CN104515592B - 一种用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置，能够探测半导体光源真实的远场三维强度分布。该快速表征装置主要包括光电探测器、固定支架、摆动组件及其驱动电机，所述摆动组件包括固定连接的摆动部和驱动部，驱动部安装于固定支架上；所述摆动部的主体为半圆弧，半圆弧上均匀布置有多个导光部件并汇集成束接至所述光电探测器，半圆弧面向待测光源能够以所述半圆弧的两端点连线为轴旋转180度。本发明结构简明，可靠性高，不存在旋转臂之间相互干涉现象，能够快速完成半导体激光器辐射强度真实的空间三维分布表征。
Description
技术领域
本发明属于半导体光源测试技术领域，涉及一种用于半导体光源的远场三维强度的表征装置，测试半导体光源在远场处随角度变化的空间光强度分布。
背景技术
半导体光源主要包括半导体激光光源和LED光源。
高功率半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点，已广泛用于激光加工、激光医疗、激光显示及科学研究领域，成为新世纪发展快、成果多、学科渗透广、应用范围大的综合性高新技术。半导体激光器的远场特性不仅在评价激光光束长距离传播的均匀性具有重要性；同时可以用于分析半导体激光器内部失效机制，为研制高性能半导体激光器提供依据；也是为设计光束准直系统，提供准确发散角数据，是进一步提高光纤光纤耦合效率的重要依据。为此，精确快速地表征半导体激光器远场特性显得尤为重要。
目前测试半导体激光器远场发散角通常采用双轴旋转空间扫描法。双轴旋转空间扫描法(申请公布号：CN101825517A；CN101929889A)采用以半导体激光器为圆心，两扫描臂为半径，两臂上放置探测器，分别探测半导体激光器的快轴和慢轴方向的远场空间强度分布。该方法能够真实反映半导体激光器的空间强度分布，但是半导体激光器必须和探测器在同一扫描面内，使用过程中极易出现半导体激光器略微倾斜放置，因此在远场处测试强度会产生较大的强度测试偏差；同时该方法只能表征快慢轴两个方向上的远场分布，无法提供光斑在空间的整体强度分布，限制了对半导体激光器内部光学性能的分析(如多模的产生)。为弥补上述缺点，一种基于空间测角技术的三维远场空间扫描方法能够获得远场处三维强度分布(专利号：US5949534)。该三维远场空间表征方法采用改变反射镜角度及旋转探测器相结合，实现三维强度的探测。由于反射镜及探测器的旋转中心和半导体激光器不重合，存在偏心探测的缺陷，尽管能够通过理论计算来补偿，仍属于间接探测，和实际强度分布存在偏差。
而对于LED光源，目前LED光源空间分布的探测主要采用半圆扫描法(中国专利申请200810027632.1)，在该方法中，光电探测器放置于半圆上，通过旋转半圆环便可采集LED光源的空间分布。该方法中所放置的LED强度探测器受到自身体积限制，空间角分辨率低，引起了所探测的强度分布中的细节不能得到充分的分辨。
发明内容
本发明提供一种用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置，能够探测半导体光源真实的远场三维强度分布。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置，其特殊之处在于：包括光电探测器、固定支架、摆动组件及其驱动电机，所述摆动组件包括固定连接的摆动部和驱动部，驱动部安装于固定支架上；所述摆动部的主体为半圆弧，半圆弧上均匀布置有多个导光部件并汇集成束接至所述光电探测器，半圆弧面向待测光源能够以所述半圆弧的两端点连线为轴旋转180度。
基于上述方案，还可作进一步优化如下：
导光部件采用光纤跳线或光导管。
光电探测器和固定支架固定于同一底座上。
也可以直接在半圆弧上均匀布置多个光电探测器，省去导光部件。
驱动部为直线型，驱动部同轴安装有旋转电机。最佳的具体结构为：
驱动部的转动轴心线与摆动部相交有两个交点记为B、C，交点B和交点C作为摆动部的两个末端，分别沿所述转动轴心线形成延伸部，固定支架具有两个支撑臂，相应地套接安装两个延伸部；其中一个延伸部即作为所述驱动部，旋转电机位于支撑臂的外侧。
采用上述快速表征装置，只需通过驱动摆动部，使所有导光部件面向待测光源以所述半圆弧的两端点连线为轴旋转180度，即获得三维远场空间强度分布。
本发明具有以下优点：
(1)本发明的半导体光源的远场三维强度的表征装置可以用于测试半导体激光光源、LED光源的远场强度。
(2)结构简明，可靠性高，不存在旋转臂之间相互干涉现象。
(3)能够实现半导体激光器辐射强度真实的空间三维分布表征。
(4)本发明的用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置用于测试半导体激光器远场强度时，消除了传统方案半导体激光器和探测器由于中心对准偏差引起的测量校正。
(5)本发明的用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置用于测试半导体光源远场三维强度分布表征速度快。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图(导光部件汇集成束接至光电探测器)。
图2为本发明实施例二的结构示意图(在半圆弧上直接布置光电探测器)。
附图标号说明：
1为光电探测器；2为固定支架；3为摆动组件；4为驱动电机；5为驱动部；6为摆动部；7为导光部件；8为集线器或转换器；9为支撑臂；10为通光孔；11为底座。
具体实施方式
