大功率光老化的制作方法

专利名称：大功率光老化的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及对半导体激光器的测试。更具体地，本发明的实施例涉及大功率光老化。
背景技术：
通常在诸如激光二极管的光学部件的生产中利用老化过程。由于制造技术和材料上的不一致，光学部件可能具有与设计或理论寿命周期明显不同的实际寿命周期。工业标准是使光学部件在制造工厂中工作一段延长的时段，而期望那些生命周期比理想的短的光学部件在初始工作期间发生故障。因此，这些发生故障的光学部件不会从制造工厂中出厂来阻碍光学网络中的数据流。在传统的激光二极管制造的情况下，激光二极管的老化包括在提高的环境温度下使激光二极管工作一个延长的时段。这种类型的老化通常称为高温热老化(“TBI”)。这种高温条件通过加热晶格使激光二极管的材料更软，以允许点缺陷和位错比在低温时更容易移动穿过材料。因此，在这些高温下使激光二极管工作一个长的时段，有利于对有缺陷的和/或不耐用(weak)的器件的鉴别，由此筛选出那些具有过早发生故障的趋势的激光二极管。已发现传统的TBI处理适于筛选特定类型的激光器，诸如由磷砷化镓铟 ("InGaAsP")制成的IOG的激光器，其由于所使用的半导体材料而具有天生可靠的结构。 然而，显然，传统的TBI可能无法适当地筛选出由诸如砷化铟铝镓(“InAKiaAs”)等其他材料制成的激光器，这些材料可能具有天生不太可靠的结构。即使如此，由于在高速率和/ 或高温时的性能特性更好，由InMGaAs制成的激光器可能比由InGaAsP制成的激光器更理想ο这里所要求保护的主题内容并不限于要解决任何缺点的实施例或仅在诸如在上述环境的环境中使用的实施例。而是，提供此背景技术仅为了阐明一个示例性技术领域，这里所描述的一些实施例可以在该技术领域中实践。

发明内容
提供本发明内容来以简化的形式引入对概念的选择，这将在下述具体实施方式
中进一步描述。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题内容的关键特征或基本特性，也不意在用作确定所要求保护的主题内容的范围时的辅助。本发明的实施例涉及用于使一个或多个半导体激光器老化以鉴别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”)处理。根据本发明实施例的大功率OBI可以包括给一个或多个被测试激光器提供相对大的驱动电流。相对大的驱动电流可以在提高的温度(例如，85°C)下的正常工作偏置电流的三倍到四倍的范围内。在大功率 OBI期间，环境温度可以维持在相对低的温度或其左右，诸如50°C或更低。相对大的驱动电流和相对低的温度可以维持一个特定时间段，在一些实施例中可以是五小时或更长。
一旦大功率OBI结束，可以测量激光器的光输出功率以确定激光器是否仍在规格范围内工作。大功率OBI之后测量的光输出功率可以与大功率OBI之前测量的光输出功率相比，并且/或者与指定最小值相比。在一些实施例中，激光器可以进一步受到高温TBI，以鉴别没有被大功率OBI鉴别出的任何有缺陷的或不耐用的器件。在高温TBI期间，激光器的环境温度可以维持在大约 85 °C的温度。本发明的附加特征和优点将在以下说明中阐述，并且将根据该说明而部分地变得明显，或者可以通过对本发明的实践而获知。本发明的特征和优点可以通过在所附权利要求中所特别指出的工具及组合而实现和获得。本发明的这些和其他特征将根据以下说明及所附权利要求而变得更加显而易见，或者可以通过下文所阐述的对本发明的实践而获知。


为了进一步阐明本发明的上述及其他优点和特征，通过参照在附图中所示出的本发明的特定实施例，将提出对本发明的更具体的描述。要理解，这些附图仅描述了本发明的典型实施例，因此并不应认为其限制了本发明的范围。通过使用附图，将借助于额外的独特性和细节来描述及解释本发明，其中图1示出示例工作环境，其中可以实现本发明的实施例；图2示出激光二极管的示例，其可以在图1的工作环境中实现；图3A和IBB公开激光器的不同样本集的寿命曲线；图4A和4B描述经受不同持续时长的高功率OBI的IniUGaAs激光器的样本集的寿命曲线；图5公开了根据本发明实施例的示例测试设置；图6示出用于进行高功率OBI的方法的实施例；图7描述了用于使激光器老化以鉴别不耐用的或有缺陷的器件的方法的实施例。
