器提供的泵浦光能量与掺镱光纤激光器吸收峰匹配,在光纤激光器泵浦领域得到广泛应用,关于激光芯片的工程化研究成为近年激光器的研究热点之一。本文以976nm量子阱激光器为研究对象,从结构分析、仿真模拟、实验测试、等效电路建模四个方面开展研究,主要的工作内容和研究成果包括:第一,理论分析了有源区组分和厚度、波导层结构以及腔长、非注入窗口等参数对激光器特性的影响规律,为提升输出功率,引入非对称波导层结构,确定了 976nm非对称解耦限制异质结(Asymmetric Decoupled Confinement Heterostructure,ADCH)半导体激光器的材料结构。从载流子的注入对腔面有源区产生热损伤机理的角度出发,分析了电流非注入窗口对有源区腔面的温度、光场和载流子分布等因素的影响,结果表明:前腔面有源区的温度会随着电流非注入区宽度的提高而明显降低,但当增加到60μm之后,温度的变化趋于平缓。对于60μm宽的非注入窗口,前腔面处光强从1.977×108W/cm2变为1.586×108W/cm2,降低了 19.8%,载流子浓度从 8.12×1017cm-3 变为 6.89×1017cm-3,降低了12.16%。通过电流非注入窗口的引入可以有效减少腔面处的光吸收和载流子浓度,为优化非注入窗口结构提高COD阈值功率提供了设计参考。第二,针对本文所设计的976nm ADCH半导体激光器,实测了工艺流片后的器件特性,在20℃时,器件的阈值电流为0.967A,输出功率为20.93W,斜率效率为1.22W/A,激光器的峰值波长为977.48nm;在7℃时,器件的阈值电流增加到1.32A,斜率效率下降到0.853W/A,输出功率降低到13.04W。计算得出,20~70℃时器件的特征温度为160K,光谱红移为0.4nm/℃。并测试了不同腔长的光电特性,计算得出内量子效率为96.15%,内损耗为0.129cm-1。最后,根据所设计的器件结构和特性测试结果,提取相应参数,以速率方程为基础,建立976nm大功率量子阱激光器的等效电路模型,并进行直流特性仿真。所建立的电路模型能较好吻合实际器件的LIV特性和温度特性,可为大功率半导体激光驱动电源设计提供实用的激光电路模型。
汪美伶[3](2021)在《基于非线性变换的光激励热成像缺陷深度估计关键技术研究》文中研究说明碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)是一类具有高韧性、高强度、耐高温、抗腐蚀等出色性能的新兴材料,被广泛应用于航空航天、电力电子等领域。由于复合材料的制造过程复杂以及在使用过程中易受到摩擦或冲击等外力影响,材料会产生不同程度的缺陷问题。光激励红外热成像(Optical Infrared Thermography,OT)无损检测技术具有可检面积大、操作方便简洁等优点,被大量使用在复合材料的缺陷检测中,以保证试件的工程质量。缺陷的检测一般分为定性和定量两个方向,定性检测旨在寻找缺陷的位置,研究数据处理算法,增强图像的信噪比和缺陷的检出率;定量检测包括检出并量化缺陷的尺寸和深度。本文提出了基于温度对比度峰值时间的非线性变换模型,利用光激励热成像技术预测缺陷深度。实验验证了峰值对比时间与缺陷深度非线性关系的机理。为了有效地预测缺陷深度,将高斯变换用于深度检测中的非线性变换。实验结果表明,该方法可以有效的预测缺陷的深度。本文的研究内容和创新点如下:1)介绍了无损检测技术的国内外研究现状,阐述了常用的缺陷深度检测方法,详细分析了光激励热成像技术的基本原理,引入了光激励红外系统设备;对常用的数据处理方法和信号激励模式进行了讨论和分析。2)对比了两种不同激励下的热传导物理模型:(1)闪光灯热源的传统光激励热成像技术;(2)卤素灯热源的光激励热成像技术。对比了两种激励模态下试件表面的温度响应,对比了闪光灯和卤素灯激励模式下预测深度方法与适配性。3)创新性地提出了一种新兴预测缺陷深度方法。在短脉冲激励的模型基础上,拓展了长脉冲热成像的热传导物理模型,建立了特征时间和缺陷深度之间的非线性热传导模型,采用高斯变换将非线性模型转化为线性模型。利用线性模型预测缺陷的深度,并利用大量实验验证了其准确性。
王方雨[4](2020)在《反射式共聚焦与受激拉曼散射系统显微成像技术研究》文中进行了进一步梳理在生物化学、工业材料、医学等基础科学领域,探寻物质的微观结构,越来越需要高分辨率(微米、纳米级)、大视场、视频级成像速度、实时、低成本、易搭建、可三维成像、生物免标记、生物活体成像等特点的光学显微镜。围绕这些问题,本文最终搭建了含有受激拉曼散射显微成像、荧光成像、共聚焦光谱采集的生物活细胞显微成像平台,本文开展的相关研究如下:1.研究了共聚焦显微镜系统结构组成,介绍了光学成像原理特点,研究了光路的4f结构,分析了系统光学放大倍数、光学分辨率、扫描角度、成像面积、针孔大小,各参数之间的关系与推导过程,简要描述了zemax的光学设计过程,同时在变尺度方法评价整机性能方向进行了理论探索与仿真。2.研究了共聚焦显微镜的二维扫描成像机制,以关键器件高频共振振镜和多面体转镜Polygon实现了两种方案。一种是共振振镜与检流计振镜组合完成x-y扫描成像,另一种是Polygon转镜与检流计振镜组合完成x-y扫描成像,并详细了数据采集卡的双触发工作模式(行信号+帧信号)的优点、时序同步关系。3.为了获取较大视场范围图像拼接,共聚焦显微镜中,在x-y面使用了两个步进电机扩大视场,受激拉曼散射显微镜中,x-y面使用了高精度位移台。4.研究了共聚焦显微镜系统中的高频噪声消除、激光器等特殊器件的散热等工程技巧问题。5.研究了受激拉曼散射显微镜,使用商业器件和开源软件二次开发完成了整套系统的搭建,实现了受激拉曼显微镜的活细胞长时间成像装置。本文共聚焦显微镜的研制与受激拉曼显微镜成像平台的搭建过程,在相关行业内具有一定的创新性和工程实用价值。
