反射法測量大功率半導體激光器腔面溫度

CAVITY SURFACE TEMPERATURE MEASUREMENT OF HIGH POWER SEMICONDUCTOR LASERS BY REFLECTION METHOD

 摘　要
大功率半導體激光器作為半導體激光器的一個重要組成部分，近幾年來，其迅速發(fā)展在國際上受到普遍關注。隨著各種不同輸出功率、不同工作方式、不同光束質量的新型半導體激光器的發(fā)展，以及在各種新興領域中的重要應用，其熱特性研究凸顯出越來越重要的作用。
本文通過光熱反射原理，采用非接觸探測方法測量了大功率二極管激光器腔面溫度分布，并取得了初步結果。實驗及分析表明，有源區(qū)是產生熱最多的地方，通過測量不同偏置電流時的光反射信號幅值，獲得了腔面溫度分布，測量溫度精確度為1℃。整個實驗裝置及測量方法簡單可靠，可望實際用于大功率二極管激光器的腔面溫度評價及性能優(yōu)化研究。

關鍵詞：大功率半導體激光器  光熱反射  腔面溫度  鎖相放大器

 
ABSTRACT
In recent years, development of high power semiconductor lasers which was a important part of semiconductor lasers has taken great attention of researchers. As more novel semiconductors with different working mode, beam quality and power level emerged for application in new field, the heat characteristic research became more and more important.
The cavity facet temperature of high power diode lasers can be measured by non-touch detection method in according to opto-thermal reflection theory, and the main result was obtained. It has been revealed that there is a large amount of heat generation in the active region while the device operates, The cavity facet temperature profile can be achieved by measuring optical reflecting intensity under different bias current. The temperature measurement accurary was within 1.0 ℃. This measure system is simple and nondestructive for eva luation of high power diode lasers, and it can be used as a method of cavity facet temperature eva luation and characteristics optimization.

Key words: high power semiconductor lasers, photo-thermal reflectance, cavity facet temperature, locked phase amplifier

 
 
目    　錄
摘　要
ABSTRACT
目　錄
第一章　緒　論 1
1.1 大功率半導體激光器的研究現(xiàn)狀 1
1.2 半導體激光器溫升測量技術及研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 測量半導體激光器溫升的常用方法 4
1.2.2 半導體激光器熱特性光學測量技術研究進展 6
1.3 論文的主要內容 9
第二章　大功率半導體激光器熱特性分析 10
2.1 溫度對半導體激光器特性參數(shù)的影響 10
2.1.1 溫度對半導體激光器輸出波長的影響 10
2.1.2 溫度對半導體激光器閾值電流的影響 10
2.1.3 溫度對半導體激光器輸出功率的影響 12
2.1.4 溫度對半導體激光器發(fā)光光譜的影響 12
2.1.5 溫度對半導體激光器壽命的影響 14
2.2 大功率半導體激光器熱源分布 14
2.3 大功率半導體激光器的連續(xù)工作 15
第三章　大功率半導體激光器腔面溫度測量 18
3.1 反射法測量大功率半導體激光器腔面溫度實驗原理 18
3.2 利用光熱反射技術對樣片的實驗 19
3.3 聚焦光斑大小的定性測量 20
3.4 大功率半導體激光器腔面溫度測量的實驗裝置 23
3.4.1裝置示意圖 23
3.4.2鎖相放大技術 24
3.4.3對激光器出射激光的濾波 28
3.4.4其它光學元件 28
第四章　大功率半導體激光器的散熱技術 30
4.1 半導體激光器的致冷器 30
4.2 散熱方式 32
4.3 微通道熱沉簡介 32
第五章　主要實驗結果 35
5.1 測試器件 35
5.2 測試結果與分析 35
第六章　結論與展望 37
6.1 主要結論 37
6.2 對今后工作的展望 37
致　謝 39
參考文獻 40