具体实施例方式本发明的实施例涉及用于测试诸如但不限于激光二极管的光电子器件的方法和系统。本发明的方法和系统提供对传统TBI方法不能鉴别的有缺陷的和/或不可靠的激光二极管的鉴别。与传统的TBI老化相反，本发明的实施例包括在相对大的驱动电流(诸如是在提高的温度下的正常工作偏置电流的三到四倍)和诸如室温的相对低的温度下进行的器件老化处理。本发明的实施例可以有助于鉴别有问题的光电子器件，以提高最终销售给激光制造者/销售者的客户的器件的可靠度。现在将参照附图，其中相似的结构将标有相似的附图标记。要理解，附图是本发明当前优选实施例的图解性和示意性表示，并不限制本发明，也不一定按比例绘制。I .示例工作环境首先参照图1，其公开了光学收发器模块(“收发器”)的透视图，收发器整体用 100标识，用于在发送和接收与外部主机相连接的光信号时使用，在一个实施例中该外部主机可工作地连接到通信网络(未示出)。如所描述的，图1中示出的收发器包括各种部件， 包括接收器光学子组件(“ROSA”)102、发送器光学子组件(“T0SA”)104、电接口 106、各种电子部件108和印刷电路板(“PCB”)110。PCB 110包括多个传导垫112和边缘连接器 118。收发器部件100可以被部分地容纳在外壳120内。光学收发器100仅通过图解的方式而非限制本发明的范围的方式描述。光学收发器100可以被配置为以各种每秒数据速率传输和接收光信号，这些数据速率包括但不限于每秒1千兆比特(“G”)、2G、2. 5G、4G、8G、10G、17G、25G或更高的数据速率。此外，光学收发器100可以被配置用于以各种波长来传输和接收光信号，这些波长包括但不限于 850nm、1310nm、1470nm、1490nm、1510nm、1530nm、1570nm、1590nm 或 1610nm。另外，在具有任意波形因数的光学收发器或应答器(诸如XFP、SFP、SFF、XENPAK、X2、300针等)中可以不受限制地实现本发明的原理。话虽如此，但本发明的原理完全不限于光学收发器或应答器环境。收发器100的TOSA 104是光学发送器的一个示例，其可以使用根据本发明实施例而配置的诸如半导体激光器的光信号源。简要地说，在工作中，收发器100从与其可工作地相连接的主机(未示出)或其他数据信号产生器件来接收电信号，用于传输到可工作地与 TOSA 20相连接的光纤上。收发器100的电路在TOSA 104内借助于如下信号驱动诸如半导体激光器(下文描述)的光信号源该信号使得TOSA将表示由主机提供的电信号中的信息的光信号发射到光纤上。从而，TOSA 104用作电-光转换器。已描述了关于图1的特定环境，要理解，该特定环境仅是可以利用本发明原理的无数构造中的一种。如以上所描述的，本发明的原理并不意在受限于任何特定环境。II .示例半导体激光器现在共同参照图1和图2，图2示出了半导体激光器的横截面图。具体地，图2公开了一种脊形波导(“RWG”)激光器200，RWG激光器200是根据本发明的实施例可以使用的半导体激光器的一个示例。图2中所公开的RWG激光器200可以实现为法布里-佩罗 (Fabry-Perot) (“FP”)RWG激光器。例如，RWG激光器200可以包括IOG冷却的或非冷却的 FP RWG激光器。或者，RWG激光器可以包括17G或25G(或其他数据速率)冷却的或非冷却的FP RWG激光器。或者，RWG激光器200可以实现为分布式反馈(“DFB”) RWG激光器。应当注意，本发明的原理可以延伸到配置用于相同或其他数据传输速率的其他激光器类型。尽管其他半导体材料可以替选地或额外地包括在RWG激光器200中，但是RWG激光器200例如可以包括InAlGaAs。本领域的技术人员应理解，在高速率情况下，InAlGaAs 激光器可以比更传统的InGaAsP激光器工作得更好，而同时由于IniUGaAs中的自传播暗线 (self-propagating dark line)缺陷，其可靠度更低。从而，本发明的实施例包括如以下更详细描述的用于老化和筛选InMGaAs和其他半导体激光器的方法。