تقنية التغليف ليزر أشباه الموصلات: الإدارة الحرارية ، وتعزيز الأداء البصري ، ودراسات الموثوقية

Tianqi Wu ¹،*، Jichen Shen ¹، Jun Zou ¹، Peng Wu ² and Yitao Liao²

¹كلية العلوم ، معهد شنغهاي للتكنولوجيا ، الصين

خلاصة:

تقدم مقالة المراجعة هذه مناقشة شاملة ومتعمقة للإدارة الحرارية ، وتعزيز الأداء البصري ، وقضايا الموثوقية في تكنولوجيا تغليف الليزر أشباه الموصلات. من خلال توليف الأدب الحالي ونتائج البحث ، تقدم المقالة ملخصًا منهجيًا لتقدم البحث والتطبيقات العملية لتكنولوجيا تعبئة الليزر أشباه الموصلات في هذه المجالات الرئيسية. في القسم الخاص بالإدارة الحرارية ، تستعرض المقالة تقنيات مختلفة للوعة الحرارة ، وهياكل التغليف ، والمواد البلورية الصلبة بهدف تحسين الاستقرار الحراري والموثوقية طويلة المدى لأجهزة ليزر أشباه الموصلات. في القسم الخاص بتحسين الأداء البصري ، تحدد المقالة تقنيات تشكيل الشعاع وتقنيات التغليف. كما أنه يعالج مشكلات الموثوقية في التغليف ، ومناقشة تلف المرآة البصرية وكذلك الإجهاد والأضرار الميكانيكية. الهدف من هذه المراجعة هو تقديم المساعدة لمزيد من تطوير وتطبيق تقنية تغليف ليزر أشباه الموصلات ، مع هدف تعزيز التطور السريع والصحي لصناعة الليزر.

الكلمات الرئيسية: ليزر أشباه الموصلات ، والتغليف ، والإدارة الحرارية ، والأداء البصري ، ومشكلات الموثوقية

أشباه أشباه الموصلات هي الأجهزة التي تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية. أنها توفر مزايا مثل السرعة العالية والكفاءة والدقة. يتم استخدامها على نطاق واسع في التواصل البصري ، والطيد الحيوي ، والتصنيع الذكي ، وأنظمة نقل الألياف البصرية ، والتطبيقات العلمية [1-4]. مع استمرار تقدم تكنولوجيا الليزر ، تتزايد تنوع وكمية الليزر ، إلى جانب الطلب على تحسين الأداء والموثوقية [5]. ومع ذلك ، نظرًا للخصائص الفريدة من الليزر ، تواجه تقنيات التغليف والاختبار تحديات كبيرة. أولاً ، تتمتع الليزر طاقة بصرية عالية الإخراج ، مما يستلزم متطلبات صارمة لمواد التغليف والهياكل لضمان الاستقرار والموثوقية. ثانياً ، يعد الاختبار الدقيق والتحكم في خصائص الطيف البصري وجودة الحزمة ضروريين لضمان الأداء والجودة. تتضمن طرق التغليف والاختبار بالليزر التقليدية عادةً تعبئة رقائق متعددة في حزمة واحدة ثم اختبارها باستخدام المعدات الخارجية. هذا النهج له قيود ، مثل عدم القدرة على اختبار الرقائق الفردية وتحليل الهيكل الداخلي وأداء الرقائق. لذلك ، فإن البحث وتطوير تقنيات التغليف والاختبار المتقدمة للليزر أمر بالغ الأهمية. تؤثر جودة وموثوقية حزمة الليزر بشكل مباشر على أداء وعمر الليزر بأكمله [6]. الغرض الرئيسي من التغليف هو حماية شريحة الليزر من التداخل الخارجي والأضرار ، مع تحسين الأداء الكهربائي والحراري المستقر [7-9]. تحتاج المواد والتقنيات المستخدمة في عملية التغليف إلى تلبية متطلبات العمل للليزر ، بما في ذلك الشفافية البصرية الجيدة ، والتوصيل الحراري العالي ، والتعديل الحراري المنخفض ، والقوة الميكانيكية الجيدة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب إجراء سلسلة من الاختبارات وأعمال التحقق خلال عملية التغليف لتقييم أدائها وموثوقيتها. تتضمن هذه الاختبارات تقييم خصائص الإخراج البصرية والخصائص الكهربائية والخصائص الحرارية واختبارات الشيخوخة لبطاطا الليزر لضمان استقرار وموثوقية رقائق الليزر في ظل ظروف عمل مختلفة.

من خلال دراسة تكنولوجيا التعبئة والتغليف لليزر أشباه الموصلات ، تهدف هذه الورقة إلى توفير مرجع للباحثين والمهندسين في المجال ذي الصلة. تسعى إلى الترويج لتطوير تكنولوجيا تغليف رقائق الليزر ، وتعزيز أداء وإمكانات رقائق الليزر ، وتقليل التكاليف ، وزيادة تقدم تطبيق تكنولوجيا الليزر في مختلف المجالات.

2. الإدارة الحرارية لليزر أشباه الموصلات

في الأجهزة الإلكترونية الدقيقة ، تظهر معظم أشكال الطاقة الكهربائية في شكل حرارة. يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى حد كبير إلى طاقة حرارية ، مما يزيد من درجة حرارة الأجهزة ومواد التغليف ، مما يرفع بدوره درجة الحرارة المحيطة ويؤدي إلى تأثيرات ضارة مختلفة [10]. بالإضافة إلى ذلك ، تتحرك العبوة نحو التكامل العالي والتصغير. في هذه العملية ، تستمر درجة حرارة تقاطع الجهاز في الارتفاع ، مما يؤدي إلى مشكلات مثل الفشل الحراري [11]. نظرًا لضعف كفاءة التحويل الكهربائية الضوئية للليزر ، حيث تزيد قوة ناتج الليزر ، فإنها تؤدي إلى زيادة في إنتاج الحرارة في تشغيل الليزر ، حوالي 40-60 ٪. إذا لم يتم حل هذه الحرارة في الوقت المناسب ، فسيتم تحويل الطول الموجي لليزر أشباه الموصلات إلى اللون الأحمر وسيتم تقليل طاقة الخرج. هذا يؤثر على أداء وعمر الليزر. علاوة على ذلك ، أثناء تشغيل الليزر الذي يدير تيار العتبة زيادة كبيرة مع زيادة درجة الحرارة ، والتي تؤثر بشكل كبير على استخدام الليزر. لذلك ، يجب إجراء التصميم الحراري المناسب في العبوة للحد من درجة حرارة التشغيل [12]. في مرحلة مبكرة ، صممت الذقن C [12] تبديد الحرارة وتعبئة الثنائيات بالليزر عالية الطاقة ، مما يقترح هيكلين لتعبئة الرقائق في الوصلات والوجه ، على التوالي. يأتي توليد الحرارة من عدة مصادر ، مثل المقاومة الحرارية ، ودرجة الحرارة المحيطة ، وأداء بالوعة الحرارة ، والتوصيل الحراري للمواد. يصف هذا القسم تقنية المشتت الحراري الحالي. يعطي تصميم تقنية الحزمة والمواد البلورية الصلبة بعض المرجع لمشكلة تبديد الحرارة في الليزر.

2.1. تكنولوجيا المبرد

يتم استخدام أحواض الحرارة في حزم ليزر أشباه الموصلات لتبديد الحرارة الناتجة عن شريحة الليزر. تتمثل وظيفتها الأساسية في حماية رقاقة الليزر من أضرار درجات الحرارة العالية مع ضمان تعمل الشريحة في درجة حرارة طبيعية. عادة ما تكون المصارف الحرارية مصنوعة من مواد معدنية ذات مساحة كبيرة وموصلية حرارية ممتازة. هم على اتصال مباشر مع شريحة الليزر لامتصاص الحرارة التي تنتجها الشريحة. تنقل أحواض الحرارة الحرارة إلى البيئة المحيطة للحفاظ على درجة حرارة الرقاقة ضمن نطاق مستقر. لتعزيز كفاءة تبديد الحرارة ، يتم طلاء بعض أحواض الحرارة بمواد مثل شحم السيليكون الموصل حرارياً أو رقائق الألومنيوم لتحسين الموصلية الحرارية. علاوة على ذلك ، تتضمن بعض أحواض الحرارة الحديثة تقنية أنابيب الحرارة ، مما يعزز كفاءة تبديد الحرارة من خلال قدرة نقل الحرارة السريعة لأنابيب الحرارة.

يستخدم الشكل المحدد للتحليل الحراري نموذج المقاومة الحرارية لوصف مسار تبديد الحرارة للرقاقة. أنشأ HAO [13] نموذج حزمة من صفيف شبكة كرة الرقائق (FCBGA) مع بالارتداد الحراري ، كما هو موضح في الجدول 1 لأبعاده التفصيلية والمعلمات المادية. يوضح الشكل 1 النموذج المادي ، والخطط التخطيطي ، والشبكة. شبكات المقاومة الحرارية المشتقة للمقاومة الموصلة (R1D) ومقاومة الانتشار الحراري (RS). مع هذه الشبكة ، يمكن التنبؤ بدرجات حرارة أخرى مثل درجة حرارة الوصلات بسرعة بدقة عالية بما فيه الكفاية.

الجدول 1

أبعاد مفصلة والمعلمات المادية للنموذج

الشكل 1

النموذج الفيزيائي: (أ) العرض الأمامي ، (ب) العرض العلوي ، (ج) الرسم التخطيطي ؛ نموذج الشبكة: (د) عرض أعلى ، (هـ) عرض المستوى xy ، (و) العرض الأمامي

عزز Deng [14] التنبؤ بتوزيع درجة الحرارة في صفائف الصمام الثنائي للليزر عالي الطاقة (HPLDAs) عن طريق إجراء تجارب باستخدام طريقة الجهد الأمامي لقياس سلوك درجة الحرارة العابرة للرقاقة دون حمل ساخن. بناءً على ذلك ، تم تطوير طريقة عددية لحساب المقاومة الحرارية لأسطح متعددة غير معروفة. تم تنفيذ هذه العملية باستخدام برنامج COMSOL ، ويتم توضيح نموذج الشبكة في الشكل 2. تم تحليل درجة الحرارة العابرة للرقاقة لتحديد المقاومة الحرارية للطبقات المختلفة ، بهدف تعزيز دقة تنبؤ توزيع درجة الحرارة. من خلال تقييم المقاومة الحرارية لكل طبقة ، لوحظ أن بالوعة الحرارة الأولى والرقاقة تمارس التأثير الأكثر أهمية على المقاومة الحرارية. بينما كانت الشريحة قيد التشغيل ، كانت الحرارة داخل الشريحة هي الأكثر حدة ، حيث كانت المنطقة المحيطة بها أقل حرارة نسبيًا. لذلك ، كان تحسين تبديد الحرارة على سطح التلامس بين بالارتداد الحراري الأول ومركز الشريحة أمرًا بالغ الأهمية في معالجة مشكلة فرق درجة الحرارة إلى حد أكبر. في التجربة ، كان الحد الأقصى للانحراف بين نتائج المحاكاة العددية والنتائج التجريبية الفعلية فقط 1.3 كلفن. عمل كلا الباحثين على قياس المقاومة الحرارية ، وعند مقارنة الاثنين ، كان HAO قادرًا على تحقيق التنبؤ بالدرجات الفائقة عن طريق استخلاص شبكة مقاومة حرارية. دنغ ، من ناحية أخرى ، تمكنت من الحصول على المقاومة الحرارية لطبقات مختلفة بدقة أكبر.

الشكل 2

نموذج الشبكة

يعد تبريد Microchannel [15 ، 16] حاليًا نوعًا جديدًا من التبريد بالليزر في طريقة التبريد ، وتبريد القنوات الدقيقة وطريقة تبريد المياه الكبيرة التقليدية للفرق في مكانين بشكل أساسي ، والأول ، حجم القناة صغير ، تمشيا مع اتجاه التطور المستقبلي للليزر ؛ التوتر السطحي الثاني أكبر. وتكلفة التبريد منخفضة. يظهر الشكل 3. في الشكل 3. بالإضافة إلى ذلك ، صممت Deng أيضًا قناة صغيرة هجينة وشق النزول الحراري الصفيف النفاث [17] (يظهر في الشكل 4) لتحسين الأداء الحراري للثنائيات الليزرية عالية الصبر. في التجربة ، باستخدام طريقة الجهد الأمامي لقياس درجة حرارة الرقاقة وطريقة وظيفة الهيكل لحساب المقاومة الحرارية للحرارة ، يتم اختيار ماء التبريد في بالوعة الحرارة ليكون ماءًا منزوعًا. تم تقليل المقاومة الحرارية بأكثر من 15 ٪ مقارنة بالمحلول الحراري التقليدي.

