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脊锥比对锥形半导体激光器输出特性的影响
1
作者 杨雅淳 杜志方 +2 位作者 宫梓傲 虞顺超 范杰 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2024年第1期1-8,共8页
锥形半导体激光器是一种兼顾高功率高光束质量的光电子器件,但在高功率工作时易受非线性效应(如自聚焦和光丝)影响导致光束质量恶化。基于广角有限差分光束传播法(WA-FD-BPM)对总腔长为2500μm锥形半导体激光器进行模拟研究,分析了脊形... 锥形半导体激光器是一种兼顾高功率高光束质量的光电子器件,但在高功率工作时易受非线性效应(如自聚焦和光丝)影响导致光束质量恶化。基于广角有限差分光束传播法(WA-FD-BPM)对总腔长为2500μm锥形半导体激光器进行模拟研究,分析了脊形区与锥形区长度比例对其输出特性的影响。结果表明,脊形区的滤波效应是影响锥形半导体激光器光束质量的重要因素,可通过合理优化脊锥比实现输出性能的提升。当脊锥比为2∶3时输出性能最佳。研究结果可为后续锥形半导体激光器的设计提供参考。 展开更多
关键词 锥形半导体激光器 脊形区 锥形区 光束质量 模拟仿真
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高功率半导体激光器技术发展与研究 被引量：13
2
作者 刘国军 薄报学 +2 位作者 曲轶 辛德胜 姜会林 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第z1期272-274,共3页
高功率半导体激光器及阵列具有可用激光波长丰富、电光转换效率高、调制特性好等许多优点,特别是作为固体激光器和光纤激光器的高效率泵浦源而获得的全固态紧凑型激光器,持续受到极大的关注,得到快速发展。近年来在高功率阵列半导体激... 高功率半导体激光器及阵列具有可用激光波长丰富、电光转换效率高、调制特性好等许多优点,特别是作为固体激光器和光纤激光器的高效率泵浦源而获得的全固态紧凑型激光器,持续受到极大的关注,得到快速发展。近年来在高功率阵列半导体激光器模块化技术、超高效率、高效冷却技术、半导体激光器及阵列的光束质量优化、高效电源驱动技术等方面都取得了长足的进步,促进了其广泛应用。将结合高功率半导体激光国家重点实验室的研究工作,概述近年来国内外半导体激光器技术的研究进展状况和发展趋势。 展开更多
关键词 高功率 半导体激光器 阵列 效率
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基于ZEMAX高功率半导体激光器光纤耦合设计 被引量：11
3
作者 周泽鹏 薄报学 +4 位作者 高欣 王文 许留洋 王云华 周路 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1208-1212,共5页
随着半导体激光器光源在激光加工领域的应用不断拓展,研制高耦合效率的半导体激光器光纤耦合模块变得十分重要。为了进一步提高光纤耦合激光二极管模块的输出功率,本文应用ZEMAX光学设计软件进行仿真模拟,将12只波长为808 nm、输出功率... 随着半导体激光器光源在激光加工领域的应用不断拓展,研制高耦合效率的半导体激光器光纤耦合模块变得十分重要。为了进一步提高光纤耦合激光二极管模块的输出功率,本文应用ZEMAX光学设计软件进行仿真模拟,将12只波长为808 nm、输出功率为10 W的单管半导体激光器通过合束方法高效率耦合进光纤。耦合光纤芯径为150μm、数值孔径为0.22,光纤输出功率为116.2 W,耦合效率为96.8%。 展开更多
关键词 半导体激光器 ZEMAX 高效率 高功率 光纤耦合
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高功率半导体激光器光纤耦合模块 被引量：16
4
作者 马晓辉 史全林 +2 位作者 徐莉 王玲 王智超 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期674-678,共5页
光纤耦合输出的高功率激光二极管模块具有体积小、光束质量好、亮度高等特点,在泵浦光纤激光器、材料处理、医疗仪器等领域都获得了广泛的应用。为了进一步提高光纤耦合激光二极管模块的输出功率,提出了基于多只激光二极管串联的光纤耦... 光纤耦合输出的高功率激光二极管模块具有体积小、光束质量好、亮度高等特点,在泵浦光纤激光器、材料处理、医疗仪器等领域都获得了广泛的应用。为了进一步提高光纤耦合激光二极管模块的输出功率,提出了基于多只激光二极管串联的光纤耦合方法。这种方法具有耦合效率高、光学元件加工简单等特点。利用两组反射镜,将多只高功率激光二极管输出光束经准直、复合、聚焦,耦合进光纤输出,根据激光二极管和光纤的相关参数设计了聚焦透镜。利用特殊加工的AlN材料作为过渡热沉解决了激光二极管的导热和相互之间的绝缘问题。采用这种方法将4只输出波长为980nm的高功率激光二极管输出光束耦合进数值孔径0.22、芯径100μm的多模光纤中,当工作电流为4.0A时,光纤连续输出功率为11.6W,耦合效率大于79%。 展开更多