如图1所示，本发明的用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置，包括光电探测器1、固定支架2、摆动组件3及其驱动电机4，其中摆动组件3包括固定连接的摆动部4和驱动部5，驱动部5安装于固定支架2上；摆动部6的主体为半圆弧，半圆弧上均匀布置有多个导光部件7并在半圆弧背部后方汇集成束接至所述光电探测器1，半圆弧面向待测光源能够以所述半圆弧的两端点连线为轴旋转180度。
此外，也可以用集线器8将多条导光部件7汇集然后通过光电探测器1进行探测从导光部件7传输而来的激光强度。
所述驱动部5为直线型，驱动部5同轴安装有旋转电机。
驱动部5的转动轴心线与摆动部6相交有两个交点记为B、C，交点B和交点C作为摆动部6的两个末端，分别沿所述转动轴心线形成延伸部，固定支架2具有两个支撑臂9，相应地套接安装两个延伸部；其中一个延伸部即作为所述驱动部5，驱动电机4位于支撑臂9的外侧。
所述导光部件7采用光纤跳线，多条导光部件7组成光纤阵列。
或者，所述导光部件7采用光导管，多条导光部件7组成光导管阵列。
光电探测器1和固定支架2固定于同一底座11上，或者是使用集线器8或者转换器将多条导光部件7汇集然后通过光电探测器1进行探测从导光部件7传输而来的激光强度，这样光电探测器1可以设置在任意位置。
本实施例中，可以将该用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置封装在封装壳体内，可以设计通光孔10，待测光源发出的光从通光孔10入射，半圆弧面向待测光源能够以所述半圆弧的两端点连线为轴旋转180度，即半圆弧的轨迹满足对通光孔出光的180度扫描。
对半导体光源空间光分布，以半导体光源为圆心，在半圆弧上依次排列有多个光纤，每根光纤探测相应位置处的激光强度；等角度间隔旋转该半圆弧，获取特定角度下的空间强度值；半圆弧扫描180°之后，便能获取半导体激光器的远场空间强度分布。
采用快速表征装置实现远场三维强度快速测量的方法，是通过驱动摆动部6，如图1所示使所有导光部件7面向待测光源以所述半圆弧的两端点连线为轴旋转180度，使用光电探测器1探测从导光部件7传输而来的激光强度，即获得三维远场空间强度分布。
如图2是本发明的另外一种实施方式，本发明的用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置也可以是，包括光电探测器1、固定支架2、摆动组件3及其驱动电机4，所述摆动组件3包括固定连接的摆动部6和驱动部5，驱动部5安装于固定支架2上；所述摆动部6的主体为半圆弧，半圆弧上均匀布置有多个光电探测器1，半圆弧面向向待测光源能够以所述半圆弧的两端点连线为轴旋转180度。
所述驱动部5为直线型，驱动部5同轴安装有旋转电机。
驱动部5的转动轴心线与摆动部6相交有两个交点记为B、C，交点B和交点C作为摆动部6的两个末端，分别沿所述转动轴心线形成延伸部，固定支架2具有两个支撑臂9，相应地套接安装两个延伸部；其中一个延伸部即作为所述驱动部5，驱动电机4位于支撑臂的外侧。
针对半导体光源空间光分布，以半导体光源为圆心，在半圆弧上依次排列有光电探测器(对应于设定的探测位点)，每个光电探测器探测相应位置处的激光强度；等角度间隔旋转该半圆弧，获取特定角度下的空间强度值；半圆弧扫描180°之后，便能获取半导体激光器的远场空间强度分布。如图2所示采用快速表征装置实现远场三维强度快速测量的方法，是通过驱动摆动部6，使所有光电探测器1面向待测光源以所述半圆弧的两端点连线为轴旋转180度，使用光电探测器1探测从导光部件7传输而来的激光强度，即获得三维远场空间强度分布。
Claims (4)
1.一种用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置，其特征在于：包括光电探测器、固定支架、摆动组件及其驱动电机，所述摆动组件包括固定连接的摆动部和驱动部，驱动部安装于固定支架上；所述摆动部的主体为半圆弧，半圆弧上均匀布置有多个导光部件并汇集成束接至所述光电探测器，半圆弧面向待测光源能够以所述半圆弧的两端点连线为轴旋转180度；
所述驱动部为直线型，驱动部同轴安装有旋转电机；驱动部的转动轴心线与摆动部相交有两个交点记为B、C，交点B和交点C作为摆动部的两个末端，分别沿所述转动轴心线形成延伸部，固定支架具有两个支撑臂，相应地套接安装两个延伸部；其中一个延伸部即作为所述驱动部，旋转电机位于支撑臂的外侧；通过驱动摆动部，能够使所有导光部件面向待测光源以所述半圆弧的两端点连线为轴旋转180度，即获得三维远场空间强度分布。
2.根据权利要求1所述的用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置，其特征在于：所述导光部件采用光纤跳线或光导管。
3.根据权利要求1所述的用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置，其特征在于：光电探测器和固定支架固定于同一底座上。
4.一种用于半导体光源的三维远场强度的快速表征装置，其特征在于：包括固定支架、摆动组件及其驱动电机，所述摆动组件包括固定连接的摆动部和驱动部，驱动部安装于固定支架上；所述摆动部的主体为半圆弧，半圆弧上均匀布置有多个光电探测器，半圆弧面向待测光源能够以所述半圆弧的两端点连线为轴旋转180度；
所述驱动部为直线型，驱动部同轴安装有旋转电机；驱动部的转动轴心线与摆动部相交有两个交点记为B、C，交点B和交点C作为摆动部的两个末端，分别沿所述转动轴心线形成延伸部，固定支架具有两个支撑臂，相应地套接安装两个延伸部；其中一个延伸部即作为所述驱动部，旋转电机位于支撑臂的外侧；通过驱动摆动部，能够使所有光电探测器面向待测光源以所述半圆弧的两端点连线为轴旋转180度，即获得三维远场空间强度分布。
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