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高功率半导体激光器由于其电光转换效率高、可靠性高、体积小、重量轻和寿命长等优点,在光纤与固体激光器泵浦、医疗、科研、工业加工、航空航天等领域应用越来越广泛。随着半导体激光器输出功率的进一步提高,热管理已经成为制约其性能和可靠性的关键瓶颈之一。本文以准连续(Quasi-continuous-wave,QCW)传导冷却半导体激光器阵列及其侧泵模块为研究对象,进行了系统的热特性分析。首先,本论文采用有限元方法(FEM)对具有不同封装结构和芯片参数的2bar QCW传导冷却半导体激光器阵列(G-Stack)的热特性进行了研究,提出并优化了G-Stack半导体激光器阵列的结构参数,基于理论模拟结果研制了具有优异性能的大功率半导体激光器阵列。其次,论文采用数值模拟与实验验证分析相结合的方法,对不同工作条件下的QCW传导冷却半导体激光器阵列的热特性进行了分析研究。结果发现工作脉宽大于250μs时,器件各发光单元之间会发生严重的热串扰现象。在横向及垂直方向的热量分别为64.7%与35.3%,横向方向热阻的74.9%及垂直方向热阻的66.5%来自CuW,表明CuW对于激光器的散热性能有着决定性的影响。实验测试了器件在不同占空比条件下的光谱特性,得到工作频率分别为20Hz、30Hz、40Hz相对50Hz的温差分别为2.33,1.56,0.78℃,根据累积平均温度法计算得到的温差分别为2.13,1.47,0.75℃,理论模拟结果相对于实验结果的平均误差小于6.85%,结果表明理论模拟结果和实验瞬态热阻基本吻合。最后,分析了QCW传导冷却半导体激光器阵列侧面泵浦Nd:YAG激光器的激光晶体棒内部的热功率密度,详细分析了半导体激光器光谱对激光晶体棒的吸收效率的影响,建立激光晶体工作的热模型,模拟Nd:YAG晶体在具有高斯分布的半导体激光器侧面泵浦时的温度分布,分析了半导体激光器数量、泵浦束腰半径和激光晶体半径对激光晶体内部最高温度的影响,为固体激光器泵浦模块设计提供参考依据。