如何保护您的半导体激光器
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半导体激光器对静电释放和电流瞬变都比较敏感。这些因素造成的损害可能导致激光器输出功率的减小,阈值电流的平移,以及其他一些破坏性的损伤等。本文整理了如何保护您的激光器的一些注意事项。我们强烈建议在您使用半导体激光器时,遵循接下来的指导原则,以把对激光器的损害降低到最小。
半导体激光器的保护主要在于四个方面:1、温度控制;2、安装应力控制;3、驱动电流控制;4、防静电控制;
1)温度控制
根据您的应用和半导体激光器的类型,使半导体激光器运行在较低的温度,确保激光器夹具有散热的能力。
无论LD的最终工作状态如何(恒流、或调制),从0功率状态到预备状态的电流变化一定要缓慢,建议控制在15S左右,防止PN结由于功率骤增,热量不能及时通过衬底热沉导出,由于固有的热胀冷缩而在内部形成过大的机械应力,再考虑到外边的安装应力,骤增的热量会对LD的PN造成一定程度的损伤,甚至损坏。
在LD断电的整个过程中,同样也要非常缓慢的将驱动电流降低,使PN结的热功率缓慢降低,以便外界的温控电路可以跟踪这一过程,并将制冷功率降低到合适的水平,从而避免了PN功率骤降造成的内部温差骤变,也就杜绝了由于热胀冷缩造成的机械应力。
2)安装应力控制
在LD工作过程中,通常处于两种模式:恒流或者调制状态。在调制状态,当调制信号的重复周期远远短于LD温控系统的温度传递时间时,LD的衬底热沉系统的热惯性,对于LD调制的迅速能量变化产生的热激励表现出一个典型的积分效应,也即LD温控系统最终处理的是LD调制状态的平均热功率,此时在PN结和热沉之间形成一个随着调制状态变化的温度梯度分布,由于机械系统的响应时间远远大于能量变化周期,所以PN内部应力分布也将变现为一个随着LD平均功率变化的梯度分布,这一分布是一个平衡的结果,这种内部应力分布不会损坏LD的PN结。
当调制信号的重复周期与LD温控系统的固有调整时间相近或更长时,由于此时LD的驱动电流受控于调制信号的变化,迅速变化的调制信号会造成LD驱动能量的骤增后不能“及时”减小,或者能量骤减后不能“及时”补充,结果就造成了LD在每一个低频调制周期内要受到两次内部应力的冲击,最终会影响其工作寿命,甚至损坏。
3)驱动电流控制
不宜采用直接在LD两端监控器驱动参数,这样比较危险:电源板与示波器地线之间的不等电势容易造成LD击穿,应从LD电流监控端测量。同时,所选择的电流源必须具有短路保护,慢启动,独立的极限电流钳位电路,过电压保护以及瞬态抑制电路等。选择一个最大电流输出大于半导体激光器运行电流的电流源。设置电流极限刚刚大于所期望的运行电流。如果您的设备可以设置功率极限,那最好也设置好。
4)防静电控制
ESD被认为是早期激光器失效的主要原因。一定要使用防静电环(对地电阻1 M?),同时保证焊台接地,工作台接地。最好使用离子风机和防静电垫。在运输和保存激光器时应把其引线短接。只能在有静电消散的工作区域放置激光器,并且要远离电荷产生材料。
当跟实验室的电源,焊台或者其他电器设备使用同一根电缆线时,需要把电流源设备用浪涌保护器隔离开来。在使用这些设备时,不要跟电流源使用同一个浪涌保护器电源拖线板。
小心地拿放激光器,带防静电手套,并且根据制造商的建议清洁您的激光器。