Hayat laser semikonduktor adalah parameter kritikal. Dalam pelbagai aplikasi, hayat kerja yang cukup panjang mesti dipastikan, terutamanya dalam komunikasi kabel optik dasar selam dan komunikasi satelit, di mana jangka hayat perlu mencapai 20-30 tahun. Jangka hayat umum laser berjulat dari beberapa ribu jam hingga ratusan ribu jam. Jangka hayat khusus bergantung pada jenis laser dan sejauh mana ia diselenggara. Contohnya, jangka hayat teori bagi laser gentian boleh mencapai lebih 100,000 jam, manakala jangka hayat teori bagi laser CO2 ialah 12,000 jam.
Kaedah ujian hayat kebolehpercayaan laser terutamanya termasuk kaedah pengukuran langsung, kaedah ujian penuaan dipercepatkan dan kaedah ramalan berasaskan model.
Kaedah pengukuran langsung adalah untuk menjalankan laser secara berterusan untuk masa yang lama dan merekodkan perubahan dalam parameter utama seperti kuasa output dan panjang gelombang sehingga laser tidak lagi dapat mengeluarkan laser secara stabil. Walaupun kaedah ini secara langsung, ia mengambil masa yang lama dan mungkin dipengaruhi oleh pelbagai faktor seperti persekitaran ujian dan instrumen ujian.
Langkah-langkah khusus kaedah pengukuran langsung adalah seperti berikut:
1
Jalankan laser secara berterusan untuk masa yang lama dan rekod perubahan dalam parameter utama seperti kuasa keluaran dan panjang gelombangnya.
2
Perhatikan perubahan dalam prestasi laser dari semasa ke semasa sehingga laser tidak lagi dapat mengeluarkan secara stabil.
3
Nilaikan hayat dan kebolehpercayaan laser dengan menganalisis data yang direkodkan
Jika hayat diuji secara langsung di bawah keadaan kerja, ia akan memakan masa yang sangat lama dan jumlah masa akan menjadi besar. Oleh itu, mesti ada satu set kaedah saintifik untuk menyaring peranti dan meramalkan kehidupan untuk memberikan pengguna jaminan yang boleh dipercayai.
Terdapat beberapa cara untuk LD gagal:
1
Kegagalan awal
Ini biasanya disebabkan oleh kemerosotan pesat pertumbuhan DLD dan DSD dalam laser pada peringkat awal. Ia terutamanya mencerminkan masalah kualiti dalam proses pembuatan. Sampel dengan kegagalan awal lebih sensitif terhadap penuaan dipercepatkan haba dan mempunyai tenaga pengaktifan haba yang rendah.
2
Kegagalan rawak
Ini disebabkan oleh faktor luaran seperti nyahcas elektrostatik, turun naik arus besar serta-merta, getaran mekanikal, dll. Peranti jenis ini tidak menunjukkan sebarang tanda sebelum kegagalan.
3
Kegagalan perlahan
Cirinya ialah parameter ciri laser berubah secara perlahan dari semasa ke semasa. Kegagalan ini ditakdirkan untuk datang dan merupakan pengakhiran hayat kerja peranti.
Tugas kami adalah untuk menghapuskan kegagalan awal sebanyak mungkin dan mencegah kegagalan rawak sebanyak mungkin. Wujudkan kaedah yang boleh menentukan kegagalan perlahan dalam masa yang lebih singkat, iaitu ujian penuaan dipercepatkan.
Apa yang dipanggil penuaan dipercepatkan adalah untuk mempercepatkan kemerosotan peranti di bawah keadaan yang lebih keras atau keadaan tekanan yang berlebihan. Kemudian data yang boleh dipercayai yang diperolehi di bawah keadaan yang keras ini diekstrapolasi untuk mendapatkan nilai hayat kerja dalam keadaan normal.
