62半导体激光器结构.ppt

半导体激光器的结构要求 机械稳定性； 电连接； 散热问题； 典型的封装形式 Bar p面朝下焊接到热沉上，热沉充当正极； 热沉根据散热量不同分为有源、无源热沉； N面电连接采用Cu箔或金丝引线。 Bar 的n面电连接 Bar P面与热沉的焊接 难点：位置的控制 Bar P面与热沉的焊接 难点：焊层内部空洞问题 产生原因：1、固化过程中的“出气”； 2、焊料氧化，浸润性变差。 焊层内部空洞的影响 Bar焊接焊料的选择 软焊料 纯In材料具有非常好的延展性，抗疲劳性以及抗裂纹传播率.适用于CTE与GaAs差别较大的热沉材料与激光bar之间的焊接，例如：CVD金刚石、无氧铜和AlN等材料。 硬焊料 AuSn合金为激光bar焊接的首选硬焊料。适用于热沉材料热膨胀系数(CTE)与GaAs差别非常小的情况，例如：BeO热沉和CuW合金热沉。 In 焊料的缺点 极限寿命为1-2×104小时左右； 光束质量随工作时间增加而降低（In蠕变加剧Smile效应）； 不利于更高功率工作（连续输出功率120W/bar）； 工业用低占空比完全调制硬脉冲条件下工作寿命几百小时； 控制激光bar结温≤55℃。 Bar 焊接的“Smile”效应 Bar 封装时的应力特性 由于bar 的GaAs衬底的热膨胀系数与热沉热膨胀系数不一致引入应力。 半导体激光器的工作状态 按电流的持续时间分： 1、连续（CW） 2、准连续（QCW） 3、脉冲（pulse） 按电流的变化程度分： 1、连续（CW） 2、软脉冲（Soft pulse） 3、硬脉冲（Hard pulse） 不同脉宽情况下的热效应 低占空比硬脉冲工作状态 AuSn焊料的特点 AuSn焊料的使用 新一代CTE热沉 Bar 内应力分布 END * * 上节课回顾： 1、半导体激光器的指标参数 2、半导体激光器的制备流程； 以50%电光转换效率计算，一个典型的中等功率50W/bar，腔长为1mm，热流密度为500W/cm2，电流密度1000A/cm2 以每个发光单元2W，有源区尺寸1um×100um计算，体发热密度2×1010W/m3。 发光方向 电流方向 热散出方向 上电极 下电极 3?m 3?m 焊层局部空洞会导致其表面激光bar内部发光单元局部温升， 进而降低光电转换效率，降低器件工作寿命或突然实效。 高温、高电流密度条件下稳定性好； 激光bar结温可允许达80 ℃； 寿命高达3-4万小时； 工业用低占空比完全调制硬脉冲条件下寿命与普通工作状态寿命差别不大。 Cu heat sink bar facet * *