关键词 高功率激光二极管 激光合束 光纤耦合
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高功率1060nm半导体激光器波导结构优化 被引量：10
5
作者 李特 郝二娟 +3 位作者 李再金 王勇 芦鹏 曲轶 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期226-230,共5页
针对高功率1060 nm半导体激光器的外延结构,分析了影响器件功率进一步提高的原因.根据分析,优化了激光器的量子阱结构和波导结构,并理论模拟了波导宽度对模式和输出功率的影响.根据不同模式的光场分布,对量子阱有源区的位置进行了优化,... 针对高功率1060 nm半导体激光器的外延结构,分析了影响器件功率进一步提高的原因.根据分析,优化了激光器的量子阱结构和波导结构,并理论模拟了波导宽度对模式和输出功率的影响.根据不同模式的光场分布,对量子阱有源区的位置进行了优化,并设计了非对称、宽波导结构.对不同模式的限制因子进行了计算,结果表明,优化后的非对称波导结构能够在降低基模的限制因子的同时,增加高阶模式的损耗. 展开更多
关键词 高功率半导体激光器 1060nm 波导宽度 模式
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高功率905nm InGaAs隧道结串联叠层半导体激光器 被引量：4
6
作者 李辉 曲轶 +2 位作者 张剑家 辛德胜 刘国军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2517-2520,共4页
设计出了隧道结串联叠层半导体激光器结构,采用分子束外延进行激光器材料的外延生长,材料经过光刻、腐蚀、欧姆接触、解理、腔面镀高反射/减反射膜、焊装等工艺,制作成条宽200μm、腔长800μm的半导体激光器。两隧道结激光器在脉冲宽度1... 设计出了隧道结串联叠层半导体激光器结构,采用分子束外延进行激光器材料的外延生长,材料经过光刻、腐蚀、欧姆接触、解理、腔面镀高反射/减反射膜、焊装等工艺,制作成条宽200μm、腔长800μm的半导体激光器。两隧道结激光器在脉冲宽度100ns,重复频率10kHz,30A工作电流下输出功率达到80 W,峰值发射波长为905.6nm,器件的阈值电流为0.8A,水平和垂直方向的发散角分别为7.8°和25°。 展开更多
关键词 高功率 应变量子阱 隧道结 半导体激光器
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高功率单管半导体激光器光纤耦合技术 被引量：8
7
作者 陈赫男 邹永刚 +3 位作者 徐莉 马晓辉 王玲 金亮 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2014年第1期6-9,共4页
高功率半导体激光技术的快速发展使得单元器件性能实现了重大突破,但在光束质量上仍存在较大的缺陷,难以同时得到较高的输出功率和亮度。探索将激光器快慢轴分别准直后直接耦合进入光纤,既可以避免使用到复杂光学系统又可以获得较高的... 高功率半导体激光技术的快速发展使得单元器件性能实现了重大突破,但在光束质量上仍存在较大的缺陷,难以同时得到较高的输出功率和亮度。探索将激光器快慢轴分别准直后直接耦合进入光纤,既可以避免使用到复杂光学系统又可以获得较高的输出功率。实验选取四只工作电流为2A,输出功率分别为1.636W、1.662W、1.659W、1.643W的980nm的单管半导体激光器作为光源,通过空间合束技术耦合进芯径200μm、数值孔径0.22的光纤中,输出功率3.41W,光纤耦合效率为51.7%。 展开更多
关键词 半导体激光器 空间合束 光束质量 光纤耦合
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高功率半导体激光器光纤耦合模块的可靠性研究 被引量：3
8
作者 胡放荣 熊显名 张剑家 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期358-360,共3页
文章从高功率半导体激光器光纤耦合模块的组成和各个部分的机理出发,详细分析了影响其可靠性的因素,主要有以下三个方面:激光器自身的因素、耦合封装工艺和电学因素。通过优化原有工艺与采用新技术,提高了模块的可靠性,拓宽了其应用领域。
关键词 半导体激光器 光纤耦合模块 可靠性
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高功率半导体激光器标准列阵单元及散热器的设计与制作 被引量：1
9
作者 王晓华 张宝顺 +2 位作者 王勇 李林 刘国军 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2004年第4期425-428,共4页
