ROBERT PIOTR SARZAŁA- zobacz i pobierz wszystkie publikacje autora ROBERT PIOTR SARZAŁA w naszych czasopismach

Wyniki 1-5 spośród 5 dla zapytania: authorDesc:"Robert Piotr SARZAŁA"

» Wpływ montażu lasera kaskadowego na wzrost temperatury w jego wnętrzu

Lasery kaskadowe różnią się zdecydowanie od pozostałych konstrukcji laserów półprzewodnikowych [1]. Długości emitowanych przez lasery kaskadowe fal mogą być w szerokim zakresie regulowane. Obecnie lasery kaskadowe emitują fale 3…240 μm, co sprawia, że znajdują one zastosowanie w wielu dziedzinach nauki i techniki. Pierwsze lasery kaskadowe pracowały jedynie w temperaturach azotowych i głównie impulsowo. Rozwój badań umożliwił otrzymanie ich pracy z falą ciągłą w temperaturach pokojowych. Jednak mimo dużego postępu, jaki w tej dziedzinie się dokonał przyrządy te nadal cechują się parametrami eksploatacyjnymi znacznie poniżej naszych oczekiwań. Specyficzny sposób działania lasera kaskadowego, a co za tym idzie wysokie prądy progowe oraz wysokie wymagane spadki napięcia potrzebne w celu uzyskania akcji laserowej, przy bardzo małej sprawności urządzenia, są powodem bardzo dużego nagrzewania się lasera kaskadowego. Osiągnięcie pracy lasera kaskadowego w temperaturze pokojowej, pracy ciągłej lub obu tych rzeczy jednocześnie może być możliwe dzięki odpowiedniemu zaprojektowaniu jego obszaru czynnego (na poziomie kwantowym) [2] i takiej konstrukcji pozostałych warstw, która pozwoli jak najefektywniej odprowadzać znaczne ilości wydzielającego się ciepła. Bardzo istotne jest oczywiście ograniczanie ilości tego ciepła, ale sama zasada działania lasera kaskadowego narzuca istotne (choć zależne od konstrukcji obszaru czynnego) dolne ograniczenie napięcia progowego, a tym samym ilości wydzielanego ciepła. Model lasera kaskadowego W pracy przedstawiono wyniki modelu elektryczno-cieplnego lasera kaskadowego na przykładzie lasera emitującego falę 9 μm, wytworzonego w Instytucie Technologii Elektronowej w Warszawie [3]. Szczegóły modelowanego lasera oraz wykorzystanych elementów montażowych przedstawia tabela oraz rys. 1. Elektronika 10/2010 103 Podczas modelowania zastosowano uproszczony trójwymiarowy model elektryczny p[...] więcej»
w zeszycie ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/10

KUP TERAZ » KUP TERAZ (SMS) »

» Model termiczny lasera azotkowego

MACIEJ KUC

ROBERT PIOTR SARZAŁA

Półprzewodnikowe emitery spójnego promieniowania o krótkiej długości fali, jakimi są azotkowe lasery krawędziowe EEL (Edge Emitting Lasers), pomimo wieloletnich badań wciąż nie są powszechnie dostępne. Szacuje się, że zapotrzebowanie rynku na takie przyrządy to setki milionów sztuk rocznie, co nie pozwala zapomnieć o istocie dalszego doskonalenia parametrów tych struktur. Najistotniejszymi wydają się być wysoka moc promieniowania oraz długi czas stabilnej pracy, jednakże duża gęstość mocy 15…50 kW/cm2 [2, 3], jaka występuje w tych przyrządach pracujących z falą ciągłą wymaga sprawnego odprowadzania ciepła ze struktury. Efektywny rozpływ ciepła z obszaru czynnego lasera musi zostać zapewniony poprzez dobranie zarówno odpowiednich materiałów konstrukcyjnych o wysokim współczynniku przewodności cieplnej jak i osadzenie chipu laserowego w odpowiednim uchwycie montażowym. Materiały azotkowe wykorzystywane w konstrukcjach diod laserowych, poza substratem, są to najczęściej stopy trój- i czteroskładnikowe o przewodności cieplnej zbyt niskiej, aby zapewnić dostatecznie wydajny transport ciepła przez warstwy lasera. Stąd często w celu poprawienia odprowadzania ciepła ze struktury stosuje się warstwy diamentu łączące chip laserowy z miedzianym radiatorem. W pracy przedstawiono model cieplny lasera azotkowego o emisji krawędziowej w różnych układach montażowych. Obliczenia dla modeli dwu- i trójwymiarowych przeprowadzono wykorzystując metodę elementu skończonego. Porównanie uzyskanych wyników pozwoliło zarówno oszacować różnicę pomiędzy modelem dwu- i trójwymiarowym, jak i określić wpływ zastosowanego układu montażowego na Tab. 1. Szczegóły modelowanego lasera oraz materiałów wykorzystanych w układach montażowych (t - grubość warstwy; n, p - koncentracja domieszki; kV,RT, kL,RT - przewodność cieplna w kierunku odpowiednio prostopadłym oraz równoległym do warstw lasera; SLs - supersieć półprzewodnikowa) Tabl. 1. Detai[...] więcej»
w zeszycie ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/10

