높은 광출력을 갖는 Laser Diode Bar의 열응력 개선: 마이크로-홈 도입을 통한 응력 분포 변화 분석 (Thermal Stress Relief through Introduction of a Microtrench Structure for a High-power-laser-diode Bar)

서지정보

· 발행기관 : 한국광학회
· 수록지 정보 : 한국광학회지 / 32권 / 5호 / 230 ~ 234페이지
· 저자명 : 정지훈, 이동진, 오범환

초록

열응력 완화 기술은 고출력 레이저 다이오드의 빔의 품질과 안정성을 향상시키기 위한 주요 요소기술로 큰 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 레이저 다이오드 바(LD-bar) chip-on-submount (CoS)에 발생하는 열응력 분포 양상을 SolidWorks 소프트웨어를 사용하여 해석하고, 마이크로-홈 구조 도입에 따라 열응력 완화에 미치는 영향을 체계적으로 분석한다. 마이크로-홈 구조는 누적응력을 차단하는 효과가 있는 반면, 열흐름을 방해하는 역기능도 있으므로, 시스템 구조와 방열금속판 두께에 따라 홈 깊이를 최적화할 필요가 있다. 간단히 도입된 예시구조에 대하여, LD-bar CoS의 칩 홀더 금속판에 도입하는 마이크로-홈 구조 최적화를 통해 칩 전면부 표면 응력을 마이크로-홈 구조가 없는 경우의 약 1/5 정도로 낮추었다. 향후 초고출력 시스템에서 방열을 위한 열저항과 광출력 빔크기를 최소한으로 유지하면서, 열응력을 효과적으로 완화시 키는 구조로 활용이 기대된다.

영어초록

Relief of thermal stress has received great attention, to improve the beam quality and stability of high-power laser diodes. In this paper, we investigate a microtrench structure engraved around a laser-diode chip-on-submount (CoS) to relieve the thermal stress on a laser-diode bar (LD-bar), using the SolidWorks® software. First, we systematically analyze the thermal stress on the LD-bar CoS with a metal heat-sink holder, and then derive an optimal design for thermal stress relief according to the change in microtrench depth. The thermal stress of the front part of the LD-bar CoS, which is the main cause of the “smile effect”, is reduced to about 1/5 of that without the microtrench structure, while maintaining the thermal resistance.

참고자료

· 없음