吴胤禛[5](2020)在《808nm高功率半导体激光器封装热特性研究》文中研究表明半导体激光器在激光泵浦、工业、医疗、军事等领域得到广泛应用。随着高功率半导体激光器输出功率的不断提高,产生的热量也逐渐增多,热问题成为相关科研人员研究的焦点。如何提高输出功率、降低阈值电流、减少热量的产生,成为重要的研究方向。本论文对808nm波段高功率半导体激光器单管器件,通过ANSYS Workbench软件进行稳态热分析及热应力分析。本论文的主要研究内容如下:首先,针对C-mount封装热沉结构,通过添加新型Si C材料作为过渡热沉。利用ANSYS软件对未添加过渡热沉结构和添加Si C过渡热沉结构,进行理论模拟及对比分析,优化结构参数,确定最佳的过渡热沉尺寸。理论模拟结果表明,添加Si C过渡热沉单管器件结温及热阻降低,热应力减小,输出功率明显提高。其次,针对双孔大型无氧铜热沉结构对高功率单管器件进行封装。利用ANSYS软件分析焊料层厚度对激光器散热效果的影响,确定最佳结构参数。以此焊料厚度,分别模拟Al N、Wu Cu两种过渡热沉材料对激光器热特性的改善,模拟结果表明添加Al N过渡热器件的热阻低、应力小、输出功率高。最后,根据理论模拟结果及优化设计尺寸,分别对两种热沉结构单管器件进行封装测试及评价。测试结果表明,采用Si C过渡材料与未添加过渡热沉C-mount相比,输出功率提高11.4%,波长红移量少移动2.6nm,热阻降低0.46℃/W;对于采用大型无氧铜热沉封装结构的单管器件,添加Al N过渡热沉相比添加Wu Cu过渡热沉,输出功率提高9%,波长红移量少移动1.3nm,热阻降低0.35℃/W。测试结果表明,在C-mount封装中添加设计的Si C过渡热沉,可以改善半导体激光器的散热效果提高性能。在大型无氧铜中用优化的焊料厚度进行封装,添加Al N过渡热沉的热特性比添加Wu Cu的热特性更好、热阻更低、波长更加稳定。本文为后续对半导体激光器热特性分析提供理论基础与解决途径。
杨静航[6](2020)在《半导体微腔激光器阵列散热分析及其工艺制备》文中认为半导体微腔激光器因其具有低阈值、高品质因子、集成度高、几何形状简单等特点,在光互连、光通信、气体检测等众多领域具有非常广阔的应用前景。其中,全光网络、高速通信系统对半导体激光器提出了高功率、并行光输出的新需求。为此,本文以回音壁模式量子级联半导体微腔激光器为研究对象,探索研究能够得到高功率、高并行光输出的激光器线列、阵列结构,同时有效提高器件输出功率水平。首先,本文阐述了回音壁模式量子级联微腔激光器的基本理论。对In Ga As/In Al As量子级联材料半导体微腔激光器的激光输出进行了模拟仿真,结果显示形变因子为0.42的蜗线形微腔具有较好的定向输出特性。在单管激光器实现定向输出的基础上,创新设计了一种半导体微腔激光器错位阵列结构,有效提高了阵列单元密度。其次,对半导体激光器热特性和器件传热学基本理论进行分析,并采用ANSYS有限元分析软件,分别对半径为100μm的半导体微腔激光器1×3线列、新型错位阵列的温度分布进行模拟仿真。模拟仿真结果显示,当线列周期为550μm时,1×3线列器件热串扰行为得到明显改善;当错位阵列分布横向间距550μm纵向间距280μm时,器件温度场分布无明显叠加。然后,研究了半导体微腔激光器的关键制备工艺,优化了光刻、刻蚀、欧姆接触和焊接封装等工艺的条件参数,成功制备半导体微腔激光器1×3线列、新型错位阵列器件。最后,对蜗线形半导体微腔激光器远场测试结果显示器件具有较好的定向输出特性。分别对蜗线形量子级联半导体微腔激光器1×3线列和新型错位阵列的输出功率进行测试显示,1×3线列器件峰值输出功率为33.3m W,新型错位阵列结构器件峰值输出功率为51.2m W。实现有效半导体微腔激光器输出功率的目标。
刘荣战[7](2020)在《高亮度体光栅外腔红光半导体激光器的研究》文中指出激光显示因其色域范围广、寿命长且节能环保等优势,成为新一代的显示技术。而激光显示所需要的红光半导体激光器则是核心光源。随着激光显示产业的发展需要,对红光半导体激光器也提出了更高的要求,不仅要求器件本身有良好的光束质量以及较高的亮度,更是要求器件的窄带宽输出。因此分析和改善红光半导体激光器的光束和光谱特性对激光显示具有重要的意义。本论文主要研究内容与结果如下:采用反射式体布拉格光栅(VBG)作为反馈元件构成红光外腔半导体激光器,对器件输出光特性进行了实验研究。重点研究了不同外腔结构下体布拉格光栅的位置对红光外腔半导体激光器输出特性的影响。实验结果表明,随着体布拉格光栅与红光半导体激光器芯片之间距离的减小,激光器的锁模质量得到了提高,并且在一定程度上改善了慢轴方向的光束发散角;同时,近场展宽现象开始增强,光束质量有所下降。实验使用衍射效率为20%的体布拉格光栅时,在采用FAC-SAC-VBG结构下,可将半导体激光器的输出波长稳定锁定在634nm附近,光谱线宽压缩至0.7nm左右,输出功率可达1.06W。