CN111366830A - 一种半导体激光器低温测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体激光器低温测试装置，包括低温箱体，内具有放置待测激光器件的密闭腔体，所述密闭腔体具有至少一个第一进气口及至少一个第一出气口；防凝露组件，与所述第一进气口及所述第一出气口连接以形成闭合循环回路；操作部件，设于所述低温箱体上用于操作更换待测激光器件。密闭腔体提供低温测试环境；通过防凝露组件对密闭腔体内除湿，确保密闭腔体为低水汽环境，避免测试过程中凝露现象的发生；同时设置操作部件，通过操作部件操作更换待测激光器件，无需打开密闭腔体进行更换，保证测试过程的连续性，利于批量化测试，测试周期短，效率高。

Description

一种半导体激光器低温测试装置

技术领域

本发明属于激光器件低温测试设备技术领域，具体涉及一种半导体激光器低温测试装置。

背景技术

对激光器的性能参数测试是判断激光器好坏的重要依据。激光器性能参数包括LIV(light-current-voltage,功率电流电压)特性，即Ith阈值电流、Po输出功率、Vo工作电压等光电特性。

将激光器的测试温度降低，有利于打破激光器的物理限制，提高输出功率、电光转化效率等关键性能指标。半导体激光领域的研究人员一般采用液氮或者液氦等惰性气体作为一级冷源，PID电路控制温度，将被测激光器的温度控制在要求的测试温度从而实现激光器的低温测试。

当激光器件处于低温环境中测试时，空气中的水汽达到一定含量并会凝结在激光器件表面，造成凝露现象，影响激光器件的测试，一般室温环境下，5-10℃即开始凝露。为了解决凝露现象的产生，现有半导激光领域的研究人员通常采用真空杜瓦测试装置，通过将被测激光器件置于低温杜瓦内的腔体中，对腔体进行密封后抽真空，利用真空度的整体降低，从而降低腔体内的水分含量，采用液氮等冷源进行制冷使被测激光器件达到测试温度，进而完成激光器件的低温性能测试，虽然可以防止低温测试过程中凝露现象的发生，但是仍存在以下技术问题，即测试完一个器件需要更换器件时，做法是先提高密闭腔体内器件温度，防止打开密闭腔体时室温气体进入腔体内遇冷凝结容易造成对半导体器件的损坏，接着打开腔体更换器件，再封闭腔体并抽真空进行下一个器件的测试，导致测试周期较长，测试效率低下，不利于批量测试。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于现有的半导体激光器低温测试装置，采用抽真空方式防凝露现象，存在更换器件步骤繁琐，导致测试周期较长，不利于批量测试。

为此，本发明提供一种半导体激光器低温测试装置，包括：

低温箱体，内具有放置待测激光器件的密闭腔体，所述密闭腔体具有至少一个第一进气口及至少一个第一出气口；

防凝露组件，与所述第一进气口及所述第一出气口连接以形成闭合循环回路；

操作部件，设于所述低温箱体上用于操作更换待测激光器件。

可选的，所述的半导体激光器低温测试装置，所述防凝露组件包括：

第一防凝露部件，与所述第一出气口连接；

循环装置，与所述第一防凝露部件连接；及

与所述第一进气口、第一出气口及所述第一防凝露部件连接形成所述闭合循环回路的循环管道。

可选的，所述的半导体激光器低温测试装置，所述防凝露组件还包括：

第二防凝露部件，设置于所述密闭腔体内，与所述第一出气口及所述第一防凝露部件连接，用于对所述密闭腔体内的气体进行一次处理后经所述第一防凝露部件进行二次处理。

可选的，所述的半导体激光器低温测试装置，所述第一防凝露部件为分子筛除湿装置；所述分子筛除湿装置包括：

筒体，具有除湿腔体及与所述除湿腔体连通的第二进气口及第二出气口，所述除湿腔体内填设有颗粒状分子筛除湿剂；及

分别与所述第二进气口、第二出气口及所述循环管道连接的第一阀门；

所述第二防凝露部件为活性炭吸附装置。

可选的，所述的半导体激光器低温测试装置，所述低温箱体为手套箱，所述操作部件为手套。

可选的，所述的半导体激光器低温测试装置，所述密闭腔体内设有固定所述待测激光器件并对其进行制冷的制冷夹具，所述低温箱体位于所述制冷夹具位置设有供所述待测激光器件的激光出射的出光口。

