基于ANSYS模拟的OPS-VECSEL热特性分析

本文从光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器(OPS-VECSEL)的速率方程组出发,对输出功率的表达式进行了推导和修正,讨论了热效应对输出功率的影响。针对OPS-VECSEL的热效应问题,对其生热机理进行了分析,建立了器件的有限元热分析模型,讨论了不同情况下热源分布函数的具体形式。采用有限元法,利用ANSYS软件模拟获得器件的温度分布和热流分布,重点讨论了双散热片结构、DBM结构和后端泵浦方式对器件热特性的影响,并对不同结构参数和泵浦条件下器件温升的变化规律进行了研究。结果表明,采用DBM结构和双散热片结构都可以改善OPS-VECSEL的散热性能；而后端泵浦OPS-VECSEL的散热性能劣于前端泵浦方式。理论计算和模拟结果均表明,适当增大泵浦光斑半径有利于降低器件的热效应。 以上结论为OPS-VECSEL散热结构的设计和优化提供了理论依据,对改善器件散热性能具有一定的指导意义。