采用當前方法對影響半導體激光器物理特性的因素進行分析時,構建的半導體激光器有限元模型精度較低,得到的分析結果與實際不符,存在分析結果準確率低的問題。提出影響半導體激光器物理特性的影響因素分析方法,通過導熱微分方程分析了半導體激光器的導熱過程,根據(jù)分析結果構建半導體激光器的有限元模型,通過有限元模型對半導體激光器的物理特性進行數(shù)值模擬,得到了熱沉寬度尺寸、熱沉長度尺寸、熱沉厚度尺寸和半導體激光器熱阻之間的關系。實驗結果表明,所提方法構建的半導體激光器有限元模型精度高、分析結果準確率高。 

【文章來源】：激光雜志. 2020,41(03)北大核心

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網(wǎng)格劃分結果

分析半導體激光器物理特性時，將熱沉的厚度和長度尺寸分別設置為1毫米和2.5毫米，只對器件熱阻受熱沉寬度尺寸的影響進行考慮，對熱沉的寬度尺寸進行定量改變，獲得半導體激光器在該熱沉寬度尺寸下對應的溫度數(shù)據(jù)，得到器件熱阻值和熱沉寬度尺寸之間的關系，如下圖2所示:通過圖2可知，在特定范圍內(nèi)，半導體激光器在穩(wěn)定運行狀態(tài)下隨著熱沉寬度尺寸的增加，器件的熱阻呈下降趨勢。當熱沉寬度增加到一定范圍時，器件熱阻受熱沉寬度尺寸的影響變小。通過上述分析可知，半導體激光器的導熱性能在一定范圍內(nèi)受熱沉寬度尺寸的影響是顯著的。

對半導體激光器熱阻和熱沉長度尺寸之間的關系進行分析時，設定熱沉的寬度尺寸和厚度尺寸分別為4毫米和1毫米。對熱沉的長度尺寸進行改變，得到器件熱沉長度尺寸和熱阻之間的關系，如圖3所示。通過圖3可知，器件的熱阻受熱沉長度尺寸的影響，但與半導體激光器的熱沉寬度相比，熱沉長度尺寸對其造成的影響較小。整體分析圖3可知，半導體激光器的熱阻隨著熱沉長度尺寸的變大逐漸變小。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因是:在熱沉上燒結激光器芯片時，為了使熱沉前端面和出光芯片出光面在統(tǒng)一平面上，芯片出光面周圍存在的大量熱量朝下擴散，導致熱量在出光面周圍的分布情況不隨著熱沉長度尺寸的改變而發(fā)生變化。

【參考文獻】：
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