KUP TERAZ » KUP TERAZ (SMS) »

» Modelowanie cieplno-elektrycznych właściwości emiterów promieniowania i ich matryc opartych na materiałach azotkowych

MACIEJ KUC

ROBERT PIOTR SARZAŁA

Niebieska optoelektronika określa przyrządy półprzewodnikowe oparte na szerokoprzerwowych materiałach azotkowych. Odkąd skonstruowano pierwsze diody laserowe wytworzone na bazie tych materiałów i uzyskano ich świecenie, prawdziwym wyzwaniem stało się zaadoptowanie tych przyrządów do warunków rynkowych, aby mogły trafić do masowego odbiorcy. Postęp dokonany w wytwarzaniu wysokiej jakości azotkowych warstw epitaksjalnych pozwolił w ostatnich latach skupić uwagę badaczy na mocy oraz czasie stabilnej pracy emiterów projektowanych z myślą o zastosowaniu komercyjnym na szeroką skalę. W ostatnim czasie, aby zwiększyć emitowaną mocy promieniowania, skonstruowano pierwsze jednowymiarowe azotkowe matryce laserowe [9]. Zapewnienie niezawodnej pracy przyrządu wymaga zastosowania materiałów o bardzo dobrych własnościach fizycznych. W celu poprawienia właściwości elektrycznych, azotkowe diody laserowe bardzo często konstruowane są z materiałów trój- i czteroskładnikowych oraz supersieci o krótkim okresie, które zapewniają dobrą przewodność elektryczną jednak kosztem słabszych właściwości cieplnych. Duże gęstości mocy dostarczane do tych przyrządów wymagają więc przemyślanego wyboru układu montażowego w celu uzyskania wydajnego odprowadzania ciepła. Najczęściej spotykanym medium zwiększającym transport ciepła przez warstwy przyrządów półprzewodnikowych jest diamentowa przekładka (heat spreader) umieszczona pomiędzy laserem a miedzianym odbiornikiem ciepła (heat sinkiem). Niniejsza praca dotyczy modelowania azotkowych diod laserowych oraz ich matryc. Symulacja komputerowa oparta na metodzie elementu skończonego FEM (Finite Element Method ) pozwoliła wyznaczyć rozkłady temperatury oraz gęstości prądu progowego w modelowanych emiterach i wykonanych na ich bazie matrycach laserowych. Dzięki znajomości parametrów charakterystycznych T0, określających zależność ich prądu progowego od temperatury, ustalono warunki pracy modelowanych przyrządów [...] więcej»
w zeszycie ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2011/9

KUP TERAZ » KUP TERAZ (SMS) »