通过ZEMAX光学设计软件对红光外腔半导体激光器光纤耦合结构进行光路设计与模拟,设计结构通过使用阶梯热沉对3只红光芯片进行合束并在芯径为105μm的光纤中实现耦合输出;在利用ANSYS有限元分析软件进行稳态热分析,分析体光栅外腔红光半导体激光器光纤耦合结构的温度分布。模拟结果显示,体光栅外腔红光半导体激光器光纤耦合结构的输出功率为2.83W,耦合效率达到94.3%,激光器的封装热阻约5.7K/W。结合ZEMAX的模拟结果采用3只635nm红光芯片,设计并封装高亮度体光栅外腔红光半导体激光器光纤耦合结构。测试结果表明,在14℃时,将体光栅外腔红光半导体激光器光纤耦合结构的输出光束耦合进数值孔径0.22,纤芯直径105μm的多模光纤中,光纤输出端面功率达到2.5W,耦合效率达到70%,光纤输出光的光谱稳定锁定在636nm左右,实现高亮度稳定输出,亮度达到200k W/cm2·str。
赵重鹏[8](2020)在《激光投影系统中自适应低功耗热电冷却系统研究》文中研究说明激光投影技术作为新型显示技术,在日益发展的过程中也引出了许多关键性技术问题。相较于LED光源,半导体激光光源对工作温度的稳定性要求更高,因为温度波动会导致激光投影画面的色彩发生偏移。热电制冷器(TEC)作为新型制冷器件,以其轻便、易控等优势在激光温控领域被广泛应用和研究,但在提高制冷效率,降低制冷能耗和提高温度控制精度方面还有待提高。为了提高激光投影机温控系统抵抗外界环境干扰的能力,并降低冷却系统的工作能耗,本文以激光投影机冷却系统为对象展开研究工作。散统温热的基一试控通器理于种,结系环新果过传论统境的显对热计应温环示热效算用度境:电率和场信适相制可物合号应比冷以理复反型常器有模杂馈模规件效型,的糊环热降的的模PI境力低设模糊D温学制计糊PI控度特冷仿PDI制干性能真D初方扰控值法和耗,较制校;并制的大算正最通冷结的法模后过效论特实,块在率,在点在验影,此1恒,增测响血C在基试因温大/常础验素试对mi规验n控上证的模箱环制完了分糊内境参成这析P了一完变数,ID成化的对结得了激控速干对论到光制率;涉系提投针基内力统高影对础可度的T机激上以E,性C冷光加完实能热却投入成现端系影了了测误差在?0.1 C内的温度控制,控制系统的鲁棒性明显提升,完成了对激光投影显示设备的高精度、强鲁棒性的稳定温控。论文从热电冷却系统设计整体出发,完成了对系统的热设计和算法设计,且控制效果良好,对激光投影机或其他对温度稳定性要求较高的电子设备的温控系统设计具有一定的参考价值。
房俊宇[9](2020)在《高功率半导体激光器封装结构设计及热管理技术研究》文中进行了进一步梳理半导体激光器自二十世纪六十年代诞生以来逐渐成为现代信息的坚强支柱和国际高技术竞争的焦点。随着科学技术的飞速发展,人们对半导体激光器的输出功率和使用寿命需求不断提高。由于半导体激光器有源区内存在各种能量损耗,导致器件产生更多的热量,严重影响半导体激光器工作可靠性。因此,对半导体激光器的封装结构进行优化设计,对半导体激光器热管理技术进行研究,在半导体激光器领域具有极其重要的现实意义。本文从半导体激光器热特性理论出发,分析了半导体激光器的各种产热机理,以及温度对半导体激光器的阈值电流、工作波长、输出功率和使用寿命等工作特性的影响。对传热学基本理论以及ANSYS有限元分析法进行分析与概述,为研究半导体激光器热特性,降低半导体激光器有源区温度,提高器件可靠性提供理论基础。本论文的主要研究内容可划分为以下几个方面:(1)为提高基于C-Mount封装类型的半导体激光器单管封装散热效率,提出一种高热导率材料石墨片作为辅助热沉的新型热沉材料,并采用台阶型热沉结构。通过ANSYS软件模拟计算可知,半导体激光器有源区温度降低约6.163K,实现降低半导体激光器有源区温度的目的,提高半导体激光器输出功率。(2)为降低半导体激光器阵列有源区温度,提出一种具有通孔结构的高定向热解石墨片作为辅助热沉。研究不同石墨片通孔结构对半导体激光器各发光单元温度的影响,通过优化石墨片通孔结构,使半导体激光器阵列的最高温度降低4.556K,各发光单元温差降低5.756K。实现降低半导体激光器阵列工作温度,提高半导体激光器阵列各发光单元温度均匀性的目的。(3)对通孔石墨片和普通石墨片进行金属化,并将两种石墨片作半导体激光器封装热沉,在不同环境温度下进行P-U-I和波长测试。有通孔的石墨片热沉结构具有更低的封装热阻,可以有效降低半导体激光器的有源区温度。(4)基于半导体激光器阵列CS封装类型,分析过渡热沉材料热导率对阵列温度均匀性的影响,提出一种氮化铝和铜基金刚石阶梯复合热沉的新型封装热沉结构。通过优化阶梯参数改变阶梯复合热沉温度分布,实现提高半导体激光器阵列各发光单元温度均匀性的目的。
