一、高功率半导体激光器标准列阵单元及散热器的设计与制作（论文文献综述）
叶卫斌[1]（2021）在《可调谐半导体激光器封装的热特性和热应力的分析与优化》文中提出半导体激光器在工业、医学、航空航天、雷达、测量与检测等领域有广泛的应用。但是,半导体激光器依旧存在许多问题和挑战。半导体激光器的电光转换效率为70%左右,在工作中会产生大量的热,使得半导体激光器芯片温度上升。半导体激光器温度升高会导致其中心波长发生偏移,谱宽的展宽,输出功率降低以及可靠性下降等问题。此外,由于激光器芯片与焊料、热沉的热膨胀系数不匹配,半导体激光器内部存在较大的热应力,导致半导体激光器芯片出现翘曲变形、粘接层开裂、疲劳断裂等一系列问题。为了提高半导体激光器的散热性能,完善其热管理,实现半导体激光器高热稳定性,提高半导体激光器可靠性。本文研究不同封装结构、材料类型等参数对可调谐半导体激光器散热性能的影响,系统性分析可调谐半导体激光器在不同条件下的热特性以及热应力,揭示不同参数与可调谐半导体激光器热性能的内在联系,确定影响可调谐半导体激光器热性能的关键参数,通过正交实验的方法对关键参数进行优化,实现可调谐半导体激光器散热性能和机械性能最优化。本文主要研究工作和研究结果如下:（1）基于可调谐半导体激光器的封装结构,对可调谐半导体激光器封装结构进行简化并建立数值仿真模型;对可调谐半导体激光器的温度特性进行了归纳总结分析。基于可调谐半导体激光器仿真模型对热电制冷器（TEC）、环境温度、产热功率等参数对可调谐半导体激光器热性能的影响。研究发现TEC控温模块可以明显降低可调谐半导体激光器的结温;并且当环境温度在-5℃～+75℃之间,可调谐半导体激光器可以保持稳定。此外,可调谐半导体激光器的热耗对控温的影响较大,通过降低可调谐半导体激光器的热耗,可以实现可调谐半导体激光器性能高稳定性。（2）建立可调谐半导体激光器封装结构残余热应力分析模型,深入研究分析可调谐半导体激光器封装结构内部的残余热应力产生机理。为了优化可调谐半导体激光器散热路径,本文分别研究了纳米银焊膏、铟（In）焊料和锡金（Au Sn）焊料在半导体激光中的应用性能。研究结果表明,Au Sn焊料的残余热应力和翘曲变形最大,但其可以获得贴片的完整性;纳米银焊膏可以获得较低的可调谐半导体激光器LD结温,尤其是针对更大功率的可调谐半导体激光器;In焊料则可以获得较低的可调谐半导体激光器的残余热应力和翘曲变形。此外,纳米银焊膏在可调谐半导体激光器中具有巨大的应用潜力,烧结工艺对其性能表现有较大影响,本文对不同纳米银烧结工艺在可调谐半导体激光器应的用性能进行分析研究。研究结果表明,不同的辅助压力对纳米银焊膏在可调谐半导体激光器中的性能表现有较大的影响;辅助压力在1～40MPa范围时,可调谐半导体激光器残余残余热应力先减小后增大,并在辅助压力为10MPa时,可调谐半导体激光器的最大残余应力达到最小值,其最小值为14.60MPa。此外,随着辅助压力增加,其翘曲变形也随之增加。（3）基于可调谐半导体激光器封装结构数值仿真模型,探究不同封装结构和焊料选择与可调谐半导体激光器热特性间的联系;分别研究了三种焊料类型、不同焊料厚度、不同热沉尺寸对可调谐半导体激光器激光二极管（LD）结温的影响,提取关键参数进行优化,获得最佳可调谐半导体激光器结构设计参数。研究结果表明,纳米银焊膏封装的可调谐半导体激光器LD的结温最低,比Au Sn焊料封装的LD结温降低了0.26℃,尤其针对稍大功率的可调谐半导体激光器,纳米银焊膏散热效果越明显;焊料厚度越薄,LD的结温越低;热沉的长度对可调谐半导体激光器LD的结温几乎没有影响,热沉的宽度影响最大。本文通过正交实验的方法获得最佳可调谐半导体激光器封装结构参数,与现有可调谐半导体激光器封装结构相比,可调谐半导体激光器结温降低5.2%,具体温度为26.23℃。基于可调谐半导体激光器封装结构的最优设计,可以实现可调谐半导体激光器工作过程中的高热稳定性。
张继业[2]（2021）在《近红外面发射激光器高功率输出及其模式控制的研究》文中进行了进一步梳理外部光学结构可以作为垂直腔面发射激光器（Vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL）的外腔,使VCSEL的输出功率、光束质量得到提高。外部光学结构可以通过外腔镜、光栅、倍频晶体等等实现相应的功能。外腔镜和垂直腔面发射增益芯片构成光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器（Optically-pumped vertical-external-cavity surface-emitting laser,VECSEL）,采用外部光注入的方式使VECSEL产生激光激射。VECSEL综合了面发射半导体激光器和光泵浦固体激光器的优点,在实现高功率输出的同时,还能保证激光具有高的光束质量与良好的光斑形貌。同时,由于这种结构拥有一个灵活的外腔,可以在腔内放置频率转换、波长调谐或锁模功能的各种光学元件,结合半导体材料宽的激光光谱范围,这种外腔式的面发射激光器结构具有极宽的光谱覆盖范围。因此,VECSEL技术一经出现,即获得了人们的广泛关注。VECSEL用的增益芯片内部各外延层无需掺杂,避免了半导体材料掺杂带来的光吸收等问题,但是VECSEL实现高功率输出的关键在于要有高增益的内部发光区结构。本文采用PISC3D商用软件开展了980 nm波段的VECSEL最核心的多量子阱增益区设计,对量子阱增益光谱及其峰值增益与载流子浓度和温度等关系进行系统的理论优化,并对5种不同势垒构型的量子阱增益特性进行对比,采用双侧Ga As P应变补偿的发光区具有更理想的增益特性。通过Sellmeier公式,探讨了作为DBR反射镜的AlxGa1-xAs材料体系,利用传输矩阵分析了VECSEL中的DBR反射镜的反射谱以及微腔中光场强度的分布特性。经过对VECSEL器件的设计和理论仿真,VECSEL器件实现输出功率达到9.82 W,并且没有饱和;通过改变外腔镜的反射率,VECSEL的激射波长随泵浦功率漂移系数由0.216 nm/W降低至0.16 nm/W,说明了外腔镜反射率会影响VECSEL增益芯片内部热效应,进而影响VECSEL的输出功率。所制备VECSEL在两正交方向上的发散角分别为9.2°和9.0°,激射光斑呈现为良好的圆形。通过对比非线性晶体特性,确定采用LBO做倍频晶体,完成了腔内倍频实验,实现了光束质量M2小于2的488 nm蓝光超过3W的激光功率输出。在980nm波段的VECSEL的基础上,开展了1160nm波段的VECSEL器件结构的设计。