可选的，所述的半导体激光器低温测试装置，还包括制冷装置，所述制冷装置与所述制冷夹具连接，用于对所述制冷夹具提供冷源以对所述待测激光器件进行制冷。

可选的，所述的半导体激光器低温测试装置，还包括设置于所述低温箱体上的用于测量所述密闭腔体内水氧浓度的水氧浓度测量装置。

可选的，所述的半导体激光器低温测试装置，还包括设置在所述密闭腔体一侧的用于向所述密闭腔体内传输待测激光器件的传递仓，所述传递仓通过密封门与所述密闭腔体隔开。

可选的，所述的半导体激光器低温测试装置，还包括与所述传递仓连接的用于对所述传递仓内抽真空和充放惰性气体的抽吸装置及用于检测所述传递仓内真空度的真空检测装置。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的半导体激光器低温测试装置，包括低温箱体，内具有放置待测激光器件的密闭腔体，所述密闭腔体具有至少一个第一进气口及至少一个第一出气口；

防凝露组件，与所述第一进气口及所述第一出气口连接以形成闭合循环回路；

操作部件，设于所述低温箱体上用于操作更换待测激光器件。

此结构的半导体激光器低温测试装置，在低温箱体内设置密闭腔体，为待测激光器件提供低温测试环境；防凝露组件与密闭腔体形成闭合循环回路，通过防凝露组件对密闭腔体内气体进行处理，确保密闭腔体为低水汽环境也即水氧浓度在凝露点范围以外，避免测试过程中凝露现象的发生；同时设置操作部件，通过操作部件操作更换待测激光器件，无需打开密闭腔体进行更换，保证测试过程的连续性，利于批量化测试，测试周期短，效率高。

2.本发明提供的半导体激光器低温测试装置，防凝露组件包括第一防凝露部件、循环管道和循环装置，实现测试过程中连续循环的除湿，确保密闭腔体内的水氧浓度保持在凝露点范围之外。

3.本发明提供的半导体激光器低温测试装置，防凝露组件还包括第二防凝露部件，通过第二防凝露部件进行一次吸附处理，再经第一防凝露部件进行二次除湿处理，可以大大提高除湿效率，进一步保证密闭腔体内水氧浓度在凝露点范围之外，避免凝露现象产生。

4.本发明提供的半导体激光器低温测试装置，还包括制冷装置，制冷装置通过保温不锈钢的冷媒管与制冷夹具连接，制冷装置向制冷夹具供应制冷剂对待测激光器件制冷，以达到测试所需的低温条件。

5.本发明提供的半导体激光器低温测试装置，还包括传递仓，传递仓与密闭腔体通过密封门密封隔开，通过抽吸装置对传递仓内抽真空及充放惰性气体比如氮气，使用时，先抽真空再充放惰性气体，如此连续重复多次以除去待测器件和开仓门引入的水汽，只需打开传递仓与密闭腔体之间的密封门即可向密闭腔体内传递待测激光器件，无需打开传递仓与外界之间的密封门，确保在传递待测激光器件过程中，密闭腔体与外界始终密封隔绝，水氧浓度始终保持在凝露点范围之外，不会产生凝露现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中的半导体激光器低温测试装置的主视结构示意图；

图2为本发明实施例1中的半导体激光器低温测试装置的后视结构示意图；

图3为本发明实施例1中的半导体激光器低温测试装置的低温箱体省略了正面板的结构示意图；

图4为本发明实施例1中的半导体激光器低温测试装置的制冷夹具和测试台组装的结构示意图；

图5为本发明实施例1中的半导体激光器低温测试装置的托盘与导轨配合的结构示意图。

附图标记说明：

1-低温箱体；11-上箱体；110-密闭腔体；111-测试台；112-导轨；113-托盘；12-下箱体；

2-防凝露组件；21-第一防凝露部件；22-循环泵；23-第二防凝露部件；24-循环管道；25-第一阀门；

3-操作部件；

4-制冷装置；41-冷媒管；41a-进液主管；41b-出液主管；41c-进液支管；41d-出液支管；42-第二阀门；

5-传递仓；51-密封门；

6-抽吸装置；

7-触摸显示屏；

8-水氧浓度测量装置；81-水探头；82-氧探头；

9-出光口；

10-制冷夹具；101-安装架；102-升降气缸；103-上夹块；104-下夹块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种半导体激光器低温测试装置，如图1至图5所示，包括低温箱体1、防凝露组件2、制冷装置4和操作部件3，其中低温箱体1内具有一密闭腔体110，用于放置待测激光器件(未示出)，密闭腔体110具有至少一个第一进气口(未示出)和第一出气口(未示出)；防凝露组件2与第一进气口、第一出气口连接以与密闭腔体110形成闭合循环回路；制冷装置4和低温箱体1连接用于对待测激光器件冷却以达到测试所需的低温条件；操作部件3设置在低温箱体1上用于对待测激光器件进行更换，以实现无需打开密闭腔体110更换待测激光器件的目的，可以连续进行测试，利于批量化测试。

