อายุการใช้งานของเซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์ถือเป็นตัวแปรที่สำคัญ ในการใช้งานต่างๆ จะต้องรับประกันอายุการใช้งานที่ยาวนานพอสมควร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสื่อสารด้วยสายเคเบิลแสงใต้น้ำและการสื่อสารผ่านดาวเทียม ซึ่งต้องมีอายุการใช้งานถึง 20-30 ปี อายุการใช้งานโดยทั่วไปของเลเซอร์มีตั้งแต่ไม่กี่พันชั่วโมงไปจนถึงหลายแสนชั่วโมง อายุการใช้งานที่เฉพาะเจาะจงขึ้นอยู่กับประเภทของเลเซอร์และการบำรุงรักษาที่ดีเพียงใด ตัวอย่างเช่น อายุการใช้งานตามทฤษฎีของเลเซอร์ไฟเบอร์สามารถเข้าถึงได้มากกว่า 100,000 ชั่วโมง ในขณะที่อายุการใช้งานตามทฤษฎีของเลเซอร์ CO2 คือ 12,000 ชั่วโมง
วิธีทดสอบอายุการใช้งานความน่าเชื่อถือของเลเซอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยวิธีการวัดโดยตรง วิธีทดสอบอายุแบบเร่ง และวิธีการทำนายตามแบบจำลอง
วิธีการวัดโดยตรงคือการใช้เลเซอร์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน และบันทึกการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์หลัก เช่น กำลังเอาท์พุตและความยาวคลื่น จนกระทั่งเลเซอร์ไม่สามารถเอาท์พุตเลเซอร์ได้อย่างเสถียรอีกต่อไป แม้ว่าวิธีการนี้จะเป็นวิธีโดยตรง แต่ก็ใช้เวลานานและอาจได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น สภาพแวดล้อมการทดสอบและเครื่องมือทดสอบ
ขั้นตอนเฉพาะของวิธีการวัดโดยตรงมีดังนี้:
1
ใช้เลเซอร์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน และบันทึกการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์หลัก เช่น กำลังเอาต์พุตและความยาวคลื่น
2
สังเกตการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของเลเซอร์เมื่อเวลาผ่านไปจนกระทั่งเลเซอร์ไม่สามารถส่งออกได้อย่างเสถียรอีกต่อไป
3
ประเมินอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของเลเซอร์โดยการวิเคราะห์ข้อมูลที่บันทึกไว้
หากทดสอบชีวิตโดยตรงภายใต้สภาพการทำงาน จะใช้เวลานานมากและจะใช้เวลานานมาก ดังนั้นจึงต้องมีชุดวิธีการทางวิทยาศาสตร์ในการคัดกรองอุปกรณ์และการทำนายชีวิตเพื่อให้ผู้ใช้ได้รับการรับประกันที่เชื่อถือได้
มีหลายวิธีที่จะทำให้ LD ล้มเหลว:
1
ความล้มเหลวเบื้องต้น
ซึ่งมักเกิดจากการเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วของการเจริญเติบโตของ DLD และ DSD ในเลเซอร์ในระยะแรก สะท้อนถึงปัญหาด้านคุณภาพในกระบวนการผลิตเป็นหลัก ตัวอย่างที่มีความล้มเหลวในช่วงแรกจะมีความไวต่อการเร่งอายุด้วยความร้อนมากกว่าและมีพลังงานกระตุ้นความร้อนต่ำ
2
ความล้มเหลวแบบสุ่ม
สาเหตุนี้มีสาเหตุมาจากปัจจัยภายนอก เช่น การคายประจุไฟฟ้าสถิต ความผันผวนของกระแสไฟขนาดใหญ่ในทันที การสั่นสะเทือนทางกล ฯลฯ อุปกรณ์ประเภทนี้จะไม่แสดงสัญญาณใดๆ ก่อนเกิดความล้มเหลว
3
ความล้มเหลวช้า
คุณลักษณะของมันคือพารามิเตอร์คุณลักษณะของเลเซอร์เปลี่ยนแปลงช้าๆ เมื่อเวลาผ่านไป ความล้มเหลวนี้ถูกกำหนดไว้ว่าจะเกิดขึ้นและถือเป็นการสิ้นสุดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
หน้าที่ของเราคือกำจัดความล้มเหลวในช่วงแรกให้มากที่สุดและป้องกันความล้มเหลวแบบสุ่มให้มากที่สุด สร้างวิธีการที่สามารถระบุความล้มเหลวที่ช้าในเวลาอันสั้น ซึ่งเป็นการทดสอบการเร่งอายุ
สิ่งที่เรียกว่าการเร่งอายุคือการเร่งการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์ภายใต้สภาวะที่รุนแรงหรือสภาวะที่มีความเครียดมากเกินไป จากนั้นข้อมูลที่เชื่อถือได้ที่ได้รับภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยเหล่านี้จะถูกคาดการณ์เพื่อให้ได้มูลค่าอายุการใช้งานภายใต้สภาวะปกติ
ไม่ว่าการทดสอบการเร่งอายุจะประสบความสำเร็จ ความเป็นวิทยาศาสตร์และความสามารถในการอ้างอิงของข้อมูลได้หรือไม่ สิ่งสำคัญอยู่ที่การพิจารณาเงื่อนไขที่ใช้สำหรับการชราภาพ