由于需要采用高In组分的In Ga As材料作为量子阱,导致高应变的产生,容易产生应变积累效应。为解决应变积累效应,提出了二次应变补偿的设计结构,即先用低P组分的Ga As P作为势垒,再采用高P组分的Ga As P作为应变补偿层。在器件完成制备后,在增益芯片控温-20℃时,实现了最大激光功率1.02W的1164nm波长的激射,其在正交方向上的发散角分别为10.5°和11.9°,光斑形貌为圆形对称结构,均匀性较好。在VECSEL谐振微腔中,根据增益谱随泵浦功率的变化特性,通过增益失谐的设计,提出了一种950 nm和1000 nm波长可转换的VECSEL,实现了超过2 W的最大输出功率。随着泵浦功率的增加,光束质量M2的变化趋势在整体上是下降的。这种可切换的波长操作为仅使用线性腔实现高功率双波长发射提供了一种新的可能性。另外,针对传统的VCSEL缺少对偏振特性的控制能力,研究人员采用多种方法来稳定VCSEL的偏振状态,例如使用精细的金属交错光栅、外部光反馈、电光双折射、光子晶体和高对比度光栅等结构。然而,利用这些复杂的工艺实现VCSEL的大规模制造是非常困难的。因此,在本文中,我们通过增强氧化层的各向异性氧化,提出一种带有梭形氧化孔径的VCSEL,能够实现模式和偏振的控制。对于尺寸为2×4.6μm2和3×6μm2的氧化孔径,VCSEL的正交偏振抑制比分别为22 dB和19 dB。对于孔径为2×4.6μm2的VCSEL,在0.5 m W的输出功率下,边模抑制比超过25dB。最后,实现了单横模单偏振的VCSEL的设计和制造。
房俊宇[3]（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》文中认为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。
田景玉[4]（2019）在《高功率半导体激光器外腔合束技术及白激光研究》文中研究说明半导体激光器具备寿命长、电光转换效率高、功率体积比大、调制性能优异、可选波长宽、易于集成等诸多性能优势,随着功率、亮度、光束质量、频谱稳定性等性能的不断提升,半导体激光器已直接或间接应用在空间通信、激光加工、激光照明与显示、激光测量与监测、国防安全等领域,在全球范围内半导体激光器市场规模也在不断扩大。作为间接光源,半导体激光泵浦固体、光纤及碱金属等多种类型激光器,要求泵浦光谱与吸收光谱严格匹配,而半导体激光器存在光谱较宽、频谱稳定性较差的问题,导致泵浦效率较低。作为直接能量光源,半导体激光器单元器件功率较低,光束质量差等问题都亟待解决。另外,基于红、绿、蓝（RGB）三基色半导体激光器的合成光源应用在激光显示及照明领域,具有显色性好、亮度高等优势,但由于处于起步阶段,存在激光功率低的问题,不能满足高功率、高亮度激光显示的使用要求。本论文基于半导体激光外腔反馈波长锁定及合束技术,研制出高功率、高光束质量的直接光源和适用于碱金属蒸汽激光器泵浦的高功率、窄线宽泵浦光源;基于RGB三基色半导体激光器研制出高功率白激光显示光源。具体的研究内容和成果如下:（1）基于RGB三基色半导体激光器件,通过空间合束、波长合束等,三基色光耦合进单光纤,光纤输出合束光功率超过100W。根据色度学原理进行颜色功率配比,获得了功率达63W,色温为5710K的白光输出,比标准白光D65的色温低12.2%。在此基础上,进行调温、调色实验,获得了功率达58.4W,色温为6480K的白光输出,比标准白光D65的色温低3.08%。基于该光源,通过调整激光功率配比,可实现不同色温的合束激光输出。（2）针对Rb碱金属蒸汽激光器泵浦光需求,提出了快轴准直镜-光束变换器-慢轴准直镜-反射式体布拉格光栅（FAC+BTS+SAC+RVBG）的结构,通过压缩入射到RVBG的激光发散角,提高RVBG有效反馈率的方式,研制出780nm窄线宽半导体激光器,光谱宽度为0.064nm（FWHM）,进一步精确温控RVBG,可将中心波长稳定在780.00nm,温漂系数为0.0012nm/℃,电流漂移系数为0.0013nm/A,连续功率达到47.2W。基于该结构,合束四个波长可控的激光线阵,输出功率达到173.8W,电光转换效率为46.6%。（3）基于单线阵800nm半导体激光器,实现了19个激光单元的光谱合束输出,合束后的光谱宽度为3.94nm,相邻峰之间的间隔约为0.22nm,输出功率为31W,电光转换效率达到51.5%。在此基础上,实现了四个800nm半导体激光线阵的光谱合束。（4）提出了一种双谐振腔共用单光栅实现多激光单元光谱合束的结构,基于透射式衍射光栅,搭建了外腔反馈光谱合束双谐振腔原理样机,并结合偏振合束,实现8个800nm半导体激光线阵的激光合束,连续输出功率超过200W,光束质量M2为2.2×16.7,可以被耦合到50μm/0.22NA光纤中,其亮度高于商用的的光纤（100μm/0.22NA,800nm,100W）亮度数十倍。
蔡磊[5]（2019）在《医疗脱毛半导体激光器光学治疗头设计》文中进行了进一步梳理半导体激光器因其波长范围广和转换效率高的特点,有望成为医疗美容激光器的主流。尽管半导体激光器的缺点是光束发散角大,光束质量较差。但近年来微光学加工技术和光学整形技术的发展使得半导体激光器输出的光束质量大大提高。同时半导体激光物理器件技术正向纵深方向推进,其原始输出性能和功率也在不断提高。因此半导体激光器在激光医疗设备上的应用具备了市场价值和研究意义。目前激光医疗器械市场常见的半导体激光脱毛仪的光学治疗头均为固定光斑设计,在治疗人体不同部位时,需要更换不同的治疗头来实现不同光斑大小的切换。导致一台设备具有多个治疗手柄的情况,增加了成本同时还降低了临床医疗的便捷性。本文在此背景下研究半导体激光器的原理及封装形式、激光脱毛医疗原理及特点,并系统性深入研究半导体激光器的光学整形及光斑匀化方法,设计实现出两种可变换光斑的激光脱毛光学治疗头,一种是连续变换光斑激光光学治疗头;一种是旋转阶跃变换光斑激光光学治疗头。两种可变换光斑激光脱毛治疗头的设计分别包含半导体激光光源的选型,光斑变换方法设计,光束整形和光束匀化设计四个重要部分,并进行整体优化和光学输出仿真分析,实现了同一治疗头可变换输出不同类型均匀光斑的目标。本文设计的两种可变换光斑激光脱毛治疗头的实现方法不同,一种是连续调焦变换光斑,一种是旋转切换不同光学组实现变换光斑;两种治疗头均可输出三种不同类型的均匀光斑,使得一“头”多用,增强了医疗使用的便捷性,同时缩减了半导体激光脱毛仪中的治疗头手柄数量,大大降低了激光脱毛设备整机的成本。