牛守柱[10](2020)在《高功率长波红外量子级联激光器研究》文中指出量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)是一种基于子带间电子跃迁的单极型半导体光电器件,其波长覆盖中远红外到太赫兹波段,在气体成分检测、医学诊断、危险品遥测、自由空间通信等方面具有重要的应用。长波红外波段包含许多气体分子的指纹吸收峰,而且位于低损耗的大气窗口内,因此发展高功率长波红外量子级联激光器研究在气体传感、自由空间通信和红外对抗等领域有着重要的意义。目前的量子级联激光器在3-5μm波段范围内已经实现了瓦级连续输出,然而由于8-14μm长波器件本身固有的技术限制(如自由载流子的光学损耗增加、子带间增益降低、光限制能力减弱等),使得长波器件性能随着波长增加迅速下降。本文致力于通过器件结构设计和有源区设计来提高长波量子级联激光器的输出功率,改善器件散热效果,具体研究内容如下:(1)根据热传导傅里叶定律,采用有限元方法对长波量子级联激光器的热特性进行了系统的研究。分析了不同器件结构参数对长波器件热特性的影响,获得了散热性能最佳的器件结构结构,为改善器件的散热性能,提高长波器件输出功率提供了理论依据。(2)根据拟合所获得的最佳器件结构需要,系统开展了金属氧化物气相外延(MOCVD)二次外延半绝缘Fe:In P研究。首先对生长参数对本征In P性能的影响进行了分析,之后开展了Fe掺杂半绝缘In P生长研究,获得了具有良好绝缘特性的半绝缘In P材料。最终通过散热结构优化,并采用半绝缘In P填充的掩埋异质结结构,使得器件输出功率较传统结构提升了85%,室温最大功率从280 m W提高到520 m W。(3)设计制备了束缚到连续有源区结构的高功率量子级联激光器。该结构采用应变匹配的结构设计,有效降低了材料的外延难度。最终采用该结构的器件实现了~8μm波长激射,而在288K和323K温度下,腔长5 mm,脊宽8μm的器件输出功率分别达到了401 m W和108 m W,此时阈值电流密度分别为2.03 k A/cm2和2.85 k A/cm2。同时电致发光谱显示,室温下器件增益谱半高宽达到了44 me V,这表明器件在实现高功率输出的同时也具备优良的波长调节特性。(4)设计制备了14μm In P基高功率量子级联激光器。该结构通过采用斜跃迁束缚到束缚结构设计,实现了高效率的电子注入,而通过非共振抽取结构设计,则可以将电子迅速抽走,从而克服了长波器件粒子数反转困难的问题。通过采用该结构设计的量子级联激光器,实现了室温14μm波长激射,对于腔长为4 mm,脊宽为4μm的器件,阈值电流密度仅为3.13 k A/cm2。温度为293K时,器件最大单面峰值功率到了创纪录的830 m W,而平均功率则高出已报到结果一个数量级,达到了75 m W。同时器件也显示出极优异的温度特性,在293K-353K的温度范围内,阈值电流密度特征温度T0达到了395K。(5)根据苯系污染物检测对14μm波段可调谐红外光源的需求,在获得的高功率长波量子级联激光器基础上,搭建了长波用Littrow型外腔量子级联激光器光学系统。为长波外腔量子级联激光器设计了双层减反射膜,可有效抑制内腔模式,提高外腔量子级联激光器的调谐范围。Al2O3/Zn Se双层减反射膜在室温脉冲工作时,具有良好的减反射效果,使我们的激光器调谐范围从36 cm-1(13.57-14.26μm)提高到了58cm-1(13.26~14.35μm),提高了62%,这是国内外首次制作出这一波段外腔可调谐的量子级联激光器。
二、红色AlGaInP激光器的特性及热特性分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、红色AlGaInP激光器的特性及热特性分析(论文提纲范文)
(1)高功率LD芯片封装热特性仿真与分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 热效应对高功率LD的影响 |
1.1.1 对光谱特性的影响 |
1.1.2 对P-I特性的影响 |
1.1.3 对其它特性的影响 |
1.2 高功率LD热特性国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.2.3 总结 |
1.3 高功率LD芯片封装热特性的研究意义 |
1.4 论文主要内容 |
2 高功率LD热分析理论综述 |
2.1 传热学理论基础 |
2.1.1 热传导 |
2.1.2 热对流 |
2.1.3 热辐射 |
2.2 热应力理论基础 |
2.3 高功率LD热源分布 |
2.4 高功率LD的热阻计算方法 |
2.5 有限元分析方法 |
2.6 本章小结 |
3 COS封装高功率LD单管芯片热特性分析 |
3.1 基于封装原型的高功率LD单管模型确定 |
3.2 高功率LD单管热应力模拟 |
3.3 焊料层参数对LD单管芯片热特性的影响 |
3.3.1 焊料层材料选择概述 |
3.3.2 焊料层材料及厚度对LD单管芯片散热的影响 |
3.3.3 焊料层材料及厚度对LD单管芯片热应力的影响 |
3.3.4 焊料层空洞对LD单管芯片散热的影响 |
3.4 热沉参数对LD单管芯片热特性的影响 |
3.4.1 热沉材料选择概述 |
3.4.2 热沉材料及厚度对LD单管芯片散热的影响 |
3.4.3 热沉材料及厚度对LD单管芯片热应力的影响 |
3.4.4 一种复合结构的新型热沉设计 |
3.5 本章小结 |
4 传导冷却封装高功率LD巴条芯片热特性分析 |
4.1 模型建立及稳态热模拟 |
4.2 隔离槽深对LD巴条芯片散热的影响 |
4.3 背部散热封装结构对LD巴条芯片散热的影响 |
4.4 一种双面散热式复合散热封装结构的设计 |
4.5 封装结构对LD巴条芯片热应力的影响 |
4.6 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间主要研究成果 |
