半導(dǎo)體激光器保護(hù)技術(shù)

 

　　半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管，是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的激光器。由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)上的差異，不同種類產(chǎn)生激光的具體過程比較特殊。常用工作物質(zhì)有砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵(lì)方式有電注入、電子束激勵(lì)和光泵浦三種形式。半導(dǎo)體激光器件，可分為同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)等幾種。同質(zhì)結(jié)激光器和單異質(zhì)結(jié)激光器在室溫時(shí)多為脈沖器件，而雙異質(zhì)結(jié)激光器室溫時(shí)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作。

 

　　半導(dǎo)體激光器保護(hù)技術(shù)

 

　　ProtectLD——關(guān)于半導(dǎo)體激光器保護(hù)

 

　　1、溫度控制；

 

　　2、安裝應(yīng)力控制；

 

　　3、驅(qū)動(dòng)電流控制；

 

　　4、防靜電控制；

 

　　無論LD的最終工作狀態(tài)如何（恒流、或調(diào)制），從0功率狀態(tài)到預(yù)備狀態(tài)的電流變化一定要緩慢，建議控制在15S左右，防止PN結(jié)由于功率驟增，熱量不能及時(shí)通過襯底熱沉導(dǎo)出，由于固有的熱脹冷縮而在內(nèi)部形成過大的機(jī)械應(yīng)力，再考慮到外邊的安裝應(yīng)力，驟增的熱量會(huì)對(duì)LD的PN造成一定程度的損傷，甚至損壞。

 

　　在LD斷電的整個(gè)過程中，同樣也要非常緩慢的將驅(qū)動(dòng)電流降低，使PN結(jié)的熱功率緩慢降低，以便外界的溫控電路可以跟蹤這一過程，并將制冷功率降低到合適的水平，從而避免了PN功率驟降造成的內(nèi)部溫差驟變，也就杜絕了由于熱脹冷縮造成的機(jī)械應(yīng)力。

 

　　在LD工作過程中，通常處于兩種模式：恒流或者調(diào)制狀態(tài)。在調(diào)制狀態(tài)，當(dāng)調(diào)制信號(hào)的重復(fù)周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于LD溫控系統(tǒng)的溫度傳遞時(shí)間時(shí)，LD的襯底熱沉系統(tǒng)的熱慣性，對(duì)于LD調(diào)制的迅速能量變化產(chǎn)生的熱激勵(lì)表現(xiàn)出一個(gè)典型的積分效應(yīng)，也即LD溫控系統(tǒng)最終處理的是LD調(diào)制狀態(tài)的平均熱功率，此時(shí)在PN結(jié)和熱沉之間形成一個(gè)隨著調(diào)制狀態(tài)變化的溫度梯度分布，由于機(jī)械系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于能量變化周期，所以PN內(nèi)部應(yīng)力分布也將變現(xiàn)為一個(gè)隨著LD平均功率變化的梯度分布，這一分布是一個(gè)平衡的結(jié)果，這種內(nèi)部應(yīng)力分布不會(huì)損壞LD的PN結(jié)。

 

　　當(dāng)調(diào)制信號(hào)的重復(fù)周期與LD溫控系統(tǒng)的固有調(diào)整時(shí)間相近或更長(zhǎng)時(shí)，由于此時(shí)LD的驅(qū)動(dòng)電流受控于調(diào)制信號(hào)的變化，迅速變化的調(diào)制信號(hào)會(huì)造成LD驅(qū)動(dòng)能量的驟增后不能“及時(shí)”減小，或者能量驟減后不能“及時(shí)”補(bǔ)充，結(jié)果就造成了LD在每一個(gè)低頻調(diào)制周期內(nèi)要受到兩次內(nèi)部應(yīng)力的沖擊，最終會(huì)影響其工作壽命，甚至損壞。

 

　　不宜采用直接在LD兩端監(jiān)控器驅(qū)動(dòng)參數(shù)，這樣比較危險(xiǎn)：電源板與示波器地線之間的不等電勢(shì)容易造成LD擊穿。應(yīng)從LD電流監(jiān)控端測(cè)量