优化载流子注入热模型提升半导体激光器温控精度

本文主要探讨了基于载流子注入产热机制的半导体激光器热模型分析。在传统的半导体激光器热模型计算中，存在的问题是经验计算公式参数复杂且考虑的产热因素不全面。为了改进这些问题，研究者采用了一种优化的方法，通过分析激光器在连续工作状态下有源区的载流子注入过程，着重考虑了载流子在内部渐变性异质结中的势垒电阻，这一因素对于精确计算焦耳热至关重要。 在实验中，制作了一款具有10微米电极和20微米台面尺寸的半导体激光器件，并使用Comsol软件进行了热特性模拟。传统的经验公式在处理热载流子注入效应时存在缺陷，导致有源区的热功率密度估算偏低，从而影响了理论模拟的器件内部温升预测。实验发现，未考虑热载流子注入效应的传统方法得出的温升数据与实际测试结果相比有所低估。 通过对比实验测试和理论分析，优化后的热模型显著提高了计算精度。研究结果显示，优化后的经验公式计算出的有源区温升与实际测试结果的最大偏差仅为0.2K，而且两者之间温度上升的趋势保持一致。这表明，考虑载流子注入产热机制对于准确评估半导体激光器的热行为至关重要。 关键词包括光电子学、半导体激光器、Comsol（一个强大的数值模拟软件）、热模型以及自产热效应，这些都是理解激光器工作性能和热管理的关键要素。研究者通过这项工作不仅提升了对半导体激光器热行为的理解，也为优化器件设计和热管理提供了更为精确的工具。此外，该研究还得到了国家自然科学基金项目的大力支持，进一步推动了相关领域的科研进展。