新型热隔离高频信号传输结构

为了保持直调电/光转换组件激光器恒温区域温度不变，提出了一种新型的热隔离高频信号传输结构。该结构采用低热导率介质的电容来传输高频信号，有效增大了电/光转换组件中射频和激光器芯片之间的传热热阻，降低了从射频到激光器芯片恒温区之间的热传导。仿真结果表明：与传统的电路片搭接结构、金丝级联结构相比，所提传输结构使半导体制冷器的热负载分别降低了20.5%、10%，电流分别降低了100、60 m A；同时，该传输结构在2～18 GHz频段内的回波损耗最大只有-16.7 dB，具备良好的射频传输性能。     

基于光电混合集成的四通道外调电/光转换组件

由于单片级集成技术面临开发成本高、周期长等问题,提出一种基于光电混合集成封装的四通道外调电/光转换组件。该组件利用光电混合集成技术,采用空间光学透镜耦合代替原有光纤互连方式、传输微带代替传统电缆互连方式、金丝/金带代替传统低频导线方式以及微组装工艺实现多专业裸芯片一体化气密封装代替分离组件混合装配方式,从而达到大幅度压缩体积、提高集成度的目的。测试结果表明:该组件实现了四通道2~18 GHz的电/光转换功能,波长序列满足8个信道200 GHz通道间隔要求,射频指标S21值为-4 dB±3 dB,驻波小于1.5,噪声系数小于23 dB。     

940 nm 20%占空比InGaAs/AlGaAs大功率LD线阵

采用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)技术,制作了AlGaAs/InGaAs/GaAs大功率20%占空比半导体激光器.采用良好的封装方式,激光器直接封装在高效导热载体上,对载体水冷散热,在脉冲频率500 Hz,脉冲宽度400 μs下,驱动电流105 A时输出功率高达90.6 W,最高电-光转换效率42.3%,斜率效率0.94 W/A.器件中心激射波长941.8 nm,光谱半高全宽3.3 nm.     

940nm20％占空比InGaAs／AIGaAs大功率LD线阵

采用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)技术，制作了AlGaAs/InGaAs/GaAs大功率20％占空比半导体激光器。采用良好的封装方式，激光器直接封装在高效导热载体上，对载体水冷散热，在脉冲频率500Hz，脉冲宽度400μs下，驱动电流105A时输出功率高达90.6W，最高电一光转换效率42.3％，斜率效率0.94W/A。器件中心激射波长941.8nm，光谱半高全宽3.3nm。     

基于微波光子混合封装技术的多通道解复用光/电转换组件北大核心CSCD

基于微波光子混合封装技术,制备了多通道解复用光/电(optical-to-electrical,O/E)转换组件。将光芯片、微波芯片、空间透镜、微波电路进行一体化混合封装在同一壳体内,使得组件具备解波分复用、O/E转换、微波处理等多种功能,从而实现将1路波分复用的光载射频信号解调至6路射频(radio frequency,RF)信号并放大后对外输出。多通道解复用O/E转换组件包含了解复用器、聚焦透镜、光电探测器(photodetector,PD)、微波放大器、均衡器以及电源等多专业裸芯片,利用混合集成封装技术,极大缩减了产品的尺寸,提高了集成度和复杂度,在大容量微波光子应用领域中具有极大潜力。通过对制备的O/E转换组件进行测试,结果表明该组件可实现光载射频信号到RF信号的宽带转换,光电转换效率在0.7 A/W以上。同时测试了O/E转换组件的幅频特性,S21均值为-8.4 dB,在通带内波动范围在±3.5 dB之间,驻波反射小于2 dB,且通道间隔离度达到40 dBc以上。     

TEC1-27系列温差电致冷组件质量等级集中检测结果分析

介绍了TEC温差电致冷组件质量等级集中检测的内容及结果,并对结果进行了分析、评述。     

200Gbit/s PAM4光发射组件封装技术研究

针对200Gbit/s PAM4光收发模块的设计需求,提出了一种基于四阶脉冲幅度调制(PAM4)、数据传输速率达200Gbit/s的光发射组件封装方案。该封装内部集成了4路PAM4电/光转换通道,单通道数据传输速率为50Gbit/s。介绍了该200Gbit/s PAM4光发射组件的组成和技术难点,然后对其中的50Gbit/s数据传输通道进行了建模、仿真和优化,最后完成了样品的测试。测试结果表明:样品的单通道PAM4数据速率可达50Gbit/s,整体PAM4数据速率可达200Gbit/s,满足光收发模块的设计需求。     

