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脉冲量子级联激光器中的活性区域过热:非平衡散热对激光性能的影响
Ivan I Vrubel1, Evgeniia D Cherotchenko1, Dmitry A Mikhailov1
1Ioffe Institute, Politekhnicheskaya St. 26, 194021 St. Petersburg, Russia.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|December 8, 2023
概括
中红外量子级联激光器 (QCL) 面临过热问题. 活动区域中的固体溶液限制了散热,影响了激光器的性能,特别是在连续波 (CW) 操作中.
科学领域:
- 光学和光子学 在光学和光子学.
- 半导体物理 半导体物理
- 激光技术 激光技术 激光技术
背景情况:
- 中红外量子级联激光器 (QCL) 对各种科学应用至关重要.
- 活性区域 (ARn) 过热是影响QCL性能的一个重大挑战,即使在脉冲模式下也是如此.
- 传统的热电阻模型不足以理解QCL中的非平衡温度分布.
研究的目的:
- 为了研究活性区域化学成分对QCLs散热的影响.
- 分析因不平衡温度分布而产生的热限制.
- 评估固体溶液和生长后过程对QCL热性质的影响.
主要方法:
- 使用热方程来建模热行为.
- 分析化学成分的影响,特别是固体溶液与二进制化合物.
- 在脉冲和连续波 (CW) 系统下比较热性质变化.
主要成果:
- 在ARn中的固体溶液显著降低了导热率,阻碍了脉冲和CW模式的散热.
- 与短脉冲模式相比,在CW模式下,QCL后生长治疗对热性质的影响更为明显.
- 当标准的热阻形式主义不足时,不平衡温度效应至关重要.
结论:
- 活性区域的化学成分,特别是使用固体溶液,从根本上限制了中红外QCLs中的散热.
- 了解这些热限制对于优化QCL设计和性能至关重要.
- 后生长处理对热管理的影响不同,取决于QCL的操作模式 (脉冲与CW).
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