Yüksek güçlü fiber bağlantılı lazer diyotlarda soğutucu ile alt tabaka arasında kullanılan lehimin termal özelliklerinin incelenmesi ve lehim özelliklerinin lazer üzerindeki etkilerinin araştırılması
Examining the thermal characteristics of solder used between the heatsink and submount in high power fiber coupled laser diodes and investigating the effects of solder characteristics on the laser
- Tez No: 984608
- Danışmanlar: PROF. DR. MUHİTDİN AHMETOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Engineering Sciences, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Dalgaboyu, Diyod lazer, Fiber lazer, Lehimleme, Ötektik alaşımlar, Wavelength, Diode laser, Fiber laser, Soldering, Eutectic alloys
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yüksek güçlü fiber akuple yarıiletken lazer diyotlarda, termal yönetim; cihazın optik verimliliği, dalga boyu stabilitesi ve güvenli çalışma sınırları üzerinde doğrudan etkili olan kritik bir parametredir. Bu tez çalışmasında, altlıklı çip (CoS) yapısı ile altın kaplı bakır paket arasındaki bağlantıyı sağlayan farklı lehim malzemelerinin termal performansları ve bunların lazer diyot üzerindeki etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. İncelenen malzemeler arasında SAC305, Au80Sn20, Bi57Sn42Ag1 lehimleri ile gümüş (Ag) epoksi yer almaktadır. Deneylerde, her bir lehim tipi için optimize edilmiş reflow lehimleme veya kürleme süreçleri uygulanarak, sürekli dalga (CW) modunda çalışan, 915 nm merkez dalga boyuna sahip 13 W 'lık tek yayıcılı lazer diyotlar test edilmiştir. Diyotlara 0 A'den 13 A'e kadar değişen akım değerleri uygulanarak yapılan Işık-Akım-Gerilim (LIV) analizlerinde, kullanılan lehim malzemelerinin eklem sıcaklığı (Tj), dalga boyu (kızıla kayma), optik çıkış gücü, termal çöküş davranışı ve kuantum verimliliği üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Ayrıca, sıcaklık kaynaklı performans sapmaları da analiz edilmiştir. Deneysel bulgulara göre, en başarılı termal performans SAC305 ve Au80Sn20 lehimleri tarafından sergilenmiş, bu ikisinin ısı yayma kabiliyetlerinin birbirine oldukça yakın olduğu gözlemlenmiştir. SAC305, maliyet etkinliğinin yanı sıra düşük termal direnç ve stabil dalga boyu karakteristiği ile performans açısından da en başarılı sonuçları vermiştir. Buna karşılık, gümüş (Ag) epoksi, düşük termal iletkenliği nedeniyle en zayıf performansı göstermiştir. Bi57Sn42Ag1 lehimi ise orta düzeyde performans sergilemiş ancak yüksek sıcaklıklarda kısıtlayıcı etkiler göstermiştir. Tüm testler sırasında kalıcı optik hasar (COD) oluşumu gözlenmemiştir. Bu çalışma, yüksek güçlü lazer diyot paketlemesinde kullanılan lehim malzemelerinin, sistemin termal davranışı ve optoelektronik performansı üzerindeki etkilerini karşılaştırmalı olarak ortaya koymakta; yüksek verimli ve güvenli çalışma sınırlarına sahip fiber akuple lazer sistemleri tasarımı için bilimsel bir temel sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In high-power fiber-coupled semiconductor laser diodes, thermal management is a critical parameter that directly affects optical efficiency, wavelength stability, and safe operating limits of the device. In this thesis, the thermal performances of different solder materials providing the connection between the Chip on Submount (CoS) structure and the gold-plated copper package and their effects on the laser diode were investigated experimentally. The materials examined include SAC305, Au80Sn20, Bi57Sn42Ag1 solders, and silver (Ag) epoxy. In the experiments, 13W single-emitter laser diodes with a center wavelength of 915nm operating in continuous wave (CW) mode were tested using reflow soldering or curing processes optimized for each solder type. Light–Current–Voltage (LIV) measurements were performed under current values ranging from 0 A to 13 A. The effects of each bonding materials on the junction temperature (Tj), wavelength (red shift), optical output power, thermal rollover behavior, and quantum efficiency were evaluated. Additionally, temperature-induced performance deviations were analyzed. According to the experimental findings, the best thermal performance was exhibited by SAC305 and Au80Sn20 solders, with both showing very similar heat dissipation capabilities. SAC305 demonstrated the most successful overall performance, offering low thermal resistance and stable wavelength characteristics, along with cost-effectiveness. In contrast, silver (Ag) epoxy exhibited the weakest performance due to its low thermal conductivity, while Bi57Sn42Ag1 solder showed moderate performance but presented limitations at higher temperatures. No catastrophic optical damage (COD) was observed during any of the tests. This study provides a comparative analysis of the effects of solder materials used in high-power laser diode packaging on the system's thermal behavior and optoelectronic performance, offering a scientific basis for designing fiber-coupled laser systems with high efficiency and safe operational limits.
Benzer Tezler
- 1985-1986 yıllarında Polatlı Devlet Hastanesine kaza nedeniyle başvuranların incelenmesi
Başlık çevirisi yok
FERHAN ŞENOL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
İlk ve Acil YardımGazi ÜniversitesiKazaların Çevresel ve Teknik Araştırması Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. HİKMET PEKCAN
- Devrelerin büyük işaret cevaplarının bilgisayar yardımıyla bulunması
Başlık çevirisi yok
NÜKHET GÜNEYİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGÜR TÜTÜNCÜOĞLU
- Bir ilaç fabrikasında personel gereksinmesinin belirmesi seçilmesi ve elde tutulmasına yönelik bir uygulama çalışması
Başlık çevirisi yok
EMİNE BOZBAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1989
İşletmeİstanbul ÜniversitesiÇalışma Ekonomisi ve Endüstri İlişkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞRAY KAYNAK
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- 1981 Türkiye tarımsal yapısının önemli bileşenleri ve tarımsal bölgelerin elde edilmesi
Principle components of Turkey's agricultural structure and to determine agricultural rigions in 1981
İHSAN KARABULUT