石墨片作辅助热沉的高功率半导体激光器热传导特性

为使边发射高功率单管半导体激光器有源区温度降低,增加封装结构的散热性能,降低器件封装成本,提出一种采用高热导率的石墨片作为辅助热沉的高功率半导体激光器封装结构。利用有限元分析研究了采用石墨片作辅助热沉后,封装器件的工作热阻更低,散热效果更好。研究分析过渡热沉铜钨合金与辅助热沉石墨的宽度尺寸变化对半导体激光器有源区温度的影响。新型封装结构与使用铜钨合金作为过渡热沉的传统结构相比,有源区结温降低4.5K,热阻降低0.45K/W。通过计算可知,激光器的最大输出功率为20.6W。在研究结果的指导下,确定铜钨合金与石墨的结构尺寸,以达到最好的散热效果。

直接输出半导体激光熔覆截齿表面的组织与磨损性能研究

本研究为了提高截齿的性能,延长截齿的使用寿命。本实验使用大功率宽带半导体激光设备,在42CrMo基材上制备了超硬复合材料,获得了与基材紧密结合的高硬度,高耐磨性熔覆层。研究结果表明:熔覆层的硬度可达到855.6 HV0.3,将基体硬度提高了3.45倍;在基体的热影响区,部分基体硬度可达到550 HV0.3;熔覆层的摩擦系数与失重量均比基体的摩擦系数与失重量小,提高了截齿的抗磨损性能;熔覆层厚度可以达到1351μm;当功率为3500 W时,WC开始大量的熔解,并与其他的元素相结合,形成树枝状、块状的共晶物,其成分主要是由Fe、Co、Cr、W等元素组成;熔覆层中不同梯度元素含量的变化导致熔覆层各个梯度的性能出现差异,Fe、Cr、Si、W元素的改变是影响熔覆层中硬度变化的内在因素;WC颗粒周围存在微小的树枝状晶体,有利于防止WC颗粒的脱落,提高熔覆层耐磨性及硬度;铁基碳化物涂层能够增强截齿性能,减少截齿在应用过程中损伤,延长截齿的使用寿命。