有些設(shè)計工程師清楚自己對激光二極管的具體需求，而另一些工程師則可能選擇合作伙伴來協(xié)助他們完成可能較為復(fù)雜的開發(fā)過程。激光二極管制造商清楚哪些規(guī)格對成本影響最大，并能夠幫助您為您的應(yīng)用找到最經(jīng)濟實惠的解決方案。

圖1、大功率激光二極管

制造業(yè)可以解釋為什么某些波長比其他波長更便宜，什么時候一個封裝比另一個更合適，以及為什么在投入生產(chǎn)訂單之前測試是至關(guān)重要的。

例如，圖1所示的高功率激光二極管需要熱兼容的散熱器，這可能會影響封裝尺寸。在設(shè)計過程中盡早聯(lián)系二極管制造商可以節(jié)省時間、金錢和挫折感。

找一個有專業(yè)知識的供應(yīng)商來生產(chǎn)激光器。供應(yīng)商必須具有定制產(chǎn)品的靈活性和知識，并有能力以所需的數(shù)量制造產(chǎn)品。與愿意提供一對一服務(wù)的供應(yīng)商建立密切的互動溝通是必須的。

圖2顯示了10個步驟的過程，將幫助您確定您的激光二極管的需求和您的供應(yīng)商的能力，以滿足這些需求。

圖2、一個10步的過程將幫助你確定你的激光二極管的需求和你的供應(yīng)商滿足這些需求的能力

設(shè)計要素

設(shè)計和原型制作過程可能會相當(dāng)復(fù)雜。在確定基本設(shè)計需求時，可能需要與二極管制造商進(jìn)行長時間且密切的溝通。需要討論的問題包括性能水平、產(chǎn)品使用壽命、特殊環(huán)境測試、交付時間表、圖紙、規(guī)格說明、來源和質(zhì)量檢查以及預(yù)算。這些要求是初步的，隨著與制造商的合作，可能會隨著對整個規(guī)格組合進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)應(yīng)用而發(fā)生變化。這種平衡對于實現(xiàn)成本效益高且可靠的產(chǎn)品是必要的，而只有當(dāng)供應(yīng)商能夠描述潛在的權(quán)衡因素時，這種平衡才會實現(xiàn)，其中包括以下內(nèi)容：

避免打開包裝-打開包裝是節(jié)省空間和容易接近的，但他們使脆弱的激光暴露在污染和機械損壞。大多數(shù)供應(yīng)商不會保證打開包裝，因為損壞的可能性非常大。密封封裝可以保護(hù)設(shè)備免受機械損傷，并為激光器提供無顆粒和干燥的環(huán)境。

考慮主動溫度控制——溫度升高10°C可能會使激光器的壽命減少50%。許多突然和長期的故障都是由于激光冷卻不足造成的。被動冷卻可能適用于一些大型應(yīng)用，但即使如此，工程師也應(yīng)該確定最壞情況下的溫度并制定適當(dāng)?shù)挠媱潯?/p>

始終使用具有適當(dāng)保護(hù)的激光驅(qū)動器-激光二極管中最常見的故障原因是電流瞬變。尋找合格的商用激光驅(qū)動器。測試和構(gòu)建定制驅(qū)動器需要專業(yè)知識和專用設(shè)備，以確保驅(qū)動器在所有條件下都能充分保護(hù)激光器。靜電放電通常是由于處理工藝不當(dāng)造成的，也是造成激光二極管失效的主要原因。任何使用激光二極管的人都必須非常熟悉防止這個問題的技術(shù)。

在額定或更低的輸出下操作設(shè)備-標(biāo)準(zhǔn)亮度激光二極管每100 μ m條紋長度發(fā)出約1w；對于相同的條紋長度，高亮度的設(shè)備可能會發(fā)出兩倍甚至更多的光。然而，增加亮度會增加成本，并可能影響壽命。許多在關(guān)鍵應(yīng)用中使用設(shè)備的oem在額定功率以下運行設(shè)備。在較低占空比的應(yīng)用中，可能會超過額定功率，但應(yīng)事先評估可靠性后果。

