CN105784330B - 半导体激光器巴条单元一致性检测仪及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

半导体激光器巴条单元一致性检测仪及其检测方法，属于半导体激光器的检测技术领域，为了检测激光器巴条各单元光电特性的均匀性，将探针台、光学透镜和线阵CCD均安装于一维导轨上；线阵CCD和程控电流源均与微控制器系统连接；被测巴条安装于探针台上，程控电流源的输出端连接探针台的电极，电极与被测巴条连接；微控制器系统控制程控电流源驱动被测巴条，被测巴条的各发光点经过光学透镜成像于线阵CCD，微控制器系统通过线阵CCD采集被测巴条各发光点的亮度峰值，扫描电流每增大一步，微控制器系统就读取一次线阵CCD，直至有发光点的亮度峰值达到线阵CCD的饱和值为止；微控制器系统以被测巴条各发光点的亮度为样本计算其方差。

Description

半导体激光器巴条单元一致性检测仪及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种半导体激光器巴条单元一致性检测仪及其检测方法，属于半导体激光器的检测技术领域。
背景技术
半导体激光器及其阵列因其体积小、重量轻、效率高、成本低等优点已经在工业、医疗、通信、军事等诸多领域获得了广泛的应用。随着半导体激光器及其阵列应用的日益广泛，如何准确、方便地检测器件的性能，对其可靠性进行评价是一项非常重要的工作，具有重要的现实意义。
激光器巴条是激光器阵列的基本组成单元，既可以单独应用，也可进一步组成线阵和叠阵，因此许多关于阵列特性的测试都是基于巴条的。目前对于阵列激光器的测试，除了常规光电参数外，可靠性方面主要测量其smile弯曲程度(PV值)。仅测量smile存在一定局限性，即无法了解巴条各单元光电特性的一致性。巴条单元光电特性的一致性(或均匀性)是巴条可靠性的关键，均匀性较差的器件一定是不可靠器件，一致性差的器件各单元电流分配不均，可能出现部分单元工作电流过载而另外一部分尚没有激射的情况。
发明内容
为了便于检测激光器巴条各单元光电特性的均匀性，本发明提供了一种半导体激光器巴条单元一致性检测仪，主要采用程控电流源配合线阵CCD来检测巴条各单元在阈值附近的亮度，并计算其方差来表征巴条各单元的一致性。
本发明所采用的技术方案如下：
半导体激光器巴条单元一致性检测仪，其特征是，其包括探针台、光学透镜、线阵CCD、微控制器系统、程控电流源和一维导轨；探针台、光学透镜和线阵CCD均安装于一维导轨上；线阵CCD和程控电流源均与微控制器系统连接，受微控制器系统控制；程控电流源的输出端连接探针台的电极，电极与被测巴条连接。
被测巴条安装于探针台上，微控制器系统控制程控电流源产生步进扫描电流用于驱动被测巴条，被测巴条的各发光点经过光学透镜成像于线阵CCD，微控制器系统通过线阵CCD采集被测巴条各发光点的亮度峰值。
基于半导体激光器巴条单元一致性检测仪的检测方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一，将探针台、光学透镜和线阵CCD均安装于一维导轨上；线阵CCD和程控电流源均与微控制器系统连接；被测巴条安装于探针台上，程控电流源的输出端连接探针台的电极，电极与被测巴条连接；
步骤二，微控制器系统控制程控电流源产生步进扫描电流用于驱动被测巴条，被测巴条的各发光点经过光学透镜成像于线阵CCD，微控制器系统通过线阵CCD采集被测巴条各发光点的亮度峰值，扫描电流每增大一步，微控制器系统读取一次线阵CCD，直至有发光点的亮度峰值达到线阵CCD的饱和值为止；
步骤三，微控制器系统以步骤二中被测巴条各发光点的亮度为样本计算其方差，作为评价被测巴条各单元一致性的指标，方差越大说明一致性越差，方差越小则说明一致性越好；设被测巴条有n个发光点，所测各发光点的亮度值分别为x1、x2、...、xn，则方差s2的计算公式为：
本发明的有益效果是：本发明通过计算巴条各单元在阈值附近亮度的方差来表征巴条单元的一致性，该仪器是对目前仅测量巴条激光器smile效应的有益补充。本仪器根据集成程控电流源的不同，可设计为连续巴条(CW器件)单元一致性检测仪或脉冲巴条(QCW器件)单元一致性检测仪，或同时集成两种程控电流源，测量时由微控制器系统通过继电器将被测器件切换到相应的程控电流源输出端。
附图说明
图1是本发明半导体激光器巴条单元一致性检测仪结构示意图，此图兼作摘要附图。
图2是本发明中所述连续步进扫描电流示意图。
