大功率光老化的制作方法

專利名稱：大功率光老化的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及對半導體激光器的測試。更具體地，本發明的實施例涉及大功率光老化。
背景技術：
通常在諸如激光二極管的光學部件的生產中利用老化過程。由于制造技術和材料上的不一致，光學部件可能具有與設計或理論壽命周期明顯不同的實際壽命周期。工業標準是使光學部件在制造工廠中工作一段延長的時段，而期望那些生命周期比理想的短的光學部件在初始工作期間發生故障。因此，這些發生故障的光學部件不會從制造工廠中出廠來阻礙光學網絡中的數據流。在傳統的激光二極管制造的情況下，激光二極管的老化包括在提高的環境溫度下使激光二極管工作一個延長的時段。這種類型的老化通常稱為高溫熱老化(“TBI”)。這種高溫條件通過加熱晶格使激光二極管的材料更軟，以允許點缺陷和位錯比在低溫時更容易移動穿過材料。因此，在這些高溫下使激光二極管工作一個長的時段，有利于對有缺陷的和/或不耐用(weak)的器件的鑒別，由此篩選出那些具有過早發生故障的趨勢的激光二極管。已發現傳統的TBI處理適于篩選特定類型的激光器，諸如由磷砷化鎵銦 ("InGaAsP")制成的IOG的激光器，其由于所使用的半導體材料而具有天生可靠的結構。 然而，顯然，傳統的TBI可能無法適當地篩選出由諸如砷化銦鋁鎵(“InAKiaAs”)等其他材料制成的激光器，這些材料可能具有天生不太可靠的結構。即使如此，由于在高速率和/ 或高溫時的性能特性更好，由InMGaAs制成的激光器可能比由InGaAsP制成的激光器更理想ο這里所要求保護的主題內容并不限于要解決任何缺點的實施例或僅在諸如在上述環境的環境中使用的實施例。而是，提供此背景技術僅為了闡明一個示例性技術領域，這里所描述的一些實施例可以在該技術領域中實踐。

發明內容
提供本發明內容來以簡化的形式引入對概念的選擇，這將在下述具體實施方式
中進一步描述。本發明內容并不意在確定所要求保護的主題內容的關鍵特征或基本特性，也不意在用作確定所要求保護的主題內容的范圍時的輔助。本發明的實施例涉及用于使一個或多個半導體激光器老化以鑒別不耐用的或有缺陷的器件的方法，并且可以包括大功率光老化(“0ΒΙ”)處理。根據本發明實施例的大功率OBI可以包括給一個或多個被測試激光器提供相對大的驅動電流。相對大的驅動電流可以在提高的溫度(例如，85°C)下的正常工作偏置電流的三倍到四倍的范圍內。在大功率 OBI期間，環境溫度可以維持在相對低的溫度或其左右，諸如50°C或更低。相對大的驅動電流和相對低的溫度可以維持一個特定時間段，在一些實施例中可以是五小時或更長。
一旦大功率OBI結束，可以測量激光器的光輸出功率以確定激光器是否仍在規格范圍內工作。大功率OBI之后測量的光輸出功率可以與大功率OBI之前測量的光輸出功率相比，并且/或者與指定最小值相比。在一些實施例中，激光器可以進一步受到高溫TBI，以鑒別沒有被大功率OBI鑒別出的任何有缺陷的或不耐用的器件。在高溫TBI期間，激光器的環境溫度可以維持在大約 85 °C的溫度。本發明的附加特征和優點將在以下說明中闡述，并且將根據該說明而部分地變得明顯，或者可以通過對本發明的實踐而獲知。本發明的特征和優點可以通過在所附權利要求中所特別指出的工具及組合而實現和獲得。本發明的這些和其他特征將根據以下說明及所附權利要求而變得更加顯而易見，或者可以通過下文所闡述的對本發明的實踐而獲知。


為了進一步闡明本發明的上述及其他優點和特征，通過參照在附圖中所示出的本發明的特定實施例，將提出對本發明的更具體的描述。要理解，這些附圖僅描述了本發明的典型實施例，因此并不應認為其限制了本發明的范圍。通過使用附圖，將借助于額外的獨特性和細節來描述及解釋本發明，其中圖1示出示例工作環境，其中可以實現本發明的實施例；圖2示出激光二極管的示例，其可以在圖1的工作環境中實現；圖3A和IBB公開激光器的不同樣本集的壽命曲線；圖4A和4B描述經受不同持續時長的高功率OBI的IniUGaAs激光器的樣本集的壽命曲線；圖5公開了根據本發明實施例的示例測試設置；圖6示出用于進行高功率OBI的方法的實施例；圖7描述了用于使激光器老化以鑒別不耐用的或有缺陷的器件的方法的實施例。
