1 华东师范大学信息学院光电系极化材料与器件教育部重点实验室, 上海 200241
2 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室, 上海 200083
高功率半导体激光器具有效率高、寿命长、体积小,及成本低等优点,在****、材料加工和抽运源等领域具有广泛应用。阐述了镓砷/GaAs基近红外波段激光器和镓氮/GaN基蓝绿光波段激光器的缺陷类型、发射特征,以及相关研究进展,通过聚焦商用器件,利用变条件分波段发射谱及其热像,展示了与缺陷相关的发射信号来源和空间分布,分析了内部光学损伤(COD)动力学,指出了现有“外COD”模型在解释器件热退化机理上的局限性。
激光器 高功率半导体激光器 红外缺陷发射 热效应 激光与光电子学进展
2019, 56(11): 110001
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术重点实验室, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出一种采用双铜-金刚石的“三明治”封装结构, 利用有限元分析方法研究了其与传统的Cu+CuW硬焊料封装结构激光器的热应力与Smile.对比模拟结果发现新封装结构热应力降低43.8%, Smile值增加95%.在次热沉热膨胀系数与芯片材料匹配的情况下, 使用弹性模量更大的次热沉材料, 可对芯片层热应力起到更好的缓冲作用.以硬焊料封装结构为例, 分析了负极和次热沉厚度对器件Smile的影响.结果表明负极片厚度从50 μm增加到300 μm, 器件工作结温降低2.26 ℃, Smile减小0.027 μm, 芯片的热应力增加22.95 MPa.当次热沉与热沉的厚度比小于29%时, Smile随次热沉厚度增加而增加; 而当次热沉厚度超过临界点后, Smile随次热沉厚度增加而减小.当次热沉厚度达到临界点(2300 μm)时, 硬焊料封装的半导体激光器具有最大的Smile值3.876 μm.制备了CuW厚度分别为300 μm和400 μm的硬焊料封装976 nm激光器, 并测量了其发光光谱.通过对比峰值波长漂移量, 发现CuW厚度增加了100 μm, 波长红移增加了1.25 nm, 根据温度和应力对波长的影响率可知应力减小了18.05 MPa.测得两组器件的平均Smile值分别为0.904 μm和1.292 μm.实验证明增加CuW厚度可减小芯片所受应力, 增大Smile值.
大功率半导体激光器 封装 有限元分析 热应力 High power diode laser Packaging Finite element method Thermal stress Smile Smile
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 江苏华博数控设备有限公司, 江苏 淮安 223100
随着半导体激光自身输出功率和转换效率的提升, 半导体激光已经广泛的应用于激光加工领域。本文针对目前激光加工领域对半导体激光硬化光源的需求, 研制了波长为976 nm的连续输出半导体激光硬化光源。该光源采用空间/偏振合束工艺达到了较高的合束效率, 采用柱面微透镜阵列分割与聚焦镜复合较好地匀化了巴条激光器慢轴方向固有的光强起伏, 使聚焦光斑的光强呈平顶分布。最后对该光源进行了实验装调和测试。结果表明, 在工作电流为93 A时, 光源的最大输出功率为5 120W, 电光转换效率达47%, 光斑尺寸为2 mm×16 mm, 光斑分布为平顶分布, 平整度大于90%, 满足工业中对大面积、高效率激光硬化的要求。
激光加工 高功率半导体激光器 激光光源 激光硬化 合束 laser processing high power diode laser laser source laser hardening beam combination
1 中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300308
2 北京工业大学 激光工程研究院, 北京 100124
反射光损伤影响了大功率半导体激光器在工业加工中的进一步应用, 为了解决大功率半导体激光器工业应用中遇到的问题, 对大功率半导体激光器防反射光损伤技术的研究具有重要意义。利用半导体激光线偏振光的特性, 采用偏振分光镜和λ/4波片的组合装置, 实现大功率半导体激光器的主动防反射光损伤; 结合利用光电监测单元对反射光强度进行监测, 反射光强度高于损伤阈值时, 关闭激光输出, 实现被动防反射光损伤, 研制出了既具有主动防反射光损伤功能又具有被动防反射光损伤功能的防反射光损伤装置, 可应用于工业加工用的大功率半导体激光器中。