光纤微波传输线

论述如何对折射率导引结构 InGaAsP 激光二极管组件和 InGaAs APD 光电二极管组件设计微波封装。其激光二极管组件特点为同轴 SMA 连结器和50Ω匹配的输入阻抗,还包含一个光功率监视的光探测器,一个热敏电阻,一个温度电致冷器(TEC)等组成“蝶形”单列插针式光缆(纤)耦合全密封封装;光电二极管组件也同样有同轴 SMA 连接器组成共平面波导封装耦合光缆(纤)。两种组件之间使用 FC/PC 标准光缆活动连接器,组成光纤微波传输线实验样机。主要指标:调制频率范围 f 为1.8～5.0GHz,带宽 B>3GHz,峰值波长λ_p 为1300nm,CW 尾纤功率P>1mW,输出阻抗 Z 为50Ω,输出射频功率 P_(RF)>—30dBm,检测灵敏度 S<—70dBm,传输距离 d 为6.5km。     

准连续半导体激光器的传导冷却封装优化

为了提高准连续输出功率为×102W量级的半导体激光器的输出功率和可靠性,采用双面散热方式提高传导冷却封装的散热能力。结果表明,采用改进的封装方式后,激光器的最高输出功率由91.6 W提高到98.4W,阈值电流由15.6 A减小到15.1 A,斜率效率由1.09 W/A提高到1.16 W/A,插头效率略有增加。激光器在100 A工作电流时,有源区的温度和激光器的热阻都有所减小,说明改进的封装方式具有更好的散热性能。     

二极管侧面抽运的高平均功率倍频Nd∶YAG激光器

对高平均功率输出的二极管侧面抽运声光调Q腔内倍频Nd∶YAG固体激光器进行了研究 ,当采用 35个 15W的连续激光二极管阵列抽运时 ,在重复频率为 10kHz下 ,实现了最大平均功率为 5 6W的 5 32nm倍频激光输出。光 光转换效率为 11% ,电 光转换效率为 3 7%。     

阳极氧化铝基板封装LED的结温与热阻的研究

采用阳极氧化法制备了氧化铝薄膜铝基板,并将3种功率(1W、3W、5W)的3种颜色(红、蓝、绿)的9种LED分别封装在所制备的铝基板和深圳光恒光电公司的铝基板上,利用正向压降法测试了其结温和热阻,发现:在LED颜色和功率相同的情况下,自制阳极氧化铝基板封装的LED的结温比封装在光恒铝基板上的低2.8～19.4℃,热阻低1.8～9.0K/W,表明自制铝基板的散热性能更优。     

二极管侧面抽运的高平均功率倍频Nd:YAG激光器

对高平均功率输出的二极管侧面抽运声光调Q腔内倍频Nd:YAG固体激光器进行了研究,当采用35个15W的连续激光二极管阵列抽运时,在重复频率为10kHz下,实现了最大平均功率为56W的532nm倍频激光输出。光-光转换效率为11%,电-光转换效率为3.7%     

两相冲击强化换热激光二极管用单片热沉

针对大功率激光二极管(LD)的冷却需求,基于沸腾-空化耦合效应,以及场协同理论,研制了一种微通道两相冲击强化相变热沉,封装腔长1.5 mm的LD线阵。实验测试了连续功率LD输出0~100 W时的电-光转换效率以及电流-输出功率等特性,冷却工质采用R134a,磁驱齿轮泵电机转速23 Hz时热沉热阻为0.211℃/W。结果显示微通道相变热沉具有良好的取热能力,能够满足大功率LD的散热要求。与改进前的热沉相比,基于场协同理论优化了的两相冲击热沉,热阻明显下降。     

某瓦式一体化T/R组件的散热性能研究

针对某瓦式一体化T/R组件全负荷工作时热耗大、散热要求高的问题,从组件结构布局、冷板设计和热学仿真的角度对其进行散热性能研究。结果表明:组件结构布局合理,冷板散热性能良好,主要设计参数如组件最高温度、冷板出入口流体温差、冷板表面最大温差以及冷板流道最大流阻均满足组件相关的热设计要求。     

