A félvezető lézer élettartama kritikus paraméter. Különféle alkalmazásokban kellően hosszú élettartamot kell biztosítani, különösen a tenger alatti optikai kábeles kommunikációban és a műholdas kommunikációban, ahol az élettartamnak el kell érnie a 20-30 évet. A lézerek általános élettartama néhány ezer órától több százezer óráig terjed. A konkrét élettartam a lézer típusától és a karbantartástól függ. Például egy szálas lézer elméleti élettartama elérheti a 100,000 órát, míg a CO2 lézer elméleti élettartama 12,000 óra.
A lézerek megbízhatósági élettartam-vizsgálati módszerei elsősorban a közvetlen mérési módszert, a gyorsított öregedési vizsgálati módszert és a modellalapú előrejelzési módszert tartalmazzák.
A közvetlen mérési módszer a lézer hosszú ideig tartó folyamatos működtetése, és a legfontosabb paraméterek, például a kimeneti teljesítmény és a hullámhossz változásainak rögzítése mindaddig, amíg a lézer már nem tudja stabilan kiadni a lézert. Bár ez a módszer közvetlen, sok időt vesz igénybe, és számos tényező befolyásolhatja, például a tesztkörnyezet és a tesztműszerek.
A közvetlen mérési módszer konkrét lépései a következők:
1
Futtassa folyamatosan a lézert hosszú ideig, és rögzítse a fő paraméterek változásait, például a kimeneti teljesítményét és a hullámhosszát.
2
Figyelje meg a lézer teljesítményének időbeli változásait, amíg a lézer már nem tud stabilan továbbítani.
3
A rögzített adatok elemzésével értékelje a lézer élettartamát és megbízhatóságát
Ha az élettartamot közvetlenül munkakörülmények között tesztelik, az nagyon időigényes és sok időt vesz igénybe. Ezért léteznie kell egy sor tudományos módszernek az eszközök szűrésére és az élet előrejelzésére, hogy a felhasználók megbízható garanciákat kapjanak.
Az LD meghibásodásának számos módja van:
1
Kezdeti hiba
Ezt általában a DLD és a DSD növekedésének gyors leépülése okozza a lézerben a korai szakaszban. Ez elsősorban a gyártási folyamat minőségi problémáit tükrözi. A kezdeti hibás minták érzékenyebbek a termikus gyorsított öregedésre, és alacsony termikus aktiválási energiájuk van.
2
Véletlen kudarc
Ezt olyan külső tényezők okozzák, mint az elektrosztatikus kisülés, pillanatnyi nagy áramingadozások, mechanikai rezgések stb. Az ilyen típusú készülékek nem mutatnak semmilyen jelet a meghibásodás előtt.
3
Lassú kudarc
Jellemzője, hogy a lézer jellemző paraméterei idővel lassan változnak. Ez a meghibásodás eljön, és az eszköz élettartamának vége.
Feladatunk a kezdeti meghibásodások lehetőség szerinti kiküszöbölése és a véletlenszerű meghibásodások lehetőség szerinti megelőzése. Olyan módszer kidolgozása, amely rövidebb idő alatt képes meghatározni a lassú meghibásodásokat, ez a gyorsított öregedési teszt.
Az úgynevezett felgyorsított öregedés az eszköz leromlásának felgyorsítása zordabb vagy túlzott igénybevételi körülmények között. Ezután az ilyen zord körülmények között kapott megbízható adatokat extrapoláljuk, hogy megkapjuk a normál körülmények közötti élettartam-értéket.
Hogy a gyorsított öregedési teszt sikeres-e, az adatok tudományossága és hivatkozási lehetősége, a kulcs az öregedés feltételeinek meghatározásában rejlik.
Tudjuk, hogy az LD félvezető üzembiztonsága szorosan összefügg a működési paramétereivel és a külső munkakörülményekkel. A csomóponti hőmérséklet növekedésével a folyamatos élettartam csökken, az üzemi áram növekszik, és a lézer könnyen tönkremegy. A működés közbeni sugárzási teljesítmény növekszik, ami szintén felgyorsítja a degradációs folyamatot. Ezért ezek a paraméterek kiválaszthatók az öregedési teszt feltételeiként vagy azok változásának vizsgálatára szolgáló paraméterekként.
Az LD szűrése és élettartamtesztje gyakran alkalmaznak magas hőmérsékleten gyorsított öregedési módszereket. És a magas hőmérsékleten felgyorsított öregedés mechanizmusának meg kell egyeznie a normál üzemi hőmérséklet melletti lebomlási mechanizmussal. Csak így lehet megbízható az extrapolált várható élettartam.
Az InGaAsP lézer üzemi árama és ideje közötti kapcsolat gyorsított öregítés után 60 Celsius fokon
Az öregedés feltételei erre az időre: a készülék környezeti hőmérsékletének 60 fokon tartása, az egyoldali kimeneti optikai teljesítmény 5mW-on, valamint az üzemi áram változásának megfigyelése az öregedési idő függvényében. Az ábrán látható, hogy az első 500-1000 órában az áramerősség gyorsan növekszik, majd megjelenik egy inflexiós pont, majd telítődésre hajlamos.
Ezen eredmények alapján a készülék átvizsgálható.
Az eszköz egyszeri lassú lebomlási üzemmódjában a félvezető lézer t élettartama és a T hőmérséklet közötti kapcsolat engedelmeskedik az exponenciális Arrhenius összefüggésnek.
Ea az aktiválási energia, Kb pedig a Boltzmann-állandó. Az Ea mérése a lebomlási sebesség mintavételével történik. Az Rt lebomlási sebesség és a hőmérséklet közötti összefüggés szintén megfelel az Arrhenius összefüggésnek
Általában a minta Ea aktiválási energiáját úgy kaphatjuk meg, hogy állandó kimeneti optikai teljesítményt tartunk fenn, és teszteljük a lebomlási sebességet különböző öregítési hőmérsékleteken.
A dI/dt a fenti ábrán az I(t) inflexiós pontja utáni lebomlási sebesség értékének felel meg. Általában a GaAlAs/GaAs lézereknél az Ea átlagos értéke körülbelül {{0}},7 eV; InGaAsP/InP lézereknél az Ea átlagos értéke körülbelül 1,0 eV. Az élettartam körülbelül 10E5-10E6 óra.
Emellett az átlagos öregedési idő is fontos paraméter a félvezető LD megbízhatóságának mérésére. A normál üzemi hőmérséklet melletti átlagos öregítési időt úgy is megkapjuk, hogy teszteljük az átlagos öregítési időt és az aktiválási energiát magas hőmérsékletű öregítési körülmények között, majd Arrhenius kiszámítja. Az átlagos öregítési idő magas hőmérsékletű öregítési feltételek melletti meghatározása az egyoldali kimeneti teljesítmény állandó tartásán és az öregítési szabványként az áram 50%-os növelésén alapul.
A modell alapú előrejelzési módszer a lézer élettartamát előrejelzi a lézer matematikai modelljének felállításával, valamint a működési elv, az anyagtulajdonságok, a munkakörnyezet és egyéb tényezők kombinálásával. Ez a módszer magas szakmai tudást és számítási teljesítményt igényel, de pontos előrejelzést tesz lehetővé a lézer élettartamára vonatkozóan.
A címünk
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District, 310030 Hangzhou, Zhejiang, Kína
Telefonszám
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
