大功率半導體激光器的壽命及可靠性設計研究-wenkub.com
2025-06-21 21:48 本頁面
【正文】 但同時我們也認識到近些年來政府對大功率半導體激光器的重視，無論從民生還是軍事上，我們下相信還有很長的一段路要走。本次對大功率器件壽命的分析嘗試計算了器件長期退化過程的綜合激活能，并根據(jù)其推導了大功率半導體激光器的平均壽命。MTTF=eμ+σ22=tm橫坐標是激光器的壽命，縱坐標是累積失效率(A)。但是，降溫太快又不利于應力的釋放，比如，壽命測試中失效的02A 14 就是由于應力使激光器腔面出現(xiàn)了DLD缺陷，從而導致激光器的災難性失效。按照載荷（Load）作用的形式不同，應力又可以分為拉伸壓縮應力、彎曲應力和扭轉(zhuǎn)應力。 焊接應面力對壽命的影響 焊接面應力也是影響器件壽命的重要因素之一，當材料在外力作用下不能產(chǎn)生位移時，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變稱為應變（Strain）?？赏扑愠黾す馄鲏勖?。水溫20℃條件與使用溫度條件下相比有一定的差別，對封裝的3個泵浦單元線陣激光器測試結(jié)果顯示，激光器在水溫35℃ ，占空比l0 (400Hz，250／~s)的條件下，初始輸出的光功率分別為87。次)的連續(xù)測試，激光功率平均下降9．25W，其中4個激光器隨著時間的推移逐步退化，另一個激光器受焊接面應力影響而失效。因此，工作水溫設置為35℃ ，水冷器在0．15MPa下流量為300ml／min時，激光器才可在工作電流90A，占空比l0 (400Hz，250／~s)的情況下有效運行。冷卻水在0．15MPa下流量為300ml／min，封裝結(jié)構(gòu)的熱阻對腔長600／~m為0．58℃／w。而激光器的壽命就可以通過退化率的曲線分布得出，退化率和激光器壽命的關系為 通過對器件工作時間的測量進行線性擬合，得出器件的退化率，利用退化率外推出器件的實際壽命。工作時間為t時的激光輸出功率與工作電流間的關系為 式中：P(t)為t時刻的激光輸出功率；η(t)為斜效率；Ith為閾值電流；I是工作電流；α為退化因子(α一0．8)；帶有0下標的為激光器起始運行時的參量，t下標為運行到t時刻的參數(shù)。目前還沒有切實可行的較短時間壽命評價方法,較常用的是利用功率時間試驗曲線進行壽命外推,但外推壽命通常不能超過實際試驗時間的5倍,這對于壽命大約為10 000 h的器件,利用外推法進行壽命試驗的最短時間也要在2 000 h甚至更高,這對實際試驗來說顯得非常長,因此尋求切實可行的加速壽命試驗非常重要【3】。目前高功率陣列器件都采用微通道板的主動冷卻方式。 因此,我們可以得出這樣一個結(jié)論,導數(shù)曲線上峰增多以及出現(xiàn)同向峰反映了高功率半導體激光器的退化,老化后,器件在較低的驅(qū)動電流下就有峰出現(xiàn)也是器件老化后退化的反映【2】。但如果側(cè)向模式跳變是由激光器的內(nèi)部缺陷和均勻性差引起起的，那么由此形成的光導數(shù)曲線和電導數(shù)曲線上的峰將會對器件的可靠性產(chǎn)生影響。此外，半導體激光器還廣泛應用在激光瞄準和報警、軍用光纖陀螺等方面【1】。半導體激光器是一種理想光源，具有抗干擾，保密性好等優(yōu)點。通過對激光目標進行探測，對激光回波信息進行處理和計算，判斷目標，計算炸點，在最佳位置進行引爆。(2)半導體激光雷達。大功率半導體激光器在材料加工方面的主要應用有：軟釬焊、材料表面相變硬化、材料表面熔覆、材料連接、鈦合金表面處理、工程材料表面親潤特性改進、激光清潔
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