CN112098046A - 一种半导体激光器的检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体激光器的检测系统及方法，半导体激光器包括由壳体所形成的收容腔以及半导体激光发射芯片，在半导体激光发射芯片的供电引脚与电源输入端之间串接不可恢复的异常供电保护单元，异常供电保护单元用于在电源输入端输入的电压或者电流异常时，自动断开供电，且电源输入端后续输入的电压和电流正常时，无法恢复供电状态；收容腔内部固定安装有不可逆的热敏变色片，热敏变色片在所述收容腔内环境的温度高于预设温度时变色，且在收容腔内环境的温度高于预设温度时变色，且在收容腔内环境的温度后续恢复到预设温度范围内，依然保持变色后的颜色；收容腔内设置有湿度传感器，以检测和保存收容腔内环境的湿度数据。

Description

一种半导体激光器的检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器监测系统领域，更具体地说，涉及一种半导体激光器的检测系统及检测方法。

背景技术

半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生激光的器件，其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带(导带与价带)之间，或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。半导体激光器是目前工业激光领域最重要的器件之一，可以用于高功率光纤激光器泵浦、大功率照明以及高功率半导体直接加工系统等。

在半导体激光器售出后，一部分的半导体激光器会发生损坏，相对于一般的电子仪器而言，半导体激光器的维修成本较高，因此对于生产保修方而言，有必要区分是自然故障，还是客户自身的使用出了问题造成的半导体激光器故障，然而目前现有技术没有合适的技术方案来进行区分。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中没有合适的技术方案来进行区分半导体激光器是自然故障，还是客户自身的使用出了问题造成的半导体激光器故障的技术缺陷，提供了一种半导体激光器的检测系统及检测方法。

根据本发明的其中一方面，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种半导体激光器的检测系统，所述半导体激光器包括由壳体所形成的收容腔，以及固定于收容腔内的半导体激光发射芯片，在所述半导体激光发射芯片的供电引脚与电源输入端之间串接不可恢复的异常供电保护单元，所述不可恢复的异常供电保护单元用于在电源输入端输入的电压或者电流异常时，自动断开供电，且电源输入端后续输入的电压和电流正常时，无法恢复供电状态；所述收容腔内部固定安装有不可逆的热敏变色片，所述不可逆的热敏变色片在所述收容腔内环境的温度高于预设温度时变色，且在所述收容腔内环境的温度高于预设温度时变色，且在所述收容腔内环境的温度后续恢复到所述预设温度范围内，依然保持变色后的颜色；所述收容腔内设置有湿度传感器，以检测和保存收容腔内环境的湿度数据。

进一步地，在本发明的半导体激光器的检测系统中，所述不可恢复的异常供电保护单元为保险丝、不可恢复的自动保险装置或者不可恢复的自动开关。

进一步地，在本发明的半导体激光器的检测系统中，所述湿度传感器的数据输出引脚连接数据传输线，所述数据传输线穿过所述收容腔，以采用有线的方式为外部检测设备提供数据；或者，所述收容腔内还设置有无线传输电路，所述湿度传感器电性连接所述无线传输电路，以采用无线的方式为外部检测设备提供数据。

进一步地，在本发明的半导体激光器的检测系统中，还包括静电传感器以及控制器，所述静电传感器连接并受控于控制器，在所述半导体激光发射芯片的供电引脚与电源输入端之间还串接有一受控开关，受控开关连接并受控于控制器，所述静电传感器用于采集壳体上的静电数据并传输至所述控制器，所述控制器用于在壳体上的静电超过预设静电量时，控制所述受控开关断开。

进一步地，在本发明的半导体激光器的检测系统中，所述壳体上设置有防静电涂层。

根据本发明的另一方面，本发明为解决其技术问题，还提供一种半导体激光器的检测方法，用于上述任一项所述的半导体激光器的检测系统中，包含如下步骤：

S1、对检测半导体激光器进行检测，判断是否发生故障，若否，则本次检测流程结束，否则进入步骤S2；

S2、通过外部检测设备获取所述湿度数据，然后基于所述湿度数据，判断湿度在半导体激光器使用时是否大于预设相对湿度值，若是，则判断为客户使用导致的故障，否则进入步骤S3；

