0 前言

大功率半導體激光器的應用領(lǐng)域越來越廣泛，其可靠性非常重要，且壽命是衡量可靠性的重要指標之一。然而，大功率激光器的工作壽命還沒有一個國際標準定義，也沒有標準的加速檢測方法。大量長壽命的無Al激光器的高溫加速老化壽命試驗也是在假定了激活能的基礎(chǔ)上進行的，這樣進行試驗由于不知道不確定失效的機理，得到的壽命數(shù)據(jù)也是不能令人信服的。本文基于加速壽命試驗的基本概念，參考普通半導體器件壽命測試方法，通過兩次高溫加速老化，繪制激光器的老化曲線，計算出激活能，然后利用所求的激活能通過統(tǒng)計學的方法，反推出室溫下器件的壽命值。 1 試驗與計算分析 本試驗分別在40、80℃下對20只隨機抽取的波長808 nm的無Al連續(xù)輸出功率為1 W的單管激光器進行1.2 A恒流老化。老化前抽出10只在室溫下進行P-I-Y測試，如圖1所示。

加速老化試驗過程分兩個方面同時進行，一半器件用半導體激光器功率老化設(shè)備進行40℃(不控溫)下的老化，由探測器定時自動采集光功率相對值并由電腦記錄；另外一半放置于溫度設(shè)定為80℃的高低溫試驗箱中通過探測器手工定時采集激光器的功率。兩次試驗電流恒定控制為1.2 A。圖2和圖3為老化過程中的功率退化曲線。

試驗中規(guī)定相對功率下降30％為激光器失效時間。40℃下的中位壽命為3 000 h；80℃下的中位壽命為330 h。器件失效從根本上講都是基本的物理化學過程，而溫度對于許多物理化學過程來講都是一個重要因素，溫度升高以后，這些變化過程大大加快，器件失效過程被加速，試驗總結(jié)出來阿列尼烏斯(Arrhenius)經(jīng)驗公式

式中，L為壽命，Ea為激活能，A為常數(shù)，k(8.62×10-5eV／K)為波爾茲曼常數(shù)，T為熱力學溫度。確定了失效模式的激活能以后，就可以得出加速系數(shù)τ。設(shè)室溫T0下壽命為L0，加速試驗中溫度T1下壽命為L1，溫度T2下的壽命為L2(T2>T1)，則激活能的計算式為

不同溫度下Ea與τ的關(guān)系如圖4所示，不同溫度下，溫度越高，曲線斜率越大，加速效果越明顯；相同溫度下，激活能越大，加速系數(shù)越大。由于失效機理不同，激活能也不一樣。 將數(shù)據(jù)代入式(2)、(3)可以解出Ea=0.52 eV／K，τ=25.2(相對于80℃)。進而，可以計算出中值壽命tm=330×25.2=8 320 h。

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