碳化硅过渡热沉对C-mount封装激光器散热的影响

为了改善半导体激光器的散热性能,在C-mount封装的基础上添加了高热导率碳化硅(silicon carbide,SiC)材料作为过渡热沉。通过有限元分析的方式获得最优SiC结构参数:厚度为0.4 mm,高度为1.9 mm,宽度为6.35 mm。选取波长为808 nm、功率为10 W、腔长为1.5 mm的芯片并对其进行封装,对设计结果进行理论热模拟及实验测试。通过实验测试验证了仿真模拟结果,实验结果为:激光器热阻、输出功率、电光转换效率分别为4.08℃/W、17.8 W、61.5%。验证了SiC结构参数设计的可行性,相比传统激光器热而言,本文设计方案使半导体激光器的热阻降低了0.49℃/W、功率与电光转化效率提高了10%。

基于ANSYS Workbench半导体激光器封装热特性分析

通过对半导体激光器热特性的理论分析,使用ANSYSWorkbench软件,模拟分析单管半导体激光器芯片温度和热流分布,输出功率为10W时,传统c-mount封装芯片温度为66.393℃,热阻为4.6K/W。通过在热沉与激光器芯片间添加一层高热导率的石墨烯,增加热流扩散面积,使芯片温度下降到55.587℃,热阻3.5K/W,散热效果明显,计算得到最大输出功率从15.4W提升到18.5W,通过计算得知,其输出功率提升了20%。