CN103308159B - 半导体激光管功率和波长特性自动测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体激光管的测试设备，具体的说是一种半导体激光管功率和波长特性自动测试装置及方法，其特征在于设有微处理器，与微处理器相连接的可控电流源，与微处理器相连接的用于为待测半导体激光管提供不同环境温度的可调恒温箱，与微处理器相连接的可调光衰减器，与可调光衰减器的光信号输出端相连接的分光比为1:1的光耦合器，与1:1光耦合器的一路光信号输出端相连接的光功率计，与1:1光耦合器的另一路光信号输出端相连接的光谱仪，其中光功率计、光谱仪的测量结果输出端分别与微处理器的通信端口相连接，具有结构合理、操作简便等显著的优点。

Description

半导体激光管功率和波长特性自动测试装置及方法
技术领域
本发明涉及半导体激光管的测试设备，具体的说是一种半导体激光管功率和波长特性自动测试装置及方法。
背景技术
半导体激光管由于具有体积小、效率高、使用方便等特点得到了广泛的应用，根据半导体激光管的特性可知，半导体激光管输出光功率和波长随激光管的驱动电流大小和工作温度的变化而变化。现有的半导体激光管出厂时厂家一般会提供其输出光功率和驱动电流的关系曲线，也叫做P-I曲线，厂家提供的P-I曲线是一个一般规律的曲线，不同的激光管的P-I曲线和厂家提供的P-I曲线之间存在差异，同时厂家也会提供一个输出激光波长变化量和工作温度之间的比例系数，比如0.2nm/℃，这个系数也叫做波长温度系数，厂家提供的波长温度系数也是一个一般规律的系数，在不同温度下这个系数会有差异，并且不同的激光管的波长温度系数和厂家提供的值也会有差异。但在半导体激光器的很多应用、研究中需要准确的掌握激光器的特性，这就需要一种能够准确、快速获得某一半导体激光器的相关特性的方法和装置。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提出一种结构合理、操作简便，能够快速准确获知半导体激光器的功率和波长特性的半导体激光管功率和波长特性自动测试装置及方法。
本发明通过以下措施达到：
一种半导体激光管功率和波长特性自动测试装置，其特征在于设有用于控制整个装置工作状态的微处理器，
与微处理器相连接的用于向待测半导体激光管输出不同电流值的可控电流源，
与微处理器相连接的用于为待测半导体激光管提供不同环境温度的可调恒温箱，
与微处理器相连接的用于对待测半导体激光管输出的光信号进行衰减处理的可调光衰减器，
与可调光衰减器的光信号输出端相连接的分光比为1:1的光耦合器，
与1:1光耦合器的一路光信号输出端相连接的光功率计，
与1:1光耦合器的另一路光信号输出端相连接的光谱仪，
其中光功率计、光谱仪的测量结果输出端分别与微处理器的通信端口相连接。
本发明中还设有与微处理器相连接的LCD触摸显示屏，用于向微处理器设置工作参数，包括设置可控电流源的驱动电流值Iout值、可调恒温箱的环境温度T值以及可调光衰减器的衰减值M，并将相关参数经LCD显示屏输出。
本发明中还设有与微处理器相连接的U盘，用于存储检测结果及相关工作参数。
本发明中还设有与微处理相连接的打印机，用于打印输出检测结果。
本发明中微处理器采用ARM微处理器。
一种半导体激光管功率和波长特性自动测试方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：利用上述装置，将待测半导体激光管的电流信号输入端与可控电流源的输出端相连接，待测半导体激光管的光信号输出端与可调光衰减器的输入端相连接，并将半导体激光管置于可调恒温箱内，
步骤二：微处理器控制可调恒温箱的温度为T，在T温度值下，微处理器控制可控电流源向待测半导体激光管输出驱动电流Iout，驱动电流Iout的变化范围为0A-Imax，