具體實施例方式本發明的實施例涉及用于測試諸如但不限于激光二極管的光電子器件的方法和系統。本發明的方法和系統提供對傳統TBI方法不能鑒別的有缺陷的和/或不可靠的激光二極管的鑒別。與傳統的TBI老化相反，本發明的實施例包括在相對大的驅動電流(諸如是在提高的溫度下的正常工作偏置電流的三到四倍)和諸如室溫的相對低的溫度下進行的器件老化處理。本發明的實施例可以有助于鑒別有問題的光電子器件，以提高最終銷售給激光制造者/銷售者的客戶的器件的可靠度。現在將參照附圖，其中相似的結構將標有相似的附圖標記。要理解，附圖是本發明當前優選實施例的圖解性和示意性表示，并不限制本發明，也不一定按比例繪制。I .示例工作環境首先參照圖1，其公開了光學收發器模塊(“收發器”)的透視圖，收發器整體用 100標識，用于在發送和接收與外部主機相連接的光信號時使用，在一個實施例中該外部主機可工作地連接到通信網絡(未示出)。如所描述的，圖1中示出的收發器包括各種部件， 包括接收器光學子組件(“ROSA”)102、發送器光學子組件(“T0SA”)104、電接口 106、各種電子部件108和印刷電路板(“PCB”)110。PCB 110包括多個傳導墊112和邊緣連接器 118。收發器部件100可以被部分地容納在外殼120內。光學收發器100僅通過圖解的方式而非限制本發明的范圍的方式描述。光學收發器100可以被配置為以各種每秒數據速率傳輸和接收光信號，這些數據速率包括但不限于每秒1千兆比特(“G”)、2G、2. 5G、4G、8G、10G、17G、25G或更高的數據速率。此外，光學收發器100可以被配置用于以各種波長來傳輸和接收光信號，這些波長包括但不限于 850nm、1310nm、1470nm、1490nm、1510nm、1530nm、1570nm、1590nm 或 1610nm。另外，在具有任意波形因數的光學收發器或應答器(諸如XFP、SFP、SFF、XENPAK、X2、300針等)中可以不受限制地實現本發明的原理。話雖如此，但本發明的原理完全不限于光學收發器或應答器環境。收發器100的TOSA 104是光學發送器的一個示例，其可以使用根據本發明實施例而配置的諸如半導體激光器的光信號源。簡要地說，在工作中，收發器100從與其可工作地相連接的主機(未示出)或其他數據信號產生器件來接收電信號，用于傳輸到可工作地與 TOSA 20相連接的光纖上。收發器100的電路在TOSA 104內借助于如下信號驅動諸如半導體激光器(下文描述)的光信號源該信號使得TOSA將表示由主機提供的電信號中的信息的光信號發射到光纖上。從而，TOSA 104用作電-光轉換器。已描述了關于圖1的特定環境，要理解，該特定環境僅是可以利用本發明原理的無數構造中的一種。如以上所描述的，本發明的原理并不意在受限于任何特定環境。II .示例半導體激光器現在共同參照圖1和圖2，圖2示出了半導體激光器的橫截面圖。具體地，圖2公開了一種脊形波導(“RWG”)激光器200，RWG激光器200是根據本發明的實施例可以使用的半導體激光器的一個示例。圖2中所公開的RWG激光器200可以實現為法布里-佩羅 (Fabry-Perot) (“FP”)RWG激光器。例如，RWG激光器200可以包括IOG冷卻的或非冷卻的 FP RWG激光器。或者，RWG激光器可以包括17G或25G(或其他數據速率)冷卻的或非冷卻的FP RWG激光器。或者，RWG激光器200可以實現為分布式反饋(“DFB”) RWG激光器。應當注意，本發明的原理可以延伸到配置用于相同或其他數據傳輸速率的其他激光器類型。盡管其他半導體材料可以替選地或額外地包括在RWG激光器200中，但是RWG激光器200例如可以包括InAlGaAs。本領域的技術人員應理解，在高速率情況下，InAlGaAs 激光器可以比更傳統的InGaAsP激光器工作得更好，而同時由于IniUGaAs中的自傳播暗線 (self-propagating dark line)缺陷，其可靠度更低。從而，本發明的實施例包括如以下更詳細描述的用于老化和篩選InMGaAs和其他半導體激光器的方法。