何为半导体激光二极管的可靠性？

可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。规定条件：一般指的是使用条件,环境条件。包括应力、温度、湿度、尘砂、腐蚀等，也包括操作技术、维修方法等条件;规定时间：是可靠性区别于产品其他质量属性的重要特征，一般也可认为可靠性是产品功能在时间上的稳定程度。因此以数学形式表示的可靠性各特征量都是时间的函数。这里的时间概念不限于一般的年、月、日、分、秒，也可以是与时间成比例的次数、距离等，例如应力循环次数、汽车行驶里程; 规定功能：要明确具体产品的功能是什么，怎样才算是完成规定功能。产品丧失规定功能称为失效，对可修复产品通常也称为故障。怎样才算是失效或故障，有时很容易判定，但更多情况则很难判定;能力：只是定性的理解是比较抽象的，为了衡量检验，后面将加以定量描述。产品的失效或故障均具有偶然性，一个产品在某段时间内的工作情况并不很好地反映该产品可靠性的高低，而应该观察大量该种产品的工作情况并进行合理的处理后才能正确的反映该产品的可靠性，因此对能力的定量需用概率和数理统计的方法。按产品可靠性的形成，可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是通过设计、制造赋予产品的可靠性;使用可靠性既受设计、制造的影响，又受使用条件的影响。一般使用可靠性总低于固有可靠性。

何为半导体激光二极管的可靠度？

　　可靠度是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率，一般记为R。它是时间的函数，故也记为R(t),称为可靠度函数。如果用随机变量T表示产品从开始工作到发生失效或故障的时间，其概率密度为f(t)，若用t表示某一指定时刻，则该产品在该时刻的可靠度.

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       对于不可修复的产品，可靠度的观测值是指直到规定的时间区间终了为止，能完成规定功能的产品数与在该区间开始时投入工作产品数之比，即:

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      N—开始投入工作产品数;Na(t)—到t时刻完成规定功能产品数，即残存数;Nf(t)—到t时刻未完成规定功能产品数，即失效数。

　　　　像激光二极管光这种电子器件的可靠性问题一直是通信业一个十分关心的问题。1990年美国BELLCORE发表了TA-NWT-000983(光纤环路应用光电子器件的可靠性保证规程)技术报告，规定了保证通信用光电器件的最低要求。1998年12月经修改后，又发表了GR-468-CORE代替TA-NWT-000983，下面简要叙述一下对 半导体激光二极管的要求。

 半导体激光二极管质量保证方案

　　激光器从芯片衬底开始，直至制作出激光器，每步工艺都贯穿着质量控制(QC)，图1-1和1-2分别是二极管芯片和组件质量保证的流程方案。

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半导体激光二极管可靠性试验

根据激光二极管的封装状态不同可靠性实验要求内容不同，如激光二极管(芯片)主要是耐久实验，而激光器组件则包括机械(物理)试验和耐久性试验。

机械(物理)试验注意事项:

(1)R表示“应该”或“必须”，O表示目标，—表示没有要求。CO(Central Office Environment)中心办公环境，RT(Remote Terminal Environment)远程终端环境，UNC(Uncontrolled Environment)为非控环境。

(2)可靠性实验样品应该是通过老化筛选后的器件，老化筛选的方法我们将再第三章叙述。

(3)LTPD用%表示，表示批容许不合格率;SS表示最小可接收样品数;C表示允许的失效数目。

(4)寿命终止的判据是初始输出光功率下降50%或额定输出光功率下的驱动电流增加50%。对于阈值低于20mA的低阈值激光器50%的阈值增加可能太苛刻，通常以10mA作为寿命终止的判据。

(5)加速老化中25只有10只保持10,000小时。

(6)加速老化试验是在升高的温度下进行，耐久试验的目的是论证器件的长期可靠性，所以不需要规定允许失效数，但应提供测试样品外推预测寿命的分布曲线。一般在自动功率控制(APC)下完成，某些情况也可以在ACC(自动电流控制)下完成，应定期地测量驱动电流和阈值电流，并对比所定义的寿命终止判据来检查。

(7)加速老化试验条件可根据Arrhenius关系改变，激活能Ea可以算出，要大于0.7ev。

(8)可靠性测试前、后必须进行电性能及光性能测试，以便监视激光二极管的特性变化或管芯退化。可靠性试验通过/失效判断至少应包括(1)光谱变化，(2)P-I曲线及其一次微分的变化。

　耐久性试验注意事项：

　　(1)热冲击只对密封件而言。

　　(2)加速寿命测试是指器件周围环境温度，可以在盒子里或一个小的密封空间，如果组件有TEC，应出于正常的开启状态。为了加速老化，可将高温和高驱动电流(或高输出电流)等应力同时加在器件上。对加速老化实验没有规定失效数目，但应有测试样品外推预测寿命的分布曲线。寿命终止的判据应是应用系统的最低限度要求。实验中增加寿命测试的器件数和测试时间，增加寿命测试器件小时数将得到更准确的随机失效率。寿命测试结束后，所有好的器件都要测试参数变化(光谱，L-I等)，确定随机失效和磨损失效。

　　(3)供应商必须提供温度循环试验结果，包括对为获取信息而围绕规定数量的组件进行的失效分析。加偏置或不加偏置均可接受。

　　(4)温度循环实验用来验证激光器组件光学准直的长期机械稳定性。通过和失效判据是耦合效率最大变化10%或0.5dB，且阈值电流无明显变化。实验时，温度步长(ramp rate)10℃/分;带尾纤的组件，光纤要连接到光学连接器上;如果是有偏(加电)温度循环，热电制冷器应工作。

　　(5)高温和低温存贮实验通过和失效判据是耦合效率最大变化10%或0.5dB，且阈值电流无明显变化。

　　(6)湿热实验通过和失效判据是耦合效率最大变化10%或0.5dB，且阈值电流无明显变化。尾纤的损坏也应包含在内。

(7)抗潮湿实验通过和失效判据是耦合效率最大变化10%或0.5dB，且阈值电流无明显变化。

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