Beni [18] باستخدام طريقة الحجم المحدود للمحاكاة العددية لتدفق السوائل ونقل الحرارة في أحواض الحرارة الدقيقة في ليزر الصمام الثنائي ، تم اختيار عدة هندسة مختلفة من القنوات الدقيقة (يتم عرض معلمات التركيب الهندسي في الجدول 2) لتكرار المحاكاة. من خلال مقارنة خصائص نقل السوائل والحرارة ، قم بإجراء تعديلات هندسية مناسبة لتحسين عمر الأداء الحراري للنظام. تُظهر نتائج المحاكاة أن بالوعة الحرارة ذات القنوات الجيبية الجيبية لديها أفضل أداء حراري. في التركيب الجيبي ، يتم زيادة عمر النظام بنسبة 44 ٪ وينخفض ​​ضغط النظام بنسبة 18 ٪.

اقترح Zhang [19] وتحليل بنية حدوث حرارة رأسية جديدة كما هو موضح في الشكل 5 ، والتي تحسن بشكل كبير من أداء تبديد الحرارة ، ومن خلال محاكاة العناصر المحدودة ، تخلص إلى أن المقاومة الحرارية للهيكل التقليدي هي 2.0 ك/ثاتين في حين أن المقاومة الحرارية للمغارضة الحرارية الجديدة أقل من 1.6 ك/W ، ودرجة حرارة Junction الجديدة. يمكن زيادة طاقة الإخراج للليزر بشكل كبير من خلال هذه الجارام الحرارية الجديدة. في المراحل المبكرة ، استكشف KEMP [20] إمكانية تعزيز أداء أشباه أشباه الموصلات من خلال دمج الأحواض الحرارية التي تضم مواد توصيل حرارية عالية ، بما في ذلك الماس والكربيد السيليكون والياقوت. يستخدم لي [21] كاربريد السيليكون (SIC) ونيتريد الألومنيوم (ALN) للتبديد للحرارة في عبوة 880 نانومتر من رقائق الليزر شبه الموصل مع عرض الشريط 100 ميكرون. تحليل المقاومة الحرارية في محاكاة طريقة العناصر المحدودة وطريقة انجراف الطول الموجي ، تبين النتائج أن المقاومة الحرارية تحت بالوعة الحرارية SIC منخفضة ولديها طاقة ناتج أعلى ، والوعة الحرارة ALN لها أداء حراري أسوأ من SIC. SIC أكثر ملاءمة لليزر أشباه الموصلات العالية. يوضح الشكل 6 بنية حزمة COS بالليزر. تتم دراسة المشتت الحراري بناءً على بنية الحزمة هذه. قام يو [22] بتصنيع بالفضة حرارة تبديد حرارة عالية (فيلم فوسفور في الزجاج)- يتم استخدامه لثنائي الليزر الأبيض المحول الفوسفور. وفقًا للتجربة ، يمكن أن يحسن تبديد الحرارة بشكل كبير من الأداء الحراري البصري وموثوقية هذا الليزر ، ودرجة حرارة العمل هي 58.3 درجة مئوية فقط تحت الإثارة بالليزر البالغة 3.18 واط/ملم².

قام Shu [23] بالتحقيق في تطبيق أنابيب الحرارة للإدارة الحرارية في ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة باستخدام نظام أنابيب الحرارة بدلاً من مبرد المياه لتحقيق ليزر أكثر إحكاما وخفيفة الوزن. يشتمل نظام تبريد أنابيب الحرارة على نظام تبريد أنابيب الحرارة من النوع N ونظام تبريد أنابيب الحرارة من النوع U (كما هو موضح في الشكل 7) ، ثم تم اختبار نظامي أنابيب الحرارة. تُظهر نتائج الاختبار أن النوع N يمكنه بسهولة التعامل مع الحمل الحراري الذي يبلغ 73 واط من ليزر واحد ، في حين أن نوع U يمكنه بسهولة التعامل مع الحمل الحراري البالغ 300 واط من خمسة ليزر ، ويمكن أن تصل الطاقة البصرية للآلة المتماثلة ذات الصبغة العالية إلى أن يكون نظامًا كبيرًا للبرودة.

يلخص الجدول 3 بعض تقنيات تبديد الحرارة المستخدمة في ليزر أشباه الموصلات ، بما في ذلك تغيير مواد الجار الحرارية لتحسين أداء تبديد الحرارة ، واستكشاف هياكل بالوعة حرارة جديدة لتحقيق تبديد الحرارة ، وذلك باستخدام طرق تبديد الحرارة الجديدة ، وتصميم أحواض حرارة مختلفة على أساس قنوات تبديد الحرارة.

الجدول 2

التوصيف الهندسي للقنوات الدقيقة

الشكل 6

هيكل حزمة COS بالليزر

2.2. بنية الحزمة لتحسين تبديد الحرارة

بالإضافة إلى دراسة المصارف الحرارية ، تلعب هياكل الحزم المختلفة ، وكذلك عمليات التغليف ، دورًا مهمًا في حل مشاكل الإدارة الحرارية في تشغيل رقائق الليزر. في الأيام الأولى ، تم تغليف الليزر في حزم صغيرة ، وتم اقتراح أقدم تقنية التغليف الكهربائية. في ذلك الوقت ، كان بنية الحزمة بسيطة نسبيًا ، وعادةً ما تستخدم غلافًا معدنيًا أو قذيفة خزفية لحماية الليزر ، ومن خلال نقل تبديد الحرارة إلى البيئة الخارجية. ثم بدأ المهندسون في تصميم تقنيات تغليف أكثر كفاءة للتحكم بشكل أفضل في درجة حرارة الليزر وانعكاساته. يمكن لتكنولوجيا التعبئة والتغليف Can Transistor (إلى CAN) ، والتي وضعت رقاقة الليزر داخل السكن الأنبوبي المعدني واستخدمت اللحام المعدني لتوصيل الشريحة بالسكن الأنبوبي. ومع ذلك ، فإن تأثير تبديد الحرارة محدود نسبيا بسبب هيكله ومواده. عندما تصبح حزم رقائق الليزر شبه الموصل أكثر وأكثر إحكاما ، يصبح التباعد بين جيران الجهاز أصغر وأصغر ، ويصبح تبديد الحرارة للليزر أكثر وأكثر صعوبة. استجابة لهذا ، اقترحت Sun [24] تقنية التغليف المكدسة متعددة الطول وتستخدم تحليل العناصر المحدودة لتحليل ترتيب قضبان ليزر أشباه الموصلات بأطوال موجية من 808 نانومتر ، 915 نانومتر ، و 980 نانومتر ، على التوالي ، على تأثير تبديد الحرارة المكدس متعدد الطول في المجموعة المتكاملة. تظهر النتائج أنه من خلال تغيير ترتيب الرقائق ، فإن الوحدة النمطية المكدسة مع ترتيب 915NM-980NM-808NM له أفضل تأثير تبديد الحرارة. من خلال الترتيب المعقول لأشرطة ليزر أشباه الموصلات ذات الأطوال الموجية المختلفة ، تم تحسين تأثير تبديد الحرارة للوحدات النمطية المكدسة بشكل فعال ، مما يوفر فكرة جديدة للتكامل عالي الكثافة وإخراج الطاقة العالية. حقق Lucci [25] في الأداء الحراري لمختلف مصادر ليزر أشباه الموصلات II-V استنادًا إلى ركائز السيليكون المدمجة على الرقاقة ، بما في ذلك الهياكل المتكاملة المتكاملة المتجانسة وغير المتجانسة. من خلال المجهر الإلكتروني للإرسال بالإضافة إلى حساب الخرائط الحرارية للأجهزة ، تُظهر النتائج أن أشباه أشباه الموصلات غير المتجانسة معزولة بشكل أفضل من ليزر أشباه الموصلات المتجانسة مقارنةً بالمواد المفردة أو حزم الهيكل المفردة. كما هو مبين في الشكل 8 (أ) ، يتم استخدام سطح واحد فقط من شريحة Ingan LD كقناة حرارية في تكوين الحزمة التقليدية. اقترح Nozaki [26] تقنية تغليف جديدة لتشغيل ارتفاع درجات الحرارة العالية لنيتريد النيتريد الإنديوم (LNGAN) ، وتسمى تقنية تغليف تدفق الحرارة المزدوج (DHF) ، مع هذه التكنولوجيا ، حتى إذا كانت درجة حرارة الصمام الثنائي في غاليوم ، فإنها تتجاوز ارتفاعها ودرجة عالية من الإدارة والثانية. متوافق أيضًا مع الحزم المدمجة التقليدية. تستخدم تقنية التغليف هذه كلا سطحي الشريحة كمسارات حرارية كما هو موضح في الشكل 8 (ب). لا تدعم هذه التكنولوجيا فقط تشغيل درجات الحرارة العالية وعالية الطاقة ، ولكنها تحافظ أيضًا على التوافق مع الحزم المدمجة التقليدية ، مما يؤدي إلى فتح طرق جديدة لتحسين أداء الليزر في سيناريوهات تطبيق محددة.

صمم LI [27] بنية حزمة F-Mount أحادية البث. كما هو مبين في الشكل 9 (ب) ومقارنة مع بنية حزمة C-Mount التقليدية (الشكل 9 (أ)) ، يتم فحص تأثيرات هياكل الحزمة المختلفة على الأداء الحراري ، وطاقة الخرج ، وطول الموجة ، وخصائص الجهاز الأخرى من خلال تحليل مقارن. في ظل مقارنة محاكاة العناصر المحدودة وكذلك مقارنة النتائج التجريبية الفعلية ، وجد أن F-Mount لديها إدارة حرارية أفضل من C-Mount. تظهر النتائج التي تم تحليلها أن أجهزة F-Mount لديها مقاومة حرارية أصغر وزاوية التباعد ، والطاقة العالية ، والكفاءة في درجة حرارة الغرفة. كل هذا يثبت أن F-Mount لديه بنية حزمة أفضل مقارنة بـ C-Mount. من خلال تحسين بنية الحزمة ، تُظهر أجهزة F-Mount إدارة حرارية أفضل ، وقوة أعلى ، والكفاءة في درجة حرارة الغرفة ، مما يساعد على تحسين الأداء الكلي للليزر.

بالإضافة إلى ذلك ، اقترح XU [28] أيضًا بنية بالوعة حرارة في شكل حزمة DC-MOUNT ، والتي يمكن أن تحمي الشريحة بشكل أفضل ولها أيضًا أداء تبديد الحرارة على الوجهين ، والذي يمكن أن يزيد بشكل فعال من منطقة تبديد الحرارة. بالمقارنة مع بنية حزمة C-Mount التقليدية ، فإن بنية حزمة DC-MOUNT الجديدة لها أداء تبديد حرارة أفضل ويمكن أن يقلل بشكل فعال من درجة حرارة الوصلات والمقاومة الحرارية للجهاز. يعزز التصميم الجديد بشكل كبير قدرة تبديد الحرارة ويقلل بشكل فعال من درجة حرارة الوصلات والمقاومة الحرارية للجهاز ، وهو وسيلة مهمة لتعزيز استقرار وحياة الليزر في التشغيل على المدى الطويل. يوضح الشكل 10 هيكل الحزمتين.

الشكل 7

نظام تبريد أنابيب الحرارة من النوع N ونظام تبريد أنابيب الحرارة من النوع U.