对高功率半导体激光器的标准列阵单元及散热器进行了设计和制作.采用该标准列阵单元及散热器对不同占空比的二维半导体激光器列阵的测试表明,中间通过插入不同厚度的无氧铜散热片,可有效地把不同负载的热量散发出去,保证器件有效工作,... 对高功率半导体激光器的标准列阵单元及散热器进行了设计和制作.采用该标准列阵单元及散热器对不同占空比的二维半导体激光器列阵的测试表明,中间通过插入不同厚度的无氧铜散热片,可有效地把不同负载的热量散发出去,保证器件有效工作,增加可靠性.并且可以通过简单地改变标准单元之间的散热片的厚度,从而改变激光器列阵的散热能力,控制不同的占空比因子. 展开更多
关键词 半导体激光器 激光器列阵 高功率 标准单元 占空比 器件 厚度 散热片 散热器 设计与制作
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采用层装配技术的高功率半导体激光器的研究 被引量：1
10
作者 张宝顺 王晓华 +3 位作者 王勇 芦鹏 李林 刘国军 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2004年第1期1-2,共2页
采用层装配技术 ,利用高压液体制冷方式 ,把各个激光单元通过散热片串联起来 ,激光器工作时散发的热量通过散热片传导给液体制冷系统。对于不同占空比的二维半导体激光器列阵 ,中间通过插入不同厚度的无氧铜散热片 ,可有效的把不同负载... 采用层装配技术 ,利用高压液体制冷方式 ,把各个激光单元通过散热片串联起来 ,激光器工作时散发的热量通过散热片传导给液体制冷系统。对于不同占空比的二维半导体激光器列阵 ,中间通过插入不同厚度的无氧铜散热片 ,可有效的把不同负载的热量散发出去 ,保证器件有效工作 。 展开更多
关键词 半导体激光器 层装配 高压液体制冷 散热片 可靠性
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GaAs基大功率半导体激光器无氧解理钝化技术研究 被引量：2
11
作者 芦鹏 李再金 +1 位作者 曲轶 马晓辉 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2014年第5期4-6,共3页
大功率半导体激光器失效的一个主要原因是半导体激光器的腔面退化,由于空气中解理时氧化而引起。针对性地设计了一种与磁控溅射台配合使用的惰性载气保护条件下的无氧解理操作台。采用磁控反应溅射腔面SiNx钝化膜工艺,获得了最高输出功... 大功率半导体激光器失效的一个主要原因是半导体激光器的腔面退化,由于空气中解理时氧化而引起。针对性地设计了一种与磁控溅射台配合使用的惰性载气保护条件下的无氧解理操作台。采用磁控反应溅射腔面SiNx钝化膜工艺,获得了最高输出功率比未镀膜的器件高65.7%,比湿法钝化技术的器件提高约21%的器件。证明无氧解理SiNx钝化技术是一种有效的减少腔面界面态,提高大功率半导体激光器COD阈值的技术手段。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 无氧钝化解理技术
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双曲面微透镜高功率半导体激光器光纤耦合 被引量：1
12
作者 徐莉 马晓辉 +2 位作者 史全林 李军 王玲 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2004年第4期38-40,共3页
本文对半导体激光器与多模光纤耦合问题进行了研究。对利用双曲面微透镜进行半导体激光器光纤耦合的方法进行了理论分析 ,提出了利用两个半柱型透镜代替双曲面透镜的计算模型 ,通过计算在理论上进一步验证了这种透镜对半导体激光器快轴... 本文对半导体激光器与多模光纤耦合问题进行了研究。对利用双曲面微透镜进行半导体激光器光纤耦合的方法进行了理论分析 ,提出了利用两个半柱型透镜代替双曲面透镜的计算模型 ,通过计算在理论上进一步验证了这种透镜对半导体激光器快轴和慢轴同时准直的效果。并利用这种双曲面透镜对发光面积为 1μm× 10 0 μm的半导体激光器与芯径 5 0 μm的多模光纤进行耦合实验得到总耦合效率为 74 %。 展开更多
关键词 高功率半导体激先器 双曲面微透镜 光纤耦合
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45°内反射镜高功率InGaAs/AlGaAs/GaAs面发射半导体激光器结构设计和制备
13
作者 李梅 曲轶 +4 位作者 王晓华 徐莉 李辉 刘维峰 刘国军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期395-398,共4页