葛文[6]（2013）在《半导体激光阵列光场耦合问题的研究》文中研究表明激光器自诞生以来一直在飞速发展中，随着激光二极管的出现和大功率化的发展，伴随其产生的半导体激光阵列被广泛的应用于各个领域，目前，多采用锁相技术来改善大功率半导体激光阵列的光束质量。本课题在介绍半导体激光器工作原理的基础上，分析了大功率半导体激光器的性能及结构，引入半导体激光器的阵列化技术，并对大功率半导体激光阵列的结构进行了详细的分析。进一步研究了高斯光束的性质、传输规律和特征参数，并引入外腔锁相的定义。分析计算出各个发光单元的光场及各个单元之间光强的耦合系数。在此基础上，利用MATLAB语言编辑程序，仿真出光强、光场图，高斯光束的光强图，单个发光单元的光场图，单个发光单元经外腔反射镜反射回阵列端面的光场图及其它单元耦合进某一单元的光强的综合图，最后对编程的思路和流程进行详细的解析。本课题研究的结论对提高半导体激光阵列的功率及阵列中各个单元之间的耦合强度有一定的借鉴意义，对各个发光单元间距的限定提供了一定的理论参考。
张志军[7]（2013）在《大功率半导体激光器合束技术及应用研究》文中研究指明面对激光加工广泛应用于金属材料焊接、熔覆、表面硬化等工业领域的市场前景，考虑到半导体激光器不同于其他类型高功率激光器在于其体积和重量小、效率高、免维护、成本低以及波长较短是金属材料的高吸收波段等特点,所以本文选用半导体激光作为激光加工光源进行研究。要实现高质量、宽范围的激光加工，光源必须同时满足两项重要指标：高功率和高光束质量。为了解决这个问题，本论文对半导体激光的光束整形、合束以及散热技术进行了深入的研究。光束整形可以有效改善半导体激光的光束质量；合束技术可以成倍的提高半导体激光的总功率；散热技术则可以保证半导体激光的使用寿命。通过研究这些技术可以推进半导体激光在激光加工领域中的应用。本论文分别对cm-bar合束和单管合束进行了系统实验研究，还对mini-bar合束进行了设计模拟，同时根据不同类型的合束方式，分别对他们的散热技术进行了研究。主要工作内容和成果如下：（1）在大通道工业水冷条件下，以cm-bar作为发光单元，采用了空间合束、偏振合束和波长合束相结合的技术，设计了以808、880、938、976nm为波长的四波段光源，最终研制出了2218W光纤耦合模块，光纤芯径仅为600μm，数值孔径NA=0.22，实现了高功率高光束质量的激光输出，快慢轴的光参量积仅为20.5mm.mrad x23.5mm.mrad。该技术指标目前国内未见报道。同时考虑到mini-bar其慢轴光束质量不到cm-bar的一半，提出了采用mini-bar作为发光单元的方案，采用915nm和976nm两个波长，设计出了可以满足200μm光纤的500W光源。（2）以808nm单管为发光单元，采用空间合束和偏振合束组合的技术，以阶梯固定的排列方式进行设计，通过微透镜对单管的快慢轴进行准直，降低了各个发光点出现的指向误差，提高了亮度，最终研制出了102.4W输出光纤耦合模块，光纤芯径200μm，数值孔径NA0.22时，耦合效率大于85%。（3）针对百瓦级单管合束模块，提出了一种利用嵌入式热管和TEC结合的风冷散热方法，按照热－流耦合场计算，建立了取热器件与激光发热器件的热耦合模型，通过ANSYS软件模拟和频率红移法实验测量，验证了实验的可行性。最终研制出了热阻＜0.254℃/W的百瓦级全固态、小型化风冷散热系统模块。并且申请发明专利2项，发表文章2篇。（4）针对2KW cm-bar合束模块的高度集成、高热流密度的特点，采用了大通道水冷板散热结构，根据热耗散功率，优化了冷却水流速、进口温度、水冷板管道尺寸等参数，利用ANSYS软件模拟，得到了在离子水流量为17.1L/min，进水温度为22℃，压差为33581Pa时，水冷板表面最大温度不超过31℃，根据“频率红移法”对大通道水冷板散热的效果进行测量，与模拟结果基本吻合，实现了千瓦级大通道水冷板散热。
朱洪波[8]（2012）在《大功率半导体激光器单管合束及光纤耦合的研究》文中进行了进一步梳理近年来大功率半导体激光器在激光材料加工、光纤激光器泵浦，激光再制造以及国防安全等领域广泛地应用，因此采用半导体激光合束技术研制高亮度、高功率输出半导体激光光源的研究成为了热点。以往采用的半导体激光叠阵由于光束质量差，bar条存在“smile”效应等原因，使其很难获得较细芯径的光纤输出，因此亮度较低。单管半导体激光器具有光束质量好，可靠性高，寿命长等优点，利用多只单管半导体激光器合束制成的光纤耦合模块可以获得较细芯径的光纤输出，很大程度上提高了光纤输出的亮度，因此具有重要的研究意义。本论文根据各种应用对光纤耦合模块的功率要求设计并研制出多种光纤芯径、多种功率输出的808nm单管合束半导体激光器光纤耦合模块，并针对光纤耦合模块的调试和散热情况进行了讨论。本文主要研究内容和成果如下：1.提出了一种新型单管合束内部排列结构，并获得发明专利一项。通过使用多个反射棱镜对其相对应的单管半导体激光器发出的光进行空间合束，通过反射棱镜及单管半导体激光器的适当排列，可以使合束后的光斑成近圆形分布，这样聚焦后的光斑呈圆形，与光纤端面形状相匹配，解决了光纤耦合过程中存在的填充比例小以及耦合效率低等问题。2.设计并研制出多种光纤芯径、多种功率级别的光纤耦合模块。首先通过微透镜对每个单管半导体激光器进行快慢轴准直，通过空间合束使准直后的光束在快轴叠加，再利用偏振合束技术对空间合束后的光束进行偏振合束，最后利用自行设计的扩束聚焦系统将合束后的光束进行扩束，聚焦进入光纤，极大地提高光纤耦合模块的亮度。其中芯径为105μm、NA0.2的光纤耦合模块输出功率15.22W，亮度超过1.4MW/cm2-str；芯径为300μm、NA0.2的光纤耦合模块输出功率162W，国内尚未见报道。3.采用光线追迹法对单管合束的装调误差进行了定量分析。利用光学设计软件的非序列模式模拟了单管合束装调过程中FAC、SAC的位置误差Δx、Δy、Δz、角度误差βx、βy、βz、光束扩束系统中的ΔL以及聚焦光束与光纤的失配对光路传播及耦合效率造成的影响并定量地给出了模拟结果，对今后单管合束的光路调试有一定的指导作用。4.设计了百瓦级全固态风冷、小型工程化半导体激光光源。结合强制风冷散热原理，通过对散热片的尺寸，热管位置，风扇转速的优化，设计并研制出百瓦级光纤耦合模块风冷散热器，通过对光纤耦合模块界面热阻的优化使得整个模块的热阻小于0.15℃/W，将风冷散热器用于160W单管合束光纤耦合模块的散热，通过对光纤耦合模块进行了频率红移测试，表明散热器的性能可靠，从而实现了百瓦级全固态风冷、小型化、工程化半导体激光光源，此结构申请发明专利一项。
