Животът на полупроводниковия лазер е критичен параметър. При различни приложения трябва да се осигури достатъчно дълъг експлоатационен живот, особено при подводни оптични кабелни комуникации и сателитни комуникации, където продължителността на живота трябва да достигне 20-30 години. Общата продължителност на живота на лазерите варира от няколко хиляди часа до стотици хиляди часа. Конкретната продължителност на живота зависи от вида на лазера и от това колко добре се поддържа. Например, теоретичната продължителност на живота на фибро лазер може да достигне над 100,000 часа, докато теоретичната продължителност на живота на CO2 лазер е 12,000 часа.
Методите за изпитване на надеждността на живота на лазерите включват главно метод за директно измерване, метод за ускорено стареене и метод за прогнозиране, базиран на модел.
Методът на директно измерване е лазерът да работи непрекъснато за дълго време и да се записват промените в ключови параметри, като изходна мощност и дължина на вълната, докато лазерът вече не може да извежда лазер стабилно. Въпреки че този метод е директен, той отнема много време и може да бъде повлиян от различни фактори, като тестова среда и тестови инструменти.
Специфичните стъпки на метода на директно измерване са както следва:
1
Пуснете лазера непрекъснато за дълго време и запишете промените в ключови параметри, като изходна мощност и дължина на вълната.
2
Наблюдавайте промените в работата на лазера с течение на времето, докато лазерът вече не може да извежда стабилно.
3
Оценете живота и надеждността на лазера, като анализирате записаните данни
Ако животът се тества директно при работни условия, това ще отнеме много време и времето ще бъде голямо. Следователно трябва да има набор от научни методи за скрининг на устройства и прогнозиране на живота, за да се предоставят на потребителите надеждни гаранции.
Има няколко начина LD да се провали:
1
Първоначален провал
Това обикновено се причинява от бързото разграждане на растежа на DLD и DSD в лазера в ранния етап. Това отразява главно проблемите с качеството в производствения процес. Пробите с първоначална повреда са по-чувствителни към термично ускорено стареене и имат ниска енергия на термично активиране.
2
Случаен провал
Това се причинява от външни фактори като електростатичен разряд, мигновени големи флуктуации на тока, механични вибрации и др. Този тип устройство не показва никакви признаци преди повреда.
3
Бавен отказ
Характерното за него е, че характерните параметри на лазера се променят бавно във времето. Тази повреда е предопределена и е краят на работния живот на устройството.
Нашата задача е да елиминираме възможно най-много първоначалните повреди и да предотвратим колкото е възможно повече случайни повреди. Създайте метод, който може да определи бавните повреди за по-кратко време, което е тестът за ускорено стареене.
Така нареченото ускорено стареене е за ускоряване на деградацията на устройството при по-тежки условия или условия на свръхнапрежение. След това надеждните данни, получени при тези тежки условия, се екстраполират, за да се получи стойността на работния живот при нормални условия.
Независимо дали тестът за ускорено стареене е успешен, научността и референтността на данните, ключът се крие в определянето на условията, използвани за стареене.
Ние знаем, че работната надеждност на полупроводниковия LD е тясно свързана с неговите работни параметри и външни условия на работа. С увеличаването на температурата на свързване непрекъснатият работен живот намалява, работният ток се увеличава и лазерът лесно се разгражда. Мощността на излъчване по време на работа се увеличава, което също ускорява процеса на разграждане. Следователно тези параметри могат да бъдат избрани като условия за теста за стареене или параметри за изследване на техните промени.
Скринингът и тестът за живот на LD често използват методи за ускорено стареене при висока температура. И механизмът на високотемпературно ускорено стареене трябва да бъде същият като механизма на разграждане при нормална работна температура. Само по този начин екстраполираният очакван живот може да бъде надежден.
Връзка между работния ток и времето на InGaAsP лазера след ускорено стареене при 60 градуса по Целзий
Условията за стареене за това време са: поддържане на околна температура на устройството при 60 градуса, едностранна изходна оптична мощност при 5mW и наблюдаване на промяната на работния ток с времето на стареене. От фигурата се вижда, че през първите 500 до 1000 часа токът нараства бързо, след това се появява инфлексна точка и след това клони към насищане.
Въз основа на тези резултати устройството може да бъде скринирано.
В единичния режим на бавно разграждане на устройството връзката между живота t на полупроводниковия лазер и температурата T се подчинява на експоненциалната връзка на Арениус
Ea е енергията на активиране, а Kb е константата на Болцман. Ea се измерва чрез вземане на проби от скоростта на разграждане. Връзката между скоростта на разграждане Rt и температурата също съответства на връзката на Арениус
Като цяло енергията на активиране Ea на пробата може да бъде получена чрез поддържане на постоянна изходна оптична мощност и тестване на скоростта на разграждане при различни температури на стареене.
dI/dt съответства на стойността на скоростта на разграждане след инфлексната точка на I(t) на горната фигура. Обикновено за GaAlAs/GaAs лазери средната стойност на Ea е около {{0}}.7eV; за InGaAsP/InP лазери средната стойност на Ea е около 1,0 eV. Продължителността на живота е около 10E5~10E6 часа.
В допълнение, средното време на стареене също е важен параметър за измерване на надеждността на полупроводниковите LD. Средното време на стареене при нормална работна температура също се получава чрез тестване на средното време на стареене и енергията на активиране при условия на стареене при висока температура и след това се изчислява от Arrhenius. Определянето на средното време на стареене при условия на стареене при висока температура се основава на поддържане на постоянна едностранна изходна мощност и увеличаване на тока с 50% като стандарт за стареене.
Методът за прогнозиране, базиран на модел, прогнозира живота на лазера чрез създаване на математически модел на лазера и комбиниране на неговия принцип на работа, свойства на материала, работна среда и други фактори. Този метод изисква високи професионални познания и изчислителна мощност, но може да постигне точно прогнозиране на живота на лазера.
Нашият адрес
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District, 310030 Hangzhou, Zhejiang, Китай
Телефонен номер
0086 181 5840 0345
Имейл
info@brandnew-china.com