เรารู้ว่าความน่าเชื่อถือในการทำงานของเซมิคอนดักเตอร์ LD มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับพารามิเตอร์การทำงานและสภาพการทำงานภายนอก เมื่ออุณหภูมิทางแยกเพิ่มขึ้น อายุการทำงานที่ต่อเนื่องจะลดลง กระแสไฟฟ้าในการทำงานเพิ่มขึ้น และเลเซอร์ก็สลายตัวได้ง่าย พลังงานรังสีระหว่างการทำงานจะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะช่วยเร่งกระบวนการย่อยสลายด้วย ดังนั้น พารามิเตอร์เหล่านี้จึงสามารถเลือกเป็นเงื่อนไขสำหรับการทดสอบอายุหรือพารามิเตอร์เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงได้
การคัดกรองและการทดสอบชีวิตของ LD มักจะใช้วิธีการเร่งการแก่ที่อุณหภูมิสูง และกลไกการเร่งอายุที่อุณหภูมิสูงควรเหมือนกับกลไกการย่อยสลายภายใต้อุณหภูมิการทำงานปกติ ด้วยวิธีนี้เท่านั้นที่ชีวิตที่คาดหวังที่คาดการณ์ไว้จะเชื่อถือได้
ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสการทำงานและเวลาของเลเซอร์ InGaAsP หลังจากการเร่งอายุที่ 60 องศาเซลเซียส
สภาวะการเสื่อมสภาพในช่วงเวลานี้คือ: รักษาอุณหภูมิโดยรอบของอุปกรณ์ไว้ที่ 60 องศา, กำลังแสงเอาต์พุตด้านเดียวที่ 5mW และการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟทำงานตามเวลาการเสื่อมสภาพ จากตัวเลขจะเห็นได้ว่าในช่วง 500 ถึง 1,000 ชั่วโมงแรก กระแสไฟจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จากนั้นจุดเปลี่ยนเว้าจะปรากฏขึ้น และมีแนวโน้มจะอิ่มตัว
จากผลลัพธ์เหล่านี้สามารถคัดกรองอุปกรณ์ได้
ในโหมดการสลายตัวช้าเพียงครั้งเดียวของอุปกรณ์ ความสัมพันธ์ระหว่างอายุการใช้งาน t ของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์และอุณหภูมิ T จะเป็นไปตามความสัมพันธ์แบบเอ็กซ์โพเนนเชียลของ Arrhenius
Ea คือพลังงานกระตุ้น และ Kb คือค่าคงที่ของ Boltzmann Ea วัดโดยการสุ่มตัวอย่างอัตราการย่อยสลาย ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการย่อยสลาย Rt และอุณหภูมิยังสอดคล้องกับความสัมพันธ์ของอาร์เรเนียสอีกด้วย
โดยทั่วไป พลังงานกระตุ้น Ea ของตัวอย่างสามารถรับได้โดยการรักษาพลังงานแสงเอาท์พุตให้คงที่ และทดสอบอัตราการย่อยสลายที่อุณหภูมิการเสื่อมสภาพที่แตกต่างกัน
dI/dt สอดคล้องกับค่าอัตราการย่อยสลายหลังจุดเปลี่ยนเว้าของ I(t) ในรูปด้านบน โดยทั่วไป สำหรับเลเซอร์ GaAlAs/GaAs ค่าเฉลี่ยของ Ea จะอยู่ที่ประมาณ {{0}}.7eV; สำหรับเลเซอร์ InGaAsP/InP ค่าเฉลี่ยของ Ea จะอยู่ที่ประมาณ 1.0eV อายุการใช้งานประมาณ 10E5~10E6 ชั่วโมง
นอกจากนี้ เวลาการเสื่อมสภาพโดยเฉลี่ยยังเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในการวัดความน่าเชื่อถือของเซมิคอนดักเตอร์ LD เวลาการเสื่อมสภาพโดยเฉลี่ยภายใต้อุณหภูมิการทำงานปกติยังได้มาจากการทดสอบเวลาการเสื่อมสภาพโดยเฉลี่ยและพลังงานกระตุ้นภายใต้สภาวะการเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิสูง จากนั้นจึงคำนวณโดย Arrhenius การหาระยะเวลาการเสื่อมสภาพโดยเฉลี่ยภายใต้สภาวะการเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิสูงนั้นขึ้นอยู่กับการรักษาพลังงานเอาท์พุตด้านเดียวให้คงที่และเพิ่มกระแสไฟฟ้า 50% เป็นมาตรฐานการเสื่อมสภาพ
วิธีการทำนายตามแบบจำลองจะทำนายอายุการใช้งานของเลเซอร์โดยการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของเลเซอร์และผสมผสานหลักการทำงาน คุณสมบัติของวัสดุ สภาพแวดล้อมการทำงาน และปัจจัยอื่นๆ วิธีนี้ต้องใช้ความรู้ระดับมืออาชีพและพลังในการคำนวณสูง แต่สามารถคาดการณ์อายุของเลเซอร์ได้อย่างแม่นยำ
ที่อยู่ของเรา
B-1507 Ruiding Mansion,No.200 Zhenhua Rd,Xihu District, 310030 หางโจว เจ้อเจียง จีน
หมายเลขโทรศัพท์
0086 181 5840 0345
อีเมล
info@brandnew-china.com