黄波[9]（2008）在《高功率半导体激光器Au-Sn焊料制备与焊装工艺研究》文中提出通常应用In、Pb-Sn合金等软焊料焊装的高功率半导体激光器及其列阵会产生蔓延和电迁移,同时存在抗疲劳性差的缺点,又由于制作工艺、材料性质以及温升和热应力等使得器件易于发生弯曲、翘曲和变形,而严重影响器件的工作性能和寿命。本论文从高功率半导体激光器的热特性和焊装技术两方面展开,以高功率量子阱半导体激光器为研究对象,针对半导体激光器的材料和结构特点,设计并实验解决激光器的焊装工艺和散热。主要内容如下:1、对高功率量子阱半导体激光器外延层朝下焊装的方式进行了热分析,得到其热分布和热阻参数,讨论了结构和工艺条件对激光器热特性的影响。2、设计了用AlN陶瓷作为激光器芯片与铜热沉间过渡匹配的次热沉Au-Sn合金作为焊料的新的焊装结构。利用实验室现有条件,自行配制了Au的电镀液,自行设计制作了电镀装置,研究了酸性镀液电镀均匀平整厚Au层的最佳条件,获得了良好的电镀效果,满足了焊装所需厚Au层的要求。3、利用磁控溅射和电镀结合热蒸发真空镀膜方法,制备了焊装所需多层金属膜,根据实验所获得的优化工艺参数将多层金属膜镀覆到AlN次热沉上;研究了激光器焊装中Au-Sn合金的烧结工艺,优化了烧结的工艺条件。4、利用实验室的半导体激光器综合测试表征系统,对烧结后的高功率量子阱半导体激光器进行了I-V、P-I特性测试,计算了激光器的热阻,确认了我们所开发的烧结工艺的有效性。
苏华[10]（2007）在《大功率半导体激光模块的散热与封装研究》文中进行了进一步梳理大功率半导体激光列阵模块研制的关键问题之一是散热,良好的封装是解决散热问题的根本手段。本文从探索激光器的热源入手,根据传热学理论分析推导激光器的热特性。并结合现有封装形式及国外该领域专利,对大功率半导体激光列阵模块整体封装结构分类比较,讨论了模块的设计理念和封装方式,分析了不同封装方案中的技术难点及解决方法。本论文选取微通道热沉来冷却大功率半导体激光列阵,对微通道热沉材料、冷却液、热沉的结构参数,以及热沉与激光器列阵条的封装等进行了优化设计,采用深层光刻分离曝光化学腐蚀技术、机械加工技术和铜直接粘接技术制备出五层结构无氧铜微通道热沉。通过测试,所制得的微通道热沉冷却CW和QCW器件的总热阻分别为0.67°C/W和0.625°C/W,满足散热要求。并利用制成的无氧铜微通道热沉成功封装了15bar激光迭阵模块,其峰值波长为808.57nm,在200μs、1000Hz的输入电流下,单bar输出峰值功率超过100W,工作电流为120A,模块总输出功率达1500W（20%占空比）。
二、高功率半导体激光器标准列阵单元及散热器的设计与制作（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、高功率半导体激光器标准列阵单元及散热器的设计与制作（论文提纲范文）
（1）可调谐半导体激光器封装的热特性和热应力的分析与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 研究背景和研究意义 |
| §1.1.1 研究背景 |
| §1.1.2 研究意义 |
| §1.2 国内外的研究现状 |
| §1.2.1 半导体激光器的发展历史 |
| §1.2.2 国外的研究现状 |
| §1.2.3 国内的研究现状 |
| §1.3 研究内容 |
| §1.4 研究思路及创新点 |
| §1.4.1 研究思路 |
| §1.4.2 创新点 |
| §1.5 本章小结 |
| 第二章 半导体激光器传热和热应力理论基础 |
| §2.1 半导体激光器的工作原理 |
| §2.1.1 能级跃迁 |
| §2.1.2 粒子数反转 |
| §2.1.3 光的自激震荡 |
| §2.1.4 阈值条件 |
| §2.2 传热学基本理论 |
| §2.2.1 热传导 |
| §2.2.2 热对流 |
| §2.2.3 热辐射 |
| §2.2.4 温度场 |
| §2.3 热弹性体的热力学理论 |
| §2.4 有限元分析方法 |
| §2.5 本章小结 |
| 第三章 可调谐半导体激光器的热特性分析 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 半导体激光器的封装类型 |
| §3.3 半导体激光器的温度特性 |
| §3.3.1 温度对阈值特性的影响 |
| §3.3.2 温度对P-I特性的影响 |
| §3.3.3 温度对激射波长的影响 |
| §3.4 半导体激光器的仿真建模 |
| §3.4.1 半导体激光器的结构分析 |
| §3.4.2 半导体激光器的仿真模型 |
| §3.5 TEC对半导体激光器热稳定性影响分析 |
| §3.5.1 热稳定性分析前处理 |
| §3.5.2 热稳定性分析结果 |
| §3.5.3 TEC控温对半导体激光器的重要性 |
| §3.6 环境温度和产热功率对TEC控温稳定性的影响 |
| §3.6.1 环境温度对LD温度的影响 |
| §3.6.2 半导体激光器产热功率对LD温度的影响 |
| §3.7 本章小结 |
| 第四章 可调谐半导体激光器残余热应力分析 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 残余热应力的稳态分析 |
| §4.2.1 残余热应力产生的原因 |
| §4.2.2 热应力分析前处理 |
| §4.2.3 残余热应力结果分析 |
| §4.3 焊层对LD应力和翘曲的影响分析 |
| §4.3.1 不同焊料对LD应力和翘曲的影响分析 |
| §4.3.2 焊料厚度对LD应力和翘曲的影响分析 |
| §4.4 纳米银焊膏烧结工艺对LD的影响分析 |
| §4.4.1 纳米银焊膏烧结原理 |
| §4.4.2 有压烧结纳米银焊膏对LD翘曲的影响 |
| §4.4.3 有压烧结纳米银焊膏对LD应力的影响 |
| §4.5 本章小结 |
| 第五章 可调谐半导体激光器散热优化分析 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 焊层参数对可调谐半导体激光器热性能的影响 |
| §5.2.1 不同焊料对LD温度的影响 |
| §5.2.2 不同焊料厚度对LD结温的影响 |
| §5.3 热沉对半导体激光器热性能的影响 |
| §5.3.1 热沉的选择 |
| §5.3.2 热沉尺寸对LD温度的影响 |
| §5.4 可调谐半导体激光器散热结构及参数的优化设计 |
| §5.4.1 可调谐半导体激光器的散热结构参数优化 |
| §5.4.2 可调谐半导体激光器的优化措施 |