S3、拆开所述半导体激光器的收容腔，根据所述不可恢复的异常供电保护单元的状态，判断所述半导体激光器是否发生过异常供电，若是，则判断为客户使用导致的故障，否则进入步骤S4；

S4、获取所述热敏变色片的颜色，从而判断所述收容腔内环境的温度是否高于过预设温度，若是，则判断为客户使用导致的故障，否则判断为自然故障。

进一步地，在本发明的半导体激光器的检测方法中，所述预设相对湿度值大于30％。

实施本发明的半导体激光器的检测系统及检测方法，具有以下有益效果：通过本发明的半导体激光器的检测系统及检测方法，能够有效检测出区分半导体激光器是自然故障，还是客户自身的使用出了问题造成的半导体激光器故障，检测准确率高，能够有效降低生产保修的成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是一种半导体激光器的内部原理示意图；

图2是本发明的半导体激光器的检测系统一实施例的原理示意图；

图3是本发明的半导体激光器的检测方法一实施例的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参考图1，半导体激光器的内部原理示意图，该半导体激光器包含多路激光单元与聚焦透镜5，多路激光单元用于发射激光束，每一路激光单元皆可以产生激光，并将各路激光通过聚焦透镜5叠加形成激光束。聚焦透镜5用于聚焦激光束并将激光束耦合至光纤6。每路激光单元皆包括:半导体激光发射芯片1、快轴准直镜2、慢轴准直镜3及反射镜4(图1中仅标识出一组)。半导体激光发射芯片1用于产生激光，快轴准直镜2设置于半导体激光发射芯片1的输出端，用于准直处理激光，慢轴准直镜3设置于快轴准直镜2的输出端，用于准直处理经过快轴准直镜2处理后的激光，反射镜4设置于慢轴准直镜3的输出端，用于反射并空间叠加经过慢轴准直镜3处理后的激光以形成激光束，并通过聚焦透镜5将激光束相合至光纤6。在其他实施例中，激光单元也可以仅为1路。

参考图2，图2是本发明的半导体激光器的检测系统一实施例的原理示意图。本实施的半导体激光器的检测系统继续以图1所示出的多路激光单元进行说明，但是图中仅示意出一个半导体激光发射芯片1。半导体激光器包括由壳体0所形成的收容腔，以及固定于收容腔内的半导体激光发射芯片1，壳体0上优选地设置防静电涂层，收容腔优选地进行密封。

在半导体激光发射芯片1的供电引脚与电源输入端之间串接不可恢复的异常供电保护单元7，所述不可恢复的异常供电保护单元7用于在电源输入端输入的电压或者电流异常时，自动断开供电，且电源输入端后续输入的电压和电流正常时，无法恢复供电状态。不可恢复的异常供电保护单元7一方面可以为半导体激光发射芯片1提供断电保护，另一方面还可以为半导体激光器的检测方法的实现提供判断依据。

收容腔内部固定安装有不可逆的热敏变色片8，不可逆的热敏变色片8在所述收容腔内环境的温度高于预设温度时变色，且在所述收容腔内环境的温度高于预设温度时变色，且在所述收容腔内环境的温度后续恢复到所述预设温度范围内，依然保持变色后的颜色。半导体激光器收容腔内部，置热敏变相片8用于判断激半导体光器壳体内部温度是否异常，不可逆的热敏变色片8，在温度过高时时变色，且不可逆。热敏变色片8的选型主要取决于预设温度的设置，预设温度可以通过型式试验测量半导体激光器正常工作时，收容腔内环境的温度进行得到，预设温度的取值一般大于型式试验测量半导体激光器正常工作时收容腔内环境的温度。

