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双应力交叉步进加速退化试验下大功率半导体激光器寿命预测方法
1
作者 张业奇 王贞福 +5 位作者 李特 陈琅 张佳晨 吴顺华 刘嘉辰 杨国文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期120-129,共10页
高可靠性已成为大功率半导体激光器实用化的重要指标之一,而寿命预测是大功率半导体激光器可靠性评估的首要环节。文中提出了一种双应力交叉步进加速退化的试验方法,对830 nm F-mount封装的大功率半导体激光器进行了四种不同的双应力条... 高可靠性已成为大功率半导体激光器实用化的重要指标之一,而寿命预测是大功率半导体激光器可靠性评估的首要环节。文中提出了一种双应力交叉步进加速退化的试验方法,对830 nm F-mount封装的大功率半导体激光器进行了四种不同的双应力条件A[22℃,1.4 A],B[42℃,1.4 A],C[42℃,1.8 A],D[62℃,1.8 A]下的电流-温度交叉步进加速退化试验研究,对光输出功率退化轨迹进行拟合,按照80%功率退化作为失效判据,结合修正后的艾琳模型和威布尔分布外推得到器件在正常工作条件下的平均失效时间(MTTF)为5811 h。文中给出了完整的加速退化模型建立过程与详细的外推寿命计算方法,并对模型进行了准确性检验,误差不超过10%。该方法相比单应力恒定加速试验方法,可以大幅度节约试验时间和试验成本,这对于大功率半导体激光器的自主研制具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 加速退化试验 双应力 寿命
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大功率半导体激光器驱动电源 被引量:20
2
作者 李季 陈结祥 +2 位作者 张毅 戚俊 涂碧海 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期30-34,共5页
根据半导体激光二极管的工作特性,设计了一种以VICOR电源为功率模块,以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为大功率变换器件的大功率激光二极管驱动电源。该驱动电源电路简单,能有效地抑制电源的浪涌冲击,保证了激光二极管不受外界的电干扰。在线... 根据半导体激光二极管的工作特性,设计了一种以VICOR电源为功率模块,以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为大功率变换器件的大功率激光二极管驱动电源。该驱动电源电路简单,能有效地抑制电源的浪涌冲击,保证了激光二极管不受外界的电干扰。在线保护机制可实时对半导体激光器工作监控,半导体激光器的慢启动电路、温控电路保证了半导体激光器安全工作。该电源已应用于机载激光雷达样机系统中,通过一年多的使用,半导体激光二极管工作正常,性能稳定可靠。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 驱动电源 激光二极管电源 功率模块 IGBT 浪涌损伤 技术指标
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国内大功率半导体激光器研究及应用现状 被引量:74
3
作者 马骁宇 王俊 刘素平 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期189-194,共6页
近年来,国内外在大功率半导体激光器方面的研究均取得了很大的进展。其中,大功率半导体激光器列阵的研究和应用成为最大的亮点,如超高电光转换效率、高亮度和高可靠性等主要光电特性均实现了巨大的突破。针对国内大功率半导体激光器主... 近年来,国内外在大功率半导体激光器方面的研究均取得了很大的进展。其中,大功率半导体激光器列阵的研究和应用成为最大的亮点,如超高电光转换效率、高亮度和高可靠性等主要光电特性均实现了巨大的突破。针对国内大功率半导体激光器主要研究内容和关键技术进行了总结,在外延片结构中广泛采用应变量子阱结构、无铝有源区宽波导大光腔结构及非对称波导结构来提高端面光学灾变损伤光功率密度,还从腔面光学膜、器件封装、器件可靠性、光束整形与耦合以及器件应用等几个方面给予介绍。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 外延片结构 光学膜 封装 光束整形与耦合
