Los láseres de cavidad vertical (VCSEL) son fáciles de integrar en un chip y son dispositivos optoelectrónicos clave en sistemas de radar láser e iluminación de seguridad. Sin embargo, el grave fenómeno de generación de calor interna en el dispositivo VCSEL puede afectar la potencia de salida del dispositivo, las características de alta velocidad y la estabilidad, etc. Por lo tanto, la tecnología de gestión térmica de los VCSEL es extremadamente importante, y un modo de encapsulación optimizado puede aumentar eficazmente la disipación de calor de los VCSEL, que es un medio important para mejorar las características térmicas de los VCSEL. Sobre la base de un modelo de cálculo de elementos finitos (FEM), se realizó un análisis numérico de las características térmicas de los VCSEL con una fina capa de cobre que cubre la superficie de diferentes modos de encapsulación y dispositivo. Los resultados de la simulación muestran que el método de encapsulación invertida (DBR superior e inferior completamente eclipsado) puede reducir eficazmente la temperatura de la zona activa, una reducción de más del 56%. Con el aumento del diámetro de la superficie del dispositivo, la temperatura del dispositivo y la resistencia térmica disminuyen considerablemente. Cuando el diámetro del dispositivo en la superficie aumenta, la temperatura del dispositivo y la resistencia térmica disminuyen considerablemente en aproximadamente 50 °C y 3,25 K/mW, respectivamente. Mientras que la estructura de DBR superior e inferior completamente eclipsada y el modo de encapsulación invertido y solo la estructura P-DBR eclipsada y el modo de encapsulación invertido de ambos dispositivos, la temperatura del dispositivo y la resistencia térmica aumentan lentamente, un aumento de la temperatura del dispositivo de aproximadamente 2 °C y un aumento de la resistencia térmica de aproximadamente 0.15 K/mW. El revestimiento de cobre en la superficie del dispositivo, el lado y el sustrato puede reducir eficazmente la temperatura de la zona activa y mejorar la resistencia térmica. Cuando el grosor de la capa de cobre es de 3 μm, la temperatura de la zona activa disminuye un 43% y la resistencia térmica disminuye 1,9 K/mW. Este artículo analiza el impacto del modo de encapsulación en las características térmicas de los VCSEL y propone una optimización correspondiente, que tiene un significado orientador para la encapsulación efectiva del calor de los VCSEL.

lásers de cavidad vertical (VCSEL) características térmicas; temperatura; resistencia térmica