大功率半导体激光器的寿命和可靠性设计研究[1]

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1、WORD格式.分享大功率半导体激光器的寿命与可靠性研究组别：11组员：李硕11023112孟晓11023106王乐11023121李冉11023111马云霄11023117吴天宇11023110精品.资料WORD格式.分享目录一、大功率激光器的应用背景3二、半导体激光器的可靠性及寿命4三、大功率半导体激光器寿命的测量方法53.1高功率二极管激光器的寿命测量方法53.1.2寿命测试实验63.1.3结论73.2焊接应面力对寿命的影响8四、提高大功率半导体器件寿命的使用方法8五、总结9六、组员分工9精品.资料WORD格式.分享一、大功率激光器的应用背景随着半导体激光技术的日趋成

2、熟和应用领域的不断扩展，大功率半导体激光器的应用范围已经覆盖了光电子学的诸多领域，成为当今光电子实用器件的核心技术。由于大功率半导体激光器具有体积小、质量轻、寿命长等优点，广泛应用于民用生产和军事等领域。近年来，国外大功率半导体激光器的研究进展非常迅速，单条最大连续输出功率已经大于600W，最高电光转换效率高达72％，单条40-120W已经商品化。相对而言，国内在大功率半导体激光器研究和应用方面虽然起步较晚，但也取得了很大的进展。大功率半导体激光器是一类用途非常广泛的光电子器件，输出功率可以高达百瓦、千瓦，甚至准连续输出功率达万瓦以上，而且这些器件的能量转换效率可高达50

3、％以上。半导体激光器相对于其他类型激光器的最大特点就是波长多样性，随着应用领域的不断拓宽，大功率激光器的研究几乎包括整个650-1700nm波段。目前大功率半导体激光器以及大功率半导体激光器泵浦固体激光器在材料加工、激光打标、激光打印、激光扫描、激光测距、激光存储、激光显示，照明、激光医疗等民用领域，以及激光打靶、激光制导、激光夜视、激光武器等军事领域均得到广泛应用。大功率半导体激光器在材料加工方面的主要应用有：软钎焊、材料表面相变硬化、材料表面熔覆、材料连接、钛合金表面处理、工程材料表面亲润特性改进、激光清洁、辅助机械加工等。北京工业大学研制了光束整形l000W大功率半

4、导体激光器，用于U74钢轨表面淬火试验。军事方面的主要应用为：(1)半导体激光制导跟踪。从制导站激光发射系统按一定规律向空间发射经编码调制的激光束，且光束中心线对准目标；在波束中飞行的导弹，当其位置偏离波束中心时，装在导弹尾部的激光探测器接受到激光信号，经信号处理后，调整导弹的飞行方向，从而实现制导跟踪。精品.资料WORD格式.分享(2)半导体激光雷达。半导体激光雷达体积小，精度高，具有多种成像功能和实时图像处理功能。可用于检测目标，测量大气水汽，云层，空气污染等。(3)半导体激光引信。通过对激光目标进行探测，对激光回波信息进行处理和计算，判断目标，计算炸点，在最佳位置进

5、行引爆。(4)激光测距。半导体激光光源具有隐蔽性，广泛应用在激光夜视仪和激光夜视监测仪。(5)激光通信光源。半导体激光器是一种理想光源，具有抗干扰，保密性好等优点。蓝绿光可用于潜艇和卫星以及航空母舰的通信。(6)半导体激光武器模拟。可用于新型军训和演习技术。此外，半导体激光器还广泛应用在激光瞄准和报警、军用光纤陀螺等方面【1】。二、半导体激光器的可靠性及寿命为了研究激光器的可靠性,我们采用了恒流老化的方法实验前先将封装好的器件固定在散热片上,放在老化台上进行恒流电老化。驱动电流为400mA,温度保持在40℃左右,老化期间连续地观测光功率,断电并冷却到25℃进行电导数测试。

6、测得的大功率半导体激光器的典型曲线如图1.2所示。老化前1.1老化后1.2老化96小时1.3老化320小时1.4在老化320小时后,光导数曲线和电导数曲线上不仅出现了反向峰爹而且出现了向下的同向峰,反向峰与器件的可靠性关不不大,反向峰主要是由侧向模术智暇孪引起的,我们老化的器件是增益导引型器件,侧向模式的不稳定性会导致,P-I精品.资料WORD格式.分享区曲线上出现扭曲。但如果侧向模式跳变是由激光器的内部缺陷和均匀性差引起起的，那么由此形成的光导数曲线和电导数曲线上的峰将会对器件的可靠性产生影响。导数曲线上由同向峰的高功率半导体激光器通常是不可靠性器件,主要是由内部缺陷、

7、载流子泄漏和电流泄漏引起的非线性电阻通路作用的结果。它们对舞件甲-可靠性影响很大,如图1.4所示,这个器件是一只快速退化的器件。大功率宽条形半导体激光器结面积大,工作电流较高,器件的节温升高大,引起导数曲片上出现峰的因素会因此而加剧,因此,高功率半导体激光器的导数曲线上常有峰出现。因此,我们可以得出这样一个结论,导数曲线上峰增多以及出现同向峰反映了高功率半导体激光器的退化,老化后,器件在较低的驱动电流下就有峰出现也是器件老化后退化的反映【2】。高功率半导体激光器的寿命评价面临的难点产品的寿命评价来自于大量的统计数据,然而由于高