| §5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| §6.1 总结 |
| §6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（2）近红外面发射激光器高功率输出及其模式控制的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光泵浦垂直外腔面发射激光器 |
| 1.2.1 VECSEL的由来 |
| 1.2.2 VECSEL的优势 |
| 1.2.3 高功率输出的研究进展 |
| 1.2.4 VECSEL的应用 |
| 1.2.5 VECSEL的研究意义 |
| 1.3 电泵浦垂直腔面发射激光器 |
| 1.3.1 VCSEL研究进展 |
| 1.3.2 VCSEL发展与应用 |
| 1.3.3 单模单偏振VCSEL的研究意义 |
| 1.3.4 单模单偏振VCSEL的研究现状 |
| 1.4 本论文的研究目的与研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 VECSEL外延结构设计 |
| 2.1 激光操作原理 |
| 2.2 VECSEL的工作原理 |
| 2.3 外腔:形状和设计 |
| 2.4 增益区的设计 |
| 2.4.1 应变量子阱结构模拟 |
| 2.4.2 量子阱的应变 |
| 2.4.3 增益区的数值模拟 |
| 2.5 DBR反射镜设计 |
| 2.6 周期性谐振增益结构 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 VECSEL外延生长和制备 |
| 3.1 外延生长技术 |
| 3.1.1 VECSEL的外延生长 |
| 3.1.2 外延生长后特性测试 |
| 3.2 VECSEL封装技术研究 |
| 3.2.1 外延片清洗 |
| 3.2.2 表面金属化 |
| 3.2.3 焊接封装 |
| 3.2.4 外延片衬底刻蚀工艺 |
| 3.3 PL光谱和反射谱 |
| 3.4 VECSEL的热管理研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 980nm VECSEL实验研究 |
| 4.1 980nm高功率VECSEL |
| 4.1.1 VECSEL的泵浦方式 |
| 4.1.2 VECSEL输出特性 |
| 4.2 VECSEL倍频特性的研究 |
| 4.2.1 倍频基本原理 |
| 4.2.2 倍频实验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 1160 nm VECSEL实验研究 |
| 5.1 1160nm VECSEL基本概述 |
| 5.2 应变量子阱结构模拟 |
| 5.3 器件结构设计 |
| 5.4 输出特性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 波长可转换的高功率VECSEL |
| 6.1 双波长VECSEL基本概述 |
| 6.2 器件的性质 |
| 6.3 输出特性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 面发射激光器的模式控制 |
| 7.1 VCSEL设计 |
| 7.1.1 器件结构描述 |
| 7.1.2 VCSEL的特性参数 |
| 7.1.3 各向异性侧氧化分析 |
| 7.2 器件制备工艺流程 |
| 7.2.1 光刻技术 |
| 7.2.2 刻蚀工艺 |
| 7.2.3 选择性氧化工艺 |
| 7.2.4 工艺流程 |
| 7.3 测试结果与分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 总结 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 论文工作的创新点 |
| 8.3 论文展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）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 |
（4）高功率半导体激光器外腔合束技术及白激光研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 半导体激光器研究进展 |
| 1.2.1 半导体激光器的发展历史 |
| 1.2.2 高效率半导体激光器 |
| 1.2.3 高功率半导体激光器 |
| 1.2.4 高光束质量半导体激光器 |
| 1.3 半导体激光器合束研究进展 |
| 1.3.1 常规合束进展 |
| 1.3.2 密集波长合束进展 |
| 1.3.3 光谱合束进展 |
| 1.4 半导体白激光研究进展 |
| 1.5 半导体激光泵浦碱金属激光器研究进展 |
| 1.6 本论文的研究目的与研究内容 |
| 第2章 半导体激光特性及非相干合束理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 半导体激光器的基本性质 |
| 2.2.1 功率效率 |
| 2.2.2 远场 |
| 2.2.3 光斑评价 |
| 2.2.4 光束质量 |
| 2.3 半导体激光器合束光学元件的研究 |
| 2.3.1 快轴准直镜 |
| 2.3.2 慢轴准直镜 |
| 2.3.3 光束转换器BTS |
| 2.3.4 体布拉格光栅VBG |
| 2.4 半导体激光非相干合束理论研究 |
| 2.4.1 空间合束 |
| 2.4.2 偏振合束 |
| 2.4.3 波长合束 |
| 2.4.4 光谱合束 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于RGB三基色半导体激光的高功率白激光光源 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于RGB三基色的白光合成原理 |
| 3.2.1 三原色原理 |
| 3.2.2 CIE颜色系统 |
| 3.3 RGB三基色激光单元的特性 |
| 3.3.1 红光激光单元特性 |
| 3.3.2 绿光激光单元特性 |
| 3.3.3 蓝光激光单元特性 |
| 3.4 基于RGB三基色激光单元合成白激光光源的光纤耦合结构设计 |
| 3.4.1 准直 |
| 3.4.2 光束整形 |
