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《河北工业大学》 2010年
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突变材料对光电器件中电流、热量和光波控制的研究

孙梅  
【摘要】:半导体激光器是电器设备和电气测试系统中的重要组成元件,在半导体激光器及其它光电器件中,利用突变材料可以实现电流、热场和光波的控制,促进器件产生的热量迅速散发,保证了器件的正常工作。本文介绍突变材料构成半导体异质结激光器、量子阱、VCSELs发展及半导体激光器在电器中应用,同时概述了有限元和有限差分方法。利用传输矩阵实现了可以仿真两层和三层增透膜、DBR反射膜和VCSELs中光场软件,可以分析多层反射膜的反射率和空间点光场分布,找到VCSELs光场中极大值位置。利用有限元方法研究了大功率半导体激光器阵列光电器件的矩形、凹形和微孔热沉中的散热情况,得到了热沉中的温度空间分布,结果表明在恒温水热沉中,减小热沉的厚度会降低激光器的最高温度,温度升高并不均匀;凹形的热沉可以降低激光器阵列的最高温度,特别在激光器阵列边缘与凹形热沉接触区域,有利于保护边沿区域激光器;设计了微通道热沉间距。使用有限差分方法求解二阶偏微分方程,实现了分析突变材料形成质子轰击和分别氧化VCSELs中电流限制和光热耦合软件,可以仿真电流孔径0.6μm到10μm的质子轰击和单氧化VCSELs中电势、载流子、光场和热场,能够给出光电耦合I-P特性,结果表明突变材料限制VCSELs中电流在电流孔半径2μm左右具有最佳限制,并给出单氧化限制VCSELs阈值优越于质子轰击VCSELs的原因。
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