半導體激光器的熱耗散功率詳解

半導體激光器的熱狀態和工作方式有關，一般有三種工作方式：

1）在直流驅動下的CW連續工作；

2）直流偏置在閾值附近的小信號調制；

3）在脈沖狀態下工作，常將具有高占空比的脈沖工作方式稱為準連續QCW。

在QCW模式下的一個特立，占空比為1時就是連續工作模式，激光器所產生的熱耗散功率為：

IV分別為激光器上的脈沖峰值工作電流和相應的電壓，rs為串聯電阻，Pp為輸出的光脈沖峰值功率，T為脈沖寬度，f為脈沖重復頻率。Tf稱為占空比。Pp和占空比Tf之積為平均光功率，熱耗散功率在激光器中產生的溫升為：

rT為激光器的熱阻。當占空比比較小的時候，激光器處在發熱和散熱的交替過程，不會有大量的熱累計，然而在CW或QCW狀態下，激光器的內部有大量的熱累計，對激光器的運行是一種極大的考驗，產生的溫升和結區面積S有關，相當于加大了熱阻，結區溫度為：

J為激光器的工作電流密度，Rs=rsS；RT=rTS。

半導體激光器的熱阻和使用的熱沉、芯片與熱沉的接觸狀況有關，例如InGaAsP/InP埋層異質結激光器，襯底接觸熱沉的熱阻是76℃/W，而以相反一邊（襯底朝上）接觸熱沉其熱阻為44℃/W。激光器熱沉是一個用于吸收和散發熱量的組件，在激光器中起到非常重要的作用。激光器熱沉通常有一個類似于銅或鋁的底部，其上覆蓋了一個熱導率很高的材料。這個高熱導率材料通常是金屬或合金，比如銅、銀、金、鎢、鉬等，它可以快速將熱量從底部導出。

早期常用銅作為熱沉，目前有用AlN，SiC、金剛石做熱沉的。

性能也是差別較大。：