Pooljuhtlaseri eluiga on kriitiline parameeter. Erinevates rakendustes tuleb tagada piisavalt pikk tööiga, eriti merealuses optilises kaabelsides ja satelliitsides, kus eluiga peab ulatuma 20-30 aastani. Laserite üldine eluiga ulatub mõnest tuhandest tunnist sadade tuhandeteni. Konkreetne eluiga sõltub laseri tüübist ja sellest, kui hästi seda hooldatakse. Näiteks kiudlaseri teoreetiline eluiga võib ulatuda üle 100,000 tunni, samas kui CO2 laseri teoreetiline eluiga on 12,000 tundi.
Laserite töökindluse testimismeetodid hõlmavad peamiselt otsemõõtmismeetodit, kiirendatud vananemise katsemeetodit ja mudelipõhist ennustusmeetodit.
Otsene mõõtmismeetod on laseri pidev kasutamine pikka aega ja muutuste registreerimine põhiparameetrites, nagu väljundvõimsus ja lainepikkus, kuni laser ei suuda enam laserit stabiilselt väljastada. Kuigi see meetod on otsene, võtab see kaua aega ja seda võivad mõjutada mitmesugused tegurid, nagu testimiskeskkond ja testimisinstrumendid.
Otsese mõõtmismeetodi konkreetsed etapid on järgmised:
1
Käitage laserit pidevalt pikka aega ja registreerige muutused peamistes parameetrites, nagu väljundvõimsus ja lainepikkus.
2
Jälgige laseri jõudluse muutumist aja jooksul, kuni laser ei suuda enam stabiilselt väljastada.
3
Salvestatud andmeid analüüsides hinnake laseri eluiga ja töökindlust
Kui testida eluiga otse töötingimustes, on see väga aeganõudev ja ajakulu suur. Seetõttu peab kasutajatele usaldusväärsete garantiide pakkumiseks olema teaduslike meetodite kogum seadmete sõelumiseks ja eluea ennustamiseks.
LD ebaõnnestumiseks on mitu võimalust:
1
Esialgne ebaõnnestumine
Selle põhjuseks on tavaliselt DLD ja DSD kasvu kiire lagunemine laseris varases staadiumis. See peegeldab peamiselt tootmisprotsessi kvaliteediprobleeme. Esialgse rikkega proovid on termilise kiirendatud vananemise suhtes tundlikumad ja neil on madal termilise aktiveerimise energia.
2
Juhuslik ebaõnnestumine
Seda põhjustavad välised tegurid, nagu elektrostaatiline lahendus, hetkelised suured voolukõikumised, mehaanilised vibratsioonid jne. Seda tüüpi seadmetel ei ilmne enne rikkeid mingeid märke.
3
Aeglane ebaõnnestumine
Sellele on iseloomulik, et laseri iseloomulikud parameetrid muutuvad aja jooksul aeglaselt. See rike on määratud tulema ja on seadme tööea lõpp.
Meie ülesanne on võimalikult palju esmaseid rikkeid kõrvaldada ja juhuslikke rikkeid nii palju kui võimalik ära hoida. Luua meetod, mis võimaldab määrata aeglaseid tõrkeid lühema ajaga, milleks on kiirendatud vananemise test.
Niinimetatud kiirendatud vananemine on seadme lagunemise kiirendamine karmimates tingimustes või ülepinge tingimustes. Seejärel ekstrapoleeritakse nendes karmides tingimustes saadud usaldusväärsed andmed, et saada tavatingimustes kasutusiga.
Kas kiirendatud vananemise test on edukas, andmete teaduslikkus ja võrreldavus – võti peitub vananemiseks kasutatavate tingimuste kindlaksmääramises.
Teame, et pooljuhtide LD töökindlus on tihedalt seotud selle tööparameetrite ja väliste töötingimustega. Ühenduse temperatuuri tõusuga väheneb pidev tööiga, töövool suureneb ja laserit on lihtne laguneda. Kiirgusvõimsus töö ajal suureneb, mis samuti kiirendab lagunemisprotsessi. Seetõttu saab neid parameetreid valida vananemistesti tingimusteks või nende muutuste uurimise parameetriteks.
LD sõeluuringul ja eluea testimisel kasutatakse sageli kõrgel temperatuuril kiirendatud vananemismeetodeid. Ja kõrgel temperatuuril kiirendatud vananemise mehhanism peaks olema sama, mis lagunemismehhanism normaalsel töötemperatuuril. Ainult sel viisil saab ekstrapoleeritud eeldatav eluiga olla usaldusväärne.
InGaAsP laseri töövoolu ja aja vaheline seos pärast kiirendatud vananemist 60 kraadi Celsiuse järgi
Vananemistingimused selleks ajaks on: seadme välistemperatuuri hoidmine 60 kraadi juures, ühepoolne optiline väljundvõimsus 5mW ja töövoolu muutuse jälgimine vananemisajaga. Jooniselt on näha, et esimese 500 kuni 1000 tunni jooksul suureneb vool kiiresti, seejärel tekib pöördepunkt ja seejärel kipub see küllastuma.
Nende tulemuste põhjal saab seadet sõeluda.
Seadme üksikus aeglase lagunemise režiimis järgib pooljuhtlaseri eluea t ja temperatuuri T suhe eksponentsiaalset Arrheniuse seost
Ea on aktiveerimisenergia ja Kb on Boltzmanni konstant. Ea mõõdetakse lagunemiskiiruse proovide võtmise teel. Lagunemiskiiruse Rt ja temperatuuri vaheline seos vastab samuti Arrheniuse suhtele
Üldiselt saab proovi aktiveerimisenergia Ea saada konstantse optilise väljundvõimsuse säilitamisega ja lagunemiskiiruse testimisega erinevatel vananemistemperatuuridel.
dI/dt vastab lagunemiskiiruse väärtusele pärast I(t) pöördepunkti ülaltoodud joonisel. Üldiselt on GaAlAs/GaAs laserite puhul Ea keskmine väärtus umbes {{0}}.7eV; InGaAsP/InP laserite puhul on Ea keskmine väärtus umbes 1,0eV. Eluiga on umbes 10E5 ~ 10E6 tundi.
Lisaks on pooljuhtide LD töökindluse mõõtmisel oluline parameeter ka keskmine vananemisaeg. Keskmine vananemisaeg normaalsel töötemperatuuril saadakse ka keskmise vananemisaja ja aktiveerimisenergia testimisega kõrgel temperatuuril vanandamise tingimustes ning seejärel arvutab Arrhenius. Keskmise vananemisaja määramine kõrgel temperatuuril vanandamise tingimustes põhineb ühepoolse väljundvõimsuse konstantsel hoidmisel ja voolu suurendamisel 50% vananemisstandardina.
Mudelipõhine ennustusmeetod ennustab laseri eluiga, luues laseri matemaatilise mudeli ning kombineerides selle tööpõhimõtte, materjali omadused, töökeskkonna ja muud tegurid. See meetod nõuab kõrgeid professionaalseid teadmisi ja arvutusvõimsust, kuid võimaldab laseri eluea täpset prognoosimist.
Meie aadress
B-1507 Ruiding Mansion, nr 200 Zhenhua Rd, Xihu piirkond, 310030 Hangzhou, Zhejiang, Hiina
Telefoninumber
0086 181 5840 0345
E-post
info@brandnew-china.com