使用標(biāo)準(zhǔn)波長，盡可能放寬公差-大多數(shù)制造商生產(chǎn)的設(shè)備覆蓋確定的波長范圍。在這個范圍內(nèi)，一些波長將比其他波長更常見，并且更有可能在庫存中。例如，一家公司的激光器可能覆蓋635到980 nm的范圍，標(biāo)準(zhǔn)器件波長為635、650、670、785、808、830、910和980 nm（圖3）。如果應(yīng)用程序需要特殊波長，則可能需要定制晶圓，這可能會增加1萬至3萬美元的成本。

圖3、高功率激光二極管供應(yīng)商通常提供跨光譜的標(biāo)準(zhǔn)波長

使用標(biāo)準(zhǔn)封裝 - 該行業(yè)已開發(fā)出多種標(biāo)準(zhǔn)封裝形式，包括 C 型接口封裝、TO-3 封裝和 HHL 封裝，而且每個激光二極管供應(yīng)商都擁有專門為其設(shè)計的測試和老化設(shè)備。使用標(biāo)準(zhǔn)封裝可以降低成本和交貨時間，因為供應(yīng)商無需承擔(dān)定制夾具帶來的額外費用。此外，定制封裝通常需要三到四個月的交貨期，并且可能還需要投資定制工具。然而，在大批量生產(chǎn)的情況下，定制封裝的費用通常并不比標(biāo)準(zhǔn)封裝高太多。找到愿意進(jìn)行定制工作的封裝供應(yīng)商是另一個問題。

不要指定難以控制的特性——有些特性，比如波長精度的一致性，是很難在晶圓生長過程中進(jìn)行控制的。用于為固態(tài)激光器提供泵浦光的 808 納米二極管通常具有±2 或 3 納米的中心波長公差：公差越小，成本就會大幅增加。供應(yīng)商使用的晶圓本身就存在一定的不均勻性。整個裝置必須先進(jìn)行組裝和燒制，然后才能進(jìn)行篩選以符合波長規(guī)格。在這種情況下，供應(yīng)商根據(jù)與預(yù)計產(chǎn)量相關(guān)的成本來確定價格。要記住，嚴(yán)格的規(guī)格意味著更高的產(chǎn)品成本。通過溫度來實現(xiàn)波長調(diào)節(jié)比要求特定波長更經(jīng)濟實惠。

考慮主動對準(zhǔn)緊位置公差-一般情況下，被動對準(zhǔn)是可取的。但是指定小于100 μ m的位置公差會導(dǎo)致兩個問題：對準(zhǔn)需要特殊的夾具，并且設(shè)備通常需要定制封裝（標(biāo)準(zhǔn)封裝的加工公差可能高達(dá)±125 μ m）。在許多情況下，主動對準(zhǔn)對于位置公差較緊的系統(tǒng)更為實用。再一次，更嚴(yán)格的規(guī)格意味著更高的產(chǎn)品成本。

不要過度指定空間輸出——將空間輸出指定為冪的∫數(shù)，其成本遠(yuǎn)低于指定形狀。除非絕對必要，否則不要指定配置文件或近場模式。許多空間特征是制造商難以控制的。這在篩選過程中產(chǎn)生了額外的成本和產(chǎn)量損失。

只指定對應(yīng)用程序重要的需求——不必要的規(guī)格總是會增加產(chǎn)品的最終成本，因為制造商必須測試每個定量規(guī)格的合規(guī)性。

原型設(shè)計考量因素

總是使用涵蓋規(guī)范極端的原型來驗證操作——在原型測試階段，發(fā)現(xiàn)規(guī)范需要修改是很常見的。例如，通過光學(xué)系統(tǒng)的耦合效率通常與理論計算值相差很大。這種類型的生產(chǎn)驚喜最好在完全投入之前發(fā)現(xiàn)。