相变直冷高功率光纤激光器

通常,高功率光纤激光器采用如水冷、风冷等传统散热方式,往往无法满足实际需求(水冷体积重量大,风冷散热不足),进而导致激光器不能满足一些特殊应用。文章利用相变储能的特性,采用相变制冷方法,对全光纤激光器热处理进行了理论分析与实验研究,实现了工作波长1080 nm,最大输出功率409 W的连续光纤激光输出,光-光转换效率80 %,有效减小了体积、重量,为高功率光纤激光器的热管理提供了新方法。     

TEC 的高精度半导体激光器温控设计

热电制冷器（TEC）作为半导体激光器（LD）的制冷方案,具有体积小、易于控制等优点。但基于TEC 的制冷方案中TEC 的制冷功率和目标散热功率之间需要有良好地匹配关系,否则将会导致制冷不足或者导致功耗过大。根据LD 组件热负载匹配TEC 制冷功率,并通过比例-积分-微分（PID）控制方法实现温控参数的优化设计,实现了基于TEC 的LD 温度控制系统。经实验验证:该系统能够对LD 的工作温度实现控制范围为5℃~41℃、稳态误差小、控制精度为0.05℃的高精度、高稳定性控制,并在高精度的波长测试中得到了很好的应用。     

超高功耗2400 WLED投射灯的散热设计

为解决一款高功率LED投射灯散热问题,本文针对传统直肋片式散热器普遍存在导热能力不佳,无法即时有效地携出高热量问题进行探讨分析;并以2400W超高功耗的远距LED投射灯为研究对象,为其设计了一款新型热管嵌入式扣fin散热器。本文使用热分析软件ANSYS Icepak对散热器结构进行优化,研究影响散热性能的因素。结果表明：优化后的LED光源最高温度为63.68℃,比初始的71.53℃降低7.85℃,所设计的热管嵌入式扣fin散热器,在强制对流的环境情况下,能够达到2400W LED投射灯的散热指标。     

Tm:YLF激光器温度场分布计算与实验

设计并研究了双晶四端泵浦的Tm:YLF激光器。利用Ansys软件中的稳态热分析模块计算了散热底板水通道在热交换系数分别为1000W/（m2℃）、4 000W/（m2℃）、8000W/（m2℃）和15000W/（m2℃）以及采用TEC制冷时对应的晶体夹具及散热底板的温度分布。根据计算结果,在采用水温16℃中等强制对流及以上时与TEC制冷控温18~20℃时对Tm:YLF晶体冷却效果近似,可近似等效于TEC制冷。根据模拟计算的结果,设计了可用光纤耦合半导体激光器泵浦的U型腔结构Tm:YLF激光器。在采用16℃冷却水直接冷却晶体夹具时,单晶双端泵浦和双晶四端泵浦的Tm:YLF输出功率分别达到了25。9W和46W的激光输出,对应的斜效率分别为40。7%和37。1%。在实验过程中,晶体夹具未出现温度过高。实验结果说明设计的直接传导冷却系统可有效地冷却泵浦功率在140W时的双晶四端泵浦结构Tm:YLF晶体。     

基于偏振折叠的光纤耦合实验研究

基于二极管激光器mini-bar的光纤耦合方式是一种降低耦合系统成本并提高整体转换效率的方法。提出一种偏振折叠的光束整形方式,并采用一种CW 50 W mini-bar进行了相关耦合系统的设计。针对mini-bar的特殊结构与散热需求,设计了针对mini-bar封装用的特种微通道冷却器,并通过封装实验结果验证设计有效。将10片封装在铜微通道冷却器上的CW 50W mini-bar组装成两列各5 bar的叠阵,实现了两列叠阵的激光束沿快轴方向的空间合成,合成后输出功率439 W,空间耦合效率97%。根据耦合系统的设计进行了400μm芯径、0.22 NA的光纤耦合实验,得到光纤输出端脉冲激光功率186.9 W,整体光光效率为52.2%。     

大功率LED低热阻封装技术进展

散热是大功率LED封装的关键技术之一,散热不良将严重影响LED器件的出光效率、亮度和可靠性。影响LED器件散热的因素很多,包括芯片结构、封装材料(热界面材料和散热基板)、封装结构与工艺等。文章具体分析了影响大功率LED热阻的各个因素,指出LED散热是一个系统概念,需要综合考虑各个环节的热阻,单纯降低某一热阻无法有效解决LED的散热难题。文中还对国内外降低LED热阻的最新技术进行了介绍。