| 3.4.3 空间合束 |
| 3.4.4 波长合束 |
| 3.4.5 聚焦镜的设计 |
| 3.4.6 RGB三基色激光合束输出特性 |
| 3.5 白激光的合成 |
| 3.5.1 三色激光功率配比计算 |
| 3.5.2 实验设计 |
| 3.5.3 按计算功率配比获得合束激光特性分析 |
| 3.5.4 标准白光D65 的合成 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 用于碱金属蒸汽激光器泵浦的窄线宽780nm半导体激光源 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 “FAC+BTS+SAC+RVBG”结构设计 |
| 4.3 “FAC+SAC+RVBG”结构Zemax模拟分析 |
| 4.4 “FAC+BTS+SAC+RVBG”结构Zemax模拟分析 |
| 4.5 单线阵半导体激光源的光谱锁定 |
| 4.5.1 单线阵半导体激光源的性质 |
| 4.5.2 光谱锁定试验设计 |
| 4.5.3 光谱锁定试验结果分析 |
| 4.6 百瓦级窄线宽碱金属泵浦光源 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于光谱合束与偏振复用的半导体激光合束光源 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单线阵800nm半导体激光光谱合束 |
| 5.3 四线阵800nm半导体激光光谱合束 |
| 5.4 基于双T-SBC谐振腔共用单光栅的半导体激光合束光源 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）医疗脱毛半导体激光器光学治疗头设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 激光医学的发展 |
| 1.1.2 半导体激光器在激光医疗中的应用进展 |
| 1.2 半导体激光脱毛治疗仪的发展 |
| 1.3 半导体激光脱毛仪的构成和医疗脱毛应用 |
| 1.4 课题研究的意义 |
| 1.5 课题研究的内容 |
| 2 激光医疗理论基础及激光医疗脱毛原理 |
| 2.1 激光与生物组织的作用 |
| 2.2 半导体激光脱毛治疗原理 |
| 2.3 小结 |
| 3 半导体激光器的原理特性和封装 |
| 3.1 半导体激光器的原理 |
| 3.2 半导体激光器的光束特性 |
| 3.3 半导体激光器的封装类型 |
| 3.4 小结 |
| 4 半导体激光器光学整形技术 |
| 4.1 半导体激光微光学整形技术 |
| 4.1.1 快慢轴微透镜光学整形技术 |
| 4.1.2 BPP转换光学技术原理 |
| 4.1.3 BPP平衡光学方法 |
| 4.2 激光扩束技术研究 |
| 4.2.1 反望远扩束技术 |
| 4.2.2 分光片扩束技术 |
| 4.3 半导体激光合束技术研究 |
| 4.3.1 空间合束技术 |
| 4.3.2 偏振合束技术 |
| 4.3.3 波长合束技术 |
| 4.3.4 混合合束能量密度提升技术 |
| 4.4 半导体激光光束匀化技术研究 |
| 4.4.1 微透镜匀化技术 |
| 4.4.2 光导光匀化技术 |
| 4.4.3 光束空间排布叠加匀化技术 |
| 4.5 小结 |
| 5 连续变换光斑激光光学治疗头设计 |
| 5.1 设计指标 |
| 5.2 整体方案设计构思 |
| 5.3 系统光学设计方案 |
| 5.3.1 半导体激光器选型 |
| 5.3.2 快慢轴微透镜组设计 |
| 5.3.3 偏振合束组设计 |
| 5.3.4 微分扩束微透镜组设计 |
| 5.3.5 微透镜匀化组设计 |
| 5.3.6 光斑变换组设计 |
| 5.3.7 各组光路整体优化 |
| 5.4 小结 |
| 6 旋转阶跃变换光斑激光光学治疗头设计 |
| 6.1 设计指标 |
| 6.2 整体方案设计构思 |
| 6.3 系统光学设计方案构思 |
| 6.3.1 激光器选型和快慢轴微透镜组设计 |
| 6.3.2 空间合束组设计 |
| 6.3.3 微分扩束微透镜组设计 |
| 6.3.4 旋转阶跃式光斑变换匀化组设计 |
| 6.3.5 各组光路整体优化及光斑输出仿真 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（6）半导体激光阵列光场耦合问题的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光器的原理 |
| 1.2 激光器的产生与发展 |
| 1.3 激光器的分类 |
| 第2章 半导体激光器 |
| 2.1 仪器简介 |
| 2.2 半导体激光器的工作原理 |
| 2.3 半导体激光器的发展 |
| 2.4 半导体激光器的常用参数 |
| 2.5 半导体激光器的应用 |
| 2.6 半导体激光器的发展趋势 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 高斯光束 |
| 3.1 高斯光束的聚焦 |
| 3.2 基模高斯光束 |
| 3.3 基模高斯光束在自由空间的传输规律 |
| 3.4 基模高斯光束的特征函数 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 大功率半导体激光器的阵列化技术 |
| 4.1 大功率半导体激光器及其应用 |
| 4.2 大功率半导体激光阵列 |
| 4.3 高密度化、大规模化技术 |
| 4.4 耦合 |
| 4.4.1 耦合的分类 |
| 4.4.2 耦合系数 |
| 4.5 发光单元的光强表示 |
| 4.6 关于发光单元的光强的计算与讨论 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 主体程序的设计与说明 |
| 5.1 程序的分块流程图 |
| 5.2 程序各部分的说明及编程思路 |
| 5.2.1 基模高斯光束 |
| 5.2.2 第 m 个单元发出的光场 En 以及反射后的光场 Emb，耦合份额 Cnm |
| 5.2.3 完整程序的流程图 |
| 5.2.4 程序运行结果 |
| 5.2.5 程序中需要注意的问题 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）大功率半导体激光器合束技术及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 大功率半导体激光器研究进展 |
