有些设计工程师清楚自己对激光二极管的具体需求，而另一些工程师则可能选择合作伙伴来协助他们完成可能较为复杂的开发过程。激光二极管制造商清楚哪些规格对成本影响最大，并能够帮助您为您的应用找到最经济实惠的解决方案。

图1、大功率激光二极管

制造业可以解释为什么某些波长比其他波长更便宜，什么时候一个封装比另一个更合适，以及为什么在投入生产订单之前测试是至关重要的。

例如，图1所示的高功率激光二极管需要热兼容的散热器，这可能会影响封装尺寸。在设计过程中尽早联系二极管制造商可以节省时间、金钱和挫折感。

找一个有专业知识的供应商来生产激光器。供应商必须具有定制产品的灵活性和知识，并有能力以所需的数量制造产品。与愿意提供一对一服务的供应商建立密切的互动沟通是必须的。

图2显示了10个步骤的过程，将帮助您确定您的激光二极管的需求和您的供应商的能力，以满足这些需求。

图2、一个10步的过程将帮助你确定你的激光二极管的需求和你的供应商满足这些需求的能力

设计要素

设计和原型制作过程可能会相当复杂。在确定基本设计需求时，可能需要与二极管制造商进行长时间且密切的沟通。需要讨论的问题包括性能水平、产品使用寿命、特殊环境测试、交付时间表、图纸、规格说明、来源和质量检查以及预算。这些要求是初步的，随着与制造商的合作，可能会随着对整个规格组合进行调整以适应应用而发生变化。这种平衡对于实现成本效益高且可靠的产品是必要的，而只有当供应商能够描述潜在的权衡因素时，这种平衡才会实现，其中包括以下内容：

避免打开包装-打开包装是节省空间和容易接近的，但他们使脆弱的激光暴露在污染和机械损坏。大多数供应商不会保证打开包装，因为损坏的可能性非常大。密封封装可以保护设备免受机械损伤，并为激光器提供无颗粒和干燥的环境。

考虑主动温度控制——温度升高10°C可能会使激光器的寿命减少50%。许多突然和长期的故障都是由于激光冷却不足造成的。被动冷却可能适用于一些大型应用，但即使如此，工程师也应该确定最坏情况下的温度并制定适当的计划。

始终使用具有适当保护的激光驱动器-激光二极管中最常见的故障原因是电流瞬变。寻找合格的商用激光驱动器。测试和构建定制驱动器需要专业知识和专用设备，以确保驱动器在所有条件下都能充分保护激光器。静电放电通常是由于处理工艺不当造成的，也是造成激光二极管失效的主要原因。任何使用激光二极管的人都必须非常熟悉防止这个问题的技术。

在额定或更低的输出下操作设备-标准亮度激光二极管每100 μ m条纹长度发出约1w；对于相同的条纹长度，高亮度的设备可能会发出两倍甚至更多的光。然而，增加亮度会增加成本，并可能影响寿命。许多在关键应用中使用设备的oem在额定功率以下运行设备。在较低占空比的应用中，可能会超过额定功率，但应事先评估可靠性后果。

使用标准波长，尽可能放宽公差-大多数制造商生产的设备覆盖确定的波长范围。在这个范围内，一些波长将比其他波长更常见，并且更有可能在库存中。例如，一家公司的激光器可能覆盖635到980 nm的范围，标准器件波长为635、650、670、785、808、830、910和980 nm（图3）。如果应用程序需要特殊波长，则可能需要定制晶圆，这可能会增加1万至3万美元的成本。

图3、高功率激光二极管供应商通常提供跨光谱的标准波长

使用标准封装 - 该行业已开发出多种标准封装形式，包括 C 型接口封装、TO-3 封装和 HHL 封装，而且每个激光二极管供应商都拥有专门为其设计的测试和老化设备。使用标准封装可以降低成本和交货时间，因为供应商无需承担定制夹具带来的额外费用。此外，定制封装通常需要三到四个月的交货期，并且可能还需要投资定制工具。然而，在大批量生产的情况下，定制封装的费用通常并不比标准封装高太多。找到愿意进行定制工作的封装供应商是另一个问题。