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大功率半导体激光器的可靠性研究 被引量:7
4
作者 曹玉莲 王乐 +3 位作者 廖新胜 程东明 刘云 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期100-102,共3页
对InGaAs/AlGaAs和InGaAsP/GaAs有源区含铝的 915nm和无铝的 80 8nm腔面镀膜及未镀膜的大功率半导体激光器进行了老化实验。在老化前通过综合参数测试仪测试两种激光器的斜率效率、阈值电流 ,发现有腔面膜的激光器比无腔面膜的激光器的... 对InGaAs/AlGaAs和InGaAsP/GaAs有源区含铝的 915nm和无铝的 80 8nm腔面镀膜及未镀膜的大功率半导体激光器进行了老化实验。在老化前通过综合参数测试仪测试两种激光器的斜率效率、阈值电流 ,发现有腔面膜的激光器比无腔面膜的激光器的阈值电流降低 2 5 %以上。在 1 2倍阈值电流下 ,恒流老化 40h左右 ,老化后再分别测试它们的阈值电流、功率参数 ,我们发现在老化后未镀膜的激光器的阈值电流和镀有腔面膜的激光器相比增加 2 5mA以上 ,输出功率也比镀过腔面膜的减小到了原来的 1/ 2 ,可见腔面保护对于延长激光器的寿命是很重要的。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 可靠性 腔面膜 老化实验
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大功率半导体激光器远场特性研究 被引量:9
5
作者 李丽娜 吴金辉 宋俊峰 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期95-97,共3页
由于半导体激光器输出光束的不对称性 ,使得它在许多应用过程中必须采用特殊的光学系统进行光束整形。在设计光学系统的光学元件及进行光学耦合时需要了解激光器的远场特性。通过用量子阱激光器的解理面上的边界条件解亥姆霍兹方程 ,获... 由于半导体激光器输出光束的不对称性 ,使得它在许多应用过程中必须采用特殊的光学系统进行光束整形。在设计光学系统的光学元件及进行光学耦合时需要了解激光器的远场特性。通过用量子阱激光器的解理面上的边界条件解亥姆霍兹方程 ,获得关于远场强度分布、光束散角 ,并用计算机给出各种理论曲线及数据。用自行设计制作的测试装置测量 ,获得激光器的远场分布曲线给出了测试数据。计算机给出的理论远场分布曲线与实验测试获得的远场分布曲线完全一致。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 光束质量 远场特性 不对称性 光学系统设计 光束整形 量子阱激光器 亥姆霍兹方程 光束散角
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大功率半导体激光器最新研究进展 被引量:8
6
作者 张靖 刘刚明 +1 位作者 田坤 廖柯 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期151-155,共5页
大功率半导体激光器在军事领域和工业领域有着广泛的应用。综述了大功率半导体激光器最新研究进展,着重于在提高可靠性、提高功率转换效率、波长稳定、拓展波长范围等方面所取得的进步,并对目前大功率半导体激光器在材料加工领域中的直... 大功率半导体激光器在军事领域和工业领域有着广泛的应用。综述了大功率半导体激光器最新研究进展,着重于在提高可靠性、提高功率转换效率、波长稳定、拓展波长范围等方面所取得的进步,并对目前大功率半导体激光器在材料加工领域中的直接应用进行了介绍,并展望了其发展趋势。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 功率转换效率 波长稳定 扩展波长范围
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大功率半导体激光器腔面氮钝化的研究 被引量:6
7
作者 何新 崔碧峰 +3 位作者 刘梦涵 李莎 孔真真 黄欣竹 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期805-808,共4页
