レーザーダイオードの性能レーザーダイオードの性能は、温度や電流、光出力など多くのファクタに影響されます。温度が変化するとレーザーダイオードの電気信号や光特性を変えてしまいますので、性能に影響を及ぼします。高温で常時動作していると、レーザーの寿命を短くします。レーザーダイオードの動作温度は、レーザーダイオードの種類やパッケージのようないくつかのファクタやレーザーダイオードの出力、動作条件によって変わります。新しい光デバイス内のレーザーダイオードはもっと高い温度で動作しますが、通信機器向けに設計された標準的なレーザーダイオードは、-10°C~85°Cの特別な温度範囲内で動作します。以上の高速のデータレートを追求している最新の通信機器は、新しい光デバイスが使われ、最大温度範囲を広げるという特長があります。最大動作範囲を超える温度では、レーザーダイオードの性能は、熱抵抗の増加と電流利得の減少によって劣化します。この結果、レーザー出力パワーが減少し、閾値電流が増加します。高温になると、レーザーダイオードの波長がシフトします。このため性能と信頼性に悪影響を与えます。波長のシフトが起きるとレーザーダイオードに使われる半導体材料の屈折率が変わります。場合によっては、波長の厳しいシフトがあると、大きなクロストーク(干渉)につながり、時にはレーザーダイオードの故障にまで至ることもあります。波長の光を発射します。温度が上昇すると、ピーク波長が長波長側にシフトします。0.1nm/°Cずれます。温度が低くなると、レーザーダイオードの性能は、熱抵抗が減り電流利得が増えるため良くなります。この結果、レーザー出力パワーが増加し、閾値電流が下がります。低い動作温度よりも低い温度だと光子(フォトン)の寿命が短くなり、再結合損失が増え、さらに内部損失が増えますので、熱抵抗が下がるというメリットを打ち消してしまいます。温度の揺らぎに起因するもう一つの問題は、クロストークです。広いバンド幅と長距離が求められる通信リンクでそれが見られます。大規模のデータセンターは、波長分割多重を使う光トランシーバでこの問題が見られます。多重データストリームを並列に結びつけることによって、光ファイバのデータスループットを上げます。2022)波長がずれないように維持し、クロストークを除去し、信頼性のある性能を確保するためにレーザーダイオードの温度を安定に維持することは重要です。このことは、熱電冷却技術を使う温度制御システムによって達成できます。レーザーダイオードの冷却の問題レーザーダイオードの熱管理は、かつてないほど難しくなっています。高速で大量のデータが転送され、電力密度は増え続けており、製品のフォームファクタは小型化し続けています。このため本質的に熱流束密度が高くなっています。冷却技術レーザーダイオードの温度を正常に保つのに使われる技術はいくつかあります:アクティブ冷却:サーバーやスイッチレベルのデータ通信でよく使われるアクティブ冷却には冷却ファンやヒートシンク、強制液冷や熱電冷却器などを使ってレーザーダイオードのパッケージから熱を取り除きます。代表的にはこれはレーザーダイオードにヒートシンクを取り付けさらにファンを使ってレーザーダイオードで生じた熱を、周囲の空気に放散させます。熱電冷却器(TEC)は電気的エネルギーを熱エネルギーに変換することによって、小面積部分を冷却あるいは加熱できるデバイスです。熱電冷却器は、レーザーダイオードからの熱を取り除き、光パッケージに放散させ、さらにその熱を周囲環境へ放散させることによってレーザーを冷却するのに使われます。パッシブ冷却:自然対流や熱伝導に頼って、レーザーダイオードから熱を除去します。ヒートシンクはレーザーダイオードにぴたりとくっつけることができるので、レーザーダイオードで生じた熱を吸収し放散します。温度制御回路:電子回路を使って、レーザーダイオードに供給される電流や電圧を調整することで、レーザーダイオードの温度を制御します。温度制御回路はレーザーダイオードの温度を一定に保ったり、所望の動作条件に基づく温度になるように変えたりできるように設計されています。?レーザーダイオード技術の進展はまた、熱管理ソリューションの進展も必要とします。レーザーダイオードは、データスループット速度が増すにつれ、そして接続間の距離が延びるにつれ、熱をより多く発生します。その結果、レーザーダイオードのパッケージは、より高い排熱能力が求められます。