CN104297598A - 一种vcsel的多参数测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种VCSEL的多参数测试装置及方法，该装置及方法包括：可调电流源给VCSEL供电、准直透镜接收VCSEL的发散激光并输出平行光束、消偏振分光镜接收平行光束并分别输出第一和第二光束、聚焦透镜将第一光束聚焦为聚焦光束、光纤探头接收聚焦光束并输出测试信号至光纤光谱仪测量光谱参数、偏振分光镜将第二光束分光，分别输出水平线偏振光束和垂直线偏振光束至第一、第二光电探测器并分别测量光强，分别记录以上两个光强首次不为零时可调电流源的电流为水平和垂直偏振模式的阈值。本发明所述技术方案，解决了对VCSEL的多参数高效测试的问题，可同时测量VCSEL的光谱参数、水平偏振模式的阈值和垂直偏振模式的阈值。
Description
技术领域
本发明涉及原子钟光源系统测试技术领域。更具体地，涉及一种垂直腔面发射激光器VCSEL的多参数测试装置及方法。
背景技术
垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser：VCSEL)是一种基于半导体技术的小型化激光器，与传统激光系统相比具有低阈值、单纵模工作、动态调制频率高、易实现二维集成等优点，在新型原子钟、光通信、光互联、空间技术、图像信号处理等技术领域有着十分广泛的应用。基于光学技术的新型原子钟领域是当今先进时频技术的重要发展方向，具有体积小、指标高、功耗低的特点，包括CPT原子钟、离子微波钟、气泡型光抽运铯原子钟、光钟等新型原子钟已经在导航定位、空间探测、时频同步系统、高速通信以及守时授时技术等多个关键领域得到了广泛应用。
VCSEL激光器作为原子钟光电系统的光源装置，其工作特性的优劣直接影响着整钟系统的性能。对于一个激光器来说，阈值行为是其最基本的工作特性，并且在不同的偏振配置下激光器可能会展现出不同的行为特性，这些特性直接决定了整体光电系统的研制测试方案以及所能达到的技术指标。因此，无论在科学研究还是实际工程应用中,快速准确把握VCSEL激光器的各项关键参数能够直接为相关光电系统的研制开发提供非常重要的技术支持和理论制导，具有不可替代的核心作用。但是目前的VCSLE参数测试系统或装置仅能对其光谱、阈值、偏振等光电参数进行单独测量。如果想获得VCSEL的光谱、水平偏振模式的阈值、垂直偏振模式的阈值等多个参数，需要利用不同的测试装置分别进行测量，需要耗费大量时间和人力，不能实现多参数的高效测试。
因此，需要提供一种VCSEL的多参数测试装置及其测试方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种VCSEL的多参数测试装置及方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种VCSEL的多参数测试装置，该装置包括：可调电流源、准直透镜、消偏振分光镜、偏振分光镜、聚焦透镜、光纤探头、光纤光谱仪、第一光电探测器和第二光电探测器；
可调电流源给VCSEL提供驱动电流，使VCSEL输出发散激光；
准直透镜接收发散激光并输出平行光束；
消偏振分光镜接收平行光束并分别输出沿第一光路传播的第一光束和沿第二光路传播的第二光束，其中第一光束和第二光束可表示为反射光束与透射光束；
聚焦透镜将第一光束聚焦为聚焦光束；
光纤探头接收聚焦光束并发送至光纤光谱仪；
偏振分光镜将第二光束分光，分别输出水平线偏振光束至第一光电探测器，输出垂直线偏振光束至第二光电探测器。
优选地，该装置进一步包括分别与光纤光谱仪、第一光电探测器和第二光电探测器连接的显示装置。
优选地，可调电流源给VCSEL提供的驱动电流值为0mA至5mA。
优选地，准直透镜的焦距为30mm至70mm。
优选地，聚焦透镜的焦距为30mm至70mm。
优选地，偏振分光镜的偏振比为大于10000:1。
优选地，光纤光谱仪的工作波长为600nm至1600nm。
一种基于上述VCSEL的多参数测试装置的VCSEL的多参数测试方法，该方法包括步骤：
将VCSEL输出的发散激光准直为平行光束；
将所述平行光束分光为沿第一光路传播的第一光束和沿第二光路传播的第二光束；
利用光纤光谱仪接收所述第一光束聚焦后的测试信号并测试VCSEL的光谱参数；
将所述第二光束分光为水平线偏振光束和垂直线偏振光束；
由0A开始逐渐增大可调电流源给VCSEL提供的驱动电流，将第一光电探测器测量得到的水平线偏振光束的光强首次不为零时可调电流源的电流值记录为VCSEL的水平线偏振光束阈值，将第二光电探测器测量得到的垂直线偏振光束的光强首次不为零时可调电流源的电流值记录为VCSEL的垂直线偏振光束阈值。
优选地，该方法进一步包括：分别对来自光纤光谱仪的VCSEL的光谱参数、来自第一光电探测器的电压信号和来自第二光电探测器的电压信号进行显示。
本发明的有益效果如下：
本发明提出了一种VCSEL多参数测试装置及方法，利用该装置及方法可以在一次逐渐增大输入电流的过程中同时对VCSEL的光谱参数、水平偏振模式的阈值、垂直偏振模式的阈值等多参数进行测量，解决了VCSEL多参数高效测试的问题。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出一种VCSEL的多参数测试装置示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
一种VCSEL的多参数测试装置及方法。
图1所示包括待测VCSEL1和测试装置，其中VCSEL的多参数测试装置包括：可调电流源2、准直透镜3、消偏振分光镜4、偏振分光镜5、聚焦透镜6、光纤探头7、光纤光谱仪8、计算机9、第一光电探测器10、第二光电探测器11。