الجدول 3

ملخص تكنولوجيا تبديد الحرارة

صمم Wang [29] تقنية تغليف تبريد مزدوجة على الوجهين من أجل ليزر أشباه الموصلات مع بنية تغليف تبريد من الجوانب. تُظهر المحاكاة والنتائج التجريبية أن هذه التقنية يمكن أن تقلل من الحد الأقصى لدرجة حرارة الجهاز من 48.5 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية وتزيد من الحد الأقصى من طاقة الليزر من 14.1 واط إلى 15.1 W. يتم تخفيف تأثير التشبع الحراري للليزر بشكل فعال. تقلل تقنية التبريد على الوجهين مباشرة من درجة حرارة العمل لجهاز الليزر وتزيد من أقصى قدر من طاقة الإخراج ، مما يخفف بشكل فعال من تأثير التشبع الحراري ، وهو ذو أهمية كبيرة في تحسين الأداء الكلي وموثوقية الليزر. الجدول 4 هو ملخص لهياكل الحزمة/تقنيات التغليف.

تتألف أشباه أشباه الموصلات عالية الطاقة من نوعين من الحزم ، بما في ذلك Epitaxy-Up (EPI-UP) و Epitaxy-Down (EPI-Down). ومع ذلك ، في الواقع ، فإن الأداء الحراري لحزم EPI-UP ضعيف بالمقارنة ، والتطبيقات ذات الصلة قليلة ، وركز معظم العلماء على حل مشكلة تبديد الحرارة لحزم EPI-Down ، وهناك القليل من الدراسات على EPI-Up. للاستفادة الكاملة من حزمة epi-up. استخدم Wang [30] أفلامًا جديدة مركبة تعتمد على الجرافين كقناة بالوعة حرارة لتعبئة الثنائيات بالليزر عالية الطاقة. مثل إدخال قنوات تبديد الحرارة العرضية الإضافية على المركب القائم على الجرافين لتحسين توصيل الحرارة. تزيد طريقة حزمة EPI-UP المقترنة بالجرافين مع تقليل الإجهاد الحراري ، وهذه المادة يمكن أن تقلل من درجة حرارة الوصلات والمقاومة الحرارية في المنطقة النشطة للحزمة. في التجربة ، محاكاة هياكل الحزمة المركب المستند إلى الجرافين بسمك مختلف ، عندما يكون السماكة 20 ميكرون ، تكون درجة حرارة الشريحة أدنى. ويصبح الأداء الحراري للجرافين أفضل وأفضل مع زيادة طاقة الإخراج للليزر. يوضح الشكل 11 بنية وتوزيع درجة الحرارة للحزمة التقليدية وحزمة الجرافين الجديدة.

الجدول 4

ملخص هياكل الحزمة/تقنيات التغليف

الشكل 11

(أ) بنية الحزمة التقليدية ، (ب) بنية حزمة الجرافين الجديدة ، (ج) توزيع درجة حرارة الحزمة التقليدية ، و (د) توزيع درجة حرارة حزمة الجرافين الجديدة

2.3. مواد مواد التوت

تشمل مواد التوت التي يتم استخدامها بشكل شائع في عبوة رقائق الليزر لحام الإنديوم ، معجون القصدير ، الغراء الفضي ، والمواد المنبعثة من الذهب. على سبيل المثال ، استخدم Yan [31] معجون النانو في الفضة كمواد موت في حزمة الصمام الثنائي بالليزر. معلمات الصمام الثنائي الليزر هي الطاقة 60 W الطول الموجي 808 نانومتر. يتم التحقيق في خصائص التشغيل وخصائص المعاوقة الحرارية للليزر تحت هذه المادة المموفة. تتم مقارنة الخصائص الحرارية لصمام الثنائي الليزر مع تلك الموجودة في الصمام الثنائي بالليزر الذي تم ترسيخه بمواد الإنديوم وحام الذهب باستخدام طريقة العناصر المحدودة. تُظهر نتائج الاختبار أن الصمام الثنائي الليزر الذي يستخدم معجون النانو سيلفر لديه أدنى درجة حرارة تحت التشغيل المستمر. يوضح الشكل 12 بنية الصمام الثنائي ليزر CS-MOUNT مغلفة باستخدام معجون النانو سيلفر.

بالإضافة إلى مواد التوت الممولة مثل معجون الفضة ، هناك أيضًا مواد انصهار. استخدم Wang [32] بنية حزمة Double-CUW MCC (DMCC) و AUSN لحام الانصهار لحزم صفائف ليزر الصمام الثنائي. أولاً ، استنادًا إلى نتائج المحاكاة ، تم استنتاج أن تأثير الابتسامة (عدم وجود سطح رقاقة بعد الحزمة) وانخفض الإجهاد الحراري بمقدار 0.24 ميكرومتر و 16 ميجا باسكال ، على التوالي ، مما يعكس قدرة الجنود المتسللين AUSN على تقليل الضغوط الحرارية في الحزمة وتأثير الابتسامة. من خلال دمج بنية حزمة متقدمة لزيادة تحسين أداء الإدارة الحرارية للجهاز ، فإنه يحسن الموثوقية الكلية وطاقة الخرج. في لحام الليزر عالي الطاقة ، يتم استخدام مادة النحاس الناعمة التقليدية التقليدية. إنديوم عبارة عن مادة ناعمة ناعمة 157 درجة مئوية ذات صلابة جيدة ، والتي يمكن أن تحل بشكل فعال مشكلة الإجهاد الناتجة عن عدم تطابق التمدد الحراري للركيزة الصفيف/التجميع. ومع ذلك ، فإن دورات التيار المتكررة المتكررة ذات الدورة العالية وعرض النبض الكبير يمكن أن تسبب تناوبًا ميكانيكيًا في الجهاز ، مما يؤدي بدوره إلى حدوث مجموعة متنوعة من الفشل مثل كسر الجهاز والهجرة والتعب الحراري. لقد وجدت الدراسات الحديثة أن الليزر لحام أنديوم أقل موثوقية مقارنة بهياكل اللحام الذهب (AUSN). صمم HOU [33] كومة ليزر صمام ديود متقدم (كما هو موضح في الشكل 13) من خلال معامل التوسع الحراري (CTE)-التغليف الخاضع المتوحش بالإضافة إلى تقنية اللحام AUSN ، والتي تحقق موثوقية أعلى وكذلك طاقة الناتج أعلى. بالإضافة إلى ذلك ، تم تحسين الهيكل للتباعد وتحسين تبديد الحرارة. بالمقارنة مع مكدس ليزر الصمام الثنائي باستخدام لحام الإنديوم ، يتم تحسين مدى الحياة والموثوقية بشكل كبير.

صمم Wang [34] تقنية Microchannel المبرد الصلب (HSMCC) (الشكل 14) لتغليف صفائف ليزر الصمام الثنائي عالي الطاقة ومقارنة الخصائص الحرارية مع عبوة مبردة القنوات المبردة من لحام الإنديوم. تُظهر النتائج التجريبية أنه في نفس طاقة الإخراج ، تحتوي صفائف الليزر HSMCC على قيم ابتسامة أقل وموثوقية أعلى مقارنة مع أشرطة ليزر Cu-MCC التقليدية باستخدام تقنية اللحام الإنديوم. أظهرت مزيج من تقنية Coolder و Microchannel الصلبة أيضًا نتائج إيجابية ، ليس فقط تقليل قيمة الابتسامة ولكن أيضًا تحسين موثوقية الجهاز بشكل كبير.

هناك العديد من مواد التوت التي يتم استخدامها بشكل شائع في الوقت الحاضر ، معجون نانو سيلفر ، لحام الإنديوم ، وحام الذهب. قارن يان [35] هذه المواد الثلاثة المميتة وتحليل التأثير الحراري العابر النبضي للهياكل الثلاثة المغلفة وجميع وحدات CUW غير المخصصة باستخدام طريقة العناصر المحدودة. تظهر النتائج أن وحدة الليزر المغطاة بعجينة نانو سيلفر تظهر أدنى درجة حرارة تقاطع تبلغ 32.8 درجة مئوية. في المقابل ، كانت درجات حرارة الوصلات لوحدة الليزر المغطاة مع لحام الإنديوم ولحام AUSN 41.8 درجة مئوية و 43.6 درجة مئوية ، على التوالي.

يوضح الجدول 5 أن معاجين نانو سيلفر ، بسبب الموصلية الحرارية الممتازة ، تعمل بشكل جيد في خفض درجة حرارة التشغيل للأجهزة ، وخاصة في وضع التشغيل المستمر ، فإن الثنائيات الليزر باستخدام معجون النانو في الفضة قادرة على الحفاظ على درجات حرارة أقل ، وهو أمر بالغ الأهمية لتحسين استقرار الأدوات وحياة الحياة.

الجدول 5

ملخص البحث لمواد التوت

2.4. ملخص الإدارة الحرارية لتعبئة الليزر

في البحث عن تكنولوجيا الحرارة الحرارية ، درس العلماء العديد من الاتجاهات ، من بينها تقنية المشاركون الحراري في Microchannels هي تقنية تغليف تتطلب دقة كبيرة. على سبيل المثال ، يتطلب تصنيع أحواض حرارة الصفيف المجهرية الهجينة وشق النزعة الدقة عالية التصنيع. في السنوات الأخيرة ، يمكن تطبيق تقنية التغليف السريعة النامية وتصبح ساخنة من خلال Silicon VIAS (TSV) على تقنية تبديد الحرارة الدقيقة ، ويمكن أن تحل مزايا هذه التكنولوجيا بشكل فعال صعوبات المعالجة في القنوات الدقيقة التقليدية [36]. لاستكشاف مواد الرادياتير ، بالإضافة إلى ALN و SIC المذكورة سابقًا ، هناك أيضًا CUW التي لها تمدد حراري أقل بالإضافة إلى توصيل حراري أعلى ، والذي يستخدم على نطاق واسع في الليزر عالي الطاقة. الجرافين عبارة عن مادة ذات توصيل حراري للغاية. يمكن أيضًا تفاقمها بمواد أخرى (مثل المعادن أو السيراميك أو البوليمرات) لتشكيل مواد جديدة ذات موصلية حرارية ممتازة. من المؤكد أن بنية التغليف المستقبلية ستتطور في اتجاه أصغر وأكثر إحكاما وأكثر كفاءة وأكثر موثوقية وأكثر ملاءمة للبيئة. في الوقت الحالي ، من الصعب إدراك الاتجاهات المذكورة أعلاه وتحقيق نتائج مرضية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن كيفية تقديم مواد جديدة جنبًا إلى جنب مع تبريد القنوات الدقيقة ، والتبريد السائل ، وحتى تقنية تبريد تغيير الطور ، كلها الصعوبات في البحث الحالي.

3. استكشاف التقنيات لتحسين الأداء البصري بالليزر

عادةً ما تعاني الليزر من جودة الحزمة الرديئة بسبب انحراف الشعاع ، أو أن توزيع شدة شعاع الليزر غالبًا ما لا يكون موحدًا بسبب قيود بنية الليزر ومبدأ التشغيل. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر عوارض الليزر حساسة للغاية للاضطرابات الخارجية ، مثل الغبار والرطوبة. هذه تحد من تطبيق الليزر في بعض المناطق. تتطلب العديد من الحقول أن تكون الليزر قادرة على السفر بعيدًا بما يكفي والحفاظ على شدة الضوء في منطقة صغيرة أو تتطلب أن يكون الضوء المنبعث متوازيًا. لذلك ، من الضروري استكشاف طرق لتحسين الأداء البصري للليزر. إن موازاة الحزمة ، وكيفية زيادة طاقة الإخراج للليزر ، وتحسين النظام البصري بالليزر كلها في حاجة إلى دراسة متعمقة. تعتبر تقنية تشكيل شعاع الليزر مهمة لتحسين عدد كبير من تطبيقات معالجة المواد الليزر ودراسات التفاعل بين الليزر. في السعي لتحقيق هذه الأهداف ، قام العلماء بالكثير من الأبحاث في هذا الجانب من تشكيل الشعاع. يستعرض هذا القسم التقنيات المختلفة لتحسين الأداء البصري بالليزر ، بما في ذلك تقنيات تشكيل الشعاع والتغليف.