针对980 nm大功率半导体激光器腔面离子铣氮钝化处理工艺进行了研究,发现腔面离子铣氮钝化可以提高激光器的输出特性及COD功率,器件输出功率提高了32.14%;老化实验后,经过氮钝化的半导体激光器没有明显退化,而未经氮钝化处理的激光器退... 针对980 nm大功率半导体激光器腔面离子铣氮钝化处理工艺进行了研究,发现腔面离子铣氮钝化可以提高激光器的输出特性及COD功率,器件输出功率提高了32.14%;老化实验后,经过氮钝化的半导体激光器没有明显退化,而未经氮钝化处理的激光器退化严重;使用俄歇谱测试仪(AES)对钝化处理后的半导体激光器试验片进行测试,发现有部分的氮离子遗留在腔面处;氮元素含量由原有的0%上升到20%,与此同时,氧元素的含量由原来的61%降至30%。结果表明,该技术能够改善半导体激光器的腔面特性,器件的可靠性和使用寿命可望得到提高。 展开更多
关键词 激光器 大功率半导体激光器 腔面钝化 离子铣 灾变性光学损伤(COD)
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大功率半导体激光器有源区温度影响因素分析 被引量:6
8
作者 杨宏宇 刘林 +3 位作者 舒世立 乔岩欣 邵勇 石凤健 《江苏科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2017年第2期143-147,共5页
为了提高大功率半导体激光器模块散热性能,文中数值模拟研究了激光器模块的温度场,分析了焊料导热系数及其厚度、热沉导热系数和半导体制冷器冷面温度对芯片有源区温度及模块散热性能的影响规律.结果表明:焊料厚度在2~24μm范围内,无高... 为了提高大功率半导体激光器模块散热性能,文中数值模拟研究了激光器模块的温度场,分析了焊料导热系数及其厚度、热沉导热系数和半导体制冷器冷面温度对芯片有源区温度及模块散热性能的影响规律.结果表明:焊料厚度在2~24μm范围内,无高阻层形成,模块散热性能稳定,而当焊料厚度大于24μm后,有源区温度迅速升高;随着热沉导热系数的增加,有源区温度呈指数形式下降,且当其导热系数小于1200 W/m·K时,温度降低更显著;半导体制冷器冷面温度与有源区温度呈比例系数为1的线性关系. 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 温度分布 焊料 热沉 半导体制冷器
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大功率半导体激光器腔面抗烧毁技术 被引量:4
9
作者 李永 杨红伟 +2 位作者 陈宏泰 张世祖 彭海涛 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2010年第4期207-212,222,共7页
首先介绍了连续激光器单管老化试验,试验通过测试不同老化时间激光器腔面的烧毁功率,对腔面烧毁发生的过程进行了分析。分析认为,大功率半导体激光器腔面烧毁失效的根本原因是腔面烧毁功率在老化过程中持续减小,最终低于激光器输出功率... 首先介绍了连续激光器单管老化试验,试验通过测试不同老化时间激光器腔面的烧毁功率,对腔面烧毁发生的过程进行了分析。分析认为,大功率半导体激光器腔面烧毁失效的根本原因是腔面烧毁功率在老化过程中持续减小,最终低于激光器输出功率,造成激光器灾变性光学镜面破坏(COMD)。随后对腔面烧毁的微观物理机理进行了介绍,重点讨论了腔面缺陷相关的非辐射复合、量子阱带边吸收、自由载流子吸收造成的腔面温度升高以及腔面高温导致腔面缺陷密度增加并且向腔内攀移的微观过程。最后,介绍了电流非注入腔面、大光腔材料、长腔长设计、腔面离子铣钝化工艺等腔面抗烧毁技术研究情况,并对这些技术提高腔面抗烧毁功率以及改善腔面长期稳定性的效果进行了讨论。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 灾变性光学镜面损伤 非辐射复合 电流非注入腔面 腔面离子铣 大光腔材料
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大功率半导体激光器远场光分布特性 被引量:3
10
作者 曹长庆 曾晓东 +4 位作者 冯喆珺 霍雷 商继敏 朱东济 安毓英 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期68-72,共5页
