C-mount封装激光器热特性分析与热沉结构优化研究

张晓磊， 薄报学， 张哲铭， 顾华欣， 刘力宁， 徐雨萌， 乔忠良， 高 欣

(长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室， 吉林 长春 130022)

C-mount封装激光器热特性分析与热沉结构优化研究

张晓磊， 薄报学， 张哲铭， 顾华欣， 刘力宁， 徐雨萌， 乔忠良， 高 欣*

(长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室， 吉林 长春 130022)

为了降低单管半导体激光器的结温、提高器件的散热效果，基于C-mount热沉的热特性分析提出了一种优化的台阶热沉结构，研究了单管激光器结温和腔面侧向温度分布曲线的影响。在热沉温度298 K和连续输出功率10 W的条件下，腔长为1.5 mm的典型C-mount封装结构激光器的结温为343.6 K，热阻为4.6 K/W。通过在典型C-mount热沉中引入台阶结构，使封装激光器的结温降低为333.8 K，热阻减小到3.5 K/W。计算表明，其输出功率可提高近20%。

焊料厚度； 热阻； 结温； 热沉； 输出功率；

1 引 言

近年来，高功率半导体激光器因为其体积小、电光转换效率高、性能稳定、可靠性高和寿命长等优点已经成为光电行业中最具有发展前途的产品，在工业、医疗以及直接的材料处理等各种领域被广泛应用[1-7]。单管半导体激光器由于光学镜面损伤(COMD)和热饱和的影响，最大光输出功率受到限制[8]。热饱和现象是由于激光器在工作过程中产生的热量大于散热装置能够散去的热量，造成腔内的温度明显增高。为了防止热饱和现象的形成，要尽可能地减小器件有源区的温度(即结温)，结温的升高将导致器件的阈值电流变大、斜率效率变小、输出功率变低及器件寿命缩短[9]，已变成阻碍半导体激光器性能稳定的重要因素。……