基于像散与理想光源成像原理的高亮度半导体激光器光纤耦合设计方法

运用像散原理和理想光源成像原理,讨论了半导体激光器消像散设计.提出了一种基于消像散的高亮度半导体激光器光纤耦合系统的设计方法.以波长为808 nm,输出功率为10 W的半导体激光器的光纤耦合为例,给出了详细的计算方法和设计步骤.结果表明:采用该方法将半导体激光器光束耦合入数值孔径为0.22,芯径为50 μm的光纤中,耦...     

大功率半导体激光器阵列热串扰行为

以硬焊料传导制冷,30%填充因子半导体激光器阵列为例,建立了三维有限元模型,对阵列内部各发光单元之间的热串扰行为进行了分析研究。结果表明,当其连续波工作时间大于1.2 ms后,阵列内发光单元之间出现热串扰现象;当次热沉由CuW合金改为铜金刚石复合材料时,阵列内发光单元自热阻和相邻发光单元的串扰热阻降低,有效地降低了各发光单元之间的热串扰行为。保持阵列宽度、发光单元数目及发光单元周期不变,发现随阵列填充因子的增加,器件热阻以指数衰减趋势逐渐降低,而发光单元间的热串扰特性对此变化并不敏感;保持阵列单个发光单元输出功率,发光单元尺寸及阵列宽度不变,增加发光单元个数后,阵列内各发光单元之间热串扰加剧,填充因子越高阵列升温速率越快;但在最初约70 s内,包含不同数目发光单元的阵列最高温度差异仅约0.5 ℃,有利于多发光单元高填充因子器件高功率输出。     

半导体激光器光束匀化系统的光学设计

为了提高半导体激光器光束的均匀性,设计了非球面与微柱透镜阵列相结合的匀光系统。快轴方向利用光线追迹设计非球面匀化透镜;慢轴方向采用微柱透镜阵列对光束进行分割叠加。半导体激光器输出光束通过该匀光系统,在目标面上可以得到能量匀化的方形光斑。利用Zemax光学软件对半导体激光器单管和阵列进行匀化仿真,验证了该匀化系统应用于半导体激光器整形的可行性,得到了目标面动态范围变化对均匀度的影响程度,研究了微柱透镜阵列间距变化及快轴匀化透镜旋转对光斑均匀度的影响。单管和阵列在输出面上的光斑均匀度均大于90%,能量传输效率分别为95.4%和96.2%。该设计结果对半导体激光器光束匀化具有一定的参考价值。     

电感耦合等离子体质谱法分析死后人体血液与一般人群血液中9种金属元素含量差异

建立了血液样本中金属元素的微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)检测方法。通过优化消解条件,以铋(Bi)和铟(In)双内标校正,对死后人体血液样本和一般人群对照样本中镁(Mg)、铬(Cr)、砷(As)、锶(Sr)、镉(Cd)、钡(Ba)、汞(Hg)、铊(Tl)、铅(Pb)9种金属元素含量进行了检测,并运用统计学方法比较了其差异与关联性。结果表明,在2 mL双氧水、5 mL硝酸、190℃的消解条件下,样品的消解效果较好。9种元素线性良好,相关系数(r²)不小于0.997 7,检出限为0.000 4～0.049 6 ng/mL,加标回收率为86.5%～110%,日内相对标准偏差(RSD)为0.50%～5.9%,日间RSD为2.5%～8.5%,回收率和精密度符合检测要求。9种金属元素数据均不符合Komogorov-Smirnov正态性检验,而两组数据的Mann-Whitney U检验结果存在显著差异(P <0.05)。采用Spearman秩相关分析金属之间的相关性,发现大多数金属元素之间显著相关。通过建立二分类Logistic回归模型,研究了样本类型与血样...     

千瓦级传导冷却半导体激光器阵列热特性

随着半导体激光器输出功率的进一步提高,热管理已经成为制约其性能和可靠性的关键瓶颈之一。利用有限元方法对千瓦级高功率传导冷却型（G-Stack）半导体激光器阵列的热特性进行数值模拟与分析。结果表明工作脉宽大于250 μs时器件各发光单元之间会发生严重的热串扰现象。在横向及垂直方向的热量分别为64.7%与35.3%,横向方向热阻的74.9%及垂直方向热阻的66.5%来自CuW,表明CuW对于激光器的散热性能有着决定性的影响。实验测试了器件在不同占空比条件下的光谱特性,得到工作频率分别为20、30、40 Hz相对50 Hz的温差分别为2.33、1.56、0.78℃,根据累积平均温度法计算得到的温差分别为2.13,1.47,0.75℃,理论模拟结果相对于实验结果的平均误差小于6.85%,结果表明理论模拟结果和实验瞬态热阻基本吻合。     