(2)976nm激光器结构优化与验证(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 大功率半导体激光器的概述 |
1.2 大功率半导体激光器研究进展 |
1.2.1 国外研究进展 |
1.2.2 国内研究进展 |
1.3 大功率半导体激光器的应用 |
1.4 制约大功率半导体激光器发展的因素 |
1.5 本文主要研究内容 |
2 976nm半导体激光器的基本理论 |
2.1 激光器的理论基础 |
2.2 激光器的基本特性 |
2.2.1 电光转换效率 |
2.2.2 内量子效率 |
2.2.3 增益特性 |
2.2.4 光限制因子 |
2.3 半导体激光器的温度特性 |
2.3.1 特征温度 |
2.3.2 温度对阈值电流的影响 |
2.3.3 温度对输出功率的影响 |
2.3.4 温度对工作电压的影响 |
2.3.5 温度对波长的影响规律 |
2.4 COD原理 |
2.5 本章小结 |
3 976nm半导体激光器结构设计与验证 |
3.1 有源区结构设计 |
3.1.1 量子阱材料 |
3.1.2 InGaAs量子阱中In组分对激光器特性的影响 |
3.1.3 量子阱厚度对激光器特性的影响 |
3.1.4 量子阱区的优化 |
3.2 ADCH结构设计 |
3.2.1 波导层Al组分的影响 |
3.2.2 ADCH结构激光器中波导层的设计 |
3.3 腔长设计 |
3.3.1 不同腔长对激光器特性的影响 |
3.4 非注入窗口结构设计 |
3.4.1 腔面非注入窗口工作原理 |
3.4.2 激光器结构与模型 |
3.4.3 腔面热功率对前腔面温度的影响 |
3.4.4 非注入窗口对腔面温度的影响 |
3.4.5 非注入窗口的选择 |
3.5 整体外延结构设计与器件特性仿真 |
3.6 器件特性测试结果分析 |
3.6.1 不同腔长的测试结果 |
3.6.2 不同温度下的P-I测试结果 |
3.6.3 不同温度下的V-I测试结果 |
3.6.4 不同温度下的光谱测试结果 |
3.7 本章小结 |
4 量子阱激光器等效电路模型 |
4.1 量子阱激光器等效电路模型建立 |
4.1.1 基于速率方程的等效电路模型 |
4.2 单管等效电路的特性仿真 |
4.2.1 QW-LD的直流特性 |
4.2.2 温度模型修正 |
4.3 本章小结 |
5 总结 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间主要研究成果 |
(3)基于非线性变换的光激励热成像缺陷深度估计关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究课题的背景及意义 |
1.2 复合材料无损检测技术研究现状 |
1.3 红外热成像无损检测技术 |
1.3.1 热成像检测技术历史发展进程 |
1.3.2 热成像检测技术研究现状 |
1.3.3 热成像定量检测技术现状 |
1.4 本文主要特色与创新 |
1.5 本论文的结构安排 |
第二章 光激励红外热成像技术原理及热特性分析 |
2.1 红外热成像检测理论基础 |
2.1.1 红外热辐射理论 |
2.1.2 红外成像技术 |
2.1.3 热波理论 |
2.2 光激励红外热成像无损检测系统 |
2.2.1 光激励红外热成像系统主要组成 |
2.2.2 光激励红外热成像系统数据 |
2.2.3 光激励红外热成像系统参数分析 |
2.2.4 光激励红外热成像系统数据处理方法 |
2.3 激励模式 |
2.3.1 脉冲热成像(PT) |
2.3.2 锁相热成像(LT) |
2.3.3 步进激励热成像 |
2.4 本章小结 |
第三章 红外热成像缺陷深度研究 |
3.1 基于脉冲热成像技术的深度预测 |
3.1.1 闪光灯脉冲激励热成像 |
3.1.2 长脉冲红外热成像 |
3.2 非线性变换深度预测模型 |
3.2.1 高斯变换在模型转换中的应用 |
3.3 本章小结 |
第四章 非线性变换深度预测模型实验验证 |
4.1 实验设置和试件制备 |
4.1.1 实验设备 |
4.1.2 实验试件 |
4.2 理论性验证 |
4.3 实践性验证 |
4.3.1 参数的确定 |
4.3.2 实验结果 |
4.4 本章小结 |
第五章 全文总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(4)反射式共聚焦与受激拉曼散射系统显微成像技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的背景意义 |
1.2 显微镜的发展概况 |
1.3 论文组织结构 |
第二章 显微镜的基础理论 |
2.1 光与生物组织的相互作用 |
2.2 激光共聚焦显微镜基本原理 |
2.3 国外竞品皮肤反射式共聚焦显微镜概况 |
2.4 皮肤组织疾病检测相关技术原理比较 |
2.4.1 皮肤镜成像 |
2.4.2 超声成像 |
2.4.3 光学相干断层成像OCT |
2.4.4 双光子成像与二次谐波 |
2.4.5 光声成像 |
2.5 本章小结 |
第三章 皮肤共聚焦显微镜光学成像技术 |
3.1 共聚焦光路总体设计 |
3.1.1 基于共振振镜结构的光路设计 |
3.1.2 基于多面镜Polygon的光路设计 |