如图1所示，低温箱体1呈四方体结构，包括两个相互独立的上箱体11和下箱体12，上箱体11支撑固定在下箱体12上方，上箱体11的正面板呈斜向下的结构，上箱体11内呈中空状以形成密闭腔体110，操作部件3为手套，设有两个，一左一右对称开设于上箱体11的正面板上，在上箱体11的背面与两个手套相对位置设有出光口9；待测激光器件放置于密闭腔体110内且激光出射方向正对出光口9，以便于在密闭腔体110外实现对激光器件的功率等性能的测试；具体地，在上箱体11的正面板上开设有两个左右并排排布的与密闭腔体连通的通孔(未示出)，在通孔的外边缘通过法兰(未示出)连接有手套，在法兰与手套间设置密封垫片(未示出)以实现密闭腔体密封；对于手套材质可以采用现有技术中常规的乳胶手套，密封性能较好；出光口9位置开设两个或其他数量比如一个、三个等长条形的通孔(未示出)，在长条形的通孔内开设左右并排排布的两个或者其他数量比如一个、三个、四个等，出光口9通过增透的镀膜石英玻璃封闭，待测激光器件的激光经过增透玻璃出射，在密闭腔体110外进行功率等性能指标的测量；在密闭腔体110内正对出光口9位置设置有测试台111和制冷夹具10，如图3所示，测试台111呈工字型，制冷夹具10固定在工字型测试台111顶部；对于制冷夹具10而言，如图4所示，制冷夹具10包括内部中空的框型结构的安装架101，安装架101顶端固定有升降气缸102，安装架101顶部设有与升降气缸102的升降轴(未示出)连接的上夹块103，上夹块103呈凹字形结构，安装架101底端设有与上夹块103相匹配的下夹块104，下夹块104也呈凹字形，下夹块104底部设有一个进液口(未示出)和一个出液口(未示出)，下夹块104内部设有与进液口及出液口连通的冷媒流道(未示出)，比如为现有常规的螺旋形或者U型冷媒流道；制冷装置4通过不锈钢材质的保温冷媒管41及密封管接件(未示出)以及第二阀门42与制冷夹具10中下夹块104上的进液口和出液口连通，为了便于描述，如图2和图4所示，冷媒管41包括与制冷装置4连接的进液主管41a、出液主管41b及与进液口连接的进液支管41c和与出液口连接的出液支管41d；冷媒例如无水酒精或者液氮等通过进液口进入冷媒流道，冷媒与放置于制冷夹具10上的待测激光器件进行热交换，使得待测激光器件达到测试所需的低温条件，与待测激光器件发生热交换后的冷媒经出液口回流至制冷装置4中。作为可选的，可以不设置制冷夹具10，直接在测试台111上开设进液口和出液口以及在测试台111内部设置冷媒流道；作为另一种可替换的实施例，可以不设置测试台111和制冷夹具10，直接在密闭腔体110底部设置进液口和出液口，在密闭腔体110底部设置冷媒流道，将待测激光器件放置于密闭腔体110底部进行制冷也在本发明的保护范围内。在密闭腔体110底部的下箱体12内设有一空腔9(未示出)，该空腔内设置有防凝露组件2。如图3所示，在密闭腔体110的右侧设有一圆筒状的传递仓5，传递仓5的左右两端分别设置密封门51，密闭腔体110的右侧与传递仓5之间通过密封门51密封隔开；当需要从传递仓5传递待测激光器件至密闭腔体110或从密闭腔体110内将已经测试好的激光器件至传递仓5时，只需打开密闭腔体110与传递仓5之间的密封门51即可，密封门51结构为现有常规的密封门结构，比如旋转开合式密封门等，具体结构和工作原理不做详细描述和限定，并非本发明的创造点。为了确保在打开密封门51时传递仓5内的空气进入到密闭腔体110内不会影响密闭腔体110内的气体的水氧浓度，在将传递仓5外侧也即如图3所示的右侧的密封门51打开往传递仓5内传递待测激光器件并关闭密封门51后，对传递仓5内进行抽真空，抽完真空后对传递仓内充放惰性气体比如氮气，通过多次抽真空及充放氮气，来降低传递仓5内的水分含量，如此在通过打开传递仓5内侧也即如图3所示的左侧的密封门51往密闭腔体110内传递待测激光器件时，由于传递仓5内已数次抽真空和充氮气去除传递仓内的水汽，因此气体中水分含量始终维持在凝露点范围以外，不会在激光器件表面产生凝露现象；具体地，如图3所示，在传递仓5外壁面设置一抽真空口(未示出)，抽吸装置6为现有市场上常见的真空泵通过真空管(未示出)连接该抽真空口，依次向传递仓5内抽真空再连接氮气罐对传递仓内充放氮气，如此反复数次以除去传递仓5内的水汽。优选地，在抽真空口位置还可以设置一个真空检测装置(未示出)，比如现有市场上常见的真空传感器等。可选的，在第一进气口位置还设有一个过滤装置(未示出)，对于对经过防凝露组件2除湿过滤后的气体进行过滤，为现有常规的筒状滤芯过滤装置，具体结构不做描述和限定。

