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无铝大功率半导体激光器阵列因其输出功率高、寿命长、转换效率高、体积小等优点而广泛应用于国防和工业生产等领域,是目前激光技术领域的研究热点。作者从激光热管理角度出发,针对无铝大功率半导体激光器阵列的结构设计及制备进行了广泛深入的研究,取得了一些有价值的研究成果。 1、从制备无铝大功率半导体激光器阵列的整体入手,讨论了其关键的工艺技术,详细分析了每一步关键工艺技术对无铝大功率半导体激光器阵列性能的影响。 2、借用了电学中的欧姆定律,通过理论计算,优化选取了用于制备无铝大功率半导体激光器阵列的热沉材料。根据传热学和流体力学理论,为提高热沉对流热转换系数,综和考虑了冷却液的热物理性质,优化选取了有源热沉用冷却液。 3、根据热扩散的基本原理,设计制备了新型斜台面无源热沉冷却无铝大功率半导体激光器线阵。与典型的无源热沉冷却无铝大功率半导体激光器线阵相比具有更好的温度特性,实现了高稳定性、高可靠性无铝大功率半导体激光器线阵封装。 4、为提高激光输出功率以及适应激光器阵列工作模式的需要,设计了有源小通道热沉冷却无铝大功率半导体激光器线阵和迭阵。通过理论计算,优化了有源小通道热沉结构参数,详细讨论了激光器迭阵模块的封装,在此基础上制备了有源小通道热沉冷却808nm无铝大功率半导体激光器线阵和5bars迭阵封装。 5、设计了迭层微通道热沉冷却无铝大功率半导体激光器阵列。通过理论计算,优化了微通道热沉结构参数,并利用深层光刻分离曝光化学腐蚀技术和介质粘接技术制备出高性能迭层无氧铜微通道热沉。 6、设计了单片式无氧铜微通道热沉冷却无铝大功率半导体激光器阵列,利用深层光刻分离曝光化学腐蚀技术和铜直接粘接技术(DBC)制备了单片式无氧铜微通道热沉冷,并用其制备了5bars808nm无铝大功率半导体激光器迭阵。 7、设计制备了微通道热沉测试系统,同时制备了一系列不同结构参数的测试用无氧铜微通道热沉,通过测试,从实验上优化了微通道热沉的结构参数,为制备实用性微通道热沉提供了依据。 8、为测量半导体激光器的热特性首次采用变压器油作为传热介质设计了热封闭系统,并利用该系统采用实验方法测量半导体激光器的热阻等热特性参数。