Masa pakai laser semikonduktor merupakan parameter penting. Dalam berbagai aplikasi, masa kerja yang cukup panjang harus dipastikan, terutama pada komunikasi kabel optik bawah laut dan komunikasi satelit, yang masa pakainya harus mencapai 20-30 tahun. Masa pakai laser secara umum berkisar antara beberapa ribu jam hingga ratusan ribu jam. Umur spesifiknya bergantung pada jenis laser dan seberapa baik perawatannya. Misalnya, umur teoritis laser serat dapat mencapai lebih dari 100,000 jam, sedangkan umur teoritis laser CO2 adalah 12,000 jam.
Metode uji masa pakai laser terutama mencakup metode pengukuran langsung, metode uji penuaan yang dipercepat, dan metode prediksi berbasis model.
Metode pengukuran langsung adalah dengan menjalankan laser secara terus menerus dalam waktu lama dan mencatat perubahan parameter utama seperti daya keluaran dan panjang gelombang hingga laser tidak dapat lagi mengeluarkan laser secara stabil. Meskipun metode ini bersifat langsung, namun memerlukan waktu yang lama dan mungkin dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti lingkungan pengujian dan instrumen pengujian.
Langkah-langkah spesifik metode pengukuran langsung adalah sebagai berikut:
1
Jalankan laser secara terus menerus dalam waktu lama dan catat perubahan parameter utama seperti daya keluaran dan panjang gelombangnya.
2
Amati perubahan kinerja laser dari waktu ke waktu hingga laser tidak dapat lagi menghasilkan keluaran yang stabil.
3
Evaluasi masa pakai dan keandalan laser dengan menganalisis data yang direkam
Jika umur diuji langsung pada kondisi kerja maka akan sangat memakan waktu dan lama waktunya akan lama. Oleh karena itu, harus ada serangkaian metode ilmiah untuk menyaring perangkat dan memprediksi kehidupan untuk memberikan jaminan yang dapat diandalkan kepada pengguna.
Ada beberapa cara agar LD gagal:
1
Kegagalan awal
Hal ini biasanya disebabkan oleh degradasi cepat pertumbuhan DLD dan DSD pada laser pada tahap awal. Hal ini terutama mencerminkan masalah kualitas dalam proses manufaktur. Sampel dengan kegagalan awal lebih sensitif terhadap percepatan penuaan termal dan memiliki energi aktivasi termal yang rendah.
2
Kegagalan acak
Hal ini disebabkan oleh faktor eksternal seperti pelepasan muatan listrik statis, fluktuasi arus besar seketika, getaran mekanis, dll. Perangkat jenis ini tidak menunjukkan tanda-tanda apa pun sebelum rusak.
3
Kegagalan lambat
Karakteristiknya adalah parameter karakteristik laser berubah perlahan seiring waktu. Kegagalan ini ditakdirkan untuk datang dan merupakan akhir dari masa pakai perangkat.
Tugas kita adalah menghilangkan kegagalan awal sebanyak mungkin dan mencegah kegagalan acak sebanyak mungkin. Tetapkan metode yang dapat menentukan kegagalan lambat dalam waktu lebih singkat, yaitu uji penuaan yang dipercepat.
Apa yang disebut percepatan penuaan adalah mempercepat degradasi perangkat dalam kondisi yang lebih keras atau kondisi tekanan berlebih. Kemudian data andal yang diperoleh dalam kondisi sulit ini diekstrapolasi untuk mendapatkan nilai masa kerja dalam kondisi normal.
Apakah uji penuaan yang dipercepat berhasil, keilmuan dan referensi data, kuncinya terletak pada menentukan kondisi yang digunakan untuk penuaan.
Kita tahu bahwa keandalan kerja semikonduktor LD berkaitan erat dengan parameter kerja dan kondisi kerja eksternal. Dengan meningkatnya suhu persimpangan, masa kerja terus menerus berkurang, arus kerja meningkat, dan laser mudah terdegradasi. Daya radiasi selama pengoperasian meningkat, yang juga mempercepat proses degradasi. Oleh karena itu, parameter ini dapat dipilih sebagai kondisi uji penuaan atau parameter untuk memeriksa perubahannya.
Penyaringan dan uji hidup LD sering kali menggunakan metode penuaan yang dipercepat pada suhu tinggi. Dan mekanisme penuaan yang dipercepat pada suhu tinggi harus sama dengan mekanisme degradasi pada suhu kerja normal. Hanya dengan cara inilah perkiraan umur yang diharapkan dapat diandalkan.
Hubungan antara arus kerja dan waktu kerja laser InGaAsP setelah percepatan penuaan pada 60 derajat Celcius
Kondisi penuaan saat ini adalah: menjaga suhu sekitar perangkat pada 60 derajat, daya optik keluaran satu sisi pada 5mW, dan mengamati perubahan arus kerja seiring waktu penuaan. Terlihat dari gambar bahwa pada 500 hingga 1000 jam pertama arus meningkat pesat, kemudian muncul titik belok, kemudian cenderung jenuh.
Berdasarkan hasil tersebut, perangkat dapat disaring.
Dalam mode degradasi lambat tunggal perangkat, hubungan antara umur t laser semikonduktor dan suhu T mematuhi hubungan eksponensial Arrhenius
Ea adalah energi aktivasi dan Kb adalah konstanta Boltzmann. Ea diukur dengan mengambil sampel laju degradasi. Hubungan antara laju degradasi Rt dan suhu juga sesuai dengan hubungan Arrhenius
Umumnya, energi aktivasi Ea sampel dapat diperoleh dengan mempertahankan daya optik keluaran konstan dan menguji laju degradasi pada suhu penuaan yang berbeda.
dI/dt sesuai dengan nilai laju degradasi setelah titik belok I(t) pada gambar di atas. Secara umum, untuk laser GaAlAs/GaAs, nilai rata-rata Ea adalah sekitar {{0}}.7eV; untuk laser InGaAsP/InP, nilai rata-rata Ea adalah sekitar 1,0eV. Umurnya sekitar 10E5~10E6 jam.
Selain itu, waktu penuaan rata-rata juga merupakan parameter penting untuk mengukur keandalan semikonduktor LD. Waktu penuaan rata-rata pada suhu kerja normal juga diperoleh dengan menguji waktu penuaan rata-rata dan energi aktivasi pada kondisi penuaan suhu tinggi, kemudian dihitung dengan Arrhenius. Penentuan waktu penuaan rata-rata dalam kondisi penuaan suhu tinggi didasarkan pada pemeliharaan konstan daya keluaran satu sisi dan peningkatan arus sebesar 50% sebagai standar penuaan.
Metode prediksi berbasis model memprediksi masa pakai laser dengan membuat model matematika laser dan menggabungkan prinsip kerja, sifat material, lingkungan kerja, dan faktor lainnya. Metode ini memerlukan pengetahuan profesional dan daya komputasi yang tinggi, namun dapat mencapai prediksi umur laser yang akurat.
Alamat kami
B-1507 Ruiding Mansion,No.200 Zhenhua Rd, Distrik Xihu, 310030 Hangzhou, Zhejiang, Cina
Nomor telepon
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