对于以TM模工作的大功率半导体激光器,基于偏轴高斯光束模型,推导了描述其光波传播特性的非傍轴矢量场模型,数值计算了大功率半导体激光器光束的远场光强分布和发散角特性,讨论了bar型半导体激光器的远场光分布特性,给出了bar型半导体... 对于以TM模工作的大功率半导体激光器,基于偏轴高斯光束模型,推导了描述其光波传播特性的非傍轴矢量场模型,数值计算了大功率半导体激光器光束的远场光强分布和发散角特性,讨论了bar型半导体激光器的远场光分布特性,给出了bar型半导体激光器的远场光强分布模型及数值仿真结果.仿真结果表明,大功率半导体激光器的矢量光场和标量光场的光强分布有一定差异,光强误差随光波的传输距离的增加而减小,随着垂直于结方向的坐标的增大,误差也增大;bar型半导体激光器的远场光斑随着距离增加,光斑分别呈分离状、开始交叠、甚至出现平顶.该远场分布模型为定量描述bar型大功率半导体激光器的远场分布、合理设计光学整形系统以及正确评价光束质量提供了重要依据. 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 远场分布 阵列 仿真
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808nm大功率半导体激光器腔面膜优化设计 被引量:4
11
作者 套格套 路国光 +3 位作者 尧舜 宁永强 刘云 王立军 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期778-780,784,共4页
推导出半导体激光器前腔面和后腔面上的入射激光功率之比,阐述了后腔面膜电场强度优化设计的重要性。从实际问题出发在以往腔面膜的研制基础上,选择适合制备808 nm大功率半导体激光器腔面的镀膜材料。给出了镀制腔面膜过程中会出现的种... 推导出半导体激光器前腔面和后腔面上的入射激光功率之比,阐述了后腔面膜电场强度优化设计的重要性。从实际问题出发在以往腔面膜的研制基础上,选择适合制备808 nm大功率半导体激光器腔面的镀膜材料。给出了镀制腔面膜过程中会出现的种种关键问题的解决方法,针对各种具体应用提出几种前腔面设计方案。得到后腔面电场强度优化设计的膜系。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 电场强度优化设计 腔面膜
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大功率半导体激光器步进加速老化研究 被引量:7
12
作者 王德宏 李雅静 安振峰 《微纳电子技术》 CAS 2008年第9期508-511,共4页
介绍了半导体激光器寿命测试的理论依据,给出了由电流应力决定的寿命测试的数学模型,据此对AlGaInAs/AlGaAs/GaAs 808nm大功率半导体激光器进行常温电流步进加速老化实验。由步进加速老化的理论依据及数学模型推算出了步进加速寿命实验... 介绍了半导体激光器寿命测试的理论依据,给出了由电流应力决定的寿命测试的数学模型,据此对AlGaInAs/AlGaAs/GaAs 808nm大功率半导体激光器进行常温电流步进加速老化实验。由步进加速老化的理论依据及数学模型推算出了步进加速寿命实验时间折算公式,利用步进加速寿命实验时间折算公式推算出了器件在额定应力条件下工作的寿命结果;根据实验后器件的失效模式分析,与恒定应力加速老化方式下的实验结果相对比分析,确认该步进加速实验方法可以适用于半导体激光器的加速老化。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 电流步进 加速老化 寿命 失效模式
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808nm波长锁定大功率半导体激光器列阵 被引量:3
13
作者 安振峰 黄科 邓海丽 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2011年第5期296-299,共4页
大功率半导体激光器列阵(DLA)具有功率高、电光转换效率高、可靠性强、寿命长、体积小及成本低等诸多优点,但其波长随温度变化较大,光谱线宽较宽,这些缺点直接限制了其实际应用。为了解决此问题,采用体布拉格光栅(VBG)构成波长锁定... 大功率半导体激光器列阵(DLA)具有功率高、电光转换效率高、可靠性强、寿命长、体积小及成本低等诸多优点,但其波长随温度变化较大,光谱线宽较宽,这些缺点直接限制了其实际应用。为了解决此问题,采用体布拉格光栅(VBG)构成波长锁定大功率半导体激光器系统。体布拉格光栅可以把波长锁定,同时把光谱线宽压窄,从而有效改善了DLA波长漂移和光谱线宽的情况。在载体水冷温度为30~60℃时,大功率半导体激光器列阵自由运行,波长温度漂移系数为0.26nm/℃,光谱线宽为2~3nm。当采用体布拉格光栅作为外腔反馈后,DLA的光谱线宽被压缩到了1.2nm,波长稳定在体布拉格光栅波长807.1nm附近,波长温度漂移系数小于0.005nm/℃。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器列阵 体布拉格光栅(VBG) 外腔 波长锁定 光谱线宽 808nm