如圖2所公開的，RffG激光器200包括基底202、布置在基底202上方的多量子阱 (“MQW”)有源層204、布置在有源層204上方的半導體隔離層206和布置在半導體隔離層 206上方的脊形結構208。RWG激光器200也包括布置在脊208上方的接觸層210。根據本發明的實施例，204-210層例如可以是外延生長的。另外，RWG激光器200可選地可以包括電介質鈍化層212，其布置在半導體隔離層 206上方并側向接連(border)脊形結構208任一側。此外，RffG激光器200包括頂金屬接觸層214，其布置在電介質鈍化層212和接觸層210上方并側向接連電介質鈍化層212側向接連脊形結構208的任一側的部分。另外，RffG激光器200包括布置在基底202下方的底
6金屬接觸層216。頂金屬接觸層214和底金屬接觸層216中的每個都可以包括一個或多個金屬或金屬合金層，其包括例如鈦、鉬、金等。在本發明的一些實施例中，層212-216中的每層都是非外延生長的。可選地，RWG激光器200可以包括光柵層(例如，布置在隔離層206上方和脊形結構208下方)，這種情況中，RffG激光器200會是DFB RffG激光器。示例半導體激光器的以上描述包括RWG激光器的結構和功能特征，連同關于用于制造RWG激光器的制造處理的某些細節。然而，注意，該說明僅意在成為說明性的；實際上， 具有與以上描述不同的結構和/或功能特征的激光器和其他半導體光學器件也可以得益于此處公開的本發明的實施例的原理。還要認識到，本領域技術人員將理解附加的或替選的層或結構可以并入本激光器器件中。III.半導體激光器的老化通過在半導體晶片上生長上述外延的和/或非外延的層，可以大量制造半導體激光器。使用常規技術，通過水平地和側向地劈開和斷開晶片，將單個激光器從晶片移除來分開每個激光器。在此處理之后，可以進行抗反射(“AR”)和高反射(“HR”)涂層處理，以將每個激光器的有源區封裝并提供激光器腔所需要的反射率特性。通常，所制造的每個晶片生成多個功能良好的激光器裸片(laser die)。在一個示例中，一個晶片可以提供2000個可工作的激光器裸片。然而，不是所有這些2000個可工作的激光器模具都堅固到足以抵抗在用戶手中的老化。實際上，許多類型的半導體激光器都有高的“早期失效率(infant mortality rate) ”，其中大量(例如，對于一些總體為 2-10% )激光器在相對較短的使用期后由于制造缺陷而發生故障。例如，圖3A表示作為時間的函數的激光器總體的故障的累計分布。由于其形狀，如圖3A中的這種圖表通常被稱為壽命曲線或浴盆狀曲線。作為對高的早期失效率的響應，半導體激光器通常受到高溫TBI過程形式的性能測試。在老化過程期間，使激光器在特定電流和溫度下工作固定的持續時長。然后激光器被測試以查看其是否仍在期望的規格范圍內工作。執行老化允許在并入更大的產品組件或運送給用戶之前鑒別有缺陷的器件。這將使要并入在現場中的產品中的剩余激光器的可靠度提高。傳統的老化技術包括高溫TBI，其通常涉及在高溫(例如，大約85°C或更高)和高電流(例如，大約正常工作偏置電流的2倍)下使激光器工作特定的持續時長(例如，通常是幾個小時)。盡管傳統的TBI已被證明適于篩選hGaAsP激光器，但其可能不適于篩選某些InMGaAs激光器。本領域的技術人員將認識到，僅管InMGaAs激光器相比傳統的激光器具有提高的性能，但是激光器制造者的設備供應商和其他客戶可能發現InMGaAs激光器的高故障率是不理想的和/或不可接受的。為此，本發明的實施例包括用于使一個或多個由InMGaAs和/或其他半導體材料制成的FP和其他半導體激光器老化以確定其可靠度和篩選不耐用的激光器的方法。具體地，本發明的實施例包括大功率0ΒΙ。可以使用以下數據中的一個或多個來選擇大功率OBI 的特征(包括大功率OBI的持續時長)由受到大功率OBI的激光器的總體生成的壽命數據，以及來自被施加了數種不同的持續時長的大功率OBI的激光器的可靠度數據。替選地或額外地，對大功率OBI的持續時長的選擇可以依賴于對于老化激光器的總體而言與災變性光學損傷(“COD”)閾值如何下降有關的數據。圖!3B-4B公開了多個IOG FP InAlGaAs激光器的壽命數據和可靠度數據。