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大功率单发射极激光二极管封装的热设计

DOI：10.1016/j.optlastec.2020.106266 期刊：Optics & Laser Technology 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 采用解析三维热模型对大功率单发射极激光二极管封装进行热设计。详细给出了散热器和基座在不同散热器底部对流换热条件下的热设计曲线，提出有效热扩散角来表征散热器的热设计，引入微分热扩散角清晰呈现封装内的热流分布。采用90%能量处的宽度和长度分别揭示基座的宽度和长度要求，研究了热膨胀系数匹配的夹层基座对总散热的影响，并针对商用F型安装激光二极管进行专门讨论，发现当前散热器设计相比自由侧向扩散封装使热阻增加了27.4%。
作者： Di-Hai Wu，Chung-En Zah，Xingsheng Liu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

采用解析三维热模型对大功率单发射极激光二极管封装进行热设计，重点研究不同对流换热条件下散热器和基座设计的优化方案。

研究成果

研究表明，高功率单发射极激光二极管的热设计高度依赖于外部冷却条件。商用F型安装激光二极管现有的散热器设计会导致热阻显著增加，其关键限制因素在于散热器长度方向。最优设计方案会随冷却条件、条宽、腔长及所用材料的不同而变化。

研究不足

该研究假设所有材料的热学和力学参数与温度无关，这可能无法解释极端条件下的变化。该模型还假设封装的顶部和侧壁处于绝热状态，这可能无法完全反映现实场景。

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