Способ определения ресурса работы инжекционных лазеров

(23) Приор (43) Опуб кием заявки 3 осударственимй иоиите ст деаагд нзайретений и открытий 53) УДК 621,375.8(72) Авторы изобретения Ю,крицкии дена Трудового Красного Знамениитут физики АН Белорусской ССР(71) 3 аявител 4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА АБОТЫ ИНЖЕКЦИОННЫХ ЛАЗЕРОВ и оп т на нных кости 2 ра 3 ависиры окя выгде с 0 -ЕИзобретение относится к полупроводниковой квантовой электронике и может быть использовано для определения ресурса работы инжекционных лазеров, в частности гетеролазеров, работающих в непрерывном режиме,Известен способ определения ресурса работы полупроводниковых компонентов, заключающийся в проведении ускоренных испытаний при повышенной температуре 1. При этом способе образцы станаработку при нескольких фиксиротемпературах окружающей среды,мер 40, 60, 90 С, по уменьшению могенерируемого излучения, например,за, определяют срок их службы.мость срока службы 1 от температуружающей среды аппроксимируетражением постоянная;энергия активации, определяю щая температурную чувствительность механизма, ответственного за скорость старения инжекционных лазеров; уков и С. А, Сосновский К - постоянная Больцмана;Т - абсолютная температура, еделяют величину Е. По формуле пересчитывают соок службы испых обр,азцов на температуру, при коэксплуатируются остальные образнкой партии. Ресурс работы приниодинаковым для образцов всей парравным усредненному сроку службы анных образцов.вестный способ не позволяет полу- надежные данные для образцов, реработы которых имеет значительный ос. 5 таины торой цы да мают тии и испыт Из чать сурс разбр 15Наиболее близким по техническои сущ;ности к предлагаемому является способ определения ресурса работы инжекционных лазеров, включающий определение энергии 20 активации по результатам ускорекных испытаний при фиксированной температуре, проводимые на нескольких образцах, произвольно выбранных из партии, измерение частоты следования импульсов, при которой 25 мощкость генерируемого излучения уменьшается на 5 - 25%, для всех образцов партии и испытания на ресурс работы, проводимые на этой частоте для 1 - 500 образцов с целью определения усредненного знаЗ 0 чения срока их службы 2.10 РР,У 1010001 Т/То 5 Е, (2)25 ресурс работы и-".о образцапри частоте следования импульсов ;усредненное значение срока 30службы для 1 - 5% образцов;частота следования импульсов,при которой мощность генерируемого излучения уменьшается на 5 - 25,о; 35температура окружающей среды, К;температура перегрева активнойобласти при частоте следования ;40энергия активации, определенная из ускоренных испытаний. прп повышенной температуреэВ;безразмерная функция, учитывающая нелинейность зависимости ресурса работы от частоты следования импульсов ,тде ср я ЬТ -Еа Формула (2) для определения ресурс;: 50 работы 1 инжекционных лазеров на частоте следования импульсовучитывает зависимость ресурса от величины , температуры перегрева активной области и температуры окружающей среды.гоОднако существующий способ обладает тем недостатком, что в случае прогнозирования инжекционных лазеров, работающих в непрерывном режиме, увеличение частоты следования импульсов вплоть до вели чин, соответствующих скважности, стремящейся к единице, не всегда приводит к заметному уменьшению мощности генерируемого излучения, что снижает надежность прогноза. При ускоренных испытаниях образцы ставят на наработку при нескольких фиксированных температурах окружающей среды, например 40, 60, 90 С, определяют срок их службы, например, по началу бы строго уменьшения мощкости генерируемого излучения. Зависимость срока службы от температуры окружающей среды аппроксимируют выражением (1) и определяют величину Е,.Известный способ определения ресурса основан на том, что ресурс работы инжекционных лазеров из одной партии на частоте следования импульсов, соответствующей уменьшению мощности генерируемого 15 излучения, например, на 20 оо, принимается одинаковым и равным среднему значению ресурса, определенного для 1 - 5 оо образцов,Определение ресурса работы проводят по формуле: Целью изобретения является повышение надежности прогноза и упрощение способа,Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем определение энергии активации Е, по результатам ускоренных испытаний нескольких образцов партии при фиксированных значениях температуры окружающей среды, измеряют мощность генерируемого излучения в момент включения постоянного тока и через время, за которое температура активной области достигает своего стационарного значения, для всех образцов партии, для выбранных образцов, имеющих одинаковую температуру перегрева .