用于由相同或不同半導體材料制成的、具有相同或不同設計參數的較慢或較快數據速率的激光器的壽命數據和可靠度數據不是必須與圖3B-4B中所示的相同，并且可以引起大功率OBI的持續時長的不同值的選擇。激光制造者用來優化老化持續時長的一個方法是對于特定的老化，畫出作為老化持續時長的函數的可以被移除的不耐用激光器的百分比的圖表，然后確定可以滿足客戶需要的最短老化持續時長是多少，同時留下一些誤差余量。例如，圖3B公開了對于FP InAlGaAs激光器的總體，在大功率OBI期間作為時間的函數的故障。注意圖的縱軸對應于故障激光器的百分比，而不是如圖3A中的故障率；所以，圖:3B中的浴盆狀曲線與圖3A 中的浴盆狀曲線相比看上去不同。為了獲得圖;3B的曲線302的數據，FP InAlGaAs激光器的總體受到大功率0ΒΙ， 其包括維持相對低的環境溫度以及提供是激光器在提高的溫度下的正常工作偏置電流的三到四倍大的驅動電流。具體地，在環境溫度約為35°C時對激光器進行老化。驅動電流是 200mA的連續波(“CW”)。每隔幾分鐘監視激光器以允許記錄準確的故障次數。當故障發生時，一旦故障超過了某個點，故障通常是快速的及突變性的。對不是快速的及突變性的故障，輸出功率降低20%被用作確定發生故障時間的標準。如圖;3B的曲線302所公開的，大多數故障發生在前幾個小時，而隨后故障發生率下降。具體地，由曲線302表示的激光器總體中的大多數發生故障的激光器可以在時間tl 之前被鑒別出，時間tl對應于圖:3B的對數標度的水平軸上的約兩個小時。然而，在其他實施例中，確定其他激光器總體中的大多數發生故障的激光器可能花費比兩個小時更長的時間，并且/或者不是所有激光器總體都一定僅在幾個小時內就顯示出飽和。附加地參照圖4A和4B，公開了來自根據本發明實施例的施加了持續時長不同的大功率OBI的FP InAlGaAs激光器的可靠度數據。具體地，圖4A包括對應于來自FP InAlGaAs激光器的第一總體中的激光器的三個樣本集的三條曲線402、404和406。圖4B包括對應于來自FP InAKiaAs激光器的第二總體中的激光器的兩個樣本集的兩條曲線412、 414。來自第一總體的激光器的第一樣本集不受到大功率OBI (曲線402)，第一總體的第二樣本集受到五個小時的大功率OBI (曲線404)，而第一總體的第三樣本集受到五個小時的大功率OBI加上掃描OBI (曲線406)。來自第二總體的激光器的第一樣本集未受到大功率OBI (曲線412)，而第二總體的第二樣本集受到一百個小時的大功率OBI (曲線414)。 另外，在第一和第二總體中的所有激光器在獲得可靠度數據之前都受到相同的TBI處理。圖4A和4B的數據是在100°C的環境溫度和120mA的CW驅動電流(合起來稱為 “測試條件”)下采集的。為了使該數據有用，了解測試條件相對于正常條件下激光器會歷經的過程而言的加速性能是有用的。這里應用了 85倍的保守加速度因子，其推導過程不在本文獻的范圍之內。加速度因子與在測試條件下出現0. 的累計故障的時間一起可以被用于計算將在正常工作條件下出現0. 的累計故障的時間。例如，如圖4A中的曲線402所示，來自在測試條件下未受到大功率OBI的第一總體的激光器的0. 的累計故障大約100個小時出現。使用85倍的保守加速度因子，從而可以計算出在正常工作條件下來自未受到大功率OBI的第一總體的激光器的0. 累計故障在85X100個小時=8500個小時內、或大約 11.6個月中出現。對于來自未受到大功率OBI的第二總體的激光器，計算出在正常工作條件下0. 的累計故障在85X90個小時=7650個小時內、或大約10. 5個月中出現。在 11. 6個月或10. 5個月中的0. 的累計故障對于大多客戶而言是不可接受的；實際上，由于這種早期故障的問題，InAlGaAs激光器技術在商業化上遭受了許多延遲。為了提高可靠度，在經受測試條件之前，第一總體的第二樣本集和第三樣本集受到五個小時的大功率0ΒΙ，而第二總體的第二樣本集受到一百個小時的大功率0ΒΙ。在大功率OBI期間，樣本集被在35°C的環境溫度和200mA的CW驅動電流下進行老化。對于受到五個小時的大功率OBI的第一總體的第二樣本集，如圖4A的曲線404所示，超過1500小時沒有觀測到故障。