在投入生產(chǎn)之前，要檢查大量的評估樣品——在一個案例中，客戶購買了一個在他的系統(tǒng)中運行良好的原型設(shè)備。然后他訂購了1000臺二極管激光器。在他的系統(tǒng)中安裝了第一個100個后，他發(fā)現(xiàn)一個參數(shù)的公差設(shè)置得太寬，導(dǎo)致50%的產(chǎn)量。新的規(guī)格要求修改材料。除了支付新設(shè)備的費用外，客戶還必須支付原訂單中的設(shè)備。充分的原型測試可以避免這個問題。

與供應(yīng)商合作——共享專有信息需要信任。激光二極管制造商習(xí)慣于處理專有信息，在許多特殊的激光應(yīng)用中，信息共享是相互的。供應(yīng)商和OEM必須自由溝通，以盡量減少代價高昂的錯誤。

開發(fā)定制設(shè)備的重復(fù)迭代并不罕見。了解供應(yīng)商的立場，與供應(yīng)商進(jìn)行有效溝通，并利用供應(yīng)商的專業(yè)知識的OEM將能夠使定制開發(fā)過程盡可能高效和具有成本效益。

找到合適的二極管供應(yīng)商

當(dāng)與供應(yīng)商聯(lián)系時，準(zhǔn)備好解釋你的要求有什么特別之處。如果OEM產(chǎn)品工程師不確定需要什么，供應(yīng)商的應(yīng)用工程師可以幫助確定是否可能涉及定制以及定制的程度。該項目可能需要晶圓生長、光譜特性、包裝、預(yù)算以及環(huán)境/熱考慮。

如果各方都理解對方的想法，討論一個項目就會更容易�？蛻粝胍�完成一項工作。二極管制造商想要弄清楚定制是否在技術(shù)上是可能的，以及該項目是否值得做。供應(yīng)商可能會拒絕那些需要大量工作但回報很少的項目，或者那些由于其他原因似乎不可行的項目。

供應(yīng)商的專業(yè)知識很重要。一個人認(rèn)為不可行或沒有希望的事情，在另一個人看來可能是值得的。供應(yīng)商意識到自己的局限性，可能會拒絕技術(shù)上可以接受的項目，而這些項目不符合他們的專業(yè)知識。靈活性也起著很大的作用。許多公司嚴(yán)格適應(yīng)批量生產(chǎn)業(yè)務(wù)，無法輕松適應(yīng)定制項目。

較小的供應(yīng)商通�？梢蕴峁┛焖夙憫�(yīng)，并且可能愿意承擔(dān)較大制造商無法處理的更專業(yè)的項目。靈活性和一對一的服務(wù)可能是主要優(yōu)勢。

體量是篩選項目的另一個因素。雖然產(chǎn)品工藝有很大的變化，取決于體積，人們可以做出一些廣泛的概括。如果項目需要：

• 一兩個定制件用于實驗，大多數(shù)制造商會拒絕工作或收取額外費用，使項目不可行。制造商將設(shè)法收回生產(chǎn)定制產(chǎn)品的成本。
• 一次性訂購10到100個，制造商可能會以更合理的價格提供一些定制。然而，這個數(shù)量現(xiàn)在可能仍然允許供應(yīng)商在原型成本上獲利，而不會使最終產(chǎn)品的價格變得不合理。
• 10到數(shù)百個原型設(shè)備（期望以后全面生產(chǎn)），定制晶圓增長可能是可能的，成本分?jǐn)偟皆�型和生產(chǎn)設(shè)備上。雖然定制的包裝設(shè)計是可能的，標(biāo)準(zhǔn)的包裝仍然是更合理的在這個體積。
• 生產(chǎn)數(shù)量在12至18個月內(nèi)達(dá)到數(shù)百至數(shù)千個單位，定制晶圓增長和定制封裝變得經(jīng)濟。

轉(zhuǎn)自：光子位

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