高功率密度二極管激光器疊陣封裝及耦合技術(shù)研究.pdf

1、高功率二極管激光器（Diode Laser,簡(jiǎn)稱DL）技術(shù)，包含二極管激光器芯片制造技術(shù)和封裝技術(shù)兩個(gè)環(huán)節(jié)。近年，隨著金屬化合物氣相沉積（MOVPE）和分子束外延（MBE）技術(shù)的成熟，材料沉積工藝控制精度得到了有效控制，使得III-V組化合物形成的高功率二極管激光器芯片制造水平得到了很大提高。高功率密度二極管激光器封裝技術(shù)已成為限制大功率二極管激光器發(fā)展的瓶頸。
　　本論文主要針對(duì)大功率DL封裝的關(guān)鍵技術(shù)展開了研究，設(shè)計(jì)了大功率光

2、束耦合輸出DL模塊研制方案，并開展了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。本論文主要開展了以下工作內(nèi)容。
　　1．高功率密度DL封裝工藝研究，詳細(xì)分析了幾種大功率DL封裝的高效散熱冷卻器的散熱效果，并確定銅微通道冷卻器是連續(xù)DL bar封裝的最佳選擇；
　　2．通過(guò)對(duì)熱沉材料與芯片材料熱膨脹系數(shù)匹配性的研究，分析了硬焊料與軟焊料的不同特性，以及在芯片焊接過(guò)程中，由于熱膨脹系數(shù)不匹配而引起的應(yīng)力對(duì)DL芯片的影響。并且，詳細(xì)分析了DL芯片精密焊接工藝

3、，闡述了“加熱因子”在焊接過(guò)程中對(duì)于穩(wěn)定工藝，確保芯片焊接質(zhì)量的重要性。
　　3．高效耦合、整形及傳輸技術(shù)是大功率DL獲得廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。論文中分析了二極管激光器的光束發(fā)射特點(diǎn)以及影響大功率DL耦合效率的關(guān)鍵因素，并且提出了利用空間疊加、偏振耦合、波長(zhǎng)疊加等功率密度放大技術(shù)，可以在保持光束參量積不變的條件下，大幅度提高DL輸出光束亮度。
　　4．進(jìn)行了高功率密度DL疊陣封裝及耦合的方案設(shè)計(jì)，開展了初步的實(shí)驗(yàn)，封裝了連續(xù)630