步骤三：半导体激光管在输入电流的控制下，向可调光衰减器输出光信号，可调光衰减器在微处理器的控制下按衰减值M对输入的光信号进行衰减处理后，将处理后的信号送入1:1光耦合器进行分光处理，光耦合器输出的两路光信号分别输入光功率计和光谱仪，光功率计测量输入光信号的光功率值P，光谱仪测量输入光信号的光谱值，
步骤四：微处理器分别读取光功率计、光谱仪的测量结果，并根据谱峰检测算法找出光谱的峰值，此峰值即为半导体激光管的峰值波长λ，
步骤五：微处理器根据测量过程中驱动电流Iout的大小、恒温箱的工作温度T、可调光衰减器的衰减值M、光功率计的读数P和半导体激光器的峰值波长λ绘制两组曲线，一组为不同温度下半导体激光管的P-I曲线，另一组是不同温度下激光管的λ-I曲线，微处理器将这两组曲线保存至U盘中。
本发明步骤五中绘制的曲线可以通过触摸显示屏显示输出或者通过打印机打印输出。
本发明步骤二中T在0℃-5℃的范围内变动，变化精度可以为1℃，T的变化可以通过操作与微处理器相连接的触摸显示屏来实现；步骤2中所述Imax为驱动电流最大值，该值通过触摸显示屏进行设定；驱动电流Iout的变化精细度可以为0.1A，也可以根据测量的具体需要，通过触摸显示屏来设定驱动电流值的变化精度。
本发明与现有技术相比，能够实现半导体激光管功率和波长特性的自动测量，并能够根据测量需要设定不同测量精度，操作人员可以通过打印输出、显示输出两种方式直观的获得测量结果，也可以通过读取本地U盘获得测量结果并对测量结果进一步分析，具有结构合理、操作简便等显著的优点。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图。
附图标记：微处理器1、可控电流源2、可调恒温箱3、待测半导体激光管4、可调光衰减器5、光耦合器6、光功率计7、光谱仪8、触摸显示屏9、U盘10、打印机11。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如附图1所示，本发明提出了一种半导体激光管功率和波长特性自动测试装置，其特征在于设有用于控制整个装置工作状态的微处理器1，与微处理器1相连接的用于向待测半导体激光管4输出不同电流值的可控电流源2，与微处理器1相连接的用于为待测半导体激光管4提供不同环境温度的可调恒温箱3，与微处理器1相连接的用于对待测半导体激光管4输出的光信号进行衰减处理的可调光衰减器5，与可调光衰减器5的光信号输出端相连接的分光比为1:1的光耦合器6，与1:1光耦合器6的一路光信号输出端相连接的光功率计7，与1:1光耦合器6的另一路光信号输出端相连接的光谱仪8，其中光功率计7、光谱仪8的测量结果输出端分别与微处理器1的通信端口相连接。
本发明中还设有与微处理器1相连接的LCD触摸显示屏9，用于向微处理器设置工作参数，包括设置可控电流源2的驱动电流值Iout值、可调恒温箱3的环境温度T值以及可调光衰减器5的衰减值M，并将相关参数经LCD显示屏9输出。
本发明中还设有与微处理器1相连接的U盘10，用于存储检测结果及相关工作参数。
本发明中还设有与微处理器1相连接的打印机11，用于打印输出检测结果。
本发明中微处理器1采用ARM微处理器。
本发明还提出了一种半导体激光管功率和波长特性自动测试方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：利用上述装置，将待测半导体激光管4的电流信号输入端与可控电流源2的输出端相连接，待测半导体激光管4的光信号输出端与可调光衰减器5的输入端相连接，并将待测半导体激光管4置于可调恒温箱3内，
步骤二：微处理器1控制可调恒温箱3的温度为T，在T温度值下，微处理器1控制可控电流源2向待测半导体激光管4输出驱动电流Iout，驱动电流Iout的变化范围为0A-Imax，
步骤三：待测半导体激光管4在输入电流的控制下，向可调光衰减器5输出光信号，可调光衰减器5在微处理器1的控制下按衰减值M对输入的光信号进行衰减处理后，将处理后的信号送入1:1光耦合器6进行分光处理，光耦合器6输出的两路光信号分别输入光功率计7和光谱仪8，光功率计7测量输入光信号的光功率值P，光谱仪8测量输入光信号的光谱值，