808nm连续波2000W半导体激光器垂直叠阵

为了全面提高大功率半导体激光器的性能和功率,采用双面散热技术,优化了大功率半导体激光器垂直叠阵和单bar器件的热管理和热设计,使得808nm单bar半导体激光器在连续波工作模式下的功率达到100W;808nm 20bar垂直叠阵功率达到2000 W.对微通道液体制冷大功率半导体激光器叠阵和单bar半导体激光器器件的LI...     

掺氧非晶硅的正电子寿命研究

在室温下测量了掺氧非晶硅薄膜的正电子寿命谱．实验发现，随着掺氧量的增加，正电子寿命减小，对应的相对强度增加．据此，本文从电子密度、悬挂键和微空洞等方面讨论了氧掺杂对非晶硅薄膜微观结构的影响．     

温度对高功率半导体激光器阵列“smile”的影响

用数值模拟与实验测试相结合的方法,研究了温度对"smile"的影响.利用有限元方法分别模拟计算了半导体激光器芯片键合及工作过程中激光器芯片中的热应力,模拟中假设激光器芯片的弯曲仅由热应力引起;计算结果表明,激光器芯片有源区的热应力随工作温度的升高而减小,由热应力导致的芯片的弯曲随温度升高而减小.实验结果表明,对于具有相同芯片、同一封装形式、同批次的器件,"smile"随温度的升高有增大或减小的趋势,这与封装前裸芯片的弯曲形态及封装热应力的综合作用有关;若封装前裸芯片为相对平直的或凸的,则封装后激光器的"smile"将随温度升高而减小;若封装前裸芯片为凹的,封装后的激光器芯片仍为凹的,则"smile"随温度升高而增大.     

死后人体组织中15种金属元素的电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法检测及其结果分析

为了准确检测死后人体组织中金属元素含量,以铋（Bi）和铟（In）双内标在线校正仪器,采用微波消解-电感耦合等离子体质谱（ICP﹣MS）法同时测定死后人体肝、肾、肺、胃组织中镁（Mg）、铝（Al）、钙（Ca）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、砷（As）、锶（Sr）、镉（Cd）、钡（Ba）、汞（Hg）、铊（Tl）、铅（Pb）等15种金属元素含量。结果线性良好,准确度高,加标回收率为82.1% ~ 116.3%,精密度相对标准偏差RSD≤3.42%。不同组织中元素含量的变异系数为27.0% ~ 224.2%,含量差异较大,为了探究不同组织中各金属元素之间的差异与关联性,对金属元素含量开展相关性分析和主成分分析并进行综合评价。结果表明,Cu和Zn等47对金属元素之间具备显著的相关性,相关系数最高达0.91（p＜0.01）,提取4个主成分,累计方差贡献率达72.942%,通过元素载荷值得出,Al、Mn、Fe、Cu、Zn、Cd等6种元素是死后人体组织15种元素中的主要特征金属元素。计算可知,肝脏中总体金属元素含量最高,其次是肾和肺,胃组织中总体金属元素含量最低。本研究采用的元素测定方法及基础数据的综合评价可以为法医金属元素中毒案件的检验鉴定提供方法参考和数据支撑。     

大功率半导体激光器贴片层空洞热效应影响

随着输出功率、转换效率、可靠性和制造工艺的提高以及成本的降低,大功率半导体激光器越来越广泛地应用于许多新的领域。大部分商业化销售的半导体激光器阵列/巴条是用铟作为焊料封装的。然而,在半导体激光器封装过程中不可避免地会在贴片层形成一些小空洞,这些小空洞在铟的电迁移和电热迁移作用下逐渐变大,这将导致芯片贴片层形成大量的空洞,造成芯片局部温度迅速上升。针对808 nm连续波40 W传导制冷单巴条半导体激光器阵列,系统地分析了半导体激光器贴片层空洞对发光点温度的影响以及贴片层内不同位置不同尺寸的空洞对发光点温升的影响,得到了发光点温升与空洞尺寸间的关系曲线。提出了利用空洞与发光点温度的关系及空间光谱来估算贴片层的空洞分布的方法,并将估算结果与实验测得的贴片层扫描声学显微图像进行了对比。