半導體激光器保護

 

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

 

　　半導體激光器保護技術：

 

　　1、溫度控制；

 

　　2、安裝應力控制；

 

　　3、驅動電流控制；

 

　　4、防靜電控制；

 

　　無論LD的最終工作狀態(tài)如何（恒流、或調制），從0功率狀態(tài)到預備狀態(tài)的電流變化一定要緩慢，建議控制在15S左右，防止PN結由于功率驟增，熱量不能及時通過襯底熱沉導出，由于固有的熱脹冷縮而在內部形成過大的機械應力，再考慮到外邊的安裝應力，驟增的熱量會對LD的PN造成一定程度的損傷，甚至損壞。

 

　　在LD斷電的整個過程中，同樣也要非常緩慢的將驅動電流降低，使PN結的熱功率緩慢降低，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功率驟降造成的內部溫差驟變，也就杜絕了由于熱脹冷縮造成的機械應力。

 

　　在LD工作過程中，通常處于兩種模式：恒流或者調制狀態(tài)。在調制狀態(tài)，當調制信號的重復周期遠遠短于LD溫控系統(tǒng)的溫度傳遞時間時，LD的襯底熱沉系統(tǒng)的熱慣性，對于LD調制的迅速能量變化產生的熱激勵表現(xiàn)出一個典型的積分效應，也即LD溫控系統(tǒng)最終處理的是LD調制狀態(tài)的平均熱功率，此時在PN結和熱沉之間形成一個隨著調制狀態(tài)變化的溫度梯度分布，由于機械系統(tǒng)的響應時間遠遠大于能量變化周期，所以PN內部應力分布也將變現(xiàn)為一個隨著LD平均功率變化的梯度分布，這一分布是一個平衡的結果，這種內部應力分布不會損壞LD的PN結。

 

　　當調制信號的重復周期與LD溫控系統(tǒng)的固有調整時間相近或更長時，由于此時LD的驅動電流受控于調制信號的變化，迅速變化的調制信號會造成LD驅動能量的驟增后不能“及時”減小，或者能量驟減后不能“及時”補充，結果就造成了LD在每一個低頻調制周期內要受到兩次內部應力的沖擊，最終會影響其工作壽命，甚至損壞。

 

　　不宜采用直接在LD兩端監(jiān)控器驅動參數(shù)，這樣比較危險：電源板與示波器地線之間的不等電勢容易造成LD擊穿。應從LD電流監(jiān)控端測量。

關于制冷器保護

 

　　1、TEC的制冷效率隨著冷熱面的溫差增大而迅速減小，并且驅動功率越大其自身產生的熱量也就越大，反而對制冷不利，如果熱端的熱量不能及時散出，則會造成惡性循環(huán)，最終燒損TEC，因此，為提高制冷效率并延長TEC的使用壽命，通常建議將其驅動功率限制在其最大驅動功率的80%以內。推薦采用75%附近。

 

　　2、TEC由于是溫控器件，其能量搬遷的速度完全隨著驅動功率變化，迅速的驅動功率變化必然引起迅速的能量搬遷，當驅動功率大幅度迅速變化時，會使得TEC內部PN結的冷熱面之間形成過大溫差的迅速變化，這一變化會引起表面陶瓷的內部應力迅速變化，結果會對PN結合表面陶瓷造成損傷。