图3是本发明中所述脉冲步进扫描电流示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，半导体激光器巴条单元一致性检测仪，其包括：探针台1、光学透镜2、线阵CCD3、微控制器系统4、程控电流源5和一维导轨6。探针台1、光学透镜2和线阵CCD3均安装于一维导轨6上。线阵CCD3和程控电流源5均与微控制器系统4连接，受微控制器系统4控制。程控电流源5的输出端连接探针台1的电极，通过电极给被测巴条7加载驱动电流。
所述半导体激光器巴条单元一致性检测仪的检测方法，包括以下步骤：
步骤一，将探针台1、光学透镜2和线阵CCD3均安装于一维导轨6上；线阵CCD3和程控电流源5均与微控制器系统4连接；被测巴条7安装于探针台1上，程控电流源5的输出端连接探针台1的电极，电极与被测巴条7连接；
步骤二，微控制器系统4控制程控电流源5产生步进扫描电流用于驱动被测巴条7，被测巴条7的各发光点经过光学透镜2成像于线阵CCD3，微控制器系统4通过线阵CCD3采集被测巴条7各发光点的亮度峰值，扫描电流每增大一步，微控制器系统4读取一次线阵CCD3，直至有发光点的亮度峰值达到线阵CCD3的饱和值为止；
步骤三，微控制器系统4以步骤二中被测巴条7各发光点的亮度为样本计算其方差，作为评价被测巴条7各单元一致性的指标，方差越大说明一致性越差，方差越小则说明一致性越好；设被测巴条7有n个发光点，所测各发光点的亮度值分别为x1、x2、...、xn，则方差s2的计算公式为：
本发明根据集成程控电流源5的不同，可设计为连续巴条(CW器件)单元一致性检测仪或脉冲巴条(QCW器件)单元一致性检测仪，或同时集成两种程控电流源，测量时由微控制器系统通过继电器将被测器件切换到相应的程控电流源输出端。连续巴条(CW器件)单元一致性检测时，程控电流源5产生的连续步进扫描电流如图2所示，脉冲巴条(QCW器件)单元一致性检测时，程控电流源5产生的脉冲步进扫描电流如图3所示。
实施例：半导体激光器巴条单元一致性检测仪，该仪器设计为连续巴条(CW器件)单元一致性检测仪，程控电流源5的输出电流范围0-30A，电流扫描步进值为50mA，每次扫描最多601个点。目前单巴条功率可达连续几百瓦、脉冲上千瓦，但阈值电流一般不超过30A。本实施例中的被测巴条7为波长808nm、阈值电流约15A、内部集成19个发光点的大功率半导体激光器巴条。测量时，将被测巴条7安装于探针台1上，微控制器系统4控制连续程控电流源5产生步进扫描电流(如图2所示)用于驱动被测巴条7，扫描电流步进值50mA，被测巴条7的各发光点经过光学透镜2成像于线阵CCD3，微控制器系统4通过线阵CCD3采集被测巴条7各发光点的亮度峰值。扫描电流每增大一步，微控制器系统4就读取一次线阵CCD3，直至有发光点的亮度峰值达到线阵CCD3的饱和值(255)为止。此时微控制器系统4通过线阵CCD3读出被测巴条7的其它18个发光点的亮度分别为254、253、252、251、250、249、248、247、246、245、244、243、242、241、240、239、238、237，则根据上述公式计算所得这19个点的亮度方差为30。假如另一支器件的19个发光点亮度分别为255、253、251、249、247、245、243、241、239、237、235、233、231、229、227、225、223、221、219，则所得方差为120，显然前者的一致性较好，后者的离散性更大。特例，如果19个点的亮度值均为255，则方差为0。

Claims (1)

1.半导体激光器巴条单元一致性检测仪的检测方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一，将探针台(1)、光学透镜(2)和线阵CCD(3)均安装于一维导轨(6)上；线阵CCD(3)和程控电流源(5)均与微控制器系统(4)连接；被测巴条(7)安装于探针台(1)上，程控电流源(5)的输出端连接探针台(1)的电极，电极与被测巴条(7)连接；
步骤二，微控制器系统(4)控制程控电流源(5)产生步进扫描电流用于驱动被测巴条(7)，被测巴条(7)的各发光点经过光学透镜(2)成像于线阵CCD(3)，微控制器系统(4)通过线阵CCD(3)采集被测巴条(7)各发光点的亮度峰值，扫描电流每增大一步，微控制器系统(4)就读取一次线阵CCD(3)，直至有发光点的亮度峰值达到线阵CCD(3)的饱和值为止；
步骤三，微控制器系统(4)以步骤二中被测巴条(7)各发光点的亮度为样本计算其方差，作为评价被测巴条(7)各单元一致性的指标，方差越大说明一致性越差，方差越小则说明一致性越好；设被测巴条(7)有n个发光点，所测各发光点的亮度值分别为x1、x2、...、xn，则方差s2的计算公式为：
其中，
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