CN108983064A - 半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法及装置 - Google Patents

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张振峰
杨国良
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Abstract

本发明公开了半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法和装置，方法包括以下步骤：步骤一、对芯片进行直流测试，测试芯片的直流特性指标；步骤二、根据步骤一测得的直流特性指标，计算出芯片在调制状态下的工作电流Iop，按照应用时的消光比计算出，峰值功率点P1及峰值功率点P0的工作电流I1、I0；步骤三、将偏置器切换到动态模式，电流源给出脉冲调制电流，调整脉冲调制电流加电的范围为I0～I1，测试芯片的动态光谱。本发明在芯片直流测试的基础上，增加调制测试，测试半导体激光二极管芯片的动态调制下的光谱特性，从而筛除未加调制和调制下激射的光谱会发生变化的芯片，从而提供后续续封装阶段的器件的合格率。

Description

半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法及装置
技术领域
本发明涉及芯片测试领域，具体的说是涉及半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法及装置。
背景技术
半导体激光二极管在长距离应用时，分布反馈半导体激光器(DFB-LD)，作为载波光源是高速长距离通信系统中必不可少的器件，而DFB-LD在未加调制和调制下激射的光谱会发生变化，这主要是由于芯片设计、解理一致性、镀膜一致性、增益特点、高电流下的空间烧孔等引起的。这种变化会导致实际应用时的产品指标发生变化。由于裸芯片的尺寸较小，测试直流特性已经不易，在测试动态特性的方法和方案都较为困难。从生产角度讲，如果在芯片生产阶段不能完整的测试筛选出这类未加调制和调制下激射的光谱会发生变化的不良芯片会导致后续封装阶段的器件不良。
本发明着重从该角度出发，在芯片测试阶段测试激光二极管的动态调制下的光谱特性，从而筛除此类不良产品。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法及装置。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明提供了半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法，包括以下步骤：
步骤一、对半导体激光二极管芯片进行直流测试，测试出半导体激光二极管芯片的直流特性指标；
步骤二、根据步骤一测得的直流特性指标，计算出半导体激光二极管芯片在调制状态下的工作电流Iop，并按照应用时的消光比计算出半导体激光二极管的峰值功率点P1及峰值功率点P0的工作电流I1、I0；
步骤三、将偏置器切换到动态模式，通过电流源给出脉冲调制电流，测试出半导体激光二极管芯片的动态光谱。
上述技术方案中，所述步骤三中，所述电流源给出脉冲调制电流加电的范围为I0～I1。
上述技术方案中，所述步骤一中，对半导体激光二极管芯片进行直流测试，测试出半导体激光二极管芯片的直流特性指标，具体包含以下步骤：
1)将偏置器接入直流源，直流源通过探针及半导体激光二极管芯片背部电极给半导体激光二极管芯片供直流电，对半导体激光二极管芯片进行直流测试；
2)通过透镜将半导体激光二极管芯片发射光耦合到光纤并进入光谱仪，测得出半导体激光二极管芯片的直流特性指标。
上述技术方案中，所述步骤三中，将偏置器切换到动态模式，通过电流源给出脉冲调制电流，测试出半导体激光二极管芯片的动态光谱，具体包含以下步骤：
1)将偏置器切换到调制驱动源；
2)制驱动源通过探针及半导体激光二极管芯片背部电极给半导体激光二极管芯片供脉冲调制电流，进入动态测试；
3)调整脉冲调制电流加电的范围为I0～I1，通过透镜将半导体激光二极管芯片发射光耦合到光纤并进入光谱仪，测得半导体激光二极管芯片的动态光谱。
上述技术方案中，所述调制驱动源内部设有阻抗匹配电路。
上述技术方案中，所述阻抗匹配电路中设有匹配电阻，所述匹配电阻的电阻值为40～45Ω。
上述技术方案中，所述阻抗匹配电路中的驱动电流为0～150mA。
本发明还提供了半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试装置，包括半导体激光二极管芯片、探针、测试台、光纤、透镜和光谱仪，其特征在于，还包括电流源、偏置器和同轴电缆；