| 1.2.1 大功率半导体激光器器件研究进展 |
| 1.2.2 大功率半导体激光器合束研究进展 |
| 1.3 半导体激光器在工业加工中的应用 |
| 1.3.1 半导体激光器在焊接中的应用 |
| 1.3.2 半导体激光器在切割中的应用 |
| 1.3.3 半导体激光器在熔覆中的应用 |
| 1.4 本论文的研究意义 |
| 1.5 本论文的主要工作及安排 |
| 第2章 大功率半导体激光器封装技术的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 热沉的选择 |
| 2.3 热沉镀金工艺研究 |
| 2.4 芯片焊接工艺研究 |
| 2.4.1 热沉、芯片的前期处理 |
| 2.4.2 焊料的选择 |
| 2.4.3 铟厚度问题 |
| 2.4.4 VLO20 真空焊接工艺 |
| 2.5 焊接质量评价 |
| 2.5.1 夹具和压力的影响分析 |
| 2.5.2 焊料厚度的影响分析 |
| 2.5.3 烧结工艺曲线的影响分析 |
| 第3章 大功率半导体激光光纤耦合技术及光束质量研究 |
| 3.1 半导体激光光纤耦合理论 |
| 3.1.1 光纤介绍 |
| 3.1.2 半导体激光与光纤耦合理论 |
| 3.1.3 半导体激光光纤耦合效率的影响因素 |
| 3.2 半导体激光光纤耦合调节与固定 |
| 3.2.1 光纤金属化封装 |
| 3.2.2 半导体激光光纤调节与固定 |
| 3.3 半导体激光光束质量评价 |
| 3.3.1 光束聚焦特征参数值 BPP |
| 3.3.2 M2因子 |
| 3.3.3 亮度 |
| 3.4 影响半导体激光光束质量的因素 |
| 第4章 大功率半导体激光器非相干合束技术研究 |
| 4.1 大功率半导体激光器非相干合束 |
| 4.1.1 空间合束 |
| 4.1.2 偏振合束 |
| 4.1.3 波长合束 |
| 4.2 100 瓦单管合束模块的研究 |
| 4.2.1 100 瓦单管合束光学设计 |
| 4.2.2 100 瓦模块整体实验研究 |
| 4.3 500 瓦 mini-bar 合束模块的设计 |
| 4.3.1 500 瓦 mini-bar 合束光学设计 |
| 4.3.2 500 瓦模块整体结构设计 |
| 4.4 2000 瓦 cm-bar 合束模块的研究 |
| 4.4.1 2000 瓦 cm-bar 合束光学设计 |
| 4.4.2 2000 瓦模块整体实验研究 |
| 4.5 光学透镜装调分析 |
| 4.5.1 快轴准直镜装调分析 |
| 4.5.2 慢轴准直镜装调分析 |
| 第5章 大功率半导体激光器散热技术研究 |
| 5.1 风冷散热原理简介 |
| 5.1.1 热管散热 |
| 5.1.2 热电制冷散热 |
| 5.1.3 散热材质 |
| 5.1.4 风扇散热 |
| 5.2 百瓦级单管合束模块的热阻分析与散热设计 |
| 5.2.1 风冷散热性能的几何因素分析 |
| 5.2.2 风冷散热模块整体热阻分析 |
| 5.2.3 风冷散热模块整体热阻实验测量 |
| 5.2.4 百瓦级单管合束模块风冷散热设计及实验 |
| 5.3 2000 瓦 cm-bar 合束模块水冷板散热设计及实验 |
| 5.4 500 瓦 mini-bar 合束模块水冷板散热设计及分析 |
| 第6章 高功率半导体激光加工机介绍 |
| 6.1 高功率半导体激光加工光源 |
| 6.1.1 500 瓦半导体激光切割光源 |
| 6.1.2 2000 瓦半导体激光焊接光源 |
| 6.2 高功率半导体激光加工用水冷机 |
| 6.2.1 水冷机的选择方法 |
| 6.2.2 水冷机的制冷量的计算 |
| 6.3 高功率半导体激光加工用电源 |
| 6.4 高功率半导体激光加工用高能光纤 |
| 6.5 高功率半导体激光加工用加工头 |
| 6.6 高功率半导体激光加工用机械臂 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导教师及作者简介 |
| 致谢 |
（8）大功率半导体激光器单管合束及光纤耦合的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 大功率半导体激光器进展 |
| 1.3 半导体激光在现代工业上的应用 |
| 1.4 本论文的研究意义 |
| 1.5 本论文的主要工作及安排 |
| 第2章 大功率半导体激光的传输特性 |
| 2.1 半导体激光器的工作原理及结构参数 |
| 2.2 半导体激光器的光束特性 |
| 2.3 激光光束质量的评价 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 半导体激光器合束及光纤耦合原理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 半导体激光器非相干合束技术 |
| 3.3 单管半导体激光器合束技术 |
| 3.4 半导体激光器光纤耦合理论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 半导体激光器光纤耦合模块的设计与研制 |
| 4.1 高亮度单管合束半导体激光器光纤耦合模块的研制 |
| 4.2 高效率单管半导体激光器光纤耦合模块的研制 |
| 4.3 160W 光电对抗光源的研制 |
| 4.4 万瓦级激光熔覆光源的设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 半导体激光器合束调试误差分析 |
| 5.1 快轴准直镜的装调误差 |
| 5.2 慢轴准直镜的装调误差 |
| 5.3 扩束系统的装调误差 |
| 5.4 聚焦光束与光纤的失配 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 大功率半导体激光器光纤耦合模块风冷散热 |
| 6.1 温度对半导体激光器的影响 |
| 6.2 风冷散热原理 |
| 6.3 160W 单管合束光纤耦合模块风冷散热的结构设计 |
| 6.4 风冷散热系统测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导老师及作者简介 |
| 致谢 |
（9）高功率半导体激光器Au-Sn焊料制备与焊装工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 半导体激光器的发展历史 |
