碳化硅封装高功率半导体激光器散热性能研究

倪羽茜; 井红旗; 孔金霞; 王翠鸾; 刘素平; 马骁宇

doi:doi:10.3788/CJL201845.0101002

中国激光, 2018, 45 (1): 0101002, 网络出版: 2018-01-24

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Thermal Performance of High-Power Laser Diodes Packaged by SiC Ceramic Submount

倪羽茜 ^1,2,*井红旗 ¹孔金霞 ¹王翠鸾 ¹刘素平 ¹马骁宇 ¹

作者单位

¹ 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程中心, 北京 100083

² 中国科学院大学, 北京 100049

图 & 表

图 1. 半导体激光器F-mount封装结构示意图

Fig. 1. Schematic of the F-mount package of laser diodes

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图 2. (a)温度系数测量值与线性拟合曲线;(b)瞬态冷却曲线;(c)半导体激光器的结构函数曲线

Fig. 2. (a) Experimental data of temperature coefficient and linearly fitted curve; (b) transient cooling curves; (c) structure function curves of laser diodes

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图 3. 典型激光器连续工作方式的电光特性

Fig. 3. Electrical-optical characteristics of typical laser diodes

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表 1COS封装结构的材料参数和结构参数

Table1. Detailed parameters of the material and structure of COS package

Layer	CTE /(10^-6·K^-1)	Elasticmodulus /GPa	Poissonratio	Thermal conductivity /(W·m^-1·K^-1)	Specific heat /(kJ·kg^-1·K^-1)	Thickness inexperiment /μm
GaAs	6.03	85.3	0.312	45	5.32	110
Cu-SiC	17.00	130.0	0.350	398	0.38	68
SiC	3.90	221.0	0.210	490	0.69	346
Cu-AlN	17.00	130.0	0.350	398	0.38	79
AlN	4.10	270.0	0.260	200	0.69	324

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表 2SiC和AlN封装的半导体激光器在16 A电流注入时的输出特性

Table2. Output characteristics of laser diodes packaged by SiC and AlN respectively at 16 A current injection

Number of laser diodes	Submount material	Power /W	Electro-optical conversion efficiency /%	Wavelength /nm
SiC-1	SiC	15.9	56.8	913.3
SiC-2	SiC	15.5	55.1	913.5
AlN-1	AlN	15.0	53.2	912.8
AlN-2	AlN	15.1	53.9	912.5

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倪羽茜, 井红旗, 孔金霞, 王翠鸾, 刘素平, 马骁宇. 碳化硅封装高功率半导体激光器散热性能研究[J]. 中国激光, 2018, 45(1): 0101002. Ni Yuxi, Jing Hongqi, Kong Jinxia, Wang Cuiluan, Liu Suping, Ma Xiaoyu. Thermal Performance of High-Power Laser Diodes Packaged by SiC Ceramic Submount[J]. Chinese Journal of Lasers, 2018, 45(1): 0101002.

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图 1. 半导体激光器F-mount封装结构示意图

Fig. 1. Schematic of the F-mount package of laser diodes

图 2. (a)温度系数测量值与线性拟合曲线;(b)瞬态冷却曲线;(c)半导体激光器的结构函数曲线

Fig. 2. (a) Experimental data of temperature coefficient and linearly fitted curve; (b) transient cooling curves; (c) structure function curves of laser diodes

图 3. 典型激光器连续工作方式的电光特性

Fig. 3. Electrical-optical characteristics of typical laser diodes

表 1COS封装结构的材料参数和结构参数

Table1. Detailed parameters of the material and structure of COS package

表 2SiC和AlN封装的半导体激光器在16 A电流注入时的输出特性

Table2. Output characteristics of laser diodes packaged by SiC and AlN respectively at 16 A current injection

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图 1. 半导体激光器F-mount封装结构示意图

Fig. 1. Schematic of the F-mount package of laser diodes

图 2. (a)温度系数测量值与线性拟合曲线;(b)瞬态冷却曲线;(c)半导体激光器的结构函数曲线

Fig. 2. (a) Experimental data of temperature coefficient and linearly fitted curve; (b) transient cooling curves; (c) structure function curves of laser diodes

图 3. 典型激光器连续工作方式的电光特性

Fig. 3. Electrical-optical characteristics of typical laser diodes

表 1COS封装结构的材料参数和结构参数

Table1. Detailed parameters of the material and structure of COS package

表 2SiC和AlN封装的半导体激光器在16 A电流注入时的输出特性

Table2. Output characteristics of laser diodes packaged by SiC and AlN respectively at 16 A current injection

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