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激光器的失效模式

2021-05-20

 

激光器的失效模式分为早期失效、短期失效和后期失效:

 

1.早期失效属于是常见的不良品失效,由物料缺陷及工艺不良引起,在出厂老化测试阶段会表现出快速失效,一般10分钟以内就可失效。失效机理是因为内部达不到电热平衡,最终电击穿或热失效。我司产品经过4小时高强度老化(可以理解为高强度连续工作4小时),对早期失效可以做到100%筛选。

 

2.后期失效是材料性能衰减失效,直接理解为激光器寿命结束,随着长期使用,芯片内部晶格及载流子浓度、腔面增透膜、外围焊接材料等经过大电流高热量冲击,逐渐功能性衰退。使用习惯及使用条件都会影响激光器后期失效的发生时间,即使用寿命。

 

3.而短期失效(经过严酷出厂老化条件后的失效),是和使用环境,及整机系统稳定性有很大关系,激光器能否正常工作,是由整机系统所支持的,而整机的结构比激光器复杂的多,从概率上来讲,出现不稳定的概率也要高很多,而不管是激光器还是整机系统,整机的功能最终都是以激光器来实现输出的,最终的故障表现形式必然都是在激光器一端。

 

目前常见的短期失效主要表现:

1.散热条件异常,激光器达不到热平衡,或者温度超过芯片可耐受的极限结温。

2.电压击穿(俗称雪崩击穿),系统电压不稳定,超过芯片耐受电压(极限2.1V),芯片随时会发生电压击穿。半导体激光芯片是电压敏感性器件,目前的失效以电压击穿情况较多。

3.热击穿,使用参数与散热条件不匹配,参数过大,导致激光器热死并烧毁。

失效模式未必都是单一发生的,有时候是有相关联系的,例如激光器过热导致焊接部位电热迁移出现虚焊,最终导致电压不稳定等一系列问题。

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