3.2 远心成像光路与照明光路设计 |
3.3 参数计算与光学设计仿真 |
3.4 变尺度评价方法 |
3.4.1 基本推导 |
3.4.2 数值仿真 |
3.4.3 试验验证 |
3.5 本章小结 |
第四章 共聚焦显微镜的声热传导特性研究 |
4.1 结构组成与关键件力学特性分析 |
4.2 热特性分析 |
4.3 噪声分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 共聚焦显微镜扫描成像控制方法研究 |
5.1 组合振镜控制方法 |
5.2 数据信号采集模块 |
5.3 图像算法处理 |
5.3.1 图像畸变校正算法 |
5.3.2 图像重建与拼接算法 |
5.4 多面体转镜Polygon控制方法 |
5.5 成像试验 |
5.6 本章小结 |
第六章 受激拉曼散射显微镜系统搭建研究 |
6.1 SRS原理 |
6.1.1 成像机制 |
6.1.2 高光谱与多色成像 |
6.1.3 灵敏度与可探测性 |
6.1.4 穿透能力 |
6.1.5 SRS在生物学领域的应用 |
6.2 生物光子显微镜系统平台设计与搭建 |
6.2.1 锁相放大器的基本原理 |
6.3 活细胞成像装置设计 |
6.4 活细胞成像试验 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
图表目录 |
致谢 |
作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(5)808nm高功率半导体激光器封装热特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的和意义 |
1.2 半导体激光器介绍 |
1.2.1 半导体激光器工作原理 |
1.2.2 高功率半导体激光器发展现状 |
1.2.3 808nm半导体激光器应用 |
1.3 热特性研究进展 |
1.3.1 国外研究进展 |
1.3.2 国内研究进展 |
1.3.3 国内外研究进展对比 |
1.4 本文主要工作 |
第2章 半导体激光器热特性分析理论 |
2.1 半导体激光器产热机制 |
2.2 热量传递方式 |
2.2.1 热传导 |
2.2.2 热对流 |
2.2.3 热辐射 |
2.2.4 导热微分方程 |
2.3 温度与性能关系 |
2.3.1 阈值电流 |
2.3.2 电流斜率效率 |
2.3.3 输出功率 |
2.3.4 转换效率 |
2.3.5 工作波长 |
2.3.6 热应力 |
2.4 半导体激光器热阻 |
2.5 有限元法与ANSYS软件 |
2.5.1 有限元法 |
2.5.2 ANSYS软件介绍 |
2.5.3 ANSYS有限元热分析基本流程 |
2.6 本章小结 |
第3章 半导体激光器封装热特性分析研究 |
3.1 C-MOUNT封装热特性分析 |
3.1.1 设计碳化硅过渡热沉 |
3.1.2 散热性能模拟 |
3.1.3 热应力模拟 |
3.2 大型无氧铜封装热分析 |
3.2.1 焊料厚度优化 |
3.2.2 散热性能模拟 |
3.2.3 热应力模拟 |
3.3 本章小结 |
第4章 封装工艺与测试 |
4.1 封装种类与优劣分析 |
4.1.1 封装种类 |
4.1.2 优劣分析 |
4.2 封装工艺 |
4.2.1 前期准备工作 |
4.2.2 芯片贴片 |
4.2.3 焊料制备 |
4.2.4 烧结 |
4.2.5 等离子清洗 |
4.2.6 金丝引线键合 |
4.3 器件测试 |
4.3.1 器件外观检查 |
4.3.2 SEM检测 |
4.3.3 电光转换效率测试 |
4.3.4 光谱测试 |
4.3.5 热阻计算 |
4.3.6 热应力计算 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论及创新点 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(6)半导体微腔激光器阵列散热分析及其工艺制备(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 半导体微腔激光器简介 |
1.1.1 半导体激光器基本原理 |
1.1.2 半导体微腔激光器分类 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本论文研究目的及意义 |
1.3.1 本论文的研究目的 |
1.3.2 本论文的研究意义 |
1.4 本论文的研究内容 |
第2章 半导体微腔激光器错位阵列结构 |
2.1 微腔理论基础 |
2.1.1 回音壁微腔中模式特性 |
2.1.2 变形微腔中的光线模式 |
2.2 微盘腔激光器定向输出模拟 |
2.3 微腔激光器新型错位阵列结构设计 |
2.4 本章小结 |
第3章 半导体微腔激光器阵列热特性模拟 |
3.1 半导体微腔激光器热特性分析 |
3.1.1 半导体激光器产热机理 |
3.1.2 温度对半导体激光器性能影响 |
3.2 传热学基本理论 |
3.3 热分析模拟基础与模型简化 |
3.3.1 有限元分析简介 |
3.3.2 模型简化与假设 |
3.4 热分析数值模拟分析 |
3.4.1 微盘腔激光器线列模拟分析 |
