Model termiczny lasera azotkowego

• Autorzy: Kuc M. , Sarzała R. P.

Warianty tytułu

EN

Thermal model of nitride laser diode

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono model termiczny azotkowej diody laserowej oraz analizę transportu ciepła zarówno przez jej warstwy jak i wykorzystane elementy montażowe. Modelowany laser to przyrząd o emisji krawędziowej z falowodem grzbietowym o szerokości 20 µm. Laser zaprojektowany jest do pracy z falą ciągłą 411 nm w temperaturze pokojowej przy niskiej gęstości prądu progowego 4,2 kA/cm² [1]. Obliczenia przeprowadzono wykorzystując zarówno model dwu- jak i trójwymiarowy bazujący na metodzie elementu skończonego. Modelowany laser został umieszczony w pięciu różnych układach monażowych, które zawierały miedziane radiatory oraz diamentowe przekładki w celu lepszego odprowadzenia ciepła z przyrządu. Analiza porównawcza modelowania dwu- i trójwymiarowego wykazała istotne różnice w wartości maksymalnej temperatury złącza lasera, zależne od jego montażu.

EN

In this paper the thermal model of nitride laser diode and its heat-flux spreading analysis are presented. Thermal analysis involves laser structure as well as used high-thermal-conductivity materials in mounting schemes. Analyzed structure is the edge-emitting 20 µm wide ridge-waveguide laser. The laser diode is designed to operate room-temperature continous-wave at 411 nm under very low 4.2 kA/cm² threshold current density [1]. The calculations based on finite-element method are used to compare heat-flux spreading mechanism of two- and three-dimensional models and five different laser mounting schemes with copper heat-sinks and diamond heat-spreaders that enhances efficiency of heat-flux extraction from laser volume. Comparative analysis of two- and three-dimensional models shows significant differences of the maximal active-region temperature depending on used heat-sinking laser diode configuration.

Słowa kluczowe

PL

przyrządy półprzewodnikowe; lasery złączowe InGaN/GaN; materiały azotkowe; analiza rozpływu ciepła; matryce laserów azotkowych

EN

semiconductor devies; InGaN/GaN laser diodes; nitrides; heat flux spreading analysis; nitride laser diode arrays

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 51, nr 10
• Strony: 83--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kuc M.

autor

Sarzała R. P.

• Politechnika Łódzka, Wydział Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki Stosowanej

Bibliografia

• [1] Skierbiszewski C., P. Wiśniewski, M. Siekacz, P. Perlin, A. Feduniewicz-Zmuda, G. Nowak, I. Grzegory, M. Leszczyński, S. Porowski: 60 mW continuous-wave operation of InGaN laser diodes made by plasma-assisted molecular-beam epitaxy. Applied Physics Letters, vol. 88, p. 221108, 2006.
• [2] Asano T., T. Tojyo, T. Mizuno, M. Takeya, S. Ikeda, K. Shibuya, T. Hino, S. Uchida, M. Ikeda: 100-mW Kink-Free Blue-Violet Laser Diodes With Low Aspect Ratio. IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 39, pp. 135-140, 2003.
• [3] Ryu H. Y., K. H. Ha, S. N. Lee, T. Jang, J. K. Son, H. S. Paek, Y. J. Sung, H. K. Kim, K. S. Kim, O. H. Nam, Y. J. Park, J. I. Shim: High-Performance Blue InGaN Laser Diodes With Single-Quantum-Well Active Layers. IEEE Photonics Technology Letters, vol. 19, pp. 1717-1719, 2007.
• [4] Kuc M., Sarzała R. P.: Thermal model of nitride edge-emitting laser diodes. Optica Applicata, vol. XXXIX, pp. 663-672, 2009.
• [5] Mion C., J. F. Muth, E. A. Preble, D. Hanser: Accurate dependence of gallium nitride thermal conductivity on dislocation density. Applied Physics Letters, vol. 89, p. 092123, 2006.
• [6] Bondokov R. T., S. G. Mueller, K. E. Morgan, G. A. Slack, S. Schujman, M. C. Wood, J. A. Smart, L. J. Schowalter: Large-area AIN substrates for electronic applications: An industrial perspective. Journal of Crystal Growth, vol. 310, pp. 4020-4026, 2008.
• [7] Holc K., P. Wisniewski, M. Leszczyński, T. Suski, I. Grzegory, R. Czernecki, S. Grzanka, P. Perlin: Violet blue laser mini-bars.