如图2所公开的，RffG激光器200包括基底202、布置在基底202上方的多量子阱 (“MQW”)有源层204、布置在有源层204上方的半导体隔离层206和布置在半导体隔离层 206上方的脊形结构208。RWG激光器200也包括布置在脊208上方的接触层210。根据本发明的实施例，204-210层例如可以是外延生长的。另外，RWG激光器200可选地可以包括电介质钝化层212，其布置在半导体隔离层 206上方并侧向接连(border)脊形结构208任一侧。此外，RffG激光器200包括顶金属接触层214，其布置在电介质钝化层212和接触层210上方并侧向接连电介质钝化层212侧向接连脊形结构208的任一侧的部分。另外，RffG激光器200包括布置在基底202下方的底
6金属接触层216。顶金属接触层214和底金属接触层216中的每个都可以包括一个或多个金属或金属合金层，其包括例如钛、钼、金等。在本发明的一些实施例中，层212-216中的每层都是非外延生长的。可选地，RWG激光器200可以包括光栅层(例如，布置在隔离层206上方和脊形结构208下方)，这种情况中，RffG激光器200会是DFB RffG激光器。示例半导体激光器的以上描述包括RWG激光器的结构和功能特征，连同关于用于制造RWG激光器的制造处理的某些细节。然而，注意，该说明仅意在成为说明性的；实际上， 具有与以上描述不同的结构和/或功能特征的激光器和其他半导体光学器件也可以得益于此处公开的本发明的实施例的原理。还要认识到，本领域技术人员将理解附加的或替选的层或结构可以并入本激光器器件中。III.半导体激光器的老化通过在半导体晶片上生长上述外延的和/或非外延的层，可以大量制造半导体激光器。使用常规技术，通过水平地和侧向地劈开和断开晶片，将单个激光器从晶片移除来分开每个激光器。在此处理之后，可以进行抗反射(“AR”)和高反射(“HR”)涂层处理，以将每个激光器的有源区封装并提供激光器腔所需要的反射率特性。通常，所制造的每个晶片生成多个功能良好的激光器裸片(laser die)。在一个示例中，一个晶片可以提供2000个可工作的激光器裸片。然而，不是所有这些2000个可工作的激光器模具都坚固到足以抵抗在用户手中的老化。实际上，许多类型的半导体激光器都有高的“早期失效率(infant mortality rate) ”，其中大量(例如，对于一些总体为 2-10% )激光器在相对较短的使用期后由于制造缺陷而发生故障。例如，图3A表示作为时间的函数的激光器总体的故障的累计分布。由于其形状，如图3A中的这种图表通常被称为寿命曲线或浴盆状曲线。作为对高的早期失效率的响应，半导体激光器通常受到高温TBI过程形式的性能测试。在老化过程期间，使激光器在特定电流和温度下工作固定的持续时长。然后激光器被测试以查看其是否仍在期望的规格范围内工作。执行老化允许在并入更大的产品组件或运送给用户之前鉴别有缺陷的器件。这将使要并入在现场中的产品中的剩余激光器的可靠度提高。传统的老化技术包括高温TBI，其通常涉及在高温(例如，大约85°C或更高)和高电流(例如，大约正常工作偏置电流的2倍)下使激光器工作特定的持续时长(例如，通常是几个小时)。尽管传统的TBI已被证明适于筛选hGaAsP激光器，但其可能不适于筛选某些InMGaAs激光器。本领域的技术人员将认识到，仅管InMGaAs激光器相比传统的激光器具有提高的性能，但是激光器制造者的设备供应商和其他客户可能发现InMGaAs激光器的高故障率是不理想的和/或不可接受的。为此，本发明的实施例包括用于使一个或多个由InMGaAs和/或其他半导体材料制成的FP和其他半导体激光器老化以确定其可靠度和筛选不耐用的激光器的方法。具体地，本发明的实施例包括大功率0ΒΙ。可以使用以下数据中的一个或多个来选择大功率OBI 的特征(包括大功率OBI的持续时长)由受到大功率OBI的激光器的总体生成的寿命数据，以及来自被施加了数种不同的持续时长的大功率OBI的激光器的可靠度数据。替选地或额外地，对大功率OBI的持续时长的选择可以依赖于对于老化激光器的总体而言与灾变性光学损伤(“COD”)阈值如何下降有关的数据。图!3B-4B公开了多个IOG FP InAlGaAs激光器的寿命数据和可靠度数据。用于由相同或不同半导体材料制成的、具有相同或不同设计参数的较慢或较快数据速率的激光器的寿命数据和可靠度数据不是必须与图3B-4B中所示的相同，并且可以引起大功率OBI的持续时长的不同值的选择。