3.4.2 微盘腔激光器错位阵列模拟分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 半导体微腔激光器阵列制备及测试 |
4.1 半导体微腔激光器制备工艺 |
4.1.1 光刻工艺 |
4.1.2 刻蚀工艺 |
4.1.3 欧姆接触工艺 |
4.1.4 封装工艺 |
4.2 器件性能测试分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文与研究成果清单 |
致谢 |
(7)高亮度体光栅外腔红光半导体激光器的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 半导体激光器简介 |
1.2 半导体激光器的应用 |
1.3 国内外研究进展 |
1.4 论文研究内容 |
第2章 红光半导体激光器的体光栅外腔工作特性 |
2.1 体光栅外腔红光半导体激光器结构 |
2.2 体光栅外腔红光半导体激光器输出特性分析 |
2.3 体光栅外腔红光半导体激光器近场分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 体光栅外腔红光半导体激光器光纤耦合结构设计 |
3.1 红光半导体激光器设计 |
3.2 单芯片光源仿真设计 |
3.3 准直系统设计 |
3.3.1 快轴准直设计 |
3.3.2 慢轴准直设计 |
3.4 合束设计 |
3.5 光纤耦合设计 |
3.6 稳态热分析 |
3.7 本章小结 |
第4章 体光栅外腔红光半导体激光器光纤耦合实验 |
4.1 红光半导体激光器光源 |
4.2 光束准直实验 |
4.2.1 快轴准直镜装配误差 |
4.2.2 慢轴准直镜装配误差 |
4.3 体光栅外腔锁模实验 |
4.4 光纤耦合实验 |
4.5 实验结果与分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论及创新点 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间的学术成果 |
致谢 |
(8)激光投影系统中自适应低功耗热电冷却系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 热电制冷研究现状 |
1.3 温控算法研究现状 |
1.4 论文研究内容与结构安排 |
2 热电制冷特性研究 |
2.1 热电制冷原理及工况分析 |
2.1.1 热电制冷基本原理 |
2.1.2 热电制冷工况分析 |
2.2 热电制冷效率影响因素研究 |
2.2.1 热电偶对数量影响研究 |
2.2.2 热端散热强度影响研究 |
2.3 本章小结 |
3 激光投影散热系统设计 |
3.1 半导体激光器特性分析 |
3.2 系统热特性分析及TEC选型 |
3.2.1 系统热特性分析 |
3.2.2 TEC选型及发热分析 |
3.3 散热模型建立及仿真 |
3.3.1 散热模型建立 |
3.3.2 系统控制方程 |
3.3.3 散热系统仿真 |
3.4 散热器性能测试 |
3.5 本章小结 |
4 模糊自适应控制算法研究 |
4.1 模糊PID控制算法研究 |
4.1.1 PID控制 |
4.1.2 模糊控制 |
4.1.3 模糊PID控制 |
4.2 模糊控制器设计及仿真分析 |
4.2.1 控制系统参数辨识 |
4.2.2 控制系统仿真设计和结果分析 |
4.2.3 干扰状态下系统仿真结果 |
4.3 初值校正模糊PID控制算法 |
4.4 本章小结 |
5 系统控制软件设计及实验验证 |
5.1 温控系统软件设计 |
5.2 温控系统实验平台搭建 |
5.3 温控测试结果 |
5.3.1 无扰动初值校正模糊PID控制性能测试 |
5.3.2 有扰动初值校正模糊PID控制性能测试 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所取得的研究成果 |
致谢 |
(9)高功率半导体激光器封装结构设计及热管理技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 半导体激光器 |
1.1.1 半导体激光器简介 |
1.1.2 半导体激光器工作原理 |
1.2 半导体激光器封装技术 |
1.2.1 半导体激光器封装类型 |
1.2.2 半导体激光器封装工艺 |
1.3 研究的目的和意义 |
1.4 国内外研究现状 |
1.4.1 热特性分析方面研究现状 |
1.4.2 封装结构与热沉材料方面研究现状 |
1.4.3 石墨材料散热方面研究现状 |
1.5 论文主要研究内容 |
第2章 高功率半导体激光器热特性理论基础 |
2.1 半导体激光器产热机制 |
2.2 温度对半导体激光器工作性能的影响 |
2.2.1 温度对阈值电流的影响 |
2.2.2 温度对波长的影响 |
2.2.3 温度对输出功率的影响 |
2.2.4 温度对寿命的影响 |
2.3 传热学基础理论 |
2.3.1 热传导 |
2.3.2 热对流 |
2.3.3 热辐射 |
2.4 ANSYS有限元分析法 |
2.5 本章小结 |
第3章 高功率半导体激光器单管热管理技术研究 |
3.1 高功率半导体激光器单管热特性分析 |
3.2 基于辅助热沉封装结构研究 |
3.2.1 石墨片导热性能 |