3.1. تقنيات تشكيل الشعاع

يوضح الشكل 15 نظامًا شائعًا لتشكيل الشعاع الذي أبلغ عنه Hoffnagle [37]. ومع ذلك ، نظرًا للعدسة الصفراء أكثر تعقيدًا في التصميم والتصنيع من العدسات الكروية التقليدية ، وهذه المشكلات تحد من تطبيق العدسات غير الريفية في تحسين أداء الأنظمة البصرية. في كل من التصنيع الصناعي والتجاري ، فإن هذه الطريقة لديها عدد من المشكلات. قدم Luo [38] نظامًا جديدًا لتوصيل الشعاع. يستخدم نظام تشكيل شعاع الليزر أشباه الموصلات عدسة إهليلجي من راتنج الايبوكسي. يظهر الهيكل في الشكل 16. وفقًا للتحليل النظري وكذلك التجارب ، تظهر النتائج أن الضوء المنبعث من الليزر يمكن أن يكون مشوهًا وموازنة بموجب هذا النظام. علاوة على ذلك ، فإن حجم حزمة الليزر لهذا النظام هو فقط 5 مم × 10 مم ، مما يسهل إلى حد كبير تطبيق الليزر.

بسبب معلمات الشعاع غير المتكافئة في المحاور الرأسية والأفقية لليزر أشباه الموصلات ، يكون اقتران الألياف أمرًا صعبًا. اقترح Cheng [39] تقنية تشكيل الشعاع بناءً على مزيج من الانعكاس الكلي الداخلي وسطح الاستقطاب لهذه المشكلة. من خلال هذه التقنية ، تتحقق ملء المنطقة المظلمة للحزمة ودمج الاستقطاب. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تحسين معدل إعادة استخدام مستوى الاستقطاب. يمكن اقتران ثلاث صفائف مكدسة من أشباه أشباه الموصلات في ألياف واحدة. تظهر نتائج المحاكاة أن هذه التقنية تحقق قوة إخراج قدرها 1099 واط وكفاءة تحويل بصرية قدرها 85.8 ٪. يعد التحكم في توزيع شدة غوسية في حزم مسطحة باستخدام تقنية تشكيل شعاع الليزر موضوعًا للبحث الساخن في السنوات الأخيرة. في تطبيقات الليزر ، يمكن أن يؤدي تحويل شعاع غاوسي إلى شعاع مسطح إلى منع الطاقة الضوئية بشكل فعال من التركيز بشكل مفرط في وسط الحزمة ، مما قد يتلف بصريات الليزر وما إلى ذلك. من أجل تحويل شعاع غاوسي إلى شعاع مسطح ، تم تصميم عدسة تشكيل الشعاع على أساس خوارزمية تحسين سرب الجسيمات (PSO) بواسطة QIN [40]. تم تقليل وظيفة اللياقة البدنية من خلال برنامج MATLAB المكتوب ذاتيا ، وتم تصميم مجموعة مزدوجة العدسة ومشكل واحد العدسة. تُظهر النتائج التجريبية أن المشكل الليزري المصمم يمكنه تحويل شعاع غاوسي بشكل فعال إلى شعاع مسطح. يوضح الشكل 17 الرسم التخطيطي لتحويل شعاع غاوسي إلى شعاع مسطح ، ودرس دوان [41] تأثير طاقة المضخة ومسافة الإرسال على ملف تعريف شعاع التحقيق. من خلال تطوير مقوم ليزر سائل ، تم استكشاف التفاعل بين طاقة المضخة ومعامل الامتصاص والمسافة للحصول على ملف تعريف شعاع مسطح. تُظهر النتائج أن مسافة ملف تعريف الحزمة المسطحة تتناقص مع زيادة معامل الامتصاص ، ويمكن أيضًا تحويل الحزمة الغوسية إلى شعاع مسطح من خلال التحكم في معلمات طاقة المضخة ومعامل الامتصاص للعدسة الحرارية. بالإضافة إلى ذلك ، اقترح DoAn [42] طريقة جديدة لتشكيل الليزر باستخدام تقنية مشكل شعاع الليزر السليفي (FLBS) ، والتي تحول أيضًا شعاع غاوسي إلى شعاع مسطح.

في المقابل ، اقترح يانغ [43] تقنية تشكيل شعاع الليزر داخل الحركة (مخطط تخطيطي موضح في الشكل 18) للحصول على شعاع طاقة نبض عالي من الجوانب النظرية والتجريبية. يتكون نظام تشكيل الشعاع من مستقطب ، ومشاريع RBE ، و Porro Prism ، والذي يستخدم خصائص الاستقطاب للضوء لإدخال تغيير في الطور. يتم تحليل تحول الطور الناجم عن المنشورتين بواسطة صيغة مصفوفة جونز ، والتي ثبت أنها طريقة فعالة للحصول على شعاع مسطح من 72 ميجا جول

وبالمثل ، صمم LE [44] جهازًا لتشكيل شعاع الليزر يعتمد على تفتق الألياف ، والذي تم تصميمه تحت الطريقة التحليلية لنظرية اقتران الوضع والحيود بعيد الحقول لأشكال شعاع الليزر الألياف. من الناحية التجريبية ، تم تحويل شعاع ليزر غاوسي بنجاح إلى شعاع مسطح بعد المرور عبر جهاز التشكيل هذا. أظهرت Naidoo [45] طريقة يمكن أن تحقق ليزرًا عالي السطوع باستخدام نظام تشكيل شعاع داخل الجوية لتغيير وضع عرضي واحد لملف تعريف داخل الجهود لتحقيق وضع غاوسي عند الإخراج ووضع مسطح عند الربح. يتم أيضًا تحسين استخراج الطاقة وجودة الشعاع. يتم التغلب على الحد من استخراج الطاقة المنخفضة مع حجم الوضع الصغير ، مما يحسن مرجعًا قيماً لتصميم تجاويف الليزر عالية السحر في المستقبل.

وقد اقترح CAO [46] عدسة تشوه منخفضة التكلفة منخفضة التكلفة من قبل CAO [46]. إنهم يسقطون مقاومًا ضوئيًا سلبيًا للأشعة فوق البنفسجية على ركائز غير متماثلة ، والتي تتطور إلى سطح آسيوي تحت قوة كهربائية. يوضح الشكل 19 تخطيطيًا للطريقة. بعد النتائج التجريبية والتحليل العددي ، يمكن أن يكون للعدسة قوى بصرية مختلفة في اتجاهين عرضيتين ، والتي يمكن أن تحقق توصيلًا عالي الطاقة للحزمة المتنوعة في اتجاه المحور السريع.

صمم Xiong [47] دائرة نصف قطرها جديدة متغيرة من عدسة موازات الانحناء لمشكلة موازنة الحزمة الضعيفة لليزر أشباه الموصلات البطيء مع التقريب شبه المحاور. العدسة لديها قدرة على موازنة شعاع جيد وكذلك مؤشر الانكسار المنخفض. تُظهر أن العدسة المصممة تقدر بموجب طريقة العناصر المحدودة للوصول إلى إمكانية حدوث micromachining. أخذ شريط ليزر أشباه الموصلات 976 نانومتر كمثال على ذلك ، يمكن أن تحقق عدسة موازات في مؤشر الانكسار 1.51 زاوية تباعد 6 ميكرون لحزمة موازاة بطيئة المحور. تحتوي هذه الطريقة على تطبيق واعد في تطبيقات الطاقة العالية والهدوء من أشباه الموصلات الليزر. أبلغ Tian [48] عن طريقة جديدة لتشكيل الشعاع للميكروليات الزائدية ثنائية المحوبية مصنعة بواسطة تكنولوجيا الليزر فيمتوثانية. تركز طريقة التشكيل على الضوء من المحاور السريعة والبطيئة إلى نفس النقطة البؤرية ، مما يقلل بشكل فعال من الانعكاسات المتعددة والامتصاص في الواجهة ، ويمكّن تشتت المحور السريع وتشتت المحور البطيء لحزمة الليزر ذات الانبعاث الواحد مع عدسة واحدة. يمكن أن يضغط بفعالية زاوية تباعد الشعاع للمحاور السريعة والبطء من 60 درجة ∼9 ° إلى 6.9 mRAD و 32.3 mRAD. يوضح الشكل 20 مخططًا تخطيطيًا لهذا الميكروليات الزائدية ثنائية المحور. يتجنب الهيكل انعكاسات متعددة وامتصاص الحزمة في موازات متعددة ، مما يقلل من الأخطاء.

من الواضح من الجدول 6 أن معظم دراسات تشكيل الشعاع هي تلك التي تقوم بتحويل الحزم الغوسية إلى حزم مسطحة. تعد الحزم المسطحة مفيدة في العديد من التطبيقات الصناعية والعلمية والطبية ، مثل معالجة المواد ، وطباعة الليزر ، والاتصالات البصرية ، وعرض الليزر. توفر الحزم المسطحة توزيع طاقة أكثر موحدة ، وتقليل الضغوط الحرارية ، وتحسين جودة المعالجة وكفاءتها.

الجدول 6

ملخص لتقنيات تشكيل الشعاع

3.2. التغليف لتحسين الأداء البصري بالليزر

بالإضافة إلى تشكيل الحزمة للليزر ، فإن هناك طريقة أخرى لتحسين الأداء البصري للليزر هي العبوة ، ويعزى جزء كبير من تكلفة الوحدة البصرية إلى التغليف والتجميع [49] ، وفقًا لخصائص Laser ومتطلبات التطبيق ، وتصميمها ، وتصميم المُصباح ، والتحسين المُخطط للمرض ، والتحسين المُصافح ، وتوافقه في التصرف المتبادل ، وتوافقه في التصرف المُصافح ، وتوافقه في التصرف المُصافح المُرتب ، بالإضافة إلى اختيار النقل العالي ، المنتشر المنخفض ، امتصاص منخفض للمادة ، وما إلى ذلك ، لتحسين الأداء البصري. حاليًا ، يكون تطوير تقنية الصمام الثنائي بالليزر ناضجًا ، ولكن يتم استخدام أطوال موجية أقل وضوحًا للإضاءة [50 ، 51]. ومع ذلك ، فإن كفاءة حائط الجدار (WPE) من أشباه أشباه الموصلات في نطاق الطول الموجي المرئي أعلى من 70 ٪ ، وكفاءة التحويل هذه أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من مصابيح المتوهجة والفوسفور التقليدية [52]. وفقًا لهذا ، اقترح جهاز الإضاءة الصمام الثنائي (LD) بالليزر استنادًا إلى حزمة قالب الفوسفور المركبة ، مقارنةً بنفس الحزمة من الأجهزة المصابة بإضاءة LED ، فإن التدفق اللامع ، وكذلك الكفاءة العالية ، ومستحضرات عالية ، وطويلة ، وتتابعًا ، وتتابعًا ، وتتابعًا طويلًا ، وطويلة من أجهزة إضاءة LD ، وطويلة ، ومساحة ، ومستحضرات طويلة. LI [54] مجتمعة BI2O3-B2O3-ZNO-BAO (BIBZBA) تم خلطها مع YAG: CE3+ الفوسفور لتغليف LDS البيضاء ، في حين تم تحضير طبقات صغيرة من الفوسفور في الفسفور (Pig). تحت إثارة ضوء الليزر الأزرق ، يظهر أداء بصري ممتاز. إنها ظاهرة تناقص كفاءة رقائق LED [55-57] التي تحد من تطبيق تقنية LED في إضاءة الفطريات الفائقة. وبالتالي فإن استخدام الليزر للإضاءة هو اتجاه البحث الحالي. إن تطوير الصمام الثنائي ليزر القريب من الأشعة تحت الحمراء أكثر نضجًا ، مقارنةً بـ LD الأخضر ، فإن كيفية تحسين طاقة الإخراج لا يزال يمثل تحديًا كبيرًا [58]. قدمت Zhao [59] LD Green LD ذات الألياف عالية الطاقة ، ويعتمد الليزر بنية الحزمة to-can ، وتصميم عدسة أسطوانية غير متوفرة بطول بؤري قدره 3.5 ملم للموازات على الحزمة ، ومغلفة مع وضعية 520 مم من نقل الإرسال على سطحها على سطحها. أخيرًا ، تم إخراج ما مجموعه 12.2 واط الموجة المستمرة عند 520 نانومتر مع كفاءة اقتران قدرها 86.5 ٪ والكفاءة الكهربائية البصرية 10.6 ٪. الشكل 21 هو بنية الحزمة الكلاسيكية إلى can. يمكن أن ترى البحث والتطوير أعلاه على ليزر أشباه الموصلات في تكنولوجيا الإضاءة بوضوح أن إضاءة الليزر قد أظهرت مزايا كبيرة على الإضاءة التقليدية LED بعدة طرق ، وخاصة من حيث كفاءة الطاقة ، والسطوع ، والألوان ، وما إلى ذلك. للبحث المستقبلي ، والبحث المستمر وتطوير الفسفور الجديدة ، ومواد الركيزة وتكنولوجيا التغليف ، وما إلى ذلك ، لتحسين الأداء البصري واستقرار ليزر أشباه الموصلات.