激光制造者用来优化老化持续时长的一个方法是对于特定的老化，画出作为老化持续时长的函数的可以被移除的不耐用激光器的百分比的图表，然后确定可以满足客户需要的最短老化持续时长是多少，同时留下一些误差余量。例如，图3B公开了对于FP InAlGaAs激光器的总体，在大功率OBI期间作为时间的函数的故障。注意图的纵轴对应于故障激光器的百分比，而不是如图3A中的故障率；所以，图:3B中的浴盆状曲线与图3A 中的浴盆状曲线相比看上去不同。为了获得图;3B的曲线302的数据，FP InAlGaAs激光器的总体受到大功率0ΒΙ， 其包括维持相对低的环境温度以及提供是激光器在提高的温度下的正常工作偏置电流的三到四倍大的驱动电流。具体地，在环境温度约为35°C时对激光器进行老化。驱动电流是 200mA的连续波(“CW”)。每隔几分钟监视激光器以允许记录准确的故障次数。当故障发生时，一旦故障超过了某个点，故障通常是快速的及突变性的。对不是快速的及突变性的故障，输出功率降低20%被用作确定发生故障时间的标准。如图;3B的曲线302所公开的，大多数故障发生在前几个小时，而随后故障发生率下降。具体地，由曲线302表示的激光器总体中的大多数发生故障的激光器可以在时间tl 之前被鉴别出，时间tl对应于图:3B的对数标度的水平轴上的约两个小时。然而，在其他实施例中，确定其他激光器总体中的大多数发生故障的激光器可能花费比两个小时更长的时间，并且/或者不是所有激光器总体都一定仅在几个小时内就显示出饱和。附加地参照图4A和4B，公开了来自根据本发明实施例的施加了持续时长不同的大功率OBI的FP InAlGaAs激光器的可靠度数据。具体地，图4A包括对应于来自FP InAlGaAs激光器的第一总体中的激光器的三个样本集的三条曲线402、404和406。图4B包括对应于来自FP InAKiaAs激光器的第二总体中的激光器的两个样本集的两条曲线412、 414。来自第一总体的激光器的第一样本集不受到大功率OBI (曲线402)，第一总体的第二样本集受到五个小时的大功率OBI (曲线404)，而第一总体的第三样本集受到五个小时的大功率OBI加上扫描OBI (曲线406)。来自第二总体的激光器的第一样本集未受到大功率OBI (曲线412)，而第二总体的第二样本集受到一百个小时的大功率OBI (曲线414)。 另外，在第一和第二总体中的所有激光器在获得可靠度数据之前都受到相同的TBI处理。图4A和4B的数据是在100°C的环境温度和120mA的CW驱动电流(合起来称为 “测试条件”)下采集的。为了使该数据有用，了解测试条件相对于正常条件下激光器会历经的过程而言的加速性能是有用的。这里应用了 85倍的保守加速度因子，其推导过程不在本文献的范围之内。加速度因子与在测试条件下出现0. 的累计故障的时间一起可以被用于计算将在正常工作条件下出现0. 的累计故障的时间。例如，如图4A中的曲线402所示，来自在测试条件下未受到大功率OBI的第一总体的激光器的0. 的累计故障大约100个小时出现。使用85倍的保守加速度因子，从而可以计算出在正常工作条件下来自未受到大功率OBI的第一总体的激光器的0. 累计故障在85X100个小时=8500个小时内、或大约 11.6个月中出现。对于来自未受到大功率OBI的第二总体的激光器，计算出在正常工作条件下0. 的累计故障在85X90个小时=7650个小时内、或大约10. 5个月中出现。在 11. 6个月或10. 5个月中的0. 的累计故障对于大多客户而言是不可接受的；实际上，由于这种早期故障的问题，InAlGaAs激光器技术在商业化上遭受了许多延迟。为了提高可靠度，在经受测试条件之前，第一总体的第二样本集和第三样本集受到五个小时的大功率0ΒΙ，而第二总体的第二样本集受到一百个小时的大功率0ΒΙ。在大功率OBI期间，样本集被在35°C的环境温度和200mA的CW驱动电流下进行老化。对于受到五个小时的大功率OBI的第一总体的第二样本集，如图4A的曲线404所示，超过1500小时没有观测到故障。对于第一总体的第三样本集，其受到五个小时的大功率OBI加上扫描 OBI (将在以下更详细地讨论)，如图4A的曲线406所示，超过6000个小时没有观测到故障。 