Sama ada ujian penuaan dipercepatkan berjaya, keilmuan dan kebolehrujukan data, kuncinya terletak pada menentukan keadaan yang digunakan untuk penuaan.
Kami tahu bahawa kebolehpercayaan kerja semikonduktor LD berkait rapat dengan parameter kerja dan keadaan kerja luarannya. Dengan peningkatan suhu simpang, hayat kerja yang berterusan berkurangan, arus kerja meningkat, dan laser mudah terdegradasi. Kuasa sinaran semasa operasi meningkat, yang juga mempercepatkan proses degradasi. Oleh itu, parameter ini boleh dipilih sebagai syarat untuk ujian penuaan atau parameter untuk memeriksa perubahannya.
Pemeriksaan dan ujian hayat LD selalunya menggunakan kaedah penuaan dipercepatkan suhu tinggi. Dan mekanisme penuaan dipercepatkan suhu tinggi harus sama dengan mekanisme degradasi di bawah suhu kerja biasa. Hanya dengan cara ini, jangka hayat yang diekstrapolasi boleh dipercayai.
Hubungan antara arus kerja dan masa laser InGaAsP selepas penuaan dipercepatkan pada 60 darjah Celsius
Keadaan penuaan untuk masa ini ialah: mengekalkan suhu ambien peranti pada 60 darjah , kuasa optik keluaran satu sisi pada 5mW, dan memerhatikan perubahan arus kerja dengan masa penuaan. Ia boleh dilihat dari angka bahawa dalam 500 hingga 1000 jam pertama, arus meningkat dengan cepat, kemudian titik infleksi muncul, dan kemudian ia cenderung kepada tepu.
Berdasarkan keputusan ini, peranti boleh disaring.
Dalam mod degradasi perlahan tunggal peranti, hubungan antara hayat t laser semikonduktor dan suhu T mematuhi hubungan Arrhenius eksponen
Ea ialah tenaga pengaktifan, dan Kb ialah pemalar Boltzmann. Ea diukur dengan mengambil sampel kadar degradasi. Hubungan antara kadar degradasi Rt dan suhu juga menepati hubungan Arrhenius
Secara amnya, tenaga pengaktifan Ea sampel boleh diperolehi dengan mengekalkan kuasa optik keluaran malar dan menguji kadar degradasi pada suhu penuaan yang berbeza.
dI/dt sepadan dengan nilai kadar degradasi selepas titik infleksi I(t) dalam rajah di atas. Secara amnya, untuk laser GaAlAs/GaAs, nilai purata Ea ialah kira-kira {{0}}.7eV; untuk laser InGaAsP/InP, nilai purata Ea ialah kira-kira 1.0eV. Jangka hayat adalah kira-kira 10E5~10E6 jam.
Di samping itu, purata masa penuaan juga merupakan parameter penting untuk mengukur kebolehpercayaan LD semikonduktor. Purata masa penuaan di bawah suhu kerja biasa juga diperoleh dengan menguji purata masa penuaan dan tenaga pengaktifan di bawah keadaan penuaan suhu tinggi, dan kemudian dikira oleh Arrhenius. Penentuan purata masa penuaan di bawah keadaan penuaan suhu tinggi adalah berdasarkan pada mengekalkan pemalar kuasa keluaran satu sisi dan meningkatkan arus sebanyak 50% sebagai piawaian penuaan.
Kaedah ramalan berasaskan model meramalkan hayat laser dengan mewujudkan model matematik laser dan menggabungkan prinsip kerjanya, sifat bahan, persekitaran kerja dan faktor lain. Kaedah ini memerlukan pengetahuan profesional yang tinggi dan kuasa pengkomputeran, tetapi ia boleh mencapai ramalan yang tepat tentang hayat laser.
alamat kami
B-1507 Ruiding Mansion,No.200 Zhenhua Rd, Xihu District, 310030 Hangzhou, Zhejiang, China
Nombor Telefon
0086 181 5840 0345
E-mel
info@brandnew-china.com