ó Dúill [60] تقارير حزمة مضغوطة ليزر أشباه الموصلات مغلفة في بنية حزمة فراشة صغيرة من 14 دبوسًا مع عزل صغرى ضوئي يزيل الانعكاس الخلفي لضوء الليزر من الدوائر البصرية المتصلة. يظهر مخطط تخطيطي في الشكل 22.

بالنسبة لليزر أشباه الموصلات العضوية ، تواجه نفس مشكلة الاستقرار البصري لأن المواد العضوية تتحلل تحت التأثير المشترك للضوء والأكسجين ، مما يؤدي إلى اختيار العبوة لهذا الليزر كونها مشكلة كبيرة ، مما يؤثر على الأداء البصري [61]. أبلغ Foucher [62] عن ليزر أشباه الموصلات العضوية المرنة ميكانيكيًا بالكامل يتحقق عن طريق كوب فائق. يمكن للحزمة تجاوز مشكلة التحلل من أجل تحسين الاستقرار البصري. استنادًا إلى النتائج التجريبية ، يمكن ملاحظة أن الاستقرار البصري تحت هذا الهيكل المغطى يتحسن من خلال طلبين من الحجم مقارنة بالجهاز المرجعي للتغليف. كما تم ضمان المرونة الميكانيكية. أما بالنسبة للتعبئة المرنة ، فقد استخدم Wang [63] الثنائي الليزري الباعث العاري الحافة كمصدر للضوء لمستشعر الكهروضوئي والرقاقة وعمله مباشرة على حامل البوليمر. لقد استخدموا FR4 كركيزة قياسية ومعالجتها مع تقنيات التغليف القياسية لمقارنة معقولة مع LD مغلفة في بوليمر PMMA. في الوقت نفسه ، لم تكن كلتا المجموعتين معالجة بالحرارة. تم اختباره أنه يمكن تحسين الأداء البصري لـ PMMA المغطى بـ LDs مقارنةً بـ FR4 المغطاة بـ LDs ، بما في ذلك طاقة الناتج المرتفعة وأنماط الليزر على المدى الطويل. سيكون تصميم الهياكل الخاصة ، والاستفادة من المواد المتقدمة الحرارية والدمج فيها ، اتجاه التطوير الرئيسي لمزيد من تبديد الحرارة للمكونات الإلكترونية البصرية المخصصة للبوليمر. هناك طلب متزايد على المرونة الميكانيكية للحزمة ، وكيفية تقليل تكلفة مواد الحزمة ، والإدارة الحرارية ، والتأثير على الأداء البصري يخضع للتجريب والبحث المستمر. اقترح Li [64] بنية ESR الانعكاس المحسّن لتحسين كفاءة الإشعاع لأجهزة الليزر التي تنبعث منها السطح العمودي (VCSEL). يظهر الهيكل في الشكل 23. تظهر النتائج التجريبية أن الهيكل يمكن أن يحسن بشكل كبير من الكفاءة الإشعاعية في نثر أجهزة VCSEL الأولية. لديها إمكانات كبيرة للإضاءة والتصوير ثلاثي الأبعاد.

3.3. ملخص الاستكشافات الفنية لتحسين الأداء البصري بالليزر

يوفر هذا القسم نظرة عامة على التقنيات لتحسين الأداء البصري بالليزر ، بما في ذلك تقنيات تشكيل الشعاع وتقنيات التغليف. ليس هناك شك في أن تطوير تكنولوجيا تشكيل الشعاع قد تقدم صناعة الليزر. تم تحسين جودة الشعاع بشكل كبير. تعتمد معظم الأبحاث المذكورة أعلاه على كيفية تحويل الحزم الغوسية إلى عوارض مسطحة وأيضًا لإثبات أن الحزم المسطحة واعدة للغاية لتطبيقات الليزر. هناك أيضا تصنيع العدسات المختلفة. إن كيفية إدراك شعاع الأعلى بشكل أفضل وكيفية تصنيع العدسات مع تأثير أفضل في حاجة إلى البحث المستمر. تقنية تشكيل الشعاع في تحقيق إدراك ديناميكي القابل للتعديل ديناميكيًا وذكيًا وعالي الكفاءة وموثوقية عالية وجوانب أخرى من هذه الجوانب هي اتجاه التطوير المستقبلي.

4. دراسة قضايا الموثوقية في عبوة الليزر

مع تطوير العلوم والتكنولوجيا ، تم استخدام تكنولوجيا الليزر على نطاق واسع في العديد من المجالات بسبب مزاياه الفريدة. على وجه الخصوص في تكنولوجيا التعبئة والتغليف ، أصبحت عبوات الليزر جزءًا لا غنى عنه من صناعة التصنيع الإلكترونية الحديثة مع دقة عالية وكفاءة عالية وموثوقية. ومع ذلك ، لا تزال تكنولوجيا تغليف الليزر تواجه العديد من القضايا الصعبة في التطبيقات العملية ، والتي لا تؤثر فقط على جودة وكفاءة التغليف ولكن أيضًا تعيق المزيد من التقدم واستخدام تكنولوجيا التعبئة بالليزر. لذلك ، من الأهمية بمكان إجراء بحث متعمق حول قضايا الموثوقية في عبوات الليزر واستكشاف حلول فعالة لتعزيز تطوير وتطبيق تكنولوجيا تغليف الليزر. يبدأ هذا القسم بمشاكل موثوقية الضرر البصري ، والإجهاد ، والأضرار الميكانيكية في عبوة الليزر.

4.1. تلف المرآة البصرية في عبوة الليزر

عادةً ما يكون تلف المرآة البصرية ناتجًا عن كثافة الطاقة العالية الناتجة عندما تتفاعل شعاع الليزر مع المادة ، مما قد يؤدي إلى الانصهار أو الاجتثاث أو غيرها من أشكال الأضرار التي لحقت بسطح المادة. قد تشمل الأسباب الرئيسية للتلف البصري أثناء تغليف الليزر قوة ليزر مفرطة ، وذات جودة الحزمة رديئة ، وتلوث سطح المادة ، أو حساسية المادة المتأصلة في الليزر. من أجل تجنب أو تخفيف تلف المرآة البصرية ، يجب اتخاذ سلسلة من التدابير ، مثل تحسين معلمات الليزر ، وتحسين جودة الشعاع ، وتنظيف سطح المواد ، واختيار مواد التغليف المناسبة. يلخص هذا القسم دراسات حول آثار الأضرار التي لحقت بالمرايا البصرية.

على الرغم من حقيقة أن ليزر الصمام الثنائي لديها أعلى كفاءات التحويل الكهربائية البصرية ، ومستويات طاقة ممتازة ، ورفع أي مصدر للضوء [65-67]. ومع ذلك ، لا يزال تلف المرآة البصرية الكارثية (COMD) أحد آليات الفشل في ليزر الصمام الثنائي [68] ، وقد تم الإبلاغ عن أن التدفقات والبقايا في المذيبات التنظيف المقابلة يمكن أن تؤدي إلى تفاقم الضرر للمرايا البصرية [69 ، 70]. عادة ما تحتوي التدفقات على الأحماض العضوية والعوامل النشطة والمذيبات. أثناء تغليف الصمام الثنائي بالليزر ، قد تلتزم بقايا التدفق بالبصريات إذا تم استخدام التدفق بشكل غير صحيح أو لم يتم تنظيفه تمامًا. قد تتحلل هذه المخلفات في درجات حرارة مرتفعة لإنتاج غازات أو رواسب تشكل يمكن أن تلوث أو تلف سطح المرآة البصرية. قام Zhalefar [71] بالتحقيق في تأثير وقت تراجع التدفق وكمية بقايا محلول التنظيف على سطح المرآة. تم استخدام التدفق خلال العملية لتسهيل عملية اللحام. وتم التنظيف في نهاية اللحام. أظهرت النتائج أن COMD زاد مع زيادة مستمرة في وقت التراجع. ومع ذلك ، بالنسبة لتدفقات لحام مختلفة (2000 ، RA ، RMA) ، كان التأثير ضئيلًا في العينات التي عولجت مع 2000 و RA عندما كان وقت التراجع أقل من 15 دقيقة. ومع ذلك ، بالنسبة للعينات المعالجة بـ RMA ، يحدث COMD عندما تكون مدة التراجع 5 دقائق. وبالمثل ، تناولت Liu [72] أضرار البصريات الكارثية باستخدام دليل موجي متعدد القطع للتخلص من أضرار البصريات الكارثية في الثنائيات الليزرية عالية الطاقة المستمرة. تم تحقيق ذلك من خلال تصنيع تعدد عمليات (LD) مع بنية الدليل الموجي لتجويف يفصل سطح الخرج عن منطقة الليزر المولدة للحرارة. تم تقسيم الدليل الموجي LD إلى أقسام ليزر ونافذة معزولة كهربائياً على طول التجويف. يحد هذا التصميم من التأثير الحراري للمادة العرضية للليزر على سطح الوجه. إنه قادر على قمع تأثير التسخين الذاتي للليزر على سطح الخرج الحساس لدرجة الحرارة. وهذا بدوره يسمح بتشغيل الطاقة العالية وانخفاض كبير في درجة حرارة السطح دون فشل COMD.

وفقًا لـ Rauch [73] ، يمكن أن يؤدي الاقتران العكسي غير المناسب في التغذية المرتدة البصرية إلى تدهور تسريع لليزر أشباه الموصلات العالي الطاقة بالإضافة إلى أضرار البصريات الكارثية. وفقا لذلك ، Rauch et al. من خلال دراسة تجريبية متعددة الأجهزة لليزر عريض الوجه 950 نانومتر (يظهر الشكل المبسط للتجربة في الشكل 24) أن عتبة أضرار البصريات الكارثية قد تم تقليلها أكثر من خلال وضع نقطة إرجاع التغذية المرتدة بحيث غطت المنطقة بأكملها.

في هذه الحالة ، اقترح Zhang [74] بناءً على ظاهرة الأضرار البصرية الكارثية تقنية مريحة وغير مكلفة للكشف عن الظاهرة. باستخدام نظام بصري يعتمد على مصدر صمام ثنائي ليزر 1550 نانومتر وذوّرة ضوئية ، يمكن تتبع عمليات الأضرار البصرية المبكرة المبكرة بسرعة في وضع عابر في الوقت الفعلي عن طريق قياس انعكاس السطح ، والذي يوفر معلومات حول التضاريس السطحية لسطح الإخراج في 2 نانو ثانية. Wang [75] بناءً على حقيقة أن ثنائيات الليزر 808 نانومتر معرضة لـ COMD والترحيل الحراري بسبب الطول الموجي القصير. من أجل تحسين كفاءة التحويل وكذلك لتقليل تأثير COMD ، قاموا بتحسين بنية Ingaaso/IngAPD مع تخميل الوجه. تظهر النتائج أنه في هذه الحالة ، يمكن للليزر الوصول إلى 19 واط عند طاقة إخراج 20 أ دون تأثير COMD.

4.2. الإجهاد والأضرار الميكانيكية في عبوة الليزر

أثناء تغليف الليزر ، قد تؤدي الاختلافات في معاملات توسيع المواد ، والتغيرات في الضغوط الحرارية ، وعوامل أخرى إلى ضغوط داخل بنية التغليف ، والتي بدورها قد تسبب تلفًا ميكانيكيًا. قد تؤدي هذه الأضرار إلى تسوية سلامة المكونات البصرية وتؤثر على جودة شعاع الليزر. لذلك ، يحتاج الباحثون إلى الانتباه إلى اختيار مواد التغليف والتحكم في العملية لتقليل حدوث الإجهاد والأضرار الميكانيكية.