不要指定难以控制的特性——有些特性，比如波长精度的一致性，是很难在晶圆生长过程中进行控制的。用于为固态激光器提供泵浦光的 808 纳米二极管通常具有±2 或 3 纳米的中心波长公差：公差越小，成本就会大幅增加。供应商使用的晶圆本身就存在一定的不均匀性。整个装置必须先进行组装和烧制，然后才能进行筛选以符合波长规格。在这种情况下，供应商根据与预计产量相关的成本来确定价格。要记住，严格的规格意味着更高的产品成本。通过温度来实现波长调节比要求特定波长更经济实惠。

考虑主动对准紧位置公差-一般情况下，被动对准是可取的。但是指定小于100 μ m的位置公差会导致两个问题：对准需要特殊的夹具，并且设备通常需要定制封装（标准封装的加工公差可能高达±125 μ m）。在许多情况下，主动对准对于位置公差较紧的系统更为实用。再一次，更严格的规格意味着更高的产品成本。

不要过度指定空间输出——将空间输出指定为幂的∫数，其成本远低于指定形状。除非绝对必要，否则不要指定配置文件或近场模式。许多空间特征是制造商难以控制的。这在筛选过程中产生了额外的成本和产量损失。

只指定对应用程序重要的需求——不必要的规格总是会增加产品的最终成本，因为制造商必须测试每个定量规格的合规性。

原型设计考量因素

总是使用涵盖规范极端的原型来验证操作——在原型测试阶段，发现规范需要修改是很常见的。例如，通过光学系统的耦合效率通常与理论计算值相差很大。这种类型的生产惊喜最好在完全投入之前发现。

在投入生产之前，要检查大量的评估样品——在一个案例中，客户购买了一个在他的系统中运行良好的原型设备。然后他订购了1000台二极管激光器。在他的系统中安装了第一个100个后，他发现一个参数的公差设置得太宽，导致50%的产量。新的规格要求修改材料。除了支付新设备的费用外，客户还必须支付原订单中的设备。充分的原型测试可以避免这个问题。

与供应商合作——共享专有信息需要信任。激光二极管制造商习惯于处理专有信息，在许多特殊的激光应用中，信息共享是相互的。供应商和OEM必须自由沟通，以尽量减少代价高昂的错误。

开发定制设备的重复迭代并不罕见。了解供应商的立场，与供应商进行有效沟通，并利用供应商的专业知识的OEM将能够使定制开发过程尽可能高效和具有成本效益。

找到合适的二极管供应商

当与供应商联系时，准备好解释你的要求有什么特别之处。如果OEM产品工程师不确定需要什么，供应商的应用工程师可以帮助确定是否可能涉及定制以及定制的程度。该项目可能需要晶圆生长、光谱特性、包装、预算以及环境/热考虑。

如果各方都理解对方的想法，讨论一个项目就会更容易。客户想要完成一项工作。二极管制造商想要弄清楚定制是否在技术上是可能的，以及该项目是否值得做。供应商可能会拒绝那些需要大量工作但回报很少的项目，或者那些由于其他原因似乎不可行的项目。

供应商的专业知识很重要。一个人认为不可行或没有希望的事情，在另一个人看来可能是值得的。供应商意识到自己的局限性，可能会拒绝技术上可以接受的项目，而这些项目不符合他们的专业知识。灵活性也起着很大的作用。许多公司严格适应批量生产业务，无法轻松适应定制项目。

较小的供应商通常可以提供快速响应，并且可能愿意承担较大制造商无法处理的更专业的项目。灵活性和一对一的服务可能是主要优势。

体量是筛选项目的另一个因素。虽然产品工艺有很大的变化，取决于体积，人们可以做出一些广泛的概括。如果项目需要：

• 一两个定制件用于实验，大多数制造商会拒绝工作或收取额外费用，使项目不可行。制造商将设法收回生产定制产品的成本。
• 一次性订购10到100个，制造商可能会以更合理的价格提供一些定制。然而，这个数量现在可能仍然允许供应商在原型成本上获利，而不会使最终产品的价格变得不合理。
• 10到数百个原型设备（期望以后全面生产），定制晶圆增长可能是可能的，成本分摊到原型和生产设备上。虽然定制的包装设计是可能的，标准的包装仍然是更合理的在这个体积。
• 生产数量在12至18个月内达到数百至数千个单位，定制晶圆增长和定制封装变得经济。

转自：光子位

注：文章版权归原作者所有，本文内容、图片、视频来自网络，仅供交流学习之用，如涉及版权等问题，请您告知，我们将及时处理。