北京航空航天大学学报 ›› 2019, Vol. 45 ›› Issue (3): 588-596.doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0336

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窄线宽半导体激光器的热设计及优化

刘思喆1, 全伟1,2, 翟跃阳1   

  1. 1. 新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室, 北京 100083;
    2. 北京航空航天大学 大数据精准医疗高精尖中心, 北京 100083
  • 收稿日期:2018-06-07 出版日期:2019-03-20 发布日期:2019-04-04
  • 通讯作者: 全伟,E-mail:quanwei@buaa.edu.cn E-mail:quanwei@buaa.edu.cn
  • 作者简介:刘思喆,女,硕士研究生。主要研究方向:精密机械设计;全伟,男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:精密仪器与量子传感技术;翟跃阳,男,博士,副教授,博士生导师。主要研究方向:精密仪器与量子传感技术。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(61773043,61227902,61374210,61421063,61703025)

Thermal design and optimization of narrow linewidth semiconductor lasers

LIU Sizhe1, QUAN Wei1,2, ZHAI Yueyang1   

  1. 1. Fundamental Science on Novel Inertial Instrument & Navigation System Technology Laboratory, Beijing 100083, China;
    2. Beijing Advanced Innovation Center for Big Data-Based Precision Medicine, Beihang University, Beijing 100083, China
  • Received:2018-06-07 Online:2019-03-20 Published:2019-04-04

摘要: 激光管内产生的热流对结构固有特性的影响是窄线宽半导体激光器结构设计的重点研究问题之一。基于机械性能和温度载荷要求,以整体结构散热最大化为目标,对内部热载荷进行了分析与应用研究,并以此为依据对半导体激光器的结构尺寸与结构形式进行了优化设计,该方法使激光器整体温度最大值由24.6℃降至22.827℃,并且分析了前100 s内瞬态温度变化曲线,通过优化结构使得散热均匀性得到很好的改善。

关键词: 半导体激光器, 热分析, 热设计, 结构尺寸优化, 结构形式优化

Abstract: The influence of the heat flow generated in the laser tube on the inherent characteristics of the structure is one of the key research issues in the design of narrow linewidth semiconductor lasers. Based on the mechanical properties and temperature load requirements, this paper aims at maximizing the heat dissipation of the overall structure. The internal thermal load is analyzed and applied. Based on this, the structural size and structural forms of the semiconductor laser are optimized. The method reduces the maximum temperature of the laser from 24.6℃ to 22.827℃, and analyzes the transient temperature curve in the first 100 s. The heat dissipation uniformity is improved by optimizing the structure.

Key words: semiconductor laser, thermal analysis, thermal design, structural size optimization, structural form optimization

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