对于制冷装置4而言，为现有常规的制冷装置，具体结构不做详细描述和限定，可以采用二级制冷模式，比如在制冷装置4内设有两个腔体(未示出)，两个腔体之间通过换热板(未示出)隔开，其中一个腔体内设置一级冷源，另一个腔体内设置二级冷源，一级冷源采用液氮相变吸热，或者电驱压缩机吸热，二级冷源采用无水酒精等有机溶剂，二级冷源通过换热板与一级冷源之间发生热交换制冷后经过不锈钢的冷媒管41进入到制冷夹具10中与待测激光器件之间发生热交换，对待测激光器件进行制冷后回流至制冷装置4内再次循环使用。

对于防凝露组件2而言，如图3所示，包括第一防凝露部件21、第二防凝露部件23、循环装置22和循环管道24，其中第一防凝露部件21为但不局限于分子筛除湿装置，设置在下箱体12的空腔内，与密闭腔体110的第一出气口通过循环管道24连接，包括筒体(未示出)和第一阀门25，筒体具有第二进气口(未示出)和第二出气口(未示出)，筒体内具有与第二进气口及第二出气口连通的除湿腔体(未示出)，除湿腔体内填充有颗粒状分子筛除湿剂(未示出)，颗粒状分子筛除湿剂为现有市场上常见的过滤除水功能的分子筛除湿剂，具体不做限定和描述；第二进气口和第二出气口分别设有一个第一阀门25；第二防凝露部件23为活性炭吸附装置，设置在密闭腔体110内，呈筒状，具有进口(未示出)和出口(未示出)，进口与密闭腔体110连通，出口与第一出气口密封连接，主要目的在于吸附从制冷夹具10中挥发出来的冷媒，确保密闭腔体110内的气体中水氧浓度在凝露点范围之外，避免在测试过程中，待测激光器件表面产生凝露；第二防凝露部件23进行一次除湿干燥，活性炭还具有过滤的作用，之后再经第一防凝露部件21进行二次除湿干燥，双重除湿过滤，除湿效果好；循环装置22设置在第二出气口端也即如图3所示的左端，一端通过循环管道24与第一防凝露部件21的第二出气口连接，另一端通过循环管道24与密闭腔体110的第一进气口连接，使得密闭腔体110与防凝露组件2之间形成闭合循环回路。作为可选的，防凝露组件2可以不设置第二防凝露部件23，仅仅包括第一防凝露部件21和循环装置22及循环管道24。可选的，循环装置22为现有市场上常见的循环泵，具体结构和工作原理在此不做详细描述和限定。

可选的，本发明的第一进气口和第二进气口的数量优选为一个，当然其他数量也在本发明的保护范围内。为了便于可视化监测密闭腔体110内的水氧浓度，在低温箱体1顶部还设有水氧浓度测量装置8，如图1所示，在低温箱体1顶部设有一个水探头81和一个氧探头82。在低温箱体1的右侧壁面上还设有触摸显示屏7，上述各部件中的第一阀门25、第二阀门42、水探头81、氧探头82、循环装置22、抽吸装置6、真空检测装置等均与触摸显示屏7电连接，通过触摸显示屏7控制各部件的运行以及参数的设定等。可选的，如图3和图5所示，在上箱体11的密闭腔体110的左内侧壁上设有两个平行间隔排布的沿竖向方向延伸的导轨112，在导轨112上设有上下两个平行设置的可沿导轨112上下平移滑动的用于移栽待测激光器件的托盘113，首先将托盘113降低至最底端，将待测激光器件放置于托盘113上，然后再推动托盘113上升至与测试台111同高度位置后将待测激光器件移动至测试台111的制冷夹具10上固定制冷达到测试所需温度后进行测试，无需通过手直接将待测激光器件提升至测试台111上。可选的，如图1至图3所示，在低温箱体1的下箱体12底部四个角位置设有万向轮(未示出)。

