基于VCSEL阵列的多材料复合热沉结构的热特性分析

作     者：王晨昕 邹永刚 范杰 石琳琳 岳钰新 宋英民 梁宏进 

作者机构：长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室 

出 版 物：《激光与光电子学进展》 (Laser & Optoelectronics Progress)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：Jilin Science and Technology Development Plan (No. 20240302022GX, No. 20210201030GX) The Natural Science Foundation of Chongqing(No. CSTB2022NSCQ-MSX0401) 

主　　题：垂直腔面发射半导体激光器 有限元分析 散热 过渡热沉 

摘      要：为了改善垂直腔面发射半导体激光器阵列的散热性能以及降低器件中各个发光单元之间的温差，从而提高器件的输出功率和出光均匀性，提出了一种将两种热导率有明显差异的材料填充于过渡热沉的新型散热结构。利用有限元分析软件，在传统的碳化硅过渡热沉中加入多沟槽结构并进行铜金刚石材料和氮化铝材料的填充。通过对多个沟槽内填充材料以及刻蚀深度的热仿真分析，探索了阵列器件中各单元温度随参数变化的规律。最后对结构参数加以优化设计了一种新型散热结构，相较于传统散热结构，器件的整体输出功率提升了14.2%。仿真新型结构封装阵列器件的温度分布可知，各个发光单元之间的最高温差由最初的10.94K降至0.15K。