對于第一總體的第三樣本集，其受到五個小時的大功率OBI加上掃描 OBI (將在以下更詳細地討論)，如圖4A的曲線406所示，超過6000個小時沒有觀測到故障。 對于第二總體的第二樣本集，其受到一百個小時的大功率0ΒΙ，如圖4B的曲線414所示，超過2000個小時沒有觀測到故障。使用保守的85倍的加速度因子，計算出受到五個小時大功率OBI的激光器的 0. 的累計故障在正常工作條件下大約在十五年出現。此外，計算出受到五個小時的大功率OBI外加掃描OBI的激光器的0. 的累計故障在正常工作條件下大約在五十八年出現。 再者，計算出受到一百個小時的大功率OBI的激光器的0. 的累計故障在標準工作環境下大約在二十年出現。因此，受到大功率OBI的激光器與未受到大功率OBI的激光器相比， 顯示出明顯改進的無故障次數。這種改進的無故障次數通常對于大多數客戶而言是可接受的。對于未受到大功率OBI或受到五個小時或一百個小時的持續時長的大功率OBI的激光器得出圖4的可靠度數據。替選地或額外地，可以實施其它持續時長的大功率0ΒΙ。例如，依賴于各種因素，包括激光器的設計、在制造激光器時使用的半導體材料和諸如環境溫度和驅動電流的大功率OBI條件，可以適應性地修改大功率OBI的持續時長(“0ΒΙ持續時長”)。因此，在本發明的一些實施例中，激光器可以受到少至十分鐘的OBI持續時長。替選地或額外地，OBI持續時長可以是五個小時、十個小時、二十個小時、一百個小時等。現在轉到圖5，以簡化的形式抽象示出用于進行根據本發明的實施例大功率OBI 的測試設置500。測試設置500僅是可以實現用于進行大功率OBI的無數測試設置中的一個示例，并因而不應被解釋為限制本發明。測試設置500包括用于容納一個或多個用于測試的激光器的器件板502、具有一個或多個光學檢測器的檢測器板504和計算機506。測試設置500還可以包括諸如精確電流源的驅動電路508和數據采集電路510，驅動電路508用于驅動激光器來發射光信號，數據采集電路510用于采集來自檢測器板504的數據。包括在檢測器板504中的光學檢測器可以被配置為感測由激光器所產生的光信號和/或測量激光器的光輸出功率。盡管未示出，但是測試設置500還可以包括諸如冷卻和/或加熱單元的氣候控制環境，其中器件板502和在器件板502上容納的激光器可以被放置得控制激光器的環境溫度。氣候控制環境可以被手動或以其他方式調節來維持特定的環境溫度或環境溫度曲線 (profile)。
驅動電路508可以被配置為生成可遞送到器件板502上的每個激光器的驅動電流，使得激光器發射光信號。計算機506可以被配置為經由數據獲取電路510來從檢測器板504接收基于每個激光器的輸出的數據。然后計算機506可以存儲測出的從每個激光器輸出的光功率并且/或者給用戶顯示這樣的信息。這允許用戶或者計算機自動執行功能時的計算機506確定激光器是否要被從器件板502移除或受到額外的老化處理。替選的或額外地，可以提供其他驅動電路或部件(未示出)用于驅動器件板502中的激光器在大功率 OBI或TBI等期間發射光信號。結合地參照圖5和圖6，現在描述示例大功率OBI方法600，其可以在圖5的測試設置500中或在其他測試環境中實現。在一個或多個激光器或其他光信號源已被放置在器件板502上并與在檢測器板504上的一個或多個相應的檢測器對齊之后，開始大功率OBI 方法600。通過將相對大的驅動電流提供給每個被測試的激光器(60 來開始大功率OBI 600。該相對大的驅動電流可以是脈沖或CW電流。相對大的驅動電流的值可以被選擇為從激光器產生最大光輸出功率。例如，在一些實施例中，相對大的驅動電流可以是被測試的激光器在提高的環境溫度(例如，85°C )下的正常工作偏置電流的3到4倍的任何值。盡管提高的環境溫度下的正常工作偏置電流可以隨著激光器而不同，但是特定類型的被測試的激光器的平均或理論工作偏置電流可以用作用來確定每個被測試的激光器的相對大的驅動電流值的基準。替選地或額外地，每個受測試的激光器的工作偏置電流可以被單獨確定，以允許對于每個激光器單獨確定相對大的驅動電流。作為示例，多個InAlGaAs IOG FP激光器的正常工作偏置電流可以在大約50mA 到60mA變化。