Življenjska doba polprevodniškega laserja je kritičen parameter. Pri različnih aplikacijah je treba zagotoviti dovolj dolgo življenjsko dobo, zlasti pri podmorskih optičnih kabelskih komunikacijah in satelitskih komunikacijah, kjer mora življenjska doba doseči 20-30 let. Splošna življenjska doba laserjev se giblje od nekaj tisoč ur do več sto tisoč ur. Konkretna življenjska doba je odvisna od vrste laserja in tega, kako dobro je vzdrževan. Na primer, teoretična življenjska doba laserja z vlakni lahko doseže več kot 100,000 ur, medtem ko je teoretična življenjska doba CO2 laserja 12,000 ur.
Metode testiranja zanesljivosti življenjske dobe laserjev vključujejo predvsem neposredno merilno metodo, preskusno metodo pospešenega staranja in metodo napovedovanja na podlagi modela.
Metoda neposrednega merjenja je dolgotrajno neprekinjeno delovanje laserja in beleženje sprememb ključnih parametrov, kot sta izhodna moč in valovna dolžina, dokler laser ne more več stabilno oddajati laserja. Čeprav je ta metoda neposredna, traja dolgo in nanjo lahko vplivajo različni dejavniki, kot so testno okolje in testni instrumenti.
Posebni koraki metode neposrednega merjenja so naslednji:
1
Zaženite laser neprekinjeno dolgo časa in zabeležite spremembe ključnih parametrov, kot sta njegova izhodna moč in valovna dolžina.
2
Opazujte spremembe v delovanju laserja skozi čas, dokler laser ne more več stabilno oddajati.
3
Z analizo posnetih podatkov ocenite življenjsko dobo in zanesljivost laserja
Če se življenjska doba testira neposredno v delovnih pogojih, bo to zelo zamudno in čas bo velik. Zato mora obstajati niz znanstvenih metod za pregledovanje naprav in napovedovanje življenjske dobe, ki uporabnikom zagotavlja zanesljiva jamstva.
Obstaja več načinov za odpoved LD:
1
Začetni neuspeh
To je običajno posledica hitre degradacije rasti DLD in DSD v laserju v zgodnji fazi. V glavnem odraža težave s kakovostjo v proizvodnem procesu. Vzorci z začetno okvaro so bolj občutljivi na termično pospešeno staranje in imajo nizko toplotno aktivacijsko energijo.
2
Naključna napaka
To povzročajo zunanji dejavniki, kot so elektrostatična razelektritev, trenutna velika nihanja toka, mehanske vibracije itd. Ta vrsta naprave ne kaže nobenih znakov pred okvaro.
3
Počasna odpoved
Njegova značilnost je, da se značilni parametri laserja skozi čas počasi spreminjajo. Ta okvara je usojena in pomeni konec življenjske dobe naprave.
Naša naloga je čim bolj odpraviti začetne okvare in čim bolj preprečiti naključne okvare. Vzpostavite metodo, s katero lahko v krajšem času določite počasne okvare, kar je test pospešenega staranja.
Tako imenovano pospešeno staranje pospeši razgradnjo naprave v težjih pogojih ali pogojih preobremenitve. Nato se zanesljivi podatki, pridobljeni v teh težkih pogojih, ekstrapolirajo, da se dobi vrednost delovne dobe v normalnih pogojih.
Ali je test pospešenega staranja uspešen, znanstvenost in referenčnost podatkov, je ključno v določitvi pogojev, ki se uporabljajo za staranje.
Vemo, da je delovna zanesljivost polprevodniškega LD tesno povezana z njegovimi delovnimi parametri in zunanjimi delovnimi pogoji. S povečanjem temperature spoja se neprekinjena življenjska doba zmanjša, delovni tok se poveča in laser je enostavno razgraditi. Moč sevanja med delovanjem se poveča, kar pospeši tudi proces razgradnje. Zato lahko te parametre izberemo kot pogoje za preskus staranja ali kot parametre za pregled njihovih sprememb.
Presejalni in življenjski test LD pogosto uporablja metode pospešenega staranja pri visoki temperaturi. In mehanizem visokotemperaturnega pospešenega staranja bi moral biti enak mehanizmu razgradnje pri normalni delovni temperaturi. Samo na ta način je lahko ekstrapolirana pričakovana življenjska doba zanesljiva.
Razmerje med delovnim tokom in časom laserja InGaAsP po pospešenem staranju pri 60 stopinjah Celzija
Pogoji staranja za ta čas so: vzdrževanje temperature okolice naprave pri 60 stopinjah, enostranska izhodna optična moč pri 5 mW in opazovanje spremembe delovnega toka s časom staranja. Iz slike je razvidno, da v prvih 500 do 1000 urah tok hitro narašča, nato se pojavi prelomna točka, nato pa teži k nasičenju.
Na podlagi teh rezultatov je mogoče napravo pregledati.
V načinu enojne počasne razgradnje naprave je razmerje med življenjsko dobo t polprevodniškega laserja in temperaturo T podrejeno eksponentnemu Arrheniusovemu razmerju
Ea je aktivacijska energija, Kb pa Boltzmannova konstanta. Ea se meri z vzorčenjem stopnje razgradnje. Razmerje med stopnjo razgradnje Rt in temperaturo je prav tako v skladu z Arrheniusovim razmerjem
Na splošno je mogoče aktivacijsko energijo Ea vzorca pridobiti z vzdrževanjem konstantne izhodne optične moči in testiranjem stopnje razgradnje pri različnih temperaturah staranja.
dI/dt ustreza vrednosti stopnje razgradnje po prevojni točki I(t) na zgornji sliki. Na splošno je za laserje GaAlAs/GaAs povprečna vrednost Ea približno {{0}},7eV; za laserje InGaAsP/InP je povprečna vrednost Ea približno 1,0 eV. Življenjska doba je približno 10E5~10E6 ur.
Poleg tega je povprečni čas staranja pomemben parameter za merjenje zanesljivosti polprevodniških LD. Povprečni čas staranja pri normalni delovni temperaturi je prav tako pridobljen s testiranjem povprečnega časa staranja in aktivacijske energije pri visokotemperaturnih pogojih staranja, nato pa Arrhenius izračuna. Določitev povprečnega časa staranja pri visokotemperaturnih pogojih staranja temelji na ohranjanju konstantne enostranske izhodne moči in povečanju toka za 50 % kot standardu staranja.
Metoda napovedovanja na podlagi modela napove življenjsko dobo laserja z vzpostavitvijo matematičnega modela laserja in združevanjem njegovega principa delovanja, lastnosti materiala, delovnega okolja in drugih dejavnikov. Ta metoda zahteva visoko strokovno znanje in računalniško moč, vendar lahko doseže natančno napoved življenjske dobe laserja.
Naš naslov
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District, 310030 Hangzhou, Zhejiang, Kitajska
Telefonska številka
0086 181 5840 0345
E-pošta
info@brandnew-china.com