对于第二总体的第二样本集，其受到一百个小时的大功率0ΒΙ，如图4B的曲线414所示，超过2000个小时没有观测到故障。使用保守的85倍的加速度因子，计算出受到五个小时大功率OBI的激光器的 0. 的累计故障在正常工作条件下大约在十五年出现。此外，计算出受到五个小时的大功率OBI外加扫描OBI的激光器的0. 的累计故障在正常工作条件下大约在五十八年出现。 再者，计算出受到一百个小时的大功率OBI的激光器的0. 的累计故障在标准工作环境下大约在二十年出现。因此，受到大功率OBI的激光器与未受到大功率OBI的激光器相比， 显示出明显改进的无故障次数。这种改进的无故障次数通常对于大多数客户而言是可接受的。对于未受到大功率OBI或受到五个小时或一百个小时的持续时长的大功率OBI的激光器得出图4的可靠度数据。替选地或额外地，可以实施其它持续时长的大功率0ΒΙ。例如，依赖于各种因素，包括激光器的设计、在制造激光器时使用的半导体材料和诸如环境温度和驱动电流的大功率OBI条件，可以适应性地修改大功率OBI的持续时长(“0ΒΙ持续时长”)。因此，在本发明的一些实施例中，激光器可以受到少至十分钟的OBI持续时长。替选地或额外地，OBI持续时长可以是五个小时、十个小时、二十个小时、一百个小时等。现在转到图5，以简化的形式抽象示出用于进行根据本发明的实施例大功率OBI 的测试设置500。测试设置500仅是可以实现用于进行大功率OBI的无数测试设置中的一个示例，并因而不应被解释为限制本发明。测试设置500包括用于容纳一个或多个用于测试的激光器的器件板502、具有一个或多个光学检测器的检测器板504和计算机506。测试设置500还可以包括诸如精确电流源的驱动电路508和数据采集电路510，驱动电路508用于驱动激光器来发射光信号，数据采集电路510用于采集来自检测器板504的数据。包括在检测器板504中的光学检测器可以被配置为感测由激光器所产生的光信号和/或测量激光器的光输出功率。尽管未示出，但是测试设置500还可以包括诸如冷却和/或加热单元的气候控制环境，其中器件板502和在器件板502上容纳的激光器可以被放置得控制激光器的环境温度。气候控制环境可以被手动或以其他方式调节来维持特定的环境温度或环境温度曲线 (profile)。
驱动电路508可以被配置为生成可递送到器件板502上的每个激光器的驱动电流，使得激光器发射光信号。计算机506可以被配置为经由数据获取电路510来从检测器板504接收基于每个激光器的输出的数据。然后计算机506可以存储测出的从每个激光器输出的光功率并且/或者给用户显示这样的信息。这允许用户或者计算机自动执行功能时的计算机506确定激光器是否要被从器件板502移除或受到额外的老化处理。替选的或额外地，可以提供其他驱动电路或部件(未示出)用于驱动器件板502中的激光器在大功率 OBI或TBI等期间发射光信号。结合地参照图5和图6，现在描述示例大功率OBI方法600，其可以在图5的测试设置500中或在其他测试环境中实现。在一个或多个激光器或其他光信号源已被放置在器件板502上并与在检测器板504上的一个或多个相应的检测器对齐之后，开始大功率OBI 方法600。通过将相对大的驱动电流提供给每个被测试的激光器(60 来开始大功率OBI 600。该相对大的驱动电流可以是脉冲或CW电流。相对大的驱动电流的值可以被选择为从激光器产生最大光输出功率。例如，在一些实施例中，相对大的驱动电流可以是被测试的激光器在提高的环境温度(例如，85°C )下的正常工作偏置电流的3到4倍的任何值。尽管提高的环境温度下的正常工作偏置电流可以随着激光器而不同，但是特定类型的被测试的激光器的平均或理论工作偏置电流可以用作用来确定每个被测试的激光器的相对大的驱动电流值的基准。替选地或额外地，每个受测试的激光器的工作偏置电流可以被单独确定，以允许对于每个激光器单独确定相对大的驱动电流。作为示例，多个InAlGaAs IOG FP激光器的正常工作偏置电流可以在大约50mA 到60mA变化。对于具有2微米宽和200微米长的脊以及具有八个量子阱的MQW有源区域的IOG FP RWG激光器，50mA-60mA的正常工作偏置电流也可以表示为每量子阱1.56kA/ cm2-l. 87kA/cm2。