對于具有2微米寬和200微米長的脊以及具有八個量子阱的MQW有源區域的IOG FP RWG激光器，50mA-60mA的正常工作偏置電流也可以表示為每量子阱1.56kA/ cm2-l. 87kA/cm2。因此，在老化處理700期間的相對大的驅動電流可以在150mA-240mA之間，其大約為等于每量子阱4. 68kA/cm2-7. 48kA/cm2。要理解，這里所提供的特定工作偏置電流和驅動電流值僅是以示例方式給出的，其并不應當被解釋為限制本發明。通過將給激光器的相對大的驅動電流維持特定的時間段(稱為“0ΒΙ持續時長”) (604)來繼續大功率OBI方法600。在一些實施例中OBI持續時長大約為十分鐘。替選地或額外地，OBI持續時長可以是大約五個小時。替選地或額外地，OBI持續時長可以是大約一百個小時。話雖如此，應認識到，OBI持續時長實際上可以為短至十分鐘甚至更短或者長達一百個小時甚至更長的任意時間段。得益于本公開，本領域的技術人員將認識到，OBI持續時長的值可以取決于包括以下的各種因素來優化被測試激光器的設計、制造激光器的半導體材料、以及諸如大功率OBI 600的驅動電流和環境溫度的測試條件。通過將激光器的環境溫度維持在相對低的溫度(606)來結束大功率OBI方法600。 例如，環境溫度可以從低于50°C的溫度范圍來選擇。在一些實施例中，環境溫度是從負 40°C到高達50°C那么高的溫度范圍中選擇的。例如，環境溫度可以維持在25°C的室溫或其附近。根據本發明的實施例，大功率OBI方法600可以單獨實現，或結合常規TBI處理和 /或其他老化技術來實現，以從激光器的給定集或總體中最大程度地鑒別和移除不耐用的激光器。在圖7中公開了并入了大功率OBI的、用于加速多個激光器的老化以確定激光器的可靠度的方法700的一個實施例。
方法700可以使用例如圖5的測試設置500來實現，測試設置500包括器件板 502、檢測器板504、測試計算機506、驅動電路508、數據獲取電路510和/或其他設備。圖 7的方法700可選地可以包括沒有在圖7中描述的各種步驟，諸如將激光器放置在器件板 502中、將激光器與檢測器板504上相應的光學檢測器對齊等等。通過進行初始測試(70 來開始方法700，進行初始測試(70 可以包括在特定初始驅動電流下為每個激光器確定初始光輸出功率。盡管替選地可以使用其他驅動電流，但是初始驅動電流可以大約等于被測試的激光器的類型的平均工作偏置電流。驅動電路508 可以為每個激光器生成初始驅動電流，使得每個激光器發射光信號，其光功率可以由檢測器板504上相應的光學檢測器測量。來自檢測器板504的功率測量結果可以由檢測計算機 506接收并存儲，用于以后的用途。具體地，在初始測試期間確定的功率測量結果可以用作用于確定激光器是否是不耐用和/或有缺陷的基準。在步驟704處，對激光器進行大功率0ΒΙ，這可以對應于圖6的大功率OBI 600。大功率OBI可以包括將驅動電流提供給激光器并持續特定的OBI持續時長，同時將激光器的環境溫度維持在大約低于50°C的特定溫度或其附近，該驅動電流是激光器的工作電流三到四倍大。方法700可以在可選步驟706-710中的任意一個步驟處繼續，或直接進行到步驟 712。例如，在可選步驟706處，可以進行與在步驟702處進行的初始測試相似的中間測試。 中間測試可以包括使用與在步驟702中相同的驅動電流來為每個激光器確定中間光輸出功率。然后，中間光輸出功率可以由測試計算機506(或手動)與初始光輸出功率進行比較 (714)，以鑒別并排除不再在規格范圍內工作的任何激光器(716)，如在下文所更詳細描述的。在可選步驟708處，對激光器可以進行高溫TBI處理。步驟708的高溫TBI可以對所有激光器進行。或者，在進行了中間測試706并將中間光輸出功率與初始光輸出功率進行比較以鑒別并排除不再在規格范圍內工作的激光器之后，高溫TBI僅可以對那些仍在規格范圍內工作的激光器進行。在可選步驟710處，可以在可以與在步驟704的大功率OBI期間施加的驅動電流和環境溫度條件相似的驅動電流和環境溫度條件下對激光器進行掃描OBI。例如，掃描OBI 可以包括例如在大約35°C環境溫度下到200mA的CW驅動電流和60mW的功率的掃描。