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反射法测量大功率半导体激光器腔面温度

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

 摘　要
大功率半导体激光器作为半导体激光器的一个重要组成部分，近几年来，其迅速发展在国际上受到普遍关注。随着各种不同输出功率、不同工作方式、不同光束质量的新型半导体激光器的发展，以及在各种新兴领域中的重要应用，其热特性研究凸显出越来越重要的作用。
本文通过光热反射原理，采用非接触探测方法测量了大功率二极管激光器腔面温度分布，并取得了初步结果。实验及分析表明，有源区是产生热最多的地方，通过测量不同偏置电流时的光反射信号幅值，获得了腔面温度分布，测量温度精确度为1℃。整个实验装置及测量方法简单可靠，可望实际用于大功率二极管激光器的腔面温度评价及性能优化研究。

关键词：大功率半导体激光器  光热反射  腔面温度  锁相放大器

 
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    　录
摘　要
ABSTRACT
目　录
第一章　绪　论 1
1.1 大功率半导体激光器的研究现状 1
1.2 半导体激光器温升测量技术及研究现状 3
1.2.1 测量半导体激光器温升的常用方法 4
1.2.2 半导体激光器热特性光学测量技术研究进展 6
1.3 论文的主要内容 9
第二章　大功率半导体激光器热特性分析 10
2.1 温度对半导体激光器特性参数的影响 10
2.1.1 温度对半导体激光器输出波长的影响 10
2.1.2 温度对半导体激光器阈值电流的影响 10
2.1.3 温度对半导体激光器输出功率的影响 12
2.1.4 温度对半导体激光器发光光谱的影响 12
2.1.5 温度对半导体激光器寿命的影响 14
2.2 大功率半导体激光器热源分布 14
2.3 大功率半导体激光器的连续工作 15
第三章　大功率半导体激光器腔面温度测量 18
3.1 反射法测量大功率半导体激光器腔面温度实验原理 18
3.2 利用光热反射技术对样片的实验 19
3.3 聚焦光斑大小的定性测量 20
3.4 大功率半导体激光器腔面温度测量的实验装置 23
3.4.1装置示意图 23
3.4.2锁相放大技术 24
3.4.3对激光器出射激光的滤波 28
3.4.4其它光学元件 28
第四章　大功率半导体激光器的散热技术 30
4.1 半导体激光器的致冷器 30
4.2 散热方式 32
4.3 微通道热沉简介 32
第五章　主要实验结果 35
5.1 测试器件 35
5.2 测试结果与分析 35
第六章　结论与展望 37
6.1 主要结论 37
6.2 对今后工作的展望 37
致　谢 39
参考文献 40