VCSEL的多参数测试装置具体连接方式如下：
待测VCSEL1在可调电流源2的提供的驱动电流下，产生发散激光；
发散激光通过准直透镜3形成平行光束，待测VCSEL1与准直透镜3的距离等于准直透镜3的焦距，准直透镜3的焦距为50mm；
平行光束通过消偏振分光镜4形成反射光束和透射光束两部分；
反射光束通过聚焦透镜6形成聚焦光束；
聚焦光束由光纤探头7接收并输出测试信号到光纤光谱仪8，光纤探头7聚焦透镜6的距离等于聚焦透镜6的焦距，聚焦透镜6的焦距为50mm，光纤光谱仪8的动态范围(工作波长)为600nm-1600nm；
光纤光谱仪8测试VCSEL1的光谱参数；
透射光束通过偏振分光镜5形成VCSEL1的水平线偏振光束和VCSEL1的垂直线偏振光束，偏振分光镜的偏振比为10000:1；
VCSEL1的水平线偏振光束的光强由第一光电探测器10测量，VCSEL1的垂直线偏振光束的光强由第二光电探测器11测量；
VCSEL1的光谱参数、第一光电探测器10的电压信号和第二光电探测器11的电压信号输入至计算机9并由计算机9显示。
一种VCSEL的多参数测试方法步骤如下：
将待测VCSEL输出的发散激光准直为平行光束；
将平行光束分光反射光束和透射光束；
将反射光束聚焦为聚焦光束；
利用光纤探头7接收聚焦光束并输出测试信号到光纤光谱仪8；
利用光纤光谱仪8测试VCSEL1的光谱参数；
将光纤光谱仪8测量得到的光谱参数输入计算机9，计算机9显示的结果为待测VCSEL1的工作波长为795nm；
利用偏振分光镜5将透射光束分光为水平线偏振光束和垂直线偏振光束；
由0A开始逐渐增大可调电流源2给待测VCSEL1提供的驱动电流，当计算机9显示出第一光电探测器10首次出现电压信号，即第一光电探测器10测量得到的水平线偏振光束的光强首次不为0时可调电流源2的电流为第一电流，记录第一电流的值0.2mA为VCSEL的水平线偏振光束阈值，在同一次由0A开始逐渐增大可调电流源2给待测VCSEL1提供的驱动电流的过程中，当计算机9显示出第二光电探测器11首次出现电压信号，即第二光电探测器11测量得到的垂直线偏振光束的光强首次不为0时可调电流源2的电流大小为第二电流，记录第二电流的值0.4mA为VCSEL的垂直线偏振光束阈值；
完成VCSEL1的多参数测试。
综上所述，已经清楚详细地描述了本发明提出的一种VCSEL的多参数测试装置及方法，利用该装置及方法可以在一次逐渐增大输入电流的过程中同时对VCSEL的光谱参数、水平偏振模式的阈值、垂直偏振模式的阈值等多参数进行测量，解决了VCSEL多参数高效测试的关键问题。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (9)
1.一种VCSEL的多参数测试装置，其特征在于，该装置包括：可调电流源(2)、准直透镜(3)、消偏振分光镜(4)、偏振分光镜(5)、聚焦透镜(6)、光纤探头(7)、光纤光谱仪(8)、第一光电探测器(10)和第二光电探测器(11)；
可调电流源(2)给VCSEL(1)提供驱动电流，使待测VCSEL(1)输出发散激光；
准直透镜(3)接收所述发散激光并输出平行光束；
消偏振分光镜(4)接收所述平行光束并分别输出沿第一光路传播的第一光束和沿第二光路传播的第二光束；
聚焦透镜(6)将所述第一光束聚焦为聚焦光束；
光纤探头(7)接收所述聚焦光束并输出测试信号至光纤光谱仪(8)；
偏振分光镜(5)将所述第二光束分光，分别输出水平线偏振光束至第一光电探测器(10)，输出垂直线偏振光束至第二光电探测器(11)。
2.根据权利要求1所述VCSEL的多参数测试装置，其特征在于，该装置进一步包括分别与光纤光谱仪(8)、第一光电探测器(10)和第二光电探测器(11)连接的显示装置(9)。
3.根据权利要求1所述VCSEL的多参数测试装置，其特征在于，所述可调电流源(2)给VCSEL(1)提供的驱动电流值为0mA至5mA。
4.根据权利要求1所述VCSEL的多参数测试装置，其特征在于，所述准直透镜(3)的焦距为30mm至70mm。
5.根据权利要求1所述VCSEL的多参数测试装置，其特征在于，所述聚焦透镜(6)的焦距为30mm至70mm。
6.根据权利要求1所述VCSEL的多参数测试装置，其特征在于，所述偏振分光镜(5)的偏振比为大于10000:1。
7.根据权利要求1所述VCSEL的多参数测试装置，其特征在于，所述光纤光谱仪(8)的工作波长为600nm至1600nm。
8.一种基于权利要求1所述装置的VCSEL的多参数测试方法，其特征在于，该方法包括步骤：
将VCSEL输出的发散激光准直为平行光束；
将所述平行光束分光为沿第一光路传播的第一光束和沿第二光路传播的第二光束；
利用光纤光谱仪(8)接收所述第一光束聚焦后的测试信号并测试VCSEL(1)的光谱参数；
将所述第二光束分光为水平线偏振光束和垂直线偏振光束；
由0A开始逐渐增大可调电流源(2)给VCSEL(1)提供的驱动电流，将第一光电探测器(10)测量得到的水平线偏振光束的光强首次不为零时可调电流源(2)的电流值记录为VCSEL(1)的水平线偏振光束阈值，将第二光电探测器(11)测量得到的垂直线偏振光束的光强首次不为零时可调电流源(2)的电流值记录为VCSEL(1)的垂直线偏振光束阈值。
9.根据权利要求8所述VCSEL的多参数测试方法，其特征在于，该方法进一步包括：分别对来自光纤光谱仪(8)的VCSEL(1)的光谱参数、来自第一光电探测器(10)的电压信号和来自第二光电探测器(11)的电压信号进行显示。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106597323A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-04-26 | 浙江大学 | 磁测探头及便携式铯原子激光光泵磁力仪 |
