أجهزة الليزر ذات الانبعاث العمودي للغرف النهائية (VCSEL) سهلة التكامل على الرقاقة، وهي مكونات بصرية إلكترونية أساسية في أنظمة مثل الرادار الضوئي والإضاءة الأمنية. ولكن ظاهرة التسخين الذاتي الشديدة داخل أجهزة VCSEL تؤثر على القدرة الخارجة، والخصائص عالية السرعة، والثبات، لذلك تعد تقنية إدارة الحرارة في VCSEL ذات أهمية كبيرة. يمكن أن يزيد استخدام طرق التغليف المحسنة من تبديد الحرارة في VCSEL بشكل فعال، مما يعد طريقة مهمة لتحسين الأداء الحراري لـ VCSEL. تعتمد هذه الورقة على نموذج حسابي يعتمد على طريقة العناصر المحدودة (FEM) لتحليل العددي للخصائص الحرارية لـ VCSEL عند استخدام طرق تغليف مختلفة وأسطح الأجهزة المغطاة بطبقة نحاسية رقيقة. تظهر نتائج المحاكاة أنه مقارنة بطريقة التغليف التي يصدر الضوء من الأعلى، فإن التغليف بالعكس بإضاءة من الخلفية (النقش الكامل لـ DBR العلوي والسفلي) يمكنه بشكل فعال تقليل درجة حرارة المنطقة النشطة بنسبة تزيد عن 56٪. مع زيادة قطر سطح الجهاز تدريجيًا، تنخفض درجة حرارة الجهاز والمقاومة الحرارية بشكل ملحوظ مع استخدام طريقة التغليف التي يصدر الضوء من الأعلى، حيث تنخفض درجة الحرارة بحوالي 50 درجة مئوية وتنخفض المقاومة الحرارية بأكثر من 3.25 كلفن/ميلي واط؛ أما الأجهزة ذات هيكل النقش الكامل لـ DBR العلوي والسفلي والتغليف بالعكس وكذلك تلك التي نقش فيها فقط P-DBR والتغليف بالعكس، فدرجة الحرارة والمقاومة الحرارية تظهر اتجاهًا بطيئًا للارتفاع، حيث ترتفع درجة الحرارة بحوالي درجتين مئويتين وترتفع المقاومة الحرارية بحوالي 0.15 كلفن/ميلي واط. يمكن أن يقلل تغطية سطح الجهاز والجانب والرقاقة بطبقة نحاسية من درجة حرارة المنطقة النشطة ويحسن المقاومة الحرارية، حيث أن سمك طبقة النحاس 3 ميكرومتر أدى إلى انخفاض درجة حرارة المنطقة النشطة بنسبة 43٪ وانخفاض المقاومة الحرارية بمقدار 1.9 كلفن/ميلي واط. تحلل هذه الورقة تأثير طرق التغليف على الخصائص الحرارية لـ VCSEL وتقترح حلول تحسين ذات دلالة إرشادية لتغليف تبديد الحرارة الفعال لـ VCSEL.

أجهزة الليزر ذات الانبعاث العمودي للغرف النهائية (VCSEL); الخصائص الحرارية; درجة الحرارة; المقاومة الحرارية