研究了具有45°内反射镜的0 98μm辐射波长的应变InGaAs/AlGaAs/GaAs单量子阱面发射半导体激光器结构,并采用MBE方法进行了材料制备。同时利用X射线双晶衍射,低温(10K)光致发光(PL)和电化学C V方法检测和分析了外延薄膜的光电和结... 研究了具有45°内反射镜的0 98μm辐射波长的应变InGaAs/AlGaAs/GaAs单量子阱面发射半导体激光器结构,并采用MBE方法进行了材料制备。同时利用X射线双晶衍射,低温(10K)光致发光(PL)和电化学C V方法检测和分析了外延薄膜的光电和结构特性。在光致发光谱线中我们得到了发射波长0 919μm的谱峰,谱峰范围跨跃0 911～0 932μm,双晶回摆曲线、电化学C V分布曲线显示所设计的结构基本得到实现。 展开更多
关键词 面发射半导体激光器 分子束外延 双晶回摆曲线 内反射镜 结构设计 制备 InGaAs/A1GaAs/GaAs 单量子阱
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高功率980nm非对称宽波导半导体激光器设计 被引量：6
14
作者 徐正文 曲轶 +2 位作者 王钰智 高婷 王鑫 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期1094-1098,共5页
设计了980 nm非对称宽波导InGaAs/InGaAsP量子阱激光器,并在结构中插入电流阻挡层,有效地阻止载流子的泄露。用LASTIP软件对980 nm非对称宽波导量子阱激光器进行理论模拟,与传统的980 nm对称宽波导量子阱激光器相比,非对称宽波导量子阱... 设计了980 nm非对称宽波导InGaAs/InGaAsP量子阱激光器,并在结构中插入电流阻挡层,有效地阻止载流子的泄露。用LASTIP软件对980 nm非对称宽波导量子阱激光器进行理论模拟,与传统的980 nm对称宽波导量子阱激光器相比,非对称宽波导量子阱激光器波导和量子阱之间有更小的能带差,非对称宽波导结构具有更低的阈值电流,更高的斜效率以及更低的阻抗,所以带有电流阻挡层的980nm非对称宽波导InGaAs/InGaAsP量子阱激光器有更高的光电转换效率和输出功率。 展开更多
关键词 非对称宽波导 激光器 高功率 电流阻挡层
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高功率高光束质量锥形半导体激光器 被引量：3
15
作者 蒲涛飞 张晶 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2015年第2期9-12,17,共5页
锥形半导体激光器具有不同于普通条形半导体激光器的优异性能。采用脊形波导和锥形功率放大器,并首次采用双八字形隔离槽抑制脊形区和锥形区周围的光反馈,且优化设计了外延片波导结构,实现了激光器高亮度、高光束质量的光输出。锥形激... 锥形半导体激光器具有不同于普通条形半导体激光器的优异性能。采用脊形波导和锥形功率放大器,并首次采用双八字形隔离槽抑制脊形区和锥形区周围的光反馈,且优化设计了外延片波导结构,实现了激光器高亮度、高光束质量的光输出。锥形激光器在输入电流为7A时输出功率达到3.5W,光束质量M2维持在2.5左右,出射光束垂直发散角为40°,水平发散角为3.9°。基于器件发散角比较小的优点,利于在后期光纤耦合时具有比较高的耦合效率。 展开更多
关键词 锥形放大器 脊形波导 隔离槽 高光束质量 高功率
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高功率垂直腔面发射激光器阵列热特性
16
作者 闫观鑫 郝永芹 张秋波 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期133-138,共6页
为了改善垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列的热特性,提高器件的可靠性,本文基于有限元模型,研究了不同单元间距、排布方式对阵列器件的热串扰现象、热扩散性能的影响.在理论分析的基础上,制备了几种不同排布方式的VCSEL阵列器件,并对其进... 为了改善垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列的热特性,提高器件的可靠性,本文基于有限元模型,研究了不同单元间距、排布方式对阵列器件的热串扰现象、热扩散性能的影响.在理论分析的基础上,制备了几种不同排布方式的VCSEL阵列器件,并对其进行测试分析.结果显示,相较于正方形排布方式,新型排布方式器件具有更高的输出功率,同时阈值电流也有所降低.其中五边形排布方式的器件表现出最佳的性能,其输出功率高达150 mW,比正方形排布方式提高了约73%.这表明通过调整阵列单元的间距、排列方式,可以使各单元间的热串扰现象得到有效改善,降低器件的热效应,进而降低器件温度,提高输出特性. 展开更多
关键词 垂直腔面发射激光器 阵列 热串扰 排布方式
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石墨片作辅助热沉的高功率半导体激光器热传导特性 被引量：6
