Способ определения срока службы инжекционных лазеров

 

Союз Советских

Сощеалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ () )) 982124 (6I ) Двполиительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 14.04.81 (21) 3293465/18-25 (5t)M. Кл.

H 01 S 3/18 с присоединением заявки И—

3Ьоударстоаамх комктот сс Вр, ю new изобретений н открыткй (23) Приоритет — . (53) УД К621. 375.. 8(088.8) Опубликовано 15.12.82. Бюллетень № 4g

Дата опубликования описания 15. 12.82 (?2) Авторы изобретения

В. К. Кононенко, Г. Т. Пак и И. В. Яшумов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА СЛУЖБ61

HHREKUHOHHbIX ЛАЗЕРОВ

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано, в частности, для прогнозирования надежности работы приборов квантовой электроники на основе инжекционных лазеров, работатощкх в непрерывном режиме.

Известен способ определения срока службы инжекционных лазеров, основанный на измерении температурной зависимости некоторого характеристического времени, доказывающего ресурс работы лазера в определенных условиях. Согласно этому способу проводят ускоренную деградацию при нескольких повышенных температурах и заданном уровне мошнос- 15 ти непрерывной генерации. Ресурс работы лазера при ускоренных испытаниях соответствует выходу .лазера из строя, когда путем увеличения тока накачки не удается достичь определенного уровня мощности непрерывной генерации 1 1 .

Недостатком этого способа является необходимость проводить долговременные испытания при нескольких температурах

2 окружающей среды. При этом возникает большая неточность в определении ресурса работы из-аа ошибок в измерении энергии активации. Кроме того, условии деградации при повышенных температурах могут не соответствовать непрерывной генерации.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является способ определения срока службы инжекпионных лазеров, работающих в .непрерывном рехжме, основанный на измерении зависимости порогового тока генерации партии лазеров от времени наработки, измерении скорости деградации с последуюшим определением энергии активации процесса деградации. Согласно данному способу измеряют скорость деградации в зависимости от температуры окружающей среды, при которой проводят испытания, в условиях постоянного уровня накачки. Из зависимости скорости деградации от температуры испытаний находят энергию активации процесса деградаш и. Затем путем

3 98212

4 4

Из измерения скорости деградации обрадов с разным тепловым сопротивлением определяют зависимость логарифма скорости деградации от Рт, по наклону которой определяется энергия активации Е1-.

Она равна 0,28 эВ. Срок службы лазеров определенный по вьпиеуказанной формуле, равен 1,5 ..10 ч. при Т =20оС.

Использование предложенного способа позволяет проводить испытания лазеров для определения энергии активации лишь нри фиксированной температуре окружаюшей среды. При этом точность определения энергии активации по сравнению с известным способом повышается, так как ртпадает необходимость измерять нагрев активной области. Кроме того, предложенным способом можно определить истинную энергию активации процесса дефектообразования, что позволяет выявить механизм деградации.

Определение срока службы инжекционных лазеров предложенным способом приводит к увеличению точности прио одновременном упрошении способа. экстраполяции скорости деградации на температуру, при которой эксплуатируют инжекционные лазеры, определяют срок службы 21 .

Недостатком известного способа явля еп=я необходимость проводить испытания при нескольких повышенных температурах окружающей среды. При этом может произойти смена механизма деградации, из меняются характеристики слоев структуры 1й инжекционного лазера, . быстро ухудшается качество омических контактов. Все это

I ограничивает возможности известного способа и приводит к большим погрешностям в определении срока службы инжек- д ционных .лазеров.

Цель изобретения — повышение точности определения срока службы инжек- ° ционных лазеров при одновременном упрощении способа. .20

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения срока службы инжекционных лазеров, работак . щих в непрерывном режиме, основанному на измерении зависимости порогового то- уу ка генерации партии лазеров от времени наработки, измерении скорости деградации с последукпцим определением энергии активации процесса деградации, по крайней мере для трех образцов из партии инжекционных лазеров с разными тепловыми сопротивлениями измеряют зависимость порогового тока от времени наработки при фиксированной температуре окружающей среды, а энергию активации определяют по наклону прямого участка: зависимости логарифма скорости деграда- . ции от теплового сопротивления, после чего определяют срок службы партии лазеров из следующего соотношения

Формула изобретения. где Y — срок службы лазера, при котором; пороговый ток возрастает вдвое;

3„- пороговый ток;

- скорость деградации, измеренная при фиксированной температуре окружаюшей среды Т

K - постоянная Больцмана;

E . - энергия активации;

Тд - температура эксплуатации лазеров

Экспериментальные испытания проводят для девяти образцов полосковых гетеролазе ов на основе (Д 8 Ga ) я5 при Тор

70 С в непрерывном режиме работы в течение 3 -10 ч. Образцы отличаются значением теплового сопротивления Йт .

Способ определения срока службы инжекционных лазеров, работаюших в напре30 рывном режиме, основанный на измерении зависимости порогового тока генерации партии лазеров от времени наработки, измерении скорости деградации с после дующим определением энергии активации

З процесса, деградации,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности при одновременном упрощении способа, по крайней мере для трех образцов из партии с разными тепловыми сопротивлениями щ измеряют зависимость порогового тока от времени наработки при фиксированной температуре окружающей среды, а энергию активации определяют по наклону прямого участка зависимости логарифма скорости ц деградации от теплового сопротивления, после чего определяют срок службы партии лазеров из следующего соотношения

К Т Т

0 где 7, - срок службы лазера, при котором пороговый ток возрастает вдвое;

Э, - пороговый ток; уо - скорость деградации, измеренная при фиксированной температуре

Ы окружающей среды Тср, K - постоянная Больцмана; ., — энергия активации;

T9 - температура эксплуатации лазеров.

982 124

Источники информации, принятые во внимание при акспертизе

1. Наг1нк ь R.L., Dixon R, é., RetiabiО Фу of l384a As Caser s at e Ce vatea

temperatures .. АррР. РМя. 1е Мега, i1975, и -,26, р. 239.

2. Ritchie S., Godfrey Р.э., Nake&е08 В., Heuman 2,Н., тле tempera- torе Вере ndence of Ве гadation

mecca n s ms in Cong - Ci ved (Ga 4C) у ЯаЭН Casers- З. Аррб. РМь., 1978, v. 49, р. 3127 (прототип °

Составитель Б. Васильев

Редактор Л. Веселовская Техред М.Надь Корректор И. Ватрушкнна

Заказ 9727/75 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4