3.2.2 石墨片辅助热沉封装结构 |
3.3 新型台阶热沉结构设计 |
3.4 本章总结 |
第4章 高功率半导体激光器阵列热管理技术研究 |
4.1 基于辅助热沉半导体激光器阵列热特性研究 |
4.1.1 新型封装热沉结构 |
4.1.2 热沉通孔位置与器件工作温度的关系 |
4.1.3 热沉通孔数量与器件工作温度的关系 |
4.1.4 热沉通孔半径与器件工作温度的关系 |
4.1.5 优化石墨片热沉结构 |
4.2 基于阶梯复合热沉半导体激光器阵列热特性研究 |
4.2.1 热沉材料对半导体激光器阵列温度均匀性的影响 |
4.2.2 基于AIN和铜基金刚石的阶梯复合热沉结构 |
4.3 石墨片通孔散热效应研究 |
4.3.1 样品制备 |
4.3.2 器件封装测试 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 结论与创新点 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(10)高功率长波红外量子级联激光器研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 红外光源与半导体激光器 |
1.2 量子级联激光器 |
1.2.1 量子级联激光器发展史 |
1.2.2 量子级联激光器的基本结构 |
1.2.3 长波量子级联激光器的应用 |
1.3 论文的主要内容 |
第2章 长波量子级联激光器能带结构与波导结构理论 |
2.1 量子级联激光器相关理论设计 |
2.1.1 基于一维Schr?dinger方程的有源区设计 |
2.1.2 电子的辐射跃迁与非辐射跃迁 |
2.1.3 器件的光学增益与阈值特性分析 |
2.1.4 量子级联激光器的电光转换效率 |
2.2 基于Helmholtz方程的平板波导理论 |
2.3 本章小结 |
第3章 量子级联激光器关键技术与制备工艺 |
3.1 量子级联激光器材料外延技术 |
3.1.1 分子束外延技术 |
3.1.2 金属有机化合物气相外延 |
3.2 量子级联激光器材料表征技术 |
3.2.1 高分辨X射线双晶衍射 |
3.2.2 霍尔测试 |
3.2.3 透射电子显微镜 |
3.3 量子级联激光器的器件工艺 |
3.4 量子级联激光器测试技术 |
3.4.1 功率-电流-电压测试 |
3.4.2 激射光谱测试 |
3.4.3 电致发光谱测试 |
3.4.4 远场测试 |
3.5 本章小结 |
第4章 量子级联激光器的热特性研究 |
4.1 量子激光器的生热来源 |
4.2 量子级联激光器的热传导 |
4.3 量子级联激光器的热模拟 |
4.3.1 量子级联激光器热模型的建立 |
4.3.2 单脊器件的散热优化 |
4.4 掺Fe半绝缘InP的选区外延生长 |
4.4.1 本征InP材料生长 |
4.4.2 掺Fe半绝缘InP的选区外延生长 |
4.5 优化结构对器件性能的影响 |
4.6 本章小结 |
第5章 高功率长波红外量子级联激光器的研制 |
5.1 基于束缚到连续结构设计的8μm大功率量子级联激光器 |
5.2 基于斜跃迁非共振抽取结构设计的14μm大功率量子级联激光器 |
5.3 本章小结 |
第6章 外腔长波量子级联激光器的研究 |
6.1 外腔量子级联激光器的理论分析 |
6.1.1 Littrow型光栅外腔量子级联激光器的光学结构 |
6.1.2 外腔量子级联激光器的模式选择 |
6.2 长波外腔量子级联激光器 |
6.2.1 双层减反膜制备 |
6.2.2 外腔量子级联激光器光学系统的搭建 |
6.2.3 电动控制外腔量子级联激光器 |
6.3 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论及创新点 |
7.1.1 结论 |
7.1.2 创新点 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
致谢 |
四、红色AlGaInP激光器的特性及热特性分析(论文参考文献)
- [1]高功率LD芯片封装热特性仿真与分析[D]. 马泽坤. 西安理工大学, 2021
- [2]976nm激光器结构优化与验证[D]. 赵荣进. 西安理工大学, 2021
- [3]基于非线性变换的光激励热成像缺陷深度估计关键技术研究[D]. 汪美伶. 电子科技大学, 2021(01)
- [4]反射式共聚焦与受激拉曼散射系统显微成像技术研究[D]. 王方雨. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020
- [5]808nm高功率半导体激光器封装热特性研究[D]. 吴胤禛. 长春理工大学, 2020(01)
- [6]半导体微腔激光器阵列散热分析及其工艺制备[D]. 杨静航. 长春理工大学, 2020(01)
- [7]高亮度体光栅外腔红光半导体激光器的研究[D]. 刘荣战. 长春理工大学, 2020(01)
- [8]激光投影系统中自适应低功耗热电冷却系统研究[D]. 赵重鹏. 中北大学, 2020(10)
- [9]高功率半导体激光器封装结构设计及热管理技术研究[D]. 房俊宇. 长春理工大学, 2020(01)
- [10]高功率长波红外量子级联激光器研究[D]. 牛守柱. 长春理工大学, 2020(01)