17
作者 房俊宇 石琳琳 +4 位作者 张贺 杨智焜 徐英添 徐莉 马晓辉 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期907-914,共8页
为使边发射高功率单管半导体激光器有源区温度降低,增加封装结构的散热性能,降低器件封装成本,提出一种采用高热导率的石墨片作为辅助热沉的高功率半导体激光器封装结构。利用有限元分析研究了采用石墨片作辅助热沉后,封装器件的工作热... 为使边发射高功率单管半导体激光器有源区温度降低,增加封装结构的散热性能,降低器件封装成本,提出一种采用高热导率的石墨片作为辅助热沉的高功率半导体激光器封装结构。利用有限元分析研究了采用石墨片作辅助热沉后,封装器件的工作热阻更低,散热效果更好。研究分析过渡热沉铜钨合金与辅助热沉石墨的宽度尺寸变化对半导体激光器有源区温度的影响。新型封装结构与使用铜钨合金作为过渡热沉的传统结构相比,有源区结温降低4.5K,热阻降低0.45K/W。通过计算可知,激光器的最大输出功率为20.6W。在研究结果的指导下,确定铜钨合金与石墨的结构尺寸,以达到最好的散热效果。 展开更多
关键词 半导体激光器 散热性能 石墨辅助热沉 有限元分析 封装结构
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976 nm宽条形高功率半导体激光器的光束质量M^2评价 被引量：9
18
作者 闫宏宇 高欣 +6 位作者 宋健 张晓磊 张哲铭 徐雨萌 顾华欣 刘力宁 薄报学 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期196-203,共8页
为了提高976 nm宽条形高功率半导体激光器的光束质量,基于严格的二阶矩理论搭建了一套适用于高功率半导体激光器的光束质量检测装置。利用该装置测量了实验室研制的976 nm宽条形高功率半导体激光器在1～10 A工作电流下的束腰位置、束腰... 为了提高976 nm宽条形高功率半导体激光器的光束质量,基于严格的二阶矩理论搭建了一套适用于高功率半导体激光器的光束质量检测装置。利用该装置测量了实验室研制的976 nm宽条形高功率半导体激光器在1～10 A工作电流下的束腰位置、束腰尺寸和远场发散角。实验结果表明,随着电流从1 A增加到10A,快轴方向束宽及远场发散角由于反导引效应有微小增加,但由于垂直方向较强的折射率导引机制使得光束参数变化很小,光束质量因子M^2仅从1. 32增加到1. 48,光束质量基本不变。慢轴方向由于反导引效应及热透镜效应而导致高阶模式激射,使得束宽及远场发散角随工作电流增加逐渐增大,光束质量因子M^2从5. 44增加到11. 76,光束质量逐渐变差。傍轴光束定义及非傍轴光束定义下的光束质量因子测试结果表明,在快轴方向,两者差别较大,不能使用傍轴光束定义近似计算;在慢轴方向,两者近似相等,可以使用傍轴光束定义近似计算。 展开更多
关键词 半导体激光器 一般激光理论 激光器
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高亮度大功率半导体激光器光纤耦合模块 被引量：4
19
作者 刘力宁 高欣 +5 位作者 张晓磊 张哲铭 顾华欣 徐雨萌 乔忠良 薄报学 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期196-201,共6页
应用ZEMAX软件设计出高亮度大功率光纤耦合模块。采用16支输出功率12 W的单偏振态单边发射半导体激光器,耦合进芯径100μm、数值孔径0.22的光纤中。模块输出功率达到189.4 W,耦合效率达到98.6%,亮度达到94.66 MW/cm2-str。通过Solid Wo... 应用ZEMAX软件设计出高亮度大功率光纤耦合模块。采用16支输出功率12 W的单偏振态单边发射半导体激光器,耦合进芯径100μm、数值孔径0.22的光纤中。模块输出功率达到189.4 W,耦合效率达到98.6%,亮度达到94.66 MW/cm2-str。通过Solid Works软件优化得到新热沉结构,应用ANSYS软件进行热分析,结果表明新热沉结构最高温度为42.4℃,相比优化前温度降低1℃以上,得到良好散热结构模型。 展开更多
关键词 ZEMAX 高亮度 耦合 温度 ANSYS
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一种高功率光纤耦合半导体激光器无水冷封装模块封装方法
20
作者 庞勇 张剑家 +2 位作者 吴勇 魏冬寒 韩凯 《科技创新导报》 2012年第30期44-45,共2页
无水冷封装技术在大功率,小体积,低功耗等方面呈现的发展潜力,使无制冷封装技术成为急待突破的核心技术。提供一种实现半导体激光器高功率光纤耦合输出的设计,并重点介绍了无水冷封装模块的封装方法。
关键词 无水冷 封装模块 封装技术
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