熱に敏感な電子回路からパッケージの外へ熱を逃がすためです。求められ、効率を上げ、正確な波長制御と温度安定性を維持します。これによってレーザーダイオードは熱的安定性を妥協することなくより小さなフォームファクタを実現できました。このデバイスはまた、温度変化にも効率良く応答できますので、光通信システムのような効率の高い熱制御応答が必要な応用機器では重要です。効率が高いほど、レーザーダイオードの性能と信頼性が改善され、もっと高いデータ転送速度が可能になります。高いスループットで安価に製造できますので、レーザーダイオードシステムの全コストを下げることができます。シリーズは、レーザーダイオードの温度安定性を得るのに理想的です。MBXシリーズは、より小型、より低消費電力、より高い信頼性、量産化による低いコストなど最新のレーザーダイオードの応用機器の要求を満たします。これらのファクタは、性能を上げ、レーザーダイオードの信頼性寿命を伸ばし、次世代通信機器のイノベーションを可能にします。実際に動かす温度安定性がこの分野のカギとなる問題です。85°Cの環境で実装され、25°Cまで冷やされると、60°Cの温度差で最高の性能に達し排熱能力は小さくて済みます。これらの応用が冷却を必要とする間、必要な熱除去は、パッケージ内の熱抵抗の低い熱伝導経路を通してなされなければなりません。設計:応用機器の要求は、所望の動作点で働くように十分理解してく必要があります。寸法やそれらが関連するファクタをレーザーダイオードとパッシブな熱損失から熱を除去するための要求に合うように最適化します。高温側・低温側の熱抵抗も考慮に入れる必要があります。熱電冷却器を横切る温度差をかなり減らしてしまうからです。パッケージ設計:小型のフォームファクタで最も安いパッケージがよく選択されますが、パッケージは重要な熱放散機構であり、最も良好な熱伝導率を持つ必要はありません。パッケージのフォームファクタが小さくなるにつれ、熱流束密度が増え、熱放散がまずければ熱暴走につながる恐れがあります。このことは、パッケージのサイズと材料の熱伝導率を変えることによって避けられます。レーザーダイオードに必要な全体の熱遮断能力に合わせるのです。熱遮断能力を確保するうえで重要になります。ハンダがうまく接着していなければ、ハンダボイド発生につながりますので、高温側の熱抵抗が増加してしまいます。セラミック基板表面に適切にメッキできる材料と最適なハンダが必要で、ハンダボイドが最も少ない接合層が得られるように確保します。動作中に効率を上げることによって最大の効果が得られます。高温側と低温側の間で熱ショート(短絡)があると発生します。ほとんどのパッケージは真空ないし不活性ガスによる気密封止されていますので、周囲環境に置かれてもパッシブな熱による損失は最小に抑えられます。冷却側の基板上にある光デバイスに接しているリード端子は、高温側から伝わってくる熱に影響されます。同じ冷却能力を得るために必要な消費電力以上の電力を消費することになります。動作するように設計することが理想的です。すると、リード線のゲージ厚を減らしリード線から伝わってくる熱を減らすことができるからです。供給する電流を調整してレーザーダイオードを所望の制御温度に維持します。材料にはもっと高い熱伝導率の材料や、接着するハンダ材料があります。これらは性能や熱放散性、信頼性を上げますが、エンドユーザーの応用機器のコスト目標に対して天秤にかけなければなりません。応用機器では大量購入なら高い材料コストは受け入れられません。光通信はレーザーダイオード技術の開発のけん引力の一つでした。レーザーダイオードは、これらのシステムで信頼性と安定性を確保するうえで重要な役割を演じてきました。温度変動がレーザーダイオードの性能に影響を及ぼすため、安定して信頼のある性能を確保するために安定な温度を維持することが重要です。高温では性能は劣化し低温では改善します。光子の寿命を減らすという潜在的な欠点も持っています。入れると、レーザーダイオードの性能や動作寿命は最適化されます。は高い冷却能力を持ち、応答時間が短く、小型でエネルギー効率が高く、消費電力も低く、さらに温度制御が簡単だからです。またがって要求の強い応用機器の熱管理ソリューションを設計・開発・製造しています。reserved.SocialsTwitterLinkedinYoutubeWeChat。