因此，在老化处理700期间的相对大的驱动电流可以在150mA-240mA之间，其大约为等于每量子阱4. 68kA/cm2-7. 48kA/cm2。要理解，这里所提供的特定工作偏置电流和驱动电流值仅是以示例方式给出的，其并不应当被解释为限制本发明。通过将给激光器的相对大的驱动电流维持特定的时间段(称为“0ΒΙ持续时长”) (604)来继续大功率OBI方法600。在一些实施例中OBI持续时长大约为十分钟。替选地或额外地，OBI持续时长可以是大约五个小时。替选地或额外地，OBI持续时长可以是大约一百个小时。话虽如此，应认识到，OBI持续时长实际上可以为短至十分钟甚至更短或者长达一百个小时甚至更长的任意时间段。得益于本公开，本领域的技术人员将认识到，OBI持续时长的值可以取决于包括以下的各种因素来优化被测试激光器的设计、制造激光器的半导体材料、以及诸如大功率OBI 600的驱动电流和环境温度的测试条件。通过将激光器的环境温度维持在相对低的温度(606)来结束大功率OBI方法600。 例如，环境温度可以从低于50°C的温度范围来选择。在一些实施例中，环境温度是从负 40°C到高达50°C那么高的温度范围中选择的。例如，环境温度可以维持在25°C的室温或其附近。根据本发明的实施例，大功率OBI方法600可以单独实现，或结合常规TBI处理和 /或其他老化技术来实现，以从激光器的给定集或总体中最大程度地鉴别和移除不耐用的激光器。在图7中公开了并入了大功率OBI的、用于加速多个激光器的老化以确定激光器的可靠度的方法700的一个实施例。
方法700可以使用例如图5的测试设置500来实现，测试设置500包括器件板 502、检测器板504、测试计算机506、驱动电路508、数据获取电路510和/或其他设备。图 7的方法700可选地可以包括没有在图7中描述的各种步骤，诸如将激光器放置在器件板 502中、将激光器与检测器板504上相应的光学检测器对齐等等。通过进行初始测试(70 来开始方法700，进行初始测试(70 可以包括在特定初始驱动电流下为每个激光器确定初始光输出功率。尽管替选地可以使用其他驱动电流，但是初始驱动电流可以大约等于被测试的激光器的类型的平均工作偏置电流。驱动电路508 可以为每个激光器生成初始驱动电流，使得每个激光器发射光信号，其光功率可以由检测器板504上相应的光学检测器测量。来自检测器板504的功率测量结果可以由检测计算机 506接收并存储，用于以后的用途。具体地，在初始测试期间确定的功率测量结果可以用作用于确定激光器是否是不耐用和/或有缺陷的基准。在步骤704处，对激光器进行大功率0ΒΙ，这可以对应于图6的大功率OBI 600。大功率OBI可以包括将驱动电流提供给激光器并持续特定的OBI持续时长，同时将激光器的环境温度维持在大约低于50°C的特定温度或其附近，该驱动电流是激光器的工作电流三到四倍大。方法700可以在可选步骤706-710中的任意一个步骤处继续，或直接进行到步骤 712。例如，在可选步骤706处，可以进行与在步骤702处进行的初始测试相似的中间测试。 中间测试可以包括使用与在步骤702中相同的驱动电流来为每个激光器确定中间光输出功率。然后，中间光输出功率可以由测试计算机506(或手动)与初始光输出功率进行比较 (714)，以鉴别并排除不再在规格范围内工作的任何激光器(716)，如在下文所更详细描述的。在可选步骤708处，对激光器可以进行高温TBI处理。步骤708的高温TBI可以对所有激光器进行。或者，在进行了中间测试706并将中间光输出功率与初始光输出功率进行比较以鉴别并排除不再在规格范围内工作的激光器之后，高温TBI仅可以对那些仍在规格范围内工作的激光器进行。在可选步骤710处，可以在可以与在步骤704的大功率OBI期间施加的驱动电流和环境温度条件相似的驱动电流和环境温度条件下对激光器进行扫描OBI。例如，扫描OBI 可以包括例如在大约35°C环境温度下到200mA的CW驱动电流和60mW的功率的扫描。或者，可以在扫描OBI期间施加高于或低于200mA的脉冲或CW驱动电流和高于或低于35°C的环境温度。在一些实施例中，扫描OBI的持续时长可以是每台激光器几秒。可选步骤710 的扫描OBI使用远高于在正常工作期间经受的光应力，用以筛选出在TBI处理中显著变弱的部分。这在该部分的强度下降到低于正常应力水平之前，为劣化留下了大的余量，并确保了大的“无故障时段”。通过对激光器执行最终测试(71 来继续方法700。与步骤702的初始测试和步骤706的可选中间测试类似，步骤712的最终测试可以包括使用与步骤702的初始测试中相同的驱动电流来为每个激光器确定最终光输出功率。该最终光输出功率可以由图5的计算机506接收并存储。然后，计算机506可以将最终光输出功率与初始光输出功率进行比较(714)，以确定哪些激光器仍在期望的规格范围内工作，从而鉴别哪些激光器是可靠的和哪些是不可靠