所述半导体激光二极管芯片放于测试台上，电流源通过探针及芯片背部电极给半导体激光二极管芯片供电，所述电流源包括直流源和调制驱动源，所述直流源和调制驱动源采用偏置器经过同轴电缆选择接入供电电路中，分别给半导体激光二极管芯片提供直流电流和脉冲调制电流，半导体激光二极管芯片发射光通过透镜耦合到光纤进入光谱仪，光谱仪测试半导体激光二极管芯片的光谱特性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在芯片直流测试的基础上，增加了调制测试，测试半导体激光二极管芯片在动态调制下的光谱特性，从而筛除未加调制和调制下激射的光谱会发生变化的芯片，进而保证后续封装阶段的器件合格率。
附图说明
图1为现有技术中芯片直流测试的示意图；
图2为本实施例中芯片高速直调动态光谱测试的示意图；
附图标记说明：
11、芯片；12、探针；13、光纤；14、测试台；15、透镜；16、电流源；17、光谱仪；
21、芯片；22、探针；23、光纤；24、测试台；25、透镜；26、电流源；261、直流源；262、调制驱动源；27、光谱仪；28、偏置器；29、同轴电缆。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。
本发明提供了半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法，包括以下步骤：
步骤一、对半导体激光二极管芯片进行直流测试，测试出半导体激光二极管芯片的直流特性指标；
步骤二、根据步骤一测得的直流特性指标，计算出半导体激光二极管芯片在调制状态下的工作电流Iop，并按照应用时的消光比计算出半导体激光二极管的峰值功率点P1及峰值功率点P0的工作电流I1、I0；
步骤三、将偏置器28切换到动态模式，通过电流源给出脉冲调制电流，测试出半导体激光二极管芯片的动态光谱。其中，所述电流源给出脉冲调制电流加电的范围为I0～I1。
本发明中，所述步骤一中，对半导体激光二极管芯片进行直流测试，测试出半导体激光二极管芯片的直流特性指标，具体包含以下步骤：
1)将偏置器28接入直流源261，直流源261通过探针22及半导体激光二极管芯片背部电极给半导体激光二极管芯片21供直流电，对半导体激光二极管芯片21进行直流测试；
2)通过透镜25将半导体激光二极管芯片21发射光耦合到光纤23并进入光谱仪27，测得出半导体激光二极管芯片21的直流特性指标。
本发明中，所述步骤三中，将偏置器28切换到动态模式，通过电流源给出脉冲调制电流，测试出半导体激光二极管芯片的动态光谱，具体包含以下步骤：
1)将偏置器28切换到调制驱动源262；
2)调制驱动源262通过探针22及半导体激光二极管芯片21背部电极给半导体激光二极管芯片21供脉冲调制电流，进入动态测试；
3)调整脉冲调制电流加电的范围为I0～I1，通过透镜25将半导体激光二极管芯片21发射光耦合到光纤23并进入光谱仪27，测得半导体激光二极管芯片21的动态光谱。
其中，所述调制驱动源262内部设有阻抗匹配电路。所述阻抗匹配电路中设有匹配电阻，所述匹配电阻的电阻值为40～45Ω，整个阻抗匹配电路匹配到50欧姆的特征阻抗。所述阻抗匹配电路中的驱动电流为0～150mA。
现有技术中，传统方法是只对芯片进行直流测试，如图1所示，芯片11放于测试台14上，电流源16通过探针12及芯片背部电极给芯片供直流电，芯片11发射光通过透镜15耦合到光纤13进入光谱仪17，光谱仪17测试芯片11的光谱特性。在芯片测试阶段未进行调制下激射的芯片光谱性能，会导致后续封装阶段的器件不良。
本发明中，在芯片测试阶段，进行未加调制和调制下激射的芯片的光谱性能，筛选出未加调制和调制下激射的光谱会发生变化的芯片，可提高后续封装阶段的器件合格率。半导体激光二极管芯片采用动态测试方法：在直流测试的基础上，增加调制测试，直流测试完成后切换电路到动态测试，电流源给出脉冲调制电流，调制速率根据芯片的应用范围设置，并在电路设计时做阻抗匹配，防止芯片的反射造成测试异常。
如图2所示，本发明还提供了半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试装置，包括半导体激光二极管芯片21、探针22、测试台24、光纤23、透镜25和光谱仪27，其特征在于，还包括电流源26、偏置器28和同轴电缆29；
所述半导体激光二极管芯片21放于测试台24上，电流源26通过探针22及芯片背部电极给半导体激光二极管芯片21供电，所述电流源26包括直流源261和调制驱动源262，直流源261和调制驱动源262采用偏置器28经过同轴电缆29选择接入供电电路中，分别给半导体激光二极管芯片21提供直流电流和脉冲调制电流，半导体激光二极管芯片21发射光通过透镜25耦合到光纤23进入光谱仪27，光谱仪27测试半导体激光二极管芯片21的光谱特性。
半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试装置的操作步骤：