غالبًا ما تسبب عدم التطابق في معاملات التوسع والخصائص الميكانيكية والحرارية بين المواد المختلفة عددًا من مشاكل الموثوقية مثل تزييف وتشوه شريحة الليزر عند ارتفاع درجة حرارة الرقاقة. هذه المشاكل غالبا ما تؤدي إلى فشل الصمام الثنائي بالليزر وتقليل عمر الجهاز. لذلك ، كانت مشكلة كيفية حل الإجهاد وكذلك الأضرار الميكانيكية في الحزمة مصدر قلق للعديد من العلماء. على سبيل المثال ، قامت [76] بالتحقيق في لحام Silver Nano مع AUSN شائع الاستخدام وفي لحام كمواد التصلب بين شريحة الليزر والركيزة. واستخدم تحليل العناصر المحدودة لمحاكاة تبديد الحرارة وتوزيع الإجهاد لليزر أشباه الموصلات في درجة حرارة الغرفة. أظهرت النتائج أن استخدام معجون لحام النانو سيلفر أكثر مواتية لتبديد الحرارة لرقاقة الليزر ويمكن أن يقلل بشكل فعال من الإجهاد الحراري لشريحة الليزر. يوضح الشكل 25 الرسم البياني المبسط لمحاكاة النموذج.

4.3. ملخص للبحث في قضايا الموثوقية

يحدث تلف المرآة البصرية في المقام الأول بسبب بقايا التدفق ، والملوثات ، والعمل المباشر لحزمة الليزر عالية الطاقة. قد تلتزم بقايا التدفق والملوثات بالبصريات ، مما يؤدي إلى فقدان جودة شعاع الليزر أو تدهور البصريات. قد تقوم عوارض الليزر عالية الطاقة بتوزيع أو تذوب البصريات مباشرة ، مما يسبب أضرارًا لا رجعة فيه. يبحث برنامج البحث الأول في التدفقات المختلفة وأوقات التراجع ؛ أولاً ، يُعطى أن التدفقات المختلفة تؤدي إلى تأثيرات كوم مختلفة. ثم ، إنه دليل جيد للتطوير اللاحق لتدفقات جديدة وتحديد وقت الانحدار. تعطي دراسات أخرى حلولًا لـ COMD وعوامل أخرى تساهم في COMD. يسبب الإجهاد والأضرار الميكانيكية بشكل أساسي الاختلافات في معاملات التوسع الحراري للمواد ، والتغيرات في الضغوط الحرارية أثناء اللحام ، والتصميم السيئ لهيكل الحزمة. يؤثر تصميم بنية الحزمة بشكل مباشر على توزيع وحجم الضغوط الحرارية والميكانيكية. بنية الحزمة المعقولة يمكن أن تقلل من تركيز الإجهاد ونقله ويقلل من تأثير التوتر على أداء الليزر.

إن تلف المرآة البصرية والإجهاد والأضرار الميكانيكية هي مشاكل الموثوقية التي تحتاج إلى حل في عبوة الليزر. من خلال دراسة هذه المشكلات بعمق ، واستكشاف الحلول الفعالة ، وتحسين عملية التعبئة بالليزر واختيار المواد ، يمكننا تحسين موثوقية أجهزة الليزر واستقراره وتعزيز المزيد من تطوير وتطبيق تكنولوجيا التعبئة بالليزر.

5. ملخص

تركز هذه الورقة على الأداء الرئيسي وضمان الموثوقية لليزر أشباه الموصلات وتوفر مناقشة متعمقة وملخص للجوانب الثلاثة للإدارة الحرارية والأداء البصري والموثوقية. يوفر الجزء الأول مراجعة مفصلة للإدارة الحرارية لأشعة أشباه الموصلات من حيث الحوض الحرارية ، وهياكل الحزمة ، واختيار مواد التوت. ومع ذلك ، مع تصنيع هياكل القنوات الدقيقة ثلاثية الأبعاد المعقدة وتطوير الأجهزة الإلكترونية إلى التصغير ، والوظيفة متعددة الوظائف ، والأداء العالي ، فإن تبديد الحرارة للأنظمة الصغيرة المتكاملة عالية الكثافة ومتزايد بشكل متزايد. لكن تطوير تكنولوجيا التعبئة والتغليف من خلال Silicon VIAS (TSV) قد جلب اختراقات جديدة في تكنولوجيا تبديد الحرارة الدقيقة. ثانياً ، من أجل تعزيز الأداء البصري ، سعى الباحثون إلى تحسين تصميم العناصر البصرية ، وتقليل الخسائر البصرية ، وتحسين جودة الحزمة. من حيث الأداء البصري ، تلعب تقنية تشكيل الشعاع دورًا مهمًا. تتيح تقنية تشكيل الحزمة المعقولة للمستخدمين ممارسة التحكم في جودة وشعاع الليزر بشكل أكبر وتحسينه ، وبالتالي توسيع نطاق تطبيقات الليزر وتعزيز كفاءة استخدام الليزر. لقد سهلت الخصائص المميزة لعوارض المسطح (توزيع الطاقة الموحدة) توسيع مجال تطبيق الليزر. من أجل تزويد القارئ بفهم لأهمية الحزم المسطحة ، تقدم هذه الورقة مراجعة شاملة للعديد من الدراسات التي حولت الحزم الغوسية إلى عوارض مسطحة. هناك العديد من الطرق لتحويل عوارض. هناك عدسات لتشكيل الشعاع على أساس خوارزميات تحسين سرب الجسيمات (PSO) ، ومقادات الليزر السوائل ، وتكنولوجيا مشكل شعاع الليزر الفلوي. ترتبط مشكلات الموثوقية المرتبطة بأشعة الليزر شبه الموصلات في المقام الأول بإمكانية حدوث أضرار للمرايا البصرية والإجهاد والفشل الميكانيكي. لا تؤثر هذه القضايا على وظائف جهاز الليزر فحسب ، بل قد تؤدي أيضًا إلى تقليل عمرها التشغيلي ، وبالتالي تسوية استقرار وموثوقية نظام الليزر بأكمله. لمعالجة هذه القضايا ، طرح العلماء مجموعة من الحلول المحتملة ، بما في ذلك تحسين اختيار التدفق ووقت التراجع ، وتحسين بنية الحزمة لتعزيز أداء تبديد الحرارة ، واعتماد مواد مواد موت عالية الأداء. بالتوازي ، تعرضت أسباب الضرر للمرايا البصرية لتحليل صارم ، مما يؤدي إلى وضع سلسلة من التدابير الوقائية. لا توفر نتائج هذا البحث أساسًا نظريًا ودعمًا فنيًا لتصميم موثوقية ليزر أشباه الموصلات ولكن أيضًا تشير إلى اتجاه البحث والتطوير اللاحق.

دعم التمويل

يتم رعاية هذا العمل من قبل برنامج البحث والتطوير الرئيسي في الصين (المنحة رقم 2021YFB3501700) ؛ برنامج الابتكار للعلوم والتكنولوجيا في شنغهاي (STCSM) (المنحة رقم 22N21900400 ، المنحة رقم 23N21900100) ؛ المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 12104311) ؛ برنامج البحث والتطوير الرئيسي في مقاطعة تشجيانغ (المنحة رقم 2024C01193) ؛ برنامج Shanghai Chenguang (المنحة رقم 22CGA74) ؛ برنامج البحث والتطوير الرئيسي في مقاطعة جيانغسو (رقم المنحة BE2023048) ؛ مقاطعة يونان الإرشادات والتكنولوجيا الموجهة لزراعة المؤسسات (المنحة رقم 202404BI090001).

بيان أخلاقي

لا تحتوي هذه الدراسة على أي دراسات مع الموضوعات البشرية أو الحيوانية التي يؤديها أي من المؤلفين.

تضارب المصالح

يعلن المؤلفون أنهم ليس لديهم تضارب في المصالح لهذا العمل.

بيان توافر البيانات

تتوفر البيانات من المؤلف المقابل بناءً على طلب معقول.

بيان مساهمة المؤلف

Tianqi WU: التصور ، المنهجية ، البرمجيات ، التحقق من الصحة ، التحليل الرسمي ، التحقيق ، الموارد ، تنظيم البيانات ، الكتابة - المراجعة والتحرير ، الإشراف. Jichen Shen: الموارد ، تنظيم البيانات ، الكتابة - المسودة الأصلية. جون زو: التصور. بينغ وو: إدارة المشروع ، الاستحواذ على التمويل. Yitao Liao: إدارة المشروع ، الاستحواذ على التمويل.

مراجع

[1] Tsai ، CT ، Cheng ، CH ، Kuo ، HC ، & Lin ، GR (2019). نحو اتصالات لاسلكية البصرية المرئية عالية السرعة المرئية. التقدم في Enderum Electronics ، 67 ، 100225.

[2] أناستاسيو ، أ. تقنية التعلم الآلي نحو تصنيع الليزر الذكي من CGH. الهندسة الإلكترونية الدقيقة ، 227 ، 111314. https://doi.org/10. 1016/j.mee.2020.111314

[3] Chen ، YC ، & Fan ، X. (2019). الليزر البيولوجي للتطبيقات الطبية الحيوية. المواد البصرية المتقدمة ، 7 (17) ، 1900377. https://doi.org/10.1002/adom.201900377

[4] أحمد ، سا ، موهسين ، م. ، وعلي ، SMZ (2021). المسح والتحليل التكنولوجي للليزر وتطبيقات الدفاع. تكنولوجيا الدفاع ، 17 (2) ، 583-592. https://doi.org/10. 1016/j.dt.2020.02.012

[5] Song ، Y. ، LV ، Z. ، Bai ، J. ، Niu ، S. ، Wu ، Z. ، Qin ، L. ، ::: ، & Wang ،

L. (2022). عمليات آلية الموثوقية والتدهور لليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة. بلورات ، 12 (6) ، 765. https://doi.org/10.3390/cryst12060765

[6] ليو ، ي. تشغيل الطاقة العالية وتقليل زاوية الاختلاف الجانبي للثنائيات الليزر على نطاق واسع في 976 نانومتر. Optics & Laser Technology ، 141 ، 107145. https://doi.org/10.1016/

ي. Optlastec.2021.107145

[7] Zhang ، S. ، Xu ، X. ، Lin ، T. ، & He ، P. (2019). التطورات الحديثة في المواد النانوية لتعبئة الأجهزة الإلكترونية. مجلة علوم المواد: مواد في الإلكترونيات ، 30 ، 13855-13868. https://doi.org/10.1007/S10854-019-01790-3

[8] Wan ، YJ ، Li ، G. ، Yao ، YM ، Zeng ، XL ، Zhu ، PL ، & Sun ،

ر. (2020). التطورات الحديثة في مواد التغليف الإلكترونية القائمة على البوليمر. Composites Communications ، 19 ، 154-167. https://doi.org/10.1016/j.coco.2020.03.011

[9] لاو ، JH (2022). التطورات الحديثة والاتجاهات في التغليف المتقدم. معاملات IEEE على المكونات وتكنولوجيا التغليف والتصنيع ، 12 (2) ، 228-252. https: // doi. ORG/10.1109/TCPMT.2022.3144461

[10] Zou ، L. ، Luo ، Y. ، Zhang ، J. ، Sheng ، X. ، Chen ، Y. ، & Lin ، P. (2023). طور تغيير الجسيمات هلام من الجيل مع الحجم المناسب والخصائص الفووديكية الحرارية المتفوقة نحو الإدارة الحرارية عالية الكفاءة للمكونات الإلكترونية المصغرة. Journal of Energy Storage ، 60 ، 106590. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.106590

[11] Wang ، W. ، Gong ، Y. ، Ren ، H. ، Wang ، J. ، & Li ، Q. (2023). آلية فشل درجة الحرارة العالية وتقييم مدى الحياة لعزل حزمة هلام السيليكون للأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة القائمة على حركية الانحلال الحراري. معاملات IEEE على تطبيقات الصناعة ، 60 (1) ، 1298-1309. https://doi.org/10. 1109/TIA.2023.3307659

[12] Lee ، CC ، & Chien ، DH (1993). تصميم حراري وحزمة من الثنائيات الليزر عالية الطاقة. في عام 1993 ، ندوة القياس والإدارة الحرارية السنوية لقياس الإدارة السنوي لقياس IEEE السنوي ، 1993-75-80. https://doi.org/10.1109/Stherm. 1993.225329

[13] Dang ، H. ، Lu ، Y. ، Du ، Y. ، Zhang ، X. ، Zhang ، Q. ، Ma ، W. ، & Zhang ، X. (2024). تحليل شبكة مقاومة حرارية مفصلة لحزمة FCBGA. مجلة العلوم الحرارية ، 33 (1) ، 18-28. https://doi.org/10.1007/S11630-023-1903-Y

[14] Deng ، Z. ، Shen ، J. ، Gong ، W. ، Dai ، W. ، & Gong ، M. (2019). توزيع درجة الحرارة وتحليل المقاومة الحرارية لمصفوفات الصمام الثنائي بالليزر عالي الطاقة. المجلة الدولية للحرارة والنقل الجماعي ، 134،41–50. https://doi.org/10.1016/

ي. IJHeatmassTransfer.2019.01.022

[15] Kasunic ، KJ (2015). هندسة النظم البصرية. الولايات المتحدة الأمريكية: جون وايلي وأولاده.

