钼铜合金在高功率激光器封装中的作用

高功率激光器在工业加工、医疗设备、军事应用和光通信等领域具有广泛的应用。然而,这类激光器在运行过程中会产生大量的热量,若散热不及时,可能导致激光器性能下降、光束漂移甚至器件失效。因此,热管理是高功率激光器封装设计中的核心问题。

钼铜(Mo-Cu)合金作为一种高性能热沉材料,凭借其高导热性、低热膨胀系数(CTE)和优异的机械稳定性,在激光器封装中发挥着关键作用。

高功率激光器封装的散热挑战

1.高热负荷
高功率激光器(如光纤激光器、半导体激光器、固体激光器)通常工作在数百瓦甚至千瓦级别,发热密度极高,需要高效的热管理方案。

2.热膨胀匹配性
激光芯片通常采用GaAs、GaN、InP等半导体材料,它们的热膨胀系数较低(4-7 × 10⁻⁶/K)。如果热沉材料的CTE与其不匹配,会导致热应力累积,影响器件寿命。

3.热均匀性
激光器芯片的发热区域通常很小,局部温度过高会造成热透镜效应(thermal lensing),影响光束质量。因此,热沉材料需要具有良好的热扩散性能,使热量均匀分布。

4.长期稳定性
高功率激光器通常需要在高温、高湿、高功率密度的环境下长期稳定运行,热沉材料必须具备优异的抗热疲劳性能和耐腐蚀性。

钼铜散热片图片

钼铜合金在高功率激光器封装中的应用

1.激光二极管(LD)热沉
半导体激光器(如VCSEL、DFB激光器)通常采用GaAs、GaN芯片,Mo-Cu热沉可作为LD芯片的基座材料,提升散热效率,减少热应力,提高光束质量。

2.固体激光器(YAG激光器)热沉
Nd:YAG激光器等固体激光系统的泵浦光源(如半导体泵浦LD)也需要高效的热沉材料,Mo-Cu可作为基板,优化热管理,提升泵浦效率。

3.光纤激光器的热管理
近几年,光纤激光器在工业加工(如切割、焊接)领域广泛应用。Mo-Cu合金可用作光纤激光器的热沉基板,确保核心光源模块的稳定运行。

4.高功率CO₂激光器散热基板
CO₂激光器通常需要高效散热结构,Mo-Cu热沉可用于其放电管、反射镜支撑结构等部件,减少热畸变,提高光学系统稳定性。

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