Comparison of thermal management techniques for semiconductor disk lasers
Comparison of thermal management techniques for semiconductor disk lasers
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半导体盘式激光器热管理技术比较
DOI：
10.1117/12.761616
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发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Giet S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Giet S
半导体磁盘激光器（sdl）是紧凑型激光器，适用于670- 2350nm波段的瓦特到多瓦特直接产生，并在紫外和可见光区域进行倍频操作。然而，这很大程度上取决于所使用的热管理策略，因为在这种类型的激光器中，泵浦在微米长度上被吸收，并且增益和损耗对温度敏感。在本文中，我们比较了迄今为止已经成功部署的两种散热技术：“薄器件”方法，其中半导体有源反射镜连接到散热器上，随后将其基板移除，以及“散热器”技术，其中高导热率的板直接连接到未处理的脱皮层的有源部分。我们的研究表明，对于1060nm发射的sdl，泵浦点直径为~80µm，散热片方法优于薄器件替代方案，其中金刚石散热片获得的效果最好。实际上，金刚石键合、sic键合和倒装芯片器件的热阻分别为4.9、10.4和13.0 K/W。我们还观察到，正如预期的那样，热管理策略间接影响了最佳输出耦合，从而影响了这些激光器的整体性能。
Semiconductor Disk Lasers (SDLs) are compact lasers suitable for watt to multi-watt direct generation in the 670- 2350nm waveband and frequency-doubled operation in the ultraviolet and visible regions. This is, however, critically dependent on the thermal management strategy used as, in this type of laser, the pump is absorbed over micrometer lengths and the gain and loss are temperature sensitive. In this paper, we compare the two heat dissipation techniques that have been successfully deployed to-date: the "thin device" approach where the semiconductor active mirror is bonded onto a heatsink and its substrate subsequently removed, and the "heatspreader" technique where a high thermal conductivity platelet is directly bonded onto the active part of the unprocessed epilayer. We show that for SDLs emitting at 1060nm with pump spots of ~80µm diameter, the heatspreader approach outperforms the thin-device alternative, with the best results being obtained with a diamond heatspreader. Indeed, the thermal resistances are measured to be 4.9, 10.4 and 13.0 K/W for diamond-bonded, SiC-bonded and flip-chip devices respectively. It is also observed, as expected, that the thermal management strategy indirectly affects the optimum output coupling and thus the overall performance of these lasers.
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通讯作者：
P. Smowton;P. Blood
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