[16] Cao ، H. ، & Chen ، G. (2010). تصميم التحسين لهندسة بالوعة الحرارة الدقيقة من أجل مرآة الليزر عالية الطاقة. الهندسة الحرارية التطبيقية ، 30 (13) ، 1644-1651. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2010.03.022

[17] Deng ، Z. ، Shen ، J. ، Dai ، W. ، Li ، K. ، Song ، Q. ، Gong ، W. ، ::: ، & Gong ، M. (2019). دراسة تجريبية حول تبريد صفائف الصمام الثنائي للليزر عالي الطاقة باستخدام القنوات الدقيقة المختلطة والفتحة النفاثة. الهندسة الحرارية التطبيقية ، 162 ، 114242.

[18] Beni ، SB ، Bahrami ، A. ، & Salimpour ، MR (2017). تصميم الأشكال الهندسية الجديدة لأحواض الحرارة الدقيقة المستخدمة في ليزر الصمام الثنائي التبريد. المجلة الدولية للحرارة والنقل الجماعي ، 112 ، 689-698. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.03.043

[19] Zhang ، X. ، Bo ، B. ، Qiao ، Z. ، Xu ، Y. ، & Gao ، X. (2017). تحليل الخصائص الحرارية على أساس هيكل تغليف ليزر من النوع الجديد. الهندسة البصرية ، 56 (8) ، 085105. https://doi.org/10.1117/1.oe.56.8.085105

[20] Kemp ، AJ ، Maclean ، AJ ، Hopkins ، JM ، Hastie ، JE ، Calvez ، S. ، Dawson ، MD ، & Burns ، D. (2007). الإدارة الحرارية في أشعة الليزر القرص: تكسب الليزر النخاعي وشبكيات أشباه الموصلات الوسائط في تنسيقات رقيقة من النقش والرقاقة الدقيقة. مجلة البصريات الحديثة ، 54 (12) ، 1669-1676. https://doi.org/10.1080/00268970601104988

[21] Li ، X. ، Jiang ، K. ، Zhu ، Z. ، Su ، J. ، Xia ، W. ، & Xu ، X. (2020). ارتفاع درجة حرارة 808 نانومتر ثنائي ليزر أشباه الموصلات التي تعبئتها SIC بالوعة الحرارية. مجلة البصريات الحديثة ، 67 (11) ، 1017-1021. https://doi.org/10.1080/09500340.2020.1810339

[22] Yu ، Z. ، Liu ، X. ، Zhang ، H. ، Hao ، Z. ، Wang ، Q. ، Peng ، Y. ، & Chen ،

M. (2024). العروض الحرارية الفائقة التحقيق في LDs البيضاء المحول الفوسفور مع محولات PIGF القائمة على الركيزة من الألومينا. معاملات IEEE على أجهزة الإلكترون ، 71 (4) ، 2503-2507. https://doi.org/10.1109/ted.2024.3370120

[23] Shu ، S. ، Hou ، G. ، Wang ، L. ، Tian ، S. ، Vassiliev ، LL ، & Tong ،

C. (2017). تبديد الحرارة في ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة مع نظام تبريد أنابيب الحرارة. مجلة العلوم والتكنولوجيا الميكانيكية ، 31 ، 2607-2612. https://doi.org/10.1007/S12206-017-0502-9

[24] Sun ، W. ، Yang ، L. ، Xie ، J. ، Zhang ، X. ، Sha ، Y. ، Mi ، S. ، & Lin ، T. (2022). التحليل الحراري وتحسين الحزمة لوحدة شريط الليزر متعدد الطول. Journal of Physics: Conference Series ، 2370 (1) ، 012006.

[25] Lucci ، I. ، Cornet ، C. ، Bahri ، M. ، & Léger ، Y. (2016). الإدارة الحرارية للليزر المتجانسة مقابل الليزر غير المتجانسة المدمجة على السيليكون. IEEE Journal of Selects in Quantum Electronics ، 22 (6) ، 35–42. https://doi.org/10.1109/jstqe.2016.2621558

[26] Nozaki ، S. ، Yoshida ، S. ، Yamanaka ، K. ، Imafuji ، O. ، Takigawa ، S. ، Katayama ، T. ، & Tanaka ، T. (2016). تشغيل الطاقة العالية وعالية درجة الحرارة لليزر Ingan أكثر من 3 واط عند 85 درجة مئوية باستخدام تقنية تغليف مزدوجة تدفق مزدوجة. المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية ، 55 (4S) ، 04EH05. https://doi.org/10.7567/jjap.55.04eh05

[27] Xu ، P. ، Wang ، B. ، Qian ، Y. ، Wang ، Y. ، Teng ، Y. ، & Wang ، X. (2022). تصميم وبحوث هيكل التغليف الرقائقي لثنائي ليزر أشباه الموصلات. الطلاء ، 12 (10) ، 1450. https://doi.org/10.3390/coatings12101450

[28] Wang ، Y. ، Qu ، H. ، & Zheng ، W. (2021). ادرس على نوع جديد من تكنولوجيا تغليف التبريد على الوجهين لأشعة أشباه الموصلات. سلسلة مؤتمرات IOP: Earth and Environmental Science ، 769 (4) ، 042003. https://doi.org/10.1088/1755-1315/769/4/042003

[29] Liu ، X. ، Zhao ، W. ، Xiong ، L. ، & Liu ، H. (2015). تغليف من أشباه أشباه الموصلات عالية الطاقة. الولايات المتحدة الأمريكية: سبرينغر. https: // doi. org/10.1007/978-1-4614-9263-4

[30] Wang ، J. ، Shi ، L. ، Li ، Y. ، Jin ، L. ، Xu ، Y. ، Zhang ، H. ، ::: ، & Ma ، X. (2021). الإدارة الحرارية لحزمة ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة الناجم عن الجرافين مع بنية توصيل ثنائية الاتجاه. Optics & Laser Technology ، 139 ، 106927. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2021.106927

[31] Yan ، Y. ، Chen ، X. ، Liu ، X. ، Mei ، Y. ، & Lu ، GQ (2012). يموت الترابط من الثنائيات الليزر عالية الطاقة 808 نانومتر مع عجينة النانوسيلفر. Journal of Electronic Packaging ، 134 (4) ، 041003. https://doi.org/10.1115/1.4007271

[32] Wang ، J. ، Fu ، T. ، Hou ، D. ، Gao ، L. ، Zah ، Ce ، & Liu ، X. (2021). التحسين الهيكلي لتقليل الإجهاد الحراري والابتسامة في تغليف صفيف ليزر ثنائي الصمام الثنائي عالي الطاقة على مبرد القنوات الدقيقة باستخدام اللحام الصلب الذهبي. أشباه الموصلات الليزر والتطبيقات الحادي عشر ، 11891،69-79. https://doi.org/10.1117/12.2602338

[33] Hou ، D. ، Wang ، J. ، Zhang ، P. ، Cai ، L. ، Dai ، Y. ، Li ، Y. ، & Liu ، X. (2015). تطوير مكدس ليزر عالية الطاقة باستخدام تقنية الترابط الذهب. المكونات والتعبئة لأنظمة الليزر ، 9346،21-29. https://doi.org/10.1117/12.2079610

[34] Akita ، T. ، Otsuka ، Y. ، Irita ، M. ، & Hayase ، M. (2020). الملاحظة في الموقع للموضوع الكهربائي في جهاز ميكروفلويديك مع من خلال السيليكون عبر النموذج. في اجتماع جمعية الكهروكيميائية ملخصات Prime2020 ، 25 ، 1790-1790. https: // doi. ORG/10.1149/MA2020-02251790MTGABS

[35] Yan ، H. ، Mei ، Y. ، Li ، X. ، Zhang ، P. ، & Lu ، GQ (2015). تدهور وحدات ليزر واحدة ذات قوة واحدة باستخدام معجون النانوسيلر في ظروف النبض المستمر. موثوقية الإلكترونيات الدقيقة ، 55 (12) ، 2532-2541. https: // doi. org/10.1016/j.microrel.2015.07.037

[36] Yan ، Y. ، Zheng ، Y. ، Sun ، H. ، & Duan ، JA (2021). مراجعة القضايا والحلول في تقنية التغليف ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة. الحدود في الفيزياء ، 9 ، 669591. https://doi.org/10.3389/fphy.2021.669591

[37] Hoffnagle ، JA ، & Jefferson ، CM (2003). تشكيل شعاع مع زوج العدسة بلانو aspheric. الهندسة البصرية ، 42 (11) ، 3090-3099. https://doi.org/10.1117/1.1613957

[38] Luo ، D. ، Zhao ، B. ، & Chen ، X. (2013). تشكيل شعاع الليزر مع عدسة الإهليلجي. Optik ، 124 (7) ، 565–569. https://doi.org/10. 1016/j.ijleo.2011.12.023

[39] Cheng ، L. ، Luo ، Y. ، Qian ، Q. ، Wu ، S. ، & Chen ، H. (2022). تصميم تشكيل الشعاع المدمجة على أساس تعدد الإرسال من طائرة الاستقطاب لليزر أشباه الموصلات. البصريات التطبيقية ، 61 (30) ، 8994-8999. https://doi.org/10.1364/ao.467643

[40] Qin ، H. ، & Pang ، X. (2019). طريقة جديدة لتصميم عدسات تشكيل شعاع الليزر باستخدام تقنيات PSO. الفيزياء التطبيقية ب ، 125 ، 1-9. https://doi.org/10.1007/S00340-018-7120-9

[41] Doan ، HD ، Akamine ، Y. ، & Fushinobu ، K. (2011). مشكل شعاع الليزر السليفي باستخدام تأثير العدسة الحرارية. في المؤتمر الفني للتعبئة الإلكترونية الدولية ، 44618 ، 749–755. https://doi.org/10.1115/ipack2011-52214

[42] Doan ، HD ، Naoki ، I. ، & Kazuyoshi ، F. (2013). معالجة الليزر باستخدام مشكل شعاع الليزر السليفي. المجلة الدولية للحرارة والنقل الجماعي ، 64 ، 263-268. https: // doi. org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.04.046

[43] Yang ، H. ، Meng ، J. ، & Chen ، W. (2015). الكفاءة العالية والليزر تشكيل شعاع داخل الطاقة عالية الطاقة. فيزياء الليزر ، 25 (9) ، 095005. https://doi.org/10.1088/1054-660x/25/9/095005

[44] Leng ، X. ، & Yam ، SSH (2021). نمذجة تشكيل شعاع الليزر مع ألياف مدببة واحدة مفاجئة. IEEE Letters Technology Letters ، 33 (16) ، 856–859. https://doi.org/10.1109/lpt.2021.3052690

[45] Naidoo ، D. ، Litvin ، IA ، & Forbes ، A. (2018). تعزيز السطوع في ليزر الحالة الصلبة عن طريق تحويل الوضع. Optica ، 5 (7) ، 836–843. https://doi.org/10.1364/optica.5.000836