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用于大功率半导体激光器封装的Au-Sn合金焊料的制备和特性研究 被引量:6
14
作者 黄波 陈金强 +4 位作者 杨凯 孙亮 宋国才 高欣 薄报学 《长春理工大学学报(自然科学版)》 2007年第3期1-4,共4页
介绍了具有极好热特性、电特性和机械特性以及相对低的熔化温度的Au(80wt.%-Sn(20wt.%)共熔合金焊料的制备方法和过程,研究了用于焊接大功率半导体激光器的Au-Sn合金的特性,并探讨了获得可靠焊接应注意的问题。
关键词 Au-Sn合金焊料 大功率半导体激光器 共熔合金 焊接
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微通道散热大功率半导体激光器研究 被引量:1
15
作者 黄科 杨红伟 +3 位作者 车相辉 彭海涛 王媛媛 徐会武 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2009年第11期656-659,共4页
基于GaInAs/AlGaAs应变量子阱大光腔结构激光器芯片和无氧铜微通道热沉,采用In焊料烧结工艺,制作了976nm大功率连续激光器单条。在20℃热沉冷却条件下,输入电流110A时,输出功率104.9W,电光转换效率达到最大值64%。输入电流300A时,输出功... 基于GaInAs/AlGaAs应变量子阱大光腔结构激光器芯片和无氧铜微通道热沉,采用In焊料烧结工艺,制作了976nm大功率连续激光器单条。在20℃热沉冷却条件下,输入电流110A时,输出功率104.9W,电光转换效率达到最大值64%。输入电流300A时,输出功率276.6W,电光转换效率达到54.2%。对激光器单条的热阻以及特征温度进行了测试分析,根据分析结果模拟了激光器单条在大电流下的输出特性,模拟结果显示热饱和是限制激光器最大输出功率的原因。因此,为了提高大功率激光器的输出功率,需要进一步提高激光器的特征温度,并降低热阻以改善散热情况。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 大光腔结构 微通道热沉 电光转换效率 热阻 特征温度
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大功率半导体激光器的远场分布特性 被引量:3
16
作者 商继敏 曾晓东 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1088-1091,共4页
对于以TM模工作的大功率半导体激光器,利用矢量瑞利衍射积分公式,推导了描述其光波传播特性的非傍轴矢量场模型,数值计算了大功率半导体激光器光束的远场光强分布和发散角特性,并与标量非傍轴理论进行了比较.结论表明,大功率半导体激光... 对于以TM模工作的大功率半导体激光器,利用矢量瑞利衍射积分公式,推导了描述其光波传播特性的非傍轴矢量场模型,数值计算了大功率半导体激光器光束的远场光强分布和发散角特性,并与标量非傍轴理论进行了比较.结论表明,大功率半导体激光器的矢量光场和标量光场的光强分布和远场发散角都有一定差异,光强误差随光波的传输距离的增加而减小,随着垂直于结平面方向坐标的增大,误差也增大;发散角误差与波导结构参数有关. 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 瑞利-索末菲衍射 远场光强分布 发散角
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大功率半导体激光器模块散热结构的数值优化 被引量:1
17
作者 尧舜 丁鹏 +3 位作者 张亮 张辉 曹银花 王智勇 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期49-51,共3页
