高功率二极管激光器失效特性研究

利用统计分析手段,对高功率二极管激光器封装中各工艺环节引起器件失效的原因进行了分析和归类。根据几种失效模式的分析结果,焊接空隙、结短路、腔面退化是引起高功率DL失效的主要模式,针对高功率二极管激光器失效的主要模式,对焊料沉积夹具及焊接工艺参数进行了改进和优化,大大提高了封装工艺水平,使封装的器件成品率由原来的77%提高到了85%以上。

高平均功率面阵二极管激光器封装

对激光二极管中冷却和界面联接热阻两个关键环节进行了分析 ,设计了一种五层结构的模块式铜微通道冷却器 ,对于腔长 0 .9mm、宽 1 0 mm的线阵激光器二极管 (DL )芯片热阻为0 .39°C/W。对冷却器进行了面阵 DL封装实验 ,在工作电流 5 2 A,电压 41 .4V时 ,封装的面阵 DL输出功率 1 0 0 5 W,电光效率 45 %,中心波长 80 7.3nm,谱宽约 2 .2 nm。经快轴准直后整个面阵输出激光的发散角小于 2°(快轴 )× 1 2°(慢轴 )。

二极管激光器模块式微通道冷却器的优化设计

对不同结构的微通道冷却器进行了模拟散热计算，优化了冷却器的结构参数。冷却器采用纯铜或Cu-WCu合金复合结构，由多层金属片焊接而成。Cu-WCu合金复合结构的冷却器内部散热片采用具有高热导率的无氧铜制作，上、下表面采用硬度高，热导率也较高的WCu合金制作。这种结构不仅避免了无氧铜较软，面形和棱边质量难控制的缺点，还可提高冷却器的强度，使冷却器可以做得较薄。冷却器外形尺寸为25mm×12mm×1．5mm。分别采用模拟热源和连续二极管激光器芯片对优化结构的微通道冷却器的热阻进行了实验测量，图1为不同冷却水流量下冷却器的热阻曲线。