11的。例如，其最终光功率与初始光功率相比下降了多于诸如2%的特定的量的激光器可以被鉴别为有缺陷的且不可靠的激光器，并且可以被排除(716)。或者，最终光功率可以与特定下限比较，并可以排除具有低于特定下限的最终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，使得这些激光器不会被结合到销售给用户的任何模块或单元中。另一方面，其最终光功率的下降小于特定的量或者具有高于特定下限的最终光功率的激光器可以被鉴别为可靠的(718)，并且能够可选地被用在包括激光器的模块或单元的制造中(720)。得益于本公开，本领域的技术人员会认识到，方法700仅是示例，并且可以根据具体需要或期望对该方法进行改进。例如，如果最终光输出功率与特定标准或规格进行比较， 而不是与初始光输出功率进行比较，则在本发明范围内的实施例可以省略进行初始测试以确定激光器的初始光输出功率的步骤702。替选地或额外地，本发明的实施例可以包括确定激光器可靠度的步骤，该步骤可以包括测量初始和/或最终光功率，并且将一个或全部测量结果相互进行比较或与特定标准或规格进行比较。本发明在不偏离其精神或基本特性的情况下，可以以其他特定形式来实施。所描述的实施例在所有方面都应被认为仅是示例性的，而不是限制性的。因此，本发明的范围是通过所附权利要求而不是通过前述描述来表明的。在权利要求的等同物的含意和范围内的所有变化都应包含在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种对光信号源进行老化以确定所述光信号源的可靠度的方法，所述方法包括为光信号源提供第一驱动电流，所述第一驱动电流至少是所述光信号源的正常工作偏置电流的三倍大；将给所述光信号源的所述第一驱动电流维持第一时间段，所述第一时间段为五个小时或更长；以及在所述第一时间段期间，将所述光信号源的环境温度维持在第一温度或低于第一温度，所述第一温度为50摄氏度或更低。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括，在将所述第一驱动电流提供给所述光信号源并持续所述第一时间段之后，对所述光信号源进行热老化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述光信号源进行热老化包括为所述光信号源提供第二驱动电流并持续第二时间段，同时将所述光信号源的环境温度维持在第二温度，所述第二驱动电流约为所述光信号源的正常工作偏置电流的两倍大。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括，确定所述光信号源的可靠度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述光信号源的可靠度包括在将所述第一驱动电流提供给所述光信号源并持续所述第一时间段之前，测量所述光信号源的初始光输出功率；在将所述第一驱动电流提供给所述光信号源并持续所述第一时间段之后，测量所述光信号源的最终光输出功率；以及将所述最终光输出功率与所述初始光输出功率进行比较。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，当所述最终光输出功率与所述初始光输出功率相比下降至少2%时，所述光信号源被确定为不可靠。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一驱动电流介于所述光信号源的正常工作偏置电流的三倍大到四倍大之间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一驱动电流在150毫安到240毫安之间。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一时间段大约为一百小时。
