第16卷第6期 , Jun.,2004 文章编号: 1001243224高功率二极管激光器寿命测试高松信, 魏彬, 吕, 武德勇(中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900)Ξ摘要: 介绍了高功率激光二极管不同模式的失效机理,分析了激光二极管不同的寿命测试方法;在冷却水温20℃和实际在做的工作温度下分别对封装的激光器进行了寿命测试。根据试验结果得出退化率,推算出准连μs)时,续二极管激光器在水温20℃,电流90A,占空比为10%(500Hz,200109次脉冲;冷却水温35℃时,109次脉冲。由实验结果分析得出,高功率激光器封装工艺中的焊料沉积和多层焊接技术,以及工作环境和温度是影响激光器可靠性和寿命的重要的条件。关键词: 激光二极管; 可靠性; 寿命; 退化率中图分类号: TN248 文献标识码: A 近年来随着光电技术的迅速发展,二极管激光技术也得到了长足发展。对于低功率的二极管激光器(DL),由于其长寿命和高可靠性的特点,大范围的应用于通讯技术领域[1]。对于高功率二极管激光器,由于其高的可靠性和电光效率,不仅直接应用于工业、医学、军事等领域,而且逐渐代替闪光灯作为固体激光泵浦源。随着二极管封装技术和冷却技术的提高,高功率二极管激光器的输出功率和工作寿命相应得到提高,电光效率达到40%以上,其单条连续激光功率达到60W,准连续达到120W输出。目前,高功率二极管激光器工作寿命还没有一个国际标准定义,也没有标准的检测的新方法;但工作寿命和器件的可靠性是最重要,也是用户最关心的问题之一。1 失效模式分析经过不断的实验发现,二极管激光器的失效大致上可以分为三类:早期失效,偶然失效,耗损失效。早期失效是激光器中线缺陷(DLD)和面缺陷(DSD)生长导致激光器运转初期迅速退化,以及封装过程中,由于冷却器结构不合理或焊接质量上的问题造成器件失效。同时,由于激光器初始运行时比较脆弱,很容易因一些偶然因素失效,产生所谓的“婴儿效应”,这主要发生在激光器初始运行50100h内[1];偶然失效是指由于外因(如静电、电浪涌、腔面污染、机械振动等)引起的突变性损坏;耗损失效是器件因芯片制造和封装工艺局限而达到寿命终止的失效。激光器寿命测试的目的是要在尽可能防止偶然失效的基础上,分析初期失效和耗损失效产生的原因,改进器件的封装工艺。2 寿命检验测试对于高功率二极管激光器还没有标准的方法对其寿命来测试,根据器件的退化率外推和加速老化寿命测试是电子器件进行可靠性鉴别判定的两种不同的模式。目前,国际上普遍采用两种外推办法来进行寿命检测:一种方法是固定电源的驱动电流,测量功率随时间的变动情况,规定激光输出功率下降20%的时间作为激光器的有效常规使用的寿命[2];另一种方法是激光输出功率一定的情况下,电流随时间的变动情况,规定工作电流上升20%的时间作为激光器的寿命[1]。退化率外推法测试寿命是微电子产品常用的方法,激光二极管的退化与其类似,国外许多大公司也采用这种方法测试寿命,根据使用情况和需要,我们主要是采用恒定电流外推的模式。上班时间为t时的激光输出功率与工作电流间的关系为[1]η(1)P(t)=