| CN109060304A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-12-21 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种cpt原子钟的vcsel激光器性能检测方法和系统 |
| CN111006719A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-14 | 武汉光安伦光电技术有限公司 | 一种vcsel测量装置 |
| CN113701996A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-26 | 河北汉光重工有限责任公司 | 一种用于光纤模式精确表征的测量装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5021647A (en) * | 1987-09-30 | 1991-06-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical fiber sensor having function of compensating for all drifting components |
| JP2013036826A (ja) * | 2011-08-08 | 2013-02-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバコネクタ接続点の接続不良検出器および接続不良検出方法 |
| CN103017687A (zh) * | 2012-12-06 | 2013-04-03 | 暨南大学 | 正交偏振光纤光栅矢量扭转传感装置及其检测方法 |
| CN104090482A (zh) * | 2014-07-28 | 2014-10-08 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种用于便携式原子钟的光学系统及其控制方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5021647A (en) * | 1987-09-30 | 1991-06-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical fiber sensor having function of compensating for all drifting components |
| JP2013036826A (ja) * | 2011-08-08 | 2013-02-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバコネクタ接続点の接続不良検出器および接続不良検出方法 |
| CN103017687A (zh) * | 2012-12-06 | 2013-04-03 | 暨南大学 | 正交偏振光纤光栅矢量扭转传感装置及其检测方法 |
| CN104090482A (zh) * | 2014-07-28 | 2014-10-08 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种用于便携式原子钟的光学系统及其控制方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| TOMASZ CZYSZANOWSKI ET AL.: "Comparison of Exactness of Scalar and Vectorial Optical Methods Used to Model a VCSEL Operation", 《IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS》 * |
| 石凡等: "基于偏振测量的VCSEL激光器阈值行为研究", 《激光与红外》 * |
| 胡慧琴等: "单双脉冲LIBS对水体中Cr元素检测精确性能比较", 《应用激光》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106597323A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-04-26 | 浙江大学 | 磁测探头及便携式铯原子激光光泵磁力仪 |
| CN109060304A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-12-21 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种cpt原子钟的vcsel激光器性能检测方法和系统 |
| CN111006719A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-14 | 武汉光安伦光电技术有限公司 | 一种vcsel测量装置 |
| CN113701996A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-26 | 河北汉光重工有限责任公司 | 一种用于光纤模式精确表征的测量装置 |
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