Životni vijek poluvodičkog lasera kritičan je parametar. U različitim primjenama mora se osigurati dovoljno dug radni vijek, posebno u komunikacijama podmorskim optičkim kabelima i satelitskim komunikacijama, gdje životni vijek treba doseći 20-30 godina. Opći životni vijek lasera kreće se od nekoliko tisuća sati do stotina tisuća sati. Konkretni vijek trajanja ovisi o vrsti lasera i tome koliko se dobro održava. Na primjer, teoretski životni vijek fiber lasera može doseći preko 100,000 sati, dok je teoretski životni vijek CO2 lasera 12,000 sati.
Metode ispitivanja pouzdanosti životnog vijeka lasera uglavnom uključuju metodu izravnog mjerenja, metodu ispitivanja ubrzanog starenja i metodu predviđanja temeljenu na modelu.
Metoda izravnog mjerenja sastoji se u neprekidnom radu lasera dugo vremena i bilježenju promjena u ključnim parametrima kao što su izlazna snaga i valna duljina sve dok laser više ne može stabilno emitirati laser. Iako je ova metoda izravna, potrebno je dugo vremena i na nju mogu utjecati različiti čimbenici kao što su ispitno okruženje i ispitni instrumenti.
Specifični koraci metode izravnog mjerenja su sljedeći:
1
Pustite laser u rad neprekidno dulje vrijeme i zabilježite promjene ključnih parametara kao što su njegova izlazna snaga i valna duljina.
2
Promatrajte promjene u radu lasera tijekom vremena sve dok laser više ne bude mogao stabilan izlaz.
3
Ocijenite životni vijek i pouzdanost lasera analizom snimljenih podataka
Ako se životni vijek ispituje izravno u radnim uvjetima, to će oduzimati mnogo vremena i količina vremena bit će velika. Stoga mora postojati niz znanstvenih metoda za pregled uređaja i predviđanje životnog vijeka kako bi se korisnicima pružila pouzdana jamstva.
Postoji nekoliko načina za kvar LD-a:
1
Početni neuspjeh
To je obično uzrokovano brzom degradacijom rasta DLD i DSD u laseru u ranoj fazi. To uglavnom odražava probleme s kvalitetom u procesu proizvodnje. Uzorci s početnim kvarom osjetljiviji su na termalno ubrzano starenje i imaju nisku toplinsku aktivacijsku energiju.
2
Slučajni kvar
To je uzrokovano vanjskim čimbenicima kao što su elektrostatičko pražnjenje, trenutne velike fluktuacije struje, mehaničke vibracije itd. Ova vrsta uređaja ne pokazuje nikakve znakove prije kvara.
3
Spor kvar
Karakteristika mu je da se karakteristični parametri lasera polagano mijenjaju tijekom vremena. Ovaj kvar je predodređen i kraj je radnog vijeka uređaja.
Naš zadatak je eliminirati početne kvarove što je više moguće i spriječiti slučajne kvarove što je više moguće. Uspostaviti metodu koja može odrediti spore kvarove u kraćem vremenu, a to je test ubrzanog starenja.
Takozvano ubrzano starenje ubrzava degradaciju uređaja pod težim uvjetima ili uvjetima prenaprezanja. Zatim se pouzdani podaci dobiveni u ovim teškim uvjetima ekstrapoliraju kako bi se dobila vrijednost radnog vijeka u normalnim uvjetima.
Je li test ubrzanog starenja uspješan, znanstvenost i referentnost podataka, ključ leži u određivanju uvjeta koji se koriste za starenje.
Znamo da je radna pouzdanost poluvodiča LD usko povezana s njegovim radnim parametrima i vanjskim radnim uvjetima. S povećanjem temperature spoja, kontinuirani radni vijek se smanjuje, radna struja raste, a laser se lako degradira. Snaga zračenja tijekom rada se povećava, što također ubrzava proces razgradnje. Stoga se ti parametri mogu odabrati kao uvjeti za ispitivanje starenja ili parametri za ispitivanje njihovih promjena.
Probir i ispitivanje životnog vijeka LD-a često koriste metode ubrzanog starenja na visokim temperaturama. A mehanizam ubrzanog starenja na visokoj temperaturi trebao bi biti isti kao mehanizam razgradnje pri normalnoj radnoj temperaturi. Samo na taj način ekstrapolirani očekivani vijek može biti pouzdan.
Odnos između radne struje i vremena InGaAsP lasera nakon ubrzanog starenja na 60 stupnjeva Celzijusa
Uvjeti starenja za ovo vrijeme su: održavanje temperature okoline uređaja na 60 stupnjeva, jednostrana izlazna optička snaga na 5 mW i promatranje promjene radne struje s vremenom starenja. Iz slike je vidljivo da u prvih 500 do 1000 sati struja brzo raste, zatim se javlja točka infleksije, a zatim teži zasićenju.
Na temelju ovih rezultata, uređaj se može pregledati.
U načinu jednostruke spore degradacije uređaja, odnos između životnog vijeka t poluvodičkog lasera i temperature T pridržava se eksponencijalnog Arrheniusovog odnosa
Ea je energija aktivacije, a Kb je Boltzmannova konstanta. Ea se mjeri uzorkovanjem brzine razgradnje. Odnos između brzine razgradnje Rt i temperature također je u skladu s Arrheniusovim odnosom
Općenito, energija aktivacije Ea uzorka može se dobiti održavanjem konstantne izlazne optičke snage i testiranjem brzine razgradnje pri različitim temperaturama starenja.
dI/dt odgovara vrijednosti stope razgradnje nakon točke infleksije I(t) na gornjoj slici. Općenito, za GaAlAs/GaAs lasere, prosječna vrijednost Ea je oko {{0}}.7eV; za InGaAsP/InP lasere, prosječna vrijednost Ea je oko 1.0eV. Životni vijek je oko 10E5~10E6 sati.
Osim toga, prosječno vrijeme starenja također je važan parametar za mjerenje pouzdanosti poluvodičkih LD. Prosječno vrijeme starenja pri normalnoj radnoj temperaturi također se dobiva ispitivanjem prosječnog vremena starenja i aktivacijske energije u uvjetima starenja pri visokim temperaturama, a zatim izračunava Arrhenius. Određivanje prosječnog vremena starenja u uvjetima starenja na visokoj temperaturi temelji se na održavanju konstantne jednostrane izlazne snage i povećanju struje za 50% kao standardu starenja.
Metoda predviđanja temeljena na modelu predviđa vijek trajanja lasera uspostavljanjem matematičkog modela lasera i kombiniranjem njegovog principa rada, svojstava materijala, radnog okruženja i drugih čimbenika. Ova metoda zahtijeva visoko stručno znanje i računalnu snagu, ali se njome može postići točna predikcija vijeka trajanja lasera.
Naša adresa
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District, 310030 Hangzhou, Zhejiang, Kina
Broj telefona
0086 181 5840 0345
E-pošta
info@brandnew-china.com
