內(nèi)置TEC溫控功能的同軸封裝半導(dǎo)體激光器的散熱特性研究.pdf

1、半導(dǎo)體激光器(LD)作為新型的光源，以其體積小、質(zhì)量輕、光電轉(zhuǎn)換效率高、可直接調(diào)制、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在激光打印、精密測量、自動(dòng)控制、光通信、醫(yī)療儀器、軍事等方面。但半導(dǎo)體激光器是溫度敏感元件，隨著電子元器件的高度集成化，芯片的發(fā)熱密度不斷增加，熱問題成為影響半導(dǎo)體激光器穩(wěn)定性和使用壽命的關(guān)鍵問題之一。因此，對半導(dǎo)體激光器進(jìn)行散熱特性分析和溫度控制意義重大。
　　同軸封裝半導(dǎo)體激光器作為光通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的核心器件，其溫度穩(wěn)定

2、性直接影響著網(wǎng)絡(luò)速率和網(wǎng)絡(luò)帶寬，隨著熱電制冷技術(shù)的發(fā)展，微型熱電制冷器(TEC)可以被封裝在激光器內(nèi)部，成為目前最佳的溫控選擇。為此，本文針對內(nèi)置TEC溫控功能的同軸封裝半導(dǎo)體激光器進(jìn)行了散熱特性仿真分析。
　　本文通過SolidWorks建立了能夠真實(shí)反映同軸封裝LD熱學(xué)特性的3D模型，利用FloEFD軟件對半導(dǎo)體激光器的實(shí)際模型進(jìn)行了熱仿真分析，為提高仿真速度提出了一種LD的等效簡化模型。
　　文中對同軸封裝LD模型進(jìn)行

3、了穩(wěn)態(tài)熱分析和瞬態(tài)熱分析。穩(wěn)態(tài)熱分析中，在TEC不工作狀態(tài)下，分析了同軸封裝LD的溫度分布特性，同時(shí)，模擬了不同起始溫度環(huán)境下LD和熱敏電阻的溫度變化;在TEC正常工作狀態(tài)下，分析了不同TEC電流下LD的溫度變化，通過TEC的工作原理解釋了TEC的工作狀態(tài)。在瞬態(tài)熱分析中，在TEC不工作狀態(tài)下，分析了溫度特性隨時(shí)間的變化，并與穩(wěn)態(tài)仿真結(jié)果做比較;在TEC正常工作狀態(tài)下，通過添加外部熱沉，仿真出了同軸封裝LD模型實(shí)際工作狀態(tài)的溫度分布，同