或者，可以在掃描OBI期間施加高于或低于200mA的脈沖或CW驅動電流和高于或低于35°C的環境溫度。在一些實施例中，掃描OBI的持續時長可以是每臺激光器幾秒。可選步驟710 的掃描OBI使用遠高于在正常工作期間經受的光應力，用以篩選出在TBI處理中顯著變弱的部分。這在該部分的強度下降到低于正常應力水平之前，為劣化留下了大的余量，并確保了大的“無故障時段”。通過對激光器執行最終測試(71 來繼續方法700。與步驟702的初始測試和步驟706的可選中間測試類似，步驟712的最終測試可以包括使用與步驟702的初始測試中相同的驅動電流來為每個激光器確定最終光輸出功率。該最終光輸出功率可以由圖5的計算機506接收并存儲。然后，計算機506可以將最終光輸出功率與初始光輸出功率進行比較(714)，以確定哪些激光器仍在期望的規格范圍內工作，從而鑒別哪些激光器是可靠的和哪些是不可靠
11的。例如，其最終光功率與初始光功率相比下降了多于諸如2%的特定的量的激光器可以被鑒別為有缺陷的且不可靠的激光器，并且可以被排除(716)。或者，最終光功率可以與特定下限比較，并可以排除具有低于特定下限的最終光功率的所有激光器(716)。排除不可靠的激光器(716)可以包括摒除不可靠的激光器，使得這些激光器不會被結合到銷售給用戶的任何模塊或單元中。另一方面，其最終光功率的下降小于特定的量或者具有高于特定下限的最終光功率的激光器可以被鑒別為可靠的(718)，并且能夠可選地被用在包括激光器的模塊或單元的制造中(720)。得益于本公開，本領域的技術人員會認識到，方法700僅是示例，并且可以根據具體需要或期望對該方法進行改進。例如，如果最終光輸出功率與特定標準或規格進行比較， 而不是與初始光輸出功率進行比較，則在本發明范圍內的實施例可以省略進行初始測試以確定激光器的初始光輸出功率的步驟702。替選地或額外地，本發明的實施例可以包括確定激光器可靠度的步驟，該步驟可以包括測量初始和/或最終光功率，并且將一個或全部測量結果相互進行比較或與特定標準或規格進行比較。本發明在不偏離其精神或基本特性的情況下，可以以其他特定形式來實施。所描述的實施例在所有方面都應被認為僅是示例性的，而不是限制性的。因此，本發明的范圍是通過所附權利要求而不是通過前述描述來表明的。在權利要求的等同物的含意和范圍內的所有變化都應包含在權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種對光信號源進行老化以確定所述光信號源的可靠度的方法，所述方法包括為光信號源提供第一驅動電流，所述第一驅動電流至少是所述光信號源的正常工作偏置電流的三倍大；將給所述光信號源的所述第一驅動電流維持第一時間段，所述第一時間段為五個小時或更長；以及在所述第一時間段期間，將所述光信號源的環境溫度維持在第一溫度或低于第一溫度，所述第一溫度為50攝氏度或更低。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括，在將所述第一驅動電流提供給所述光信號源并持續所述第一時間段之后，對所述光信號源進行熱老化。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，對所述光信號源進行熱老化包括為所述光信號源提供第二驅動電流并持續第二時間段，同時將所述光信號源的環境溫度維持在第二溫度，所述第二驅動電流約為所述光信號源的正常工作偏置電流的兩倍大。
4.根據權利要求1所述的方法，還包括，確定所述光信號源的可靠度。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，確定所述光信號源的可靠度包括在將所述第一驅動電流提供給所述光信號源并持續所述第一時間段之前，測量所述光信號源的初始光輸出功率；在將所述第一驅動電流提供給所述光信號源并持續所述第一時間段之后，測量所述光信號源的最終光輸出功率；以及將所述最終光輸出功率與所述初始光輸出功率進行比較。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，當所述最終光輸出功率與所述初始光輸出功率相比下降至少2%時，所述光信號源被確定為不可靠。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一驅動電流介于所述光信號源的正常工作偏置電流的三倍大到四倍大之間。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一驅動電流在150毫安到240毫安之間。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一時間段大約為一百小時。