| §1.2 高功率半导体激光器的优点和应用 |
| §1.3 高功率半导体激光器的国内外发展现状和趋势 |
| §1.4 高功率半导体激光器的封装散热技术 |
| §1.5 本论文主要工作及研究目的 |
| 第二章 高功率半导体激光器阵列的关键技术问题 |
| §2.1 量子阱激光器外延结构的优化设计 |
| §2.2 高功率激光器阵列条的优化设计 |
| §2.3 腔面镀膜技术 |
| §2.4 低阻欧姆接触技术 |
| §2.5 高效散热技术 |
| §2.6 封装技术 |
| §2.7 激光器的制作工艺流程 |
| §2.8 本章小结 |
| 第三章 半导体激光器的热特性 |
| §3.1 单管半导体激光器的热特性分析 |
| §3.2 线阵半导体激光器的热分析 |
| §3.3 测量激光器温升的实验方法 |
| §3.4 系统热阻的计算 |
| §3.5 温度对激光器性能的影响 |
| §3.6 温度与激光器结构设计、工艺的关系 |
| §3.7 本章小结 |
| 第四章 半导体激光器的焊装工艺 |
| §4.1 芯片焊接方法及机理 |
| §4.2 失效模式分析 |
| §4.3 焊接质量的检验 |
| §4.4 焊接不良原因及相应措施 |
| §4.5 热沉的分类和选择 |
| §4.6 焊料的分类和选择 |
| §4.7 金锡合金焊料的制备 |
| §4.8 半导体激光器的焊装 |
| §4.9 本章小结 |
| 第五章 实验数据分析与讨论 |
| §5.1 Au的电镀效果及其改进 |
| §5.2 Sn的蒸镀效果及其改进 |
| §5.3 Au-Sn合金焊料焊装单管激光器的烧结实验及改进 |
| §5.4 Au-Sn合金焊料焊装激光器有源区温升和热阻的测定 |
| §5.5 本章小结 |
| 第六章 结束语 |
| §6.1 全文总结 |
| §6.2 本论文的创新点 |
| §6.3 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和申请的专利 |
（10）大功率半导体激光模块的散热与封装研究（论文提纲范文）
| 提要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 大功率半导体激光器的发展概况 |
| 1.2 大功率半导体激光器的优点及应用 |
| 1.2.1 大功率半导体激光器的优点 |
| 1.2.2 大功率半导体激光器的应用 |
| 1.3 大功率半导体激光器的研究进展 |
| 1.4 大功率半导体激光器的发展趋势 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 半导体激光器的热特性分析 |
| 2.1 半导体激光器的热源 |
| 2.1.1 无辐射复合 |
| 2.1.2 辐射再吸收 |
| 2.1.3 辐射转移 |
| 2.2 半导体激光器的热阻 |
| 2.3 半导体激光器的温度特性 |
| 2.3.1 温度对激光器光谱的影响 |
| 2.3.2 温度对阈值电流密度的影响 |
| 2.3.3 温度对输出光功率的影响 |
| 2.3.4 温度对器件寿命的影响 |
| 第三章 大功率半导体激光列阵模块的封装 |
| 3.1 大功率半导体激光模块封装的关键问题 |
| 3.2 大功率半导体激光列阵模块的基本封装结构 |
| 3.2.1 直连结构 |
| 3.2.2 支架结构 |
| 3.3 一种新的封装形式 |
| 3.3.1 结构设计及制备方法 |
| 3.3.2 结构的优缺点分析 |
| 第四章 大功率半导体激光列阵微通道热沉的设计与制造 |
| 4.1 微通道热沉简介 |
| 4.2 微通道热沉的优化 |
| 4.2.1 热沉材料的选择 |
| 4.2.2 冷却液的选择 |
| 4.2.3 热沉结构的模拟计算 |
| 4.3 无氧铜微通道热沉的设计与制备 |
| 4.3.1 无氧铜微通道热沉的设计 |
| 4.3.2 深层光刻分离曝光化学腐蚀技术制备微通道 |
| 4.3.3 无氧铜微通道热沉的制备 |
| 4.4 无氧铜微通道热沉的性能测试 |
| 4.4.1 Bar 条的安装 |
| 4.4.2 实验结果与分析 |
| 4.5 微通道热沉冷却大功率半导体激光器迭阵的设计 |
| 4.5.1 迭阵封装结构的设计 |
| 4.5.2 封装中的几个关键问题 |
| 第五章 总结 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 本论文的创新点 |
| 参考文献 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 致谢 |
| 硕士期间主要成果 |
四、高功率半导体激光器标准列阵单元及散热器的设计与制作（论文参考文献）
- [1]可调谐半导体激光器封装的热特性和热应力的分析与优化[D]. 叶卫斌. 桂林电子科技大学, 2021(02)
- [2]近红外面发射激光器高功率输出及其模式控制的研究[D]. 张继业. 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), 2021(03)
- [3]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)
- [4]高功率半导体激光器外腔合束技术及白激光研究[D]. 田景玉. 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), 2019(08)
- [5]医疗脱毛半导体激光器光学治疗头设计[D]. 蔡磊. 西安工业大学, 2019(03)
- [6]半导体激光阵列光场耦合问题的研究[D]. 葛文. 河北科技大学, 2013(05)
- [7]大功率半导体激光器合束技术及应用研究[D]. 张志军. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）, 2013(10)
- [8]大功率半导体激光器单管合束及光纤耦合的研究[D]. 朱洪波. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）, 2012(09)
- [9]高功率半导体激光器Au-Sn焊料制备与焊装工艺研究[D]. 黄波. 长春理工大学, 2008(02)
- [10]大功率半导体激光模块的散热与封装研究[D]. 苏华. 吉林大学, 2007(04)