测试过程中，当需要更换待测激光器件时，只需要关闭第二阀门42，停止对制冷夹具10中通冷媒，待制冷夹具10中的冷媒排出后，升降气缸102驱动上夹块103上升，通过手套将已经测试好的激光器件取出放置于托盘113上，并将托盘113上放置的待测激光器件移至制冷夹具10上，升降气缸102下降将待测激光器件固定，打开第二阀门42对制冷夹具10通冷媒以对待测激光器件制冷达到测试温度，在更换激光器件过程中，防凝露组件2始终处于工作状态，当需要添加新的待测激光器件时，只需打开传递仓5与密闭腔体110之间的密封门51即可；无需像采用抽真空的低温测试装置那样需要打开密封腔体破真空、升温、更换激光器件以及抽真空等步骤，也不会出现在打开密封腔体更换激光器件时室温水汽在激光器件表面产生凝露现象，导致激光器件破坏的可能；更换更加方便，测试周期更短，利于批量化测试。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种半导体激光器低温测试装置，其特征在于，包括：

低温箱体(1)，内具有放置待测激光器件的密闭腔体(110)，所述密闭腔体(110)具有至少一个第一进气口及至少一个第一出气口；

防凝露组件(2)，与所述第一进气口及所述第一出气口连接以形成闭合循环回路；

操作部件(3)，设于所述低温箱体(1)上用于操作更换待测激光器件。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器低温测试装置，其特征在于，所述防凝露组件(2)包括：

第一防凝露部件(21)，与所述第一出气口连接；

循环装置(22)，与所述第一防凝露部件(21)连接；及

与所述第一进气口、第一出气口及所述第一防凝露部件(21)连接形成所述闭合循环回路的循环管道(24)。

3.根据权利要求2所述的半导体激光器低温测试装置，其特征在于，所述防凝露组件(2)还包括：

第二防凝露部件(23)，设置于所述密闭腔体(110)内，与所述第一出气口及所述第一防凝露部件(21)连接，用于对所述密闭腔体(110)内的气体进行一次处理后经所述第一防凝露部件(21)进行二次处理。

4.根据权利要求3所述的半导体激光器低温测试装置，其特征在于，所述第一防凝露部件(21)为分子筛除湿装置；所述分子筛除湿装置包括：

筒体，具有除湿腔体及与所述除湿腔体连通的第二进气口及第二出气口，所述除湿腔体内填设有颗粒状分子筛除湿剂；及

分别与所述第二进气口、第二出气口及所述循环管道(24)连接的第一阀门(25)；

所述第二防凝露部件(23)为活性炭吸附装置。

5.根据权利要求1所述的半导体激光器低温测试装置，其特征在于，所述低温箱体(1)为手套箱，所述操作部件(3)为手套。

6.根据权利要求1至5任一项所述的半导体激光器低温测试装置，其特征在于，所述密闭腔体(110)内设有固定所述待测激光器件并对其进行制冷的制冷夹具(10)，所述低温箱体(1)位于所述制冷夹具(10)位置设有供所述待测激光器件的激光出射的出光口(9)。

7.根据权利要求6所述的半导体激光器低温测试装置，其特征在于，还包括制冷装置(4)，所述制冷装置(4)与所述制冷夹具(10)连接，用于对所述制冷夹具(10)提供冷源以对所述待测激光器件进行制冷。

8.根据权利要求1所述的半导体激光器低温测试装置，其特征在于，还包括设置于所述低温箱体(1)上的用于测量所述密闭腔体(110)内水氧浓度的水氧浓度测量装置(8)。

9.根据权利要求1或8所述的半导体激光器低温测试装置，其特征在于，还包括设置在所述密闭腔体(110)一侧的用于向所述密闭腔体(110)内传输待测激光器件的传递仓(5)，所述传递仓(5)通过密封门(51)与所述密闭腔体(110)及大气环境隔开。

10.根据权利要求9所述的半导体激光器低温测试装置，其特征在于，还包括与所述传递仓(5)连接的用于对所述传递仓(5)内抽真空和充放惰性气体的抽吸装置(6)及用于检测所述传递仓(5)内真空度的真空检测装置。

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