» Modelowanie zjawisk elektryczno-cieplnych w laserach kaskadowych

Robert Piotr SARZAŁA

Michał WASIAK

W pracy przedstawiono wyniki modelu termiczno-elektrycznego lasera kaskadowego wykonanego w technologii arsenkowej. Szczególny nacisk położono na zbadanie wpływu różnych rodzajów ograniczenia rozpływu prądu w strukturze lasera kaskadowego na wzrost temperatury w jego wnętrzu. Pokazano, że stosując odpowiednie ograniczenie prądowe i odpowiedni montaż lasera można zmniejszyć wzrost temperatury w jego wnętrzu, występujący podczas jego pracy, o około 50%, co może umożliwić jego pracę z falą ciągłą w temperaturze pokojowej. Abstract. In this paper results of thermo-electrical modelling of an arsenide quantum cascade laser are presented. Influence of different current confinements on the temperature of the laser was investigated in details. It has been shown that the proper current confinement together with optimised mounting can reduce the temperature increase by about 50%, which could allow the continuous-wave, room temperature operation of this laser. (Thermal-electrical modelling of quantum cascade lasers). Słowa kluczowe: lasery kaskadowe, rozpływ ciepła, rozpływ prądu, warstwy oksydacyjne. Keywords: quantum cascade lasers, heat transport, oxide confinement. Wstęp Lasery kaskadowe zostały zaprezentowane w 1994 roku przez zespół F. Capasso [1] z Bell Laboratories. W przyrządach tych praktyczne znaczenie mają nośniki tylko jednego rodzaju, zaś przejścia laserowe mają miejsce pomiędzy stanami energetycznymi powstałymi wewnątrz jednego pasma w strukturach studni kwantowych (np. pasma przewodnictwa) [2]. Dzięki zmianie grubości studni kwantowych lub użyciu innego materiału można otrzymać bardzo szeroki zakres spektralny emitowanych fal. Na dzień dzisiejszy zakres ten rozciąga się od 3 do ok. 240 μm. Dzięki tak szerokiemu zakresowi i w miarę łatwemu wybieraniu emitowanej długości fali, lasery te mogą być z powodzeniem używane do wielu zastosowań np. telekomunikacji w wolnej przestrzeni, spektroskopii, wykrywania skażeń środowiska nat[...] więcej»
w zeszycie PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY 2011/10

KUP TERAZ » KUP TERAZ (SMS) »

» Analiza skuteczności stosowania przekładek (heat-spreaderów ) do poprawy odprowadzania strumienia ciepła z półprzewodnikowych emiterów światła

MACIEJ KUC

ROBERT PIOTR SARZAŁA

ANDRZEJ BROZI

Sprawność laserów półprzewodnikowych jest znacznie wyższa niż dla innych tego rodzaju przyrządów, mimo to nadal wynosi znacznie poniżej 100%. Różnica energii między energią dostarczoną do przyrządu i wyemitowaną zamieniana jest na ciepło powodując znaczny wzrost temperatury wnętrza przyrządu. Ciepło to generowane jest głównie w obszarze czynnym w wyniku rekombinacji niepromienistej i prowadzić może do degradacji przyrządu. W przypadku laserów wysokiej mocy problem przegrzewania się jest bardzo powszechny i w znacznym stopniu ogranicza ich parametry eksploatacyjne. Z tego powodu takie przyrządy wymagają bardzo wydajnego mechanizmu odprowadzania ciepła z obszaru czynnego do radiatora (heat-sinku). Przekładki wykonane z materiałów o dużym przewodnictwie cieplnym, umieszczone między strukturą półprzewodnikową a miedzianym radiatorem, stosowane są głównie w celu zwiększenia wydajności transportu ciepła z wnętrza przyrządu w kierunku układu chłodzącego (np. Peltier’a). W pracy przedstawiono wyniki obliczeń cieplnych, opartych na metodzie elementu skończonego, wykonanych dla powszechnie stosowanych układów montażowych półprzewodnikowych emiterów światła na przykładzie lasera azotkowego. Materiały stosowane jako przekładki Najpowszechniej stosowanym medium polepszającym parametry eksploatacyjne przyrządów optoelektronicznych jest warstwa diamentu otrzymywana metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (Chemical Vapour Deposition - CVD) [1]. Taka warstwa pokryta jest związkiem AuSn, który zapewnia dobrą przewodność elektryczną przekładki i odpowiednie mocowanie. W układzie montażowym laserów z przekładką najczęściej stosuje się lut AuSn natomiast bez przekładki miękki ind. Miękki lut z uwagi na niską wartość modułu odkształcalności liniowej niweluje naprężenia powstałe w wyniku różnicy wartości współczynników rozszerzalności termicznej chipu i układu montażowego. Twardy lut (AuSn, AuGe) cechuje wysoka wartość modułu Younga [...] więcej»
w zeszycie ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2011/9

KUP TERAZ » KUP TERAZ (SMS) »

Strona 1

r e k l a m a