10.一種使多個激光器的老化加速從而確定所述激光器的可靠度的方法，所述方法包括在多個激光器上進行初始測試，來為所述多個激光器中的每個確定初始光輸出功率；對所述多個激光器進行大功率光老化并持續第一時間段；在對所述多個激光器進行所述大功率光老化并持續所述第一時間段之后，進行隨后的測試來為所述多個激光器中的每個確定隨后的光輸出功率；以及對于所述多個激光器中的每個，將所述隨后的光輸出功率與所述初始光輸出功率進行比較，以確定所述多個激光器中的哪些是在規格范圍內工作的。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，對所述多個激光器進行大功率光老化包括為所述多個激光器中的每個提供驅動電流，同時將所述多個激光器的環境溫度維持在50攝氏度或更低，所提供給每個激光器的所述驅動電流至少是所述激光器的正常工作偏置電流的三倍大。
12.根據權利要求10所述的方法，還包括對被確定為在規格范圍內工作的一個或多個激光器中的每個進行高溫熱老化；對所述一個或多個激光器中的每個進行最終測試，來為所述一個或多個激光器中的每個確定最終光輸出功率；以及將所述最終光輸出功率與所述初始光輸出功率進行比較，以確定在所述高溫熱老化之后所述一個或多個激光器中的哪些仍然在規格范圍內工作。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述高溫熱老化的進行持續第二時間段，所述第二時間段介于幾個小時到幾天之間。
14.根據權利要求12所述的方法，還包括對所述一個或多個激光器進行掃描光老化。
15.根據權利要求12所述的方法，還包括摒除不在規格范圍內工作的一個或多個不可靠的激光器。
16.根據權利要求10所述的方法，其中，所述多個激光器中的每個包括法布里-佩羅激光器，所述法布里-佩羅激光器被配置為以大約每秒10千兆比特、每秒17千兆比特或每秒 25千兆比特的數據速率進行光信號傳輸。
17.—種測試光信號源的可靠度的方法，所述方法包括為多個激光器提供驅動電流并持續一個時間段，同時將所述激光器的環境溫度維持在 50攝氏度或更低，所述驅動電流至少是所述激光器在升高的溫度下的正常工作偏置電流的三倍大；以及在所述時間段后，基于所述激光器的光輸出功率來確定所述激光器的可靠度。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述激光器包括砷化銦鋁鎵半導體激光器。
19.根據權利要求17所述的方法，其中，取決于包括所述激光器的設計、所述激光器由什么半導體材料制成、所述驅動電流和所述環境溫度的一個或多個因素來選擇所述時間段的長度。
20.根據權利要求17所述的方法，其中，所述激光器的環境溫度被維持在大約35攝氏度。
全文摘要
對半導體激光器進行老化以鑒別不耐用的或有缺陷的器件，使得剩余器件的可靠度提高。可以使用大功率光老化對激光器進行老化，包括為激光器提供大驅動電流一個時間段，以及將激光器的環境溫度維持在低的溫度。在進行了大功率光老化之后，可以測量激光器的輸出以確定激光器是否在規格范圍內工作。不在規格范圍內工作的激光器可被摒除，而在規格范圍內工作的激光器可被進一步使用高溫熱老化進行老化，包括為激光器提供驅動電流，同時將激光器的環境溫度維持在高的溫度。
文檔編號H01S5/00GK102177625SQ200980140294
公開日2011年9月7日 申請日期2009年8月13日 優先權日2008年8月13日
發明者T·H·奧拉·舍隆德, 查爾斯·B·羅斯洛, 羅伯特·W·赫里克, 須藤劍 申請人:菲尼薩公司