10.一种使多个激光器的老化加速从而确定所述激光器的可靠度的方法，所述方法包括在多个激光器上进行初始测试，来为所述多个激光器中的每个确定初始光输出功率；对所述多个激光器进行大功率光老化并持续第一时间段；在对所述多个激光器进行所述大功率光老化并持续所述第一时间段之后，进行随后的测试来为所述多个激光器中的每个确定随后的光输出功率；以及对于所述多个激光器中的每个，将所述随后的光输出功率与所述初始光输出功率进行比较，以确定所述多个激光器中的哪些是在规格范围内工作的。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，对所述多个激光器进行大功率光老化包括为所述多个激光器中的每个提供驱动电流，同时将所述多个激光器的环境温度维持在50摄氏度或更低，所提供给每个激光器的所述驱动电流至少是所述激光器的正常工作偏置电流的三倍大。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括对被确定为在规格范围内工作的一个或多个激光器中的每个进行高温热老化；对所述一个或多个激光器中的每个进行最终测试，来为所述一个或多个激光器中的每个确定最终光输出功率；以及将所述最终光输出功率与所述初始光输出功率进行比较，以确定在所述高温热老化之后所述一个或多个激光器中的哪些仍然在规格范围内工作。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述高温热老化的进行持续第二时间段，所述第二时间段介于几个小时到几天之间。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括对所述一个或多个激光器进行扫描光老化。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括摒除不在规格范围内工作的一个或多个不可靠的激光器。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多个激光器中的每个包括法布里-佩罗激光器，所述法布里-佩罗激光器被配置为以大约每秒10千兆比特、每秒17千兆比特或每秒 25千兆比特的数据速率进行光信号传输。
17.—种测试光信号源的可靠度的方法，所述方法包括为多个激光器提供驱动电流并持续一个时间段，同时将所述激光器的环境温度维持在 50摄氏度或更低，所述驱动电流至少是所述激光器在升高的温度下的正常工作偏置电流的三倍大；以及在所述时间段后，基于所述激光器的光输出功率来确定所述激光器的可靠度。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述激光器包括砷化铟铝镓半导体激光器。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，取决于包括所述激光器的设计、所述激光器由什么半导体材料制成、所述驱动电流和所述环境温度的一个或多个因素来选择所述时间段的长度。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述激光器的环境温度被维持在大约35摄氏度。
全文摘要
对半导体激光器进行老化以鉴别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对激光器进行老化，包括为激光器提供大驱动电流一个时间段，以及将激光器的环境温度维持在低的温度。在进行了大功率光老化之后，可以测量激光器的输出以确定激光器是否在规格范围内工作。不在规格范围内工作的激光器可被摒除，而在规格范围内工作的激光器可被进一步使用高温热老化进行老化，包括为激光器提供驱动电流，同时将激光器的环境温度维持在高的温度。
文档编号H01S5/00GK102177625SQ200980140294
公开日2011年9月7日 申请日期2009年8月13日 优先权日2008年8月13日
发明者T·H·奥拉·舍隆德, 查尔斯·B·罗斯洛, 罗伯特·W·赫里克, 须藤剑 申请人:菲尼萨公司