考虑大功率半导体激光bar外延结构中GaAs衬底热阻导致p、n面散热的非对称性,利用商用有限元软件Ansys对目前常用的DPSSL侧泵浦源亚封装子模块的散热性能进行了分析和结构优化,并根据优化结构实际制备出3 bar激光线阵泵浦源,其连续输出... 考虑大功率半导体激光bar外延结构中GaAs衬底热阻导致p、n面散热的非对称性,利用商用有限元软件Ansys对目前常用的DPSSL侧泵浦源亚封装子模块的散热性能进行了分析和结构优化,并根据优化结构实际制备出3 bar激光线阵泵浦源,其连续输出功率超过120 W,中心波长为807.7 nm,光谱宽度(FWHM)为2.8 nm。该数值分析结果对根据实际需要设计、封装出不同结构尺寸的大功率半导体激光泵浦源模块具有现实的指导意义。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 泵浦源 温度分布 结构优化
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大功率半导体激光器发散角测量技术研究 被引量:1
18
作者 王玉田 张锐 +1 位作者 沈晓华 张贵军 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期62-64,共3页
研究利用一种步进电机和光电转换装置组成的测试系统测量大功率半导体激光器发散角的方法。根据使用要求选择合适的探测元件,设计了测试系统。以波长950 nm,阈值电流200 mA,功率为900 mW的大功率半导体激光器为实验对象,结果显示,... 研究利用一种步进电机和光电转换装置组成的测试系统测量大功率半导体激光器发散角的方法。根据使用要求选择合适的探测元件,设计了测试系统。以波长950 nm,阈值电流200 mA,功率为900 mW的大功率半导体激光器为实验对象,结果显示,发散角测试精度可达到0.1°。在860-1 064 nm波长范围内多次实验,验证了该方法具有的实用精度要求。分析了发散角测量的影响因素。 展开更多
关键词 发散角测量 大功率半导体激光器 探测器 误差
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包含寄生参数的大功率半导体激光器等效电路模型 被引量:2
19
作者 刘谈平 王召巴 《中北大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2014年第6期750-756,共7页
对大功率半导体激光器驱动电源仿真研究时,需要建立体现大功率半导体激光器电气特性的等效负载模型,目前的LD(Laser Diode)电路模型由于缺乏寄生参数而不适用.本文根据大功率半导体激光器的测试数据,通过分析改进LD的速率方程,建立了包... 对大功率半导体激光器驱动电源仿真研究时,需要建立体现大功率半导体激光器电气特性的等效负载模型,目前的LD(Laser Diode)电路模型由于缺乏寄生参数而不适用.本文根据大功率半导体激光器的测试数据,通过分析改进LD的速率方程,建立了包含寄生参数的大功率半导体激光器等效电路模型.仿真结果表明:该等效电路模型的V-I曲线和P-I曲线与厂家给出的曲线一致,可以作为仿真大功率半导体激光驱动电源的等效负载. 展开更多
关键词 等效电路模型 大功率半导体激光器 寄生参数 仿真
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大功率半导体激光器腔面镀膜的理论研究 被引量:2
20
作者 辛国锋 陈国鹰 +4 位作者 陈高庭 瞿荣辉 方祖捷 花吉珍 赵润 《中国材料科技与设备》 2006年第6期57-60,共4页
从平面波假设出发推导了多层薄膜的特性矩阵,得到了膜系的反射率计算公式。研究了腔面反射率对大功率半导体激光器的外量子效率、阈值增益和输出功率比的影响,并给出了整个膜系反射率随膜层的光学厚度、折射率差及其层数的变化趋势。... 从平面波假设出发推导了多层薄膜的特性矩阵,得到了膜系的反射率计算公式。研究了腔面反射率对大功率半导体激光器的外量子效率、阈值增益和输出功率比的影响,并给出了整个膜系反射率随膜层的光学厚度、折射率差及其层数的变化趋势。该模型对半导体激光器的腔面膜层设计具有实际的指导意义。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 腔面镀膜 光学厚度 平面波 反射率
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