大功率半导体激光器 防反射光损伤 主被动结合 high power diode laser anti-reflective laser damage combination of active and passive
1 School of Optoelectronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 School of Automation, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Frontiers of Optoelectronics
2014, 7(1): 102
为了获得成分及性能连续变化的梯度涂层，采用2.5 kW半导体激光器和四路联动送粉系统，利用旁轴送粉方式，通过成形过程中实时改变Ni25/Ni60双组分自熔合金粉末及AlSi12/Fe62双金属自熔合金粉末的组分配比，在45#钢棒状基体上分别制备了宽度为9 mm的粉末组分连续变化的螺旋状梯度涂层。对涂层试样进行能量色散谱(EDS)、显微组织及显微硬度测试。结果表明，沿涂层制备方向，Ni25/Ni60梯度涂层中Cr元素含量和显微硬度连续降低；AlSi12/Fe62梯度涂层中Fe、Cr和Al等元素含量分别沿制备方向连续变化；两种涂层各自的显微组织呈明显变化。
激光技术 半导体激光器 梯度涂层 连续变化的成分及性能 中国激光
2013, 40(12): 1203005
1 特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室（浙江工业大学）, 浙江 杭州 310014
2 浙江工业大学激光加工技术工程研究中心, 浙江 杭州 310014
大功率半导体激光器在工业领域有着广泛的应用。综述了大功率半导体激光器的特性，着重介绍了其在国内外表面改性领域的研究进展，并对目前大功率半导体激光器在表面改性领域中的直接应用进行了介绍，最后展望了其发展趋势。
激光技术 大功率半导体激光器 激光表面改性 激光与光电子学进展
2013, 50(5): 050004
光电信息控制和安全技术重点实验室, 河北 三河 065201
半导体激光器驱动电源的性能直接影响着激光输出稳定性和激光器寿命。给出了 40 ℃高温环境下 100 W高功率光纤耦合半导体激光器模块的驱动电源设计方法, 主要包括: 恒流源设计、 TEC双向温度控制器及相应的单片机控制器和保护电路设计等。该驱动电源实现了电流输出范围 0~45 A连续可调, 电流控制精度优于 1%; 控温范围+15 ℃~+35 ℃, 控温精度 0.5 ℃。
高功率半导体激光器 恒流源 TEC温度控制器 单片机控制器 high-power diode laser constant-current source TEC temperature controller MCU controller
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所， 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生部， 北京 100088
针对高功率二极管激光器的封装要求，通过磁控溅射的方法制备了Au80Sn20合金焊料，使用扫描电子显微镜(SEM)观察其微结构和表面形貌；利用能谱仪(EDX)和X射线荧光测试仪分析其成分；采用差热分析法(DTA)测试其熔化温度，并用制备的Au80Sn20合金焊料进行了可焊性实验。结果表明：磁控溅射法可以制备Au80Sn20合金焊料，其制备的Au80Sn20合金焊料表面无明显缺陷，结构致密；成分与理论值接近；熔点与理论熔点接近；焊接浸润性好,空洞率小,强度大。
Au80Sn20合金焊料 高功率二极管激光器 磁控溅射 合金靶 Au80Sn20 alloy solder high power diode laser magnetron sputtering alloy target
1 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
2 吉林大学 和平校区公共教学中心，吉林 长春130033
针对高功率1060 nm半导体激光器的外延结构，分析了影响器件功率进一步提高的原因.根据分析，优化了激光器的量子阱结构和波导结构，并理论模拟了波导宽度对模式和输出功率的影响.根据不同模式的光场分布，对量子阱有源区的位置进行了优化，并设计了非对称、宽波导结构.对不同模式的限制因子进行了计算，结果表明，优化后的非对称波导结构能够在降低基模的限制因子的同时，增加高阶模式的损耗.
高功率半导体激光器 波导宽度 模式 high power diode laser 1060 nm 1060 nm waveguide width mode