步骤一、将偏置器28接入直流源261，直流源261通过探针12及半导体激光二极管芯片背部电极给半导体激光二极管芯片21供直流电，对半导体激光二极管芯片21进行直流测试，半导体激光二极管芯片21发射光通过透镜25耦合到光纤23进入光谱仪27，测得半导体激光二极管芯片21的直流特性指标；
步骤二、根据测得的直流特性指标，计算出芯片21在调制状态下的工作电流Iop，按照应用时的消光比计算出，峰值功率点P1及峰值功率点P0的工作电流I1、I0；
步骤三、将偏置器28切换到调制驱动源262，调制驱动源262通过探针22及半导体激光二极管芯片背部电极给半导体激光二极管芯片21供脉冲调制电流，进入动态测试，调整脉冲调制电流加电的范围为I0～I1，通过透镜25将半导体激光二极管芯片21发射光耦合到光纤23并进入光谱仪27，测得半导体激光二极管芯片的动态光谱。
其中，所述调制驱动源262内部设有阻抗匹配电路。所述阻抗匹配电路中设有匹配电阻，所述匹配电阻的电阻值为40～45Ω，整个阻抗匹配电路匹配到50欧姆的特征阻抗。所述阻抗匹配电路中的驱动电流为0～150mA。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、对半导体激光二极管芯片进行直流测试，测试出半导体激光二极管芯片的直流特性指标；
步骤二、根据步骤一测得的直流特性指标，计算出半导体激光二极管芯片在调制状态下的工作电流Iop，并按照应用时的消光比计算出半导体激光二极管的峰值功率点P1及峰值功率点P0的工作电流I1、I0；
步骤三、将偏置器(28)切换到动态模式，通过电流源给出脉冲调制电流，测试出半导体激光二极管芯片的动态光谱。
2.根据权利要求1所述的半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法，其特征在于：所述步骤三中，所述电流源给出脉冲调制电流加电的范围为I0～I1。
3.根据权利要求1所述的半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法，其特征在于：所述步骤一中，对半导体激光二极管芯片进行直流测试，测试出半导体激光二极管芯片的直流特性指标，具体包含以下步骤：
1)将偏置器(28)接入直流源(261)，直流源(261)通过探针(22)及半导体激光二极管芯片背部电极给半导体激光二极管芯片(21)供直流电，对半导体激光二极管芯片(21)进行直流测试；
2)通过透镜(25)将半导体激光二极管芯片(21)发射光耦合到光纤(23)并进入光谱仪(27)，测得出半导体激光二极管芯片(21)的直流特性指标。
4.根据权利要求1所述的半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法，其特征在于：所述步骤三中，将偏置器(28)切换到动态模式，通过电流源给出脉冲调制电流，测试出半导体激光二极管芯片的动态光谱，具体包含以下步骤：
1)将偏置器(28)切换到调制驱动源(262)；
2)调制驱动源(262)通过探针(22)及半导体激光二极管芯片(21)背部电极给半导体激光二极管芯片(21)供脉冲调制电流，进入动态测试；
3)调整脉冲调制电流加电的范围为I0～I1，通过透镜(25)将半导体激光二极管芯片(21)发射光耦合到光纤(23)并进入光谱仪(27)，测得半导体激光二极管芯片(21)的动态光谱。
5.根据权利要求4所述的半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法，其特征在于：所述调制驱动源(262)内部设有阻抗匹配电路。
6.根据权利要求5所述的半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法，其特征在于：所述阻抗匹配电路中设有匹配电阻，所述匹配电阻的电阻值为40～45Ω。
7.根据权利要求5或6所述的半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试方法，其特征在于：所述阻抗匹配电路中的驱动电流为0～150mA。
8.半导体激光二极管芯片高速直调动态光谱测试装置，包括半导体激光二极管芯片(21)、探针(22)、测试台(24)、光纤(23)、透镜(25)和光谱仪(27)，其特征在于，还包括电流源(26)、偏置器(28)和同轴电缆(29)；
所述半导体激光二极管芯片(21)放于测试台(24)上，电流源(26)通过探针(22)及半导体激光二极管芯片背部电极给半导体激光二极管芯片(21)供电，所述电流源(26)包括直流源(261)和调制驱动源(262)，所述直流源(261)和调制驱动源(262)采用偏置器(28)经过同轴电缆(29)选择接入供电电路中，分别给半导体激光二极管芯片(21)提供直流电流和脉冲调制电流，半导体激光二极管芯片(21)发射光通过透镜(25)耦合到光纤(23)进入光谱仪(27)，光谱仪(27)测试半导体激光二极管芯片(21)的光谱特性。
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