半导体激光器的热耗散功率详解

半导体激光器的热状态和工作方式有关，一般有三种工作方式：

1）在直流驱动下的CW连续工作；

2）直流偏置在阈值附近的小信号调制；

3）在脉冲状态下工作，常将具有高占空比的脉冲工作方式称为准连续QCW。

在QCW模式下的一个特立，占空比为1时就是连续工作模式，激光器所产生的热耗散功率为：

IV分别为激光器上的脉冲峰值工作电流和相应的电压，rs为串联电阻，Pp为输出的光脉冲峰值功率，T为脉冲宽度，f为脉冲重复频率。Tf称为占空比。Pp和占空比Tf之积为平均光功率，热耗散功率在激光器中产生的温升为：

rT为激光器的热阻。当占空比比较小的时候，激光器处在发热和散热的交替过程，不会有大量的热累计，然而在CW或QCW状态下，激光器的内部有大量的热累计，对激光器的运行是一种极大的考验，产生的温升和结区面积S有关，相当于加大了热阻，结区温度为：

J为激光器的工作电流密度，Rs=rsS；RT=rTS。

半导体激光器的热阻和使用的热沉、芯片与热沉的接触状况有关，例如InGaAsP/InP埋层异质结激光器，衬底接触热沉的热阻是76℃/W，而以相反一边（衬底朝上）接触热沉其热阻为44℃/W。激光器热沉是一个用于吸收和散发热量的组件，在激光器中起到非常重要的作用。激光器热沉通常有一个类似于铜或铝的底部，其上覆盖了一个热导率很高的材料。这个高热导率材料通常是金属或合金，比如铜、银、金、钨、钼等，它可以快速将热量从底部导出。

早期常用铜作为热沉，目前有用AlN，SiC、金刚石做热沉的。

性能也是差别较大。：

做热沉产品的一些常见公司：

目前成本来说金刚石的成本还是较贵，AlN的单价还可以接受，SiC也挺贵的。

审核编辑：汤梓红