[46] Cao ، Z. ، Wang ، K. ، & Wu ، Q. (2013). عدسة بصري غير مشوهة لتشكيل شعاع الصمام الثنائي الليزر. اتصالات البصريات ، 305،53-56. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2013.04.069

[47] Xiong ، LL ، Cai ، L. ، Zheng ، YF ، Liu ، H. ، Zhang ، P. ، Nie ،

ZQ ، & Liu ، XS (2016). عدسة محور بطيئة مع دائرة نصف قطرها الانحناء المتغير لقضبان ليزر أشباه الموصلات. Optics & Laser Technology ، 77،1–5. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2015.08.004

[48] ​​Tian ، Zn ، Wang ، LJ ، Chen ، QD ، Jiang ، T. ، Qin ، L. ، Wang ،

LJ ، & Sun ، HB (2013). تشكيل شعاع ليزر الصمام الثنائي النامش باستخدام العدسات الدقيقة المكونة من مزدوجة المحور. رسائل البصريات ، 38 (24) ، 5414-5417. https://doi.org/10.1364/ol.38.005414

[49] Minkenberg ، C. ، Krishnaswamy ، R. ، Zilkie ، A. ، & Nelson ، D. (2021). بصريات مراكز البيانات المشتركة: الفرص والتحديات. إلكترونيات IET البصرية ، 15 (2) ، 77-91. https://doi.org/10.1049/ote2.12020

[50] Zheng ، F. ، Zou ، J. ، Yang ، B. ، Zhou ، Y. ، Shi ، M. ، Liu ، Y. ، ::: ، & Shen ، Y. (2019). التصنيع والخصائص البصرية للثنائيات الليزر على أساس تغليف أفلام الفوسفور المركب. Optik ، 176 ، 254–261. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2018.09.083

[51] قاسم ، AA ، عبد الله ، MFL ، Talib ، R. ، عمر ، KA ، & Abdulrahman ، AM (2019). اتصال الضوء المرئي نظام الجيل القادم في المستقبل. في عام 2019 المؤتمر الدولي لعلوم المعلومات وتكنولوجيا الاتصالات ، 1-7. https://doi.org/10.1109/cisct.2019.8777446

[52] Poprawe ، R. (2011). المصدر النهائي للفوتونات الاقتصادية في العقد المقبل. أشعة الليزر الصمام الثنائي عالية الطاقة ، 12 (5) ، 78-89.

[53] Zhao ، H. ، Yue ، D. ، & Zhang ، B. (2023). 1.3: تكنولوجيا وتطوير شاشات بصرية عرض الليزر. في SID Symposium Digest من الأوراق الفنية ، 54،21-26. https://doi.org/10.1002/SDTP.16210

[54] Li ، H. ، Xu ، R. ، Yang ، J. ، & Xiong ، D. (2023). محول اللون غير العضوي الكل على أساس الفوسفور في الزجاج البزمت لإضاءة الصمام الثنائي بالليزر الأبيض. Dalton Transactions ، 52 (45) ، 16903–16910. https://doi.org/10.1039/d3dt03045h

[55] Li ، X. ، Dejong ، E. ، Armitage ، R. ، Armstrong ، AM ، & Feorzell ،

D. (2023). تأثير إعادة التركيب المدعوم من المصيدة والأوجير-Meitner على تدخل الكفاءة في LED Green Ingan/GAN. رسائل الفيزياء التطبيقية ، 123 (11) ، 112109. https://doi.org/10.1063/5.0167430

[56] Fan ، X. ، Xu ، S. ، Huang ، Y. ، Liu ، W. ، Tao ، H. ، Zhang ، J. ، & Hao ،

Y. (2023). تحسين الكفاءة DROOP من 370 نانومتر UV LEDs مع هيكل ITO/AU/ITO. ECS Journal of Solid State Science and Technology ، 12 (9) ، 096001. https://doi.org/10. 1149/2162-8777/ACF39D

[57] Ma ، Y. ، & Luo ، X. (2020). التغليف للإضاءة البيضاء القائمة على الليزر: الحالة والمنظورات. Journal of Electronic Packaging ، 142 (1) ، 010801. https://doi.org/10.1115/1.4044359

[58] Li ، S. ، Chen ، H. ، Lei ، M. ، Yu ، G. ، Meng ، L. ، Zong ، H. ، ::: ، & Hu ، X. (2023). التأثير الحاسم لسمك الدليل الموجي على السلوكيات البصرية والعتبة لثنائيات الليزر الخضراء القائمة على إنغان. Optik ، 289 ، 171258. https://doi.org/10.1016/

ي. ijleo.2023.171258

[59] Zhao ، P. ، Wang ، Z. ، Yu ، H. ، & Lin ، X. (2018). مخرجات خضراء مستمرة 12-W من ليزر الصمام الثنائي المقترن بألياف 200 ميكرون استنادًا إلى بواعث معبأة. البصريات التطبيقية ، 57 (9) ، 2263-2267. https://doi.org/10.1364/ao.57.002263

[60] Dúill ، SP تطوير عامل أشباه الموصلات أحادي الشكل المعبأة في شكل واحد للتطبيقات الطيفية في 689 نانومتر. Optics & Laser Technology ، 162 ، 109280. https://doi.org/10.1016/j.optlastec. 2023.109280

[61] Matino ، F. ، Persano ، L. ، Camposeo ، A. ، & Pisignano ، D. (2019). أنظمة الليزر والشبكات مع الأسلاك النانوية العضوية والألياف النانوية. المواد البصرية المتقدمة ، 7 (17) ، 1900192. https://doi.org/10.1002/adom.201900192

[62] Foucher ، C. ، Guilhabert ، B. ، Herrnsdorf ، J. ، Laurand ، N. ، & Dawson ،

MD (2014). ليزر DFB البوليمر المصبوب ميكانيكيا ، ليزر DFB مغلفة بواسطة الأغشية الزجاجية. Optics Express ، 22 (20) ، 24160–24168. https://doi.org/10.1364/oe.22.024160

[63] Wang ، Y. ، & Overmeyer ، L. (2016). عبوة على مستوى الرقائق من ثنائيات الليزر التي تنبعث منها الحافة على ركائز بوليمر شفافة منخفضة التكلفة باستخدام الترابط البصري. معاملات IEEE على المكونات وتكنولوجيا التغليف والتصنيع ، 6 (5) ، 667-674. https://doi.org/10.1109/tcpmt.2016.2543028

[64] Li ، JS ، Tang ، Y. ، Li ، ZT ، Liang ، GW ، Ding ، XR ، & Yu ، BH (2019). تعزيز الفعالية المشعة لأجهزة الليزر التي تنبعث منها سطح الجوية الرأسية باستخدام هياكل الانعكاس المحسنة. معاملات IEEE على المكونات وتكنولوجيا التغليف والتصنيع ، 9 (10) ، 2000-2005. https://doi.org/10.1109/tcpmt.2019.2941538

[65] Jiang ، H. ، Chen ، L. ، Zheng ، G. ، Luo ، Z. ، Wu ، X. ، Liu ، Z. ، ::: ، & Jiang ، J. (2022). GAGG فائقة الكفاءة: CR3+ السيراميك السيراميك الذي يحوله الفوسفور الصمام الثنائي: مصدر مضغوط مضغوط عالي الطاقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء يتيح التصوير الواضح. المواد البصرية المتقدمة ، 10 (11) ، 2102741. https: // doi. org/10.1002/adom.202102741

[66] Quan ، C. ، Sun ، D. ، Zhang ، H. ، Luo ، J. ، Zhao ، X. ، Hu ، L. ، ::: ، & Wang ، J. (2021). أداء من طراز Q مقاس 968 نانومتر بالليزر ، ER-switched Q ، PR: YAP مع الانبعاث عند 2.7 ميكرون. الهندسة البصرية ، 60 (6) ، 066112. https://doi.org/10.1117/1.oe.60.6.066112

[67] Wang ، J. ، Tan ، S. ، Liu ، H. ، Li ، B. ، Hu ، Y. ، Zhao ، R. ،:: ، & Liao ،

X. (2022). تصنيع حجم الليزر الصمام الثنائي عالية الطاقة باستخدام 6 'رقائق. تقنية ليزر الصمام الثنائي عالية الطاقة XX ، 11983،34–42.

[68] Ren ، Z. ، Li ، Q. ، Qiu ، B. ، Zhang ، J. ، Li ، X. ، Xu ، B. ، ::: ، & Li ، B. (2023). توصيفات وضع الفشل من ليزر أشباه الموصلات. AIP Advances ، 13 (9) ، 095310. https://doi.org/10.1063/5. 0160350

[69] Park ، J. ، & Shin ، DS (2004). تلف المرآة الكارثية الناجم عن الحزمة من الليزر عالي الطاقة 980 نانومتر. المواد الكيميائية والفيزياء ، 88 (2-3) ، 410-416. https://doi.org/10. 1016/j.matchemphys.2004.08.012

[70] Yang ، P. ، & Liao ، N. (2008). الآلية الفيزيائية للمقاومة الحرارية البينية في العبوة الإلكترونية بناءً على نموذج مختلط MD/FE. معاملات IEEE على التغليف المتقدم ، 31 (3) ، 496-501. https://doi.org/10.1109/tavd.2008.927830

[71] Zhalefar ، P. ، Dadoo ، A. ، Nazerian ، M. ، Parniabaran ، A. ، Mahani ،

AG ، Akhlaghifar ، M. ، ::: ، & Sabbaghzadeh ، J. (2012). دراسة على آثار تدفقات اللحام على أضرار المرآة الكارثية أثناء تغليف الصمام الثنائي بالليزر. معاملات IEEE على المكونات وتكنولوجيا التغليف والتصنيع ، 3 (1) ، 46-51. https://doi.org/10.1109/tcpmt.2012.2219582

[72] Liu ، Y. ، Ebadi ، K. ، Sunnetcioglu ، AK ، Gundogdu ، S. ، Sengul ، S. التخلص من تلف المرآة البصرية الكارثية في الثنائيات الليزرية عالية الطاقة المستمرة باستخدام أدلة موجية متعددة المقاطع. Optics Express ، 30 (18) ، 31539–31549. https://doi.org/10. 1364/OE.461866

[73] Rauch ، S. ، Holly ، C. ، & Zimer ، H. (2018). الأضرار البصرية الكارثية في ثنائيات الليزر على نطاق واسع 950 نانومتر بسبب التغذية المرتدة البصرية غير المحسنة والحقن. IEEE Journal of Quantum Electronics ، 54 (4) ، 1–7. https://doi.org/10.1109/jqe.2018.2856499

[74] Zhang ، SY ، Feng ، SW ، Zhang ، YM ، AN ، ZF ، Yang ،

HW ، He ، X. ، ::: ، & Qiao ، YB (2017). مراقبة الأضرار البصرية الكارثية المبكرة في ثنائيات الليزر بناءً على قياس انعكاس الوجه. رسائل الفيزياء التطبيقية ، 110 (22) ، 223503. https://doi.org/10.1063/1.4984598

[75] Wang ، B. ، Tan ، S. ، Zhou ، L. ، Zhang ، Z. ، Xiao ، Y. ، Liu ، W. ، ::: ، & Wang ، J. (2022). موثوقية عالية 808nm ليزر الثنائيات مع طاقة الإخراج أكثر من 19W تحت تشغيل CW. IEEE Photonics Technology Letters ، 34 (6) ، 349–352. https: // doi. org/10.1109/lpt.2022.3156913

[76] Ye ، W. ، Wu ، Y. ، Wang ، J. ، Duan ، Y. ، Liu ، J. ، & Yang ، D. (2020). دراسة المحاكاة على الخصائص الحرارية والإجهاد الحراري لحزمة ليزر أشباه الموصلات. في عام 2020 المؤتمر الدولي 21 لتكنولوجيا التغليف الإلكترونية ، 1-5. https://doi.org/10.1109/icept50128.2020.9202894

كيفية الاستشهاد: Wu ، T. ، Shen ، J. ، Zou ، J. ، Wu ، P. ، & Liao ، Y. (2024). تقنية التغليف ليزر أشباه الموصلات: الإدارة الحرارية ، وتعزيز الأداء البصري ، ودراسات الموثوقية. مجلة الأبحاث البصرية والضوئية. https://doi.org/10.47852/bonviewjoprop42022985