активной области, определяют усредненное значение срока их службы и ресурс работы определяют по формуле:101000(ЛТ - ЬТд, То)БЕа (3)где 1, - ресурс работы и-го образца;,р - усредненное значение срокаслужбы для 1 - 5 оо образцов;ЬТ - температура перегрева, активнойобласти 1 - 5% образцов;ХТ - температура перегрева активнойобласти и-го образцова;Т, - температура окружающей среды КЕ - энергия активации, определенная из ускоренных испытаний при повышенной температуре, эВ.Усредненное значение ресурса работы может быть определено по результатам ускоренных испытаний для выбранных образцов путем пересчета их срока службы к температуре окружающей среды по формуле:- 101000 ЬТа Тою"- 5 Е (4)где 1; и" - ресурс работы, К-го образца при температуре окружающей среды Т, и То,ф соответственно, То " - температура, при которой проводились испытания 1-го образца, Т; = То,ф - ТоП р и м е р . Определение ресурса работы проводилось на б-ти лазерных диодах с двойной гетероструктурой на основе системы баАз - Л 1,.ОЛз, работающих в непрерывном режиме,После включения постоянного тока через образец происходит нагрев активной области и соответственно уменьшение мощности генерируемого излучения, В течение времени, равного постоянной релаксации тепла (30 - 50 мкс), температура активной области и мощность генерируемого излучения выходят на стационарный режим. Измеряют мощность в момент включения постоянного тока и в стационарном режиме.Температура перегрева активной облас"ти рассчитывалась по относительному уменьшению мощности генерируемого из.,лучения из условия, что уменьшение мощности на 1,2% соответствует повышекию температуры на 1 К,Ускоренные испытания проводились на образцах.1, 2, 3, имеющих одинаковую температуру перегрева активной области (ЛТ = 26 К), соответственно при температуре 293, 313, 333 К. Ресурс работы опре;делялся по уменьшению мощности генерируемого излучения в 2 раааа, Энергия активации, определенная из ускоренных испытаний, Е, = 0,9 эВ,Ресурс работы образцов2, 3 был пересчитан на температуру окружающей среды То = 293 К по формуле (4), Усредненное значение ресурса 1 ср = 56 ч для образцов, 1, 2, 3,Ресурс работы образцов4, 5, 6 был рассчитан по формуле (3), Фактический срок службы был получен путем испытаний образцов на долговечность. Погрешность определения ресурса работы не превышает ЗООо,Использование предлагаемого способа определения ресурса работы инжекционных лазеров обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:повышает надежность прогноза, упрощает способ и дает существенный экономический эффект.Формула изобретенияСпособ определения ресурса работы инжекционных лазеров, работающих в непрерывном режиме, включающий определе где 1 - ресурс работы а-.го образцапартии;1 ср - усредненное значение срокаслужбы для 1 - 5% образцов;ЬТ - температура перегрева активнойобласти 1 - 5% образцов;АТ - температура перегрева активной области и-го образца;Т, - температура окружающей среды;Е, - энергия активации, определенная из ускоренных испытаиийпри повышенной температуре.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 25 30 З 5 1. Д. Рейнольдс. Тепловое старение полупроводниковых компонентов. ТИИЭР, 1974, т. 62,2, с. 105.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке2691935/18-25, кл, Н 01 Я, 40 3/18, 1978 (прототип). ние энергии активации по результатам ускоренных испытаний образцов партии при фиксированных значекиях температуры окружающей среды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 5 что, с целью повышения надежности измерений, измеряют мощность генерируемого излучения в момент включения постоянного тока и через время, за которое температура активной области достигает стацио нарного значения, для всех образов партиии для 1 - 5% образцов, имеющих одинако.вую температуру перегрева активной области, определяют усредненное значение срока службы и ресурс работы по формуле: 15101000(Л Т - ЬТ, Т) 5 Еи - ср