步骤四：微处理器1分别读取光功率计7、光谱仪8的测量结果，并根据谱峰检测算法找出光谱的峰值，此峰值即为待测半导体激光管4的峰值波长λ，
步骤五：微处理器1根据测量过程中驱动电流Iout的大小、可调恒温箱的工作温度T、可调光衰减器的衰减值M、光功率计的读数P和半导体激光器的峰值波长λ绘制两组曲线，一组为不同温度下半导体激光管的P-I曲线，另一组是不同温度下激光管的λ-I曲线，微处理器将这两组曲线保存至U盘中。
本发明中可调光衰减器的衰减值M由微处理器1控制，当输出的光信号功率较大时，通过可调光衰减器对进入光耦合器的光信号进行衰减处理，避免功率过大损坏光功率计和光谱仪。
本发明步骤五中绘制的曲线可以通过触摸显示屏显示输出或者通过打印机打印输出。
本发明步骤二中T在0℃-5℃的范围内变动，变化精度可以为1℃，T的变化可以通过操作与微处理器相连接的触摸显示屏来实现；步骤2中所述Imax为驱动电流最大值，该值通过触摸显示屏进行设定；驱动电流Iout的变化精细度可以为0.1A，也可以根据测量的具体需要，通过触摸显示屏来设定驱动电流值的变化精度。
本发明与现有技术相比，能够实现半导体激光管功率和波长特性的自动测量，并能够根据测量需要设定不同测量精度，操作人员可以通过打印输出、显示输出两种方式直观的获得测量结果，也可以通过读取本地U盘获得测量结果并对测量结果进一步分析，具有结构合理、操作简便等显著的优点。

Claims (1)

1.一种半导体激光管功率和波长特性自动测试装置的方法，其特征在于半导体激光管功率和波长特性自动测试装置设有用于控制整个装置工作状态的微处理器，与微处理器相连接的用于向待测半导体激光管输出不同电流值的可控电流源，与微处理器相连接的用于为待测半导体激光管提供不同环境温度的可调恒温箱，
与微处理器相连接的用于对待测半导体激光管输出的光信号进行衰减处理的可调光衰减器，与可调光衰减器的光信号输出端相连接的分光比为1:1的光耦合器，与1:1光耦合器的一路光信号输出端相连接的光功率计，与1:1光耦合器的另一路光信号输出端相连接的光谱仪，
其中光功率计、光谱仪的测量结果输出端分别与微处理器的通信端口相连接；
还设有与微处理器相连接的LCD触摸显示屏；
还设有与微处理器相连接的U盘；
还设有与微处理相连接的打印机；
微处理器采用ARM微处理器；
半导体激光管功率和波长特性自动测试方法，包括以下步骤：
步骤一：利用上述装置，将待测半导体激光管的电流信号输入端与可控电流源的输出端相连接，待测半导体激光管的光信号输出端与可调光衰减器的输入端相连接，并将半导体激光管置于可调恒温箱内，
步骤二：微处理器控制可调恒温箱的温度为T，在T温度值下，微处理器控制可控电流源向待测半导体激光管输出驱动电流Iout，驱动电流Iout的变化范围为0A-Imax，
步骤三：半导体激光管在输入电流的控制下，向可调光衰减器输出光信号，可调光衰减器在微处理器的控制下按衰减值M对输入的光信号进行衰减处理后，将处理后的信号送入1:1光耦合器进行分光处理，光耦合器输出的两路光信号分别输入光功率计和光谱仪，光功率计测量输入光信号的光功率值P，光谱仪测量输入光信号的光谱值，
步骤四：微处理器分别读取光功率计、光谱仪的测量结果，并根据谱峰检测算法找出光谱的峰值，此峰值即为半导体激光管的峰值波长λ，
步骤五：微处理器根据测量过程中驱动电流Iout的大小、恒温箱的工作温度T、可调光衰减器的衰减值M、光功率计的读数P和半导体激光器的峰值波长λ绘制两组曲线，一组为不同温度下半导体激光管的P-I曲线，另一组是不同温度下激光管的λ-I曲线，微处理器将这两组曲线保存至U盘中；
步骤五中绘制的曲线通过触摸显示屏显示输出或者通过打印机打印输出；
步骤二中T在0℃-5℃的范围内变动，变化精度为1℃，驱动电流Iout的变化精细度为0.1A；
步骤二中T以及驱动电流Iout的变化精度通过操作与微处理器相连接的触摸显示屏来设定。
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