所述收容腔内设置有湿度传感器9，以检测和保存收容腔内环境的湿度数据。位于收容腔内的包括半导体激光发射芯片1在内的器件，在一定相对湿度范围内可以正常工作，例如5％到10％时，但是当相对湿度过高时，例如50％时，半导体激光器就很容易发生故障，此时可以通过湿度传感器检测容腔内环境的湿度。至于相对湿度超过多少时，半导体激光器会发生故障，可以通过极限时限法得到，也可以基于经验得到。相对湿度(RelativeHumidity)，用RH表示。表示空气中的绝对湿度与同温度和气压下的饱和绝对湿度的比值，得数是一个百分比。

在半导体激光器上电工作后，湿度传感器9检测收容腔内环境的湿度数据，然后传输存储单元进行存储，在半导体激光器断电不工作后，湿度传感器9掉电也不采集数据，存储单元不存储湿度数据。

在本实施例的半导体激光器的检测系统中，所述不可恢复的异常供电保护单元7为保险丝、不可恢复的自动保险装置或者不可恢复的自动开关。湿度传感器9的数据输出引脚连接数据传输线10，所述数据传输线10穿过所述收容腔，以采用有线的方式为外部检测设备提供数据，即本实施例中，存储的湿度数据是为半导体激光器工作时的湿度数据。

在本发明的另一半导体激光器的检测系统中，收容腔内还设置有无线传输电路，所述湿度传感器电性连接所述无线传输电路，以采用无线的方式为外部检测设备提供数据。

在本发明的半导体激光器的检测系统的其他实施例中，还可以包括静电传感器以及控制器，所述静电传感器连接并受控于控制器，在所述半导体激光发射芯片的供电引脚与电源输入端之间还串接有一受控开关，受控开关连接并受控于控制器，所述静电传感器用于采集壳体上的静电数据并传输至所述控制器，所述控制器用于在壳体上的静电超过预设静电量时，控制所述受控开关断开。

参考图3，还提供一种半导体激光器的检测方法，用于上述的半导体激光器的检测系统中，包含如下步骤：

S1、对检测半导体激光器进行检测，判断是否发生故障，若否，则本次检测流程结束，否则进入步骤S2；

S2、通过外部检测设备获取所述湿度数据，然后基于所述湿度数据，判断湿度在半导体激光器使用时是否大于预设相对湿度值，若是，则判断为客户使用导致的故障，否则进入步骤S3；

S3、拆开所述半导体激光器的收容腔，根据所述不可恢复的异常供电保护单元的状态，判断所述半导体激光器是否发生过异常供电，若是，则判断为客户使用导致的故障，否则进入步骤S4；

S4、获取所述热敏变色片的颜色，从而判断所述收容腔内环境的温度是否高于过预设温度，若是，则判断为客户使用导致的故障，否则判断为自然故障。

这个预设相对湿度值取值过小容易发生误判，因此取值一般建议大于10％。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种半导体激光器的检测系统，所述半导体激光器包括由壳体所形成的收容腔，以及固定于收容腔内的半导体激光发射芯片，其特征在于，在所述半导体激光发射芯片的供电引脚与电源输入端之间串接不可恢复的异常供电保护单元，所述不可恢复的异常供电保护单元用于在电源输入端输入的电压或者电流异常时，自动断开供电，且电源输入端后续输入的电压和电流正常时，无法恢复供电状态；所述收容腔内部固定安装有不可逆的热敏变色片，所述不可逆的热敏变色片在所述收容腔内环境的温度高于预设温度时变色，且在所述收容腔内环境的温度高于预设温度时变色，且在所述收容腔内环境的温度后续恢复到所述预设温度范围内，依然保持变色后的颜色；所述收容腔内设置有湿度传感器，以检测和保存收容腔内环境的湿度数据。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器的检测系统，其特征在于，所述不可恢复的异常供电保护单元为保险丝、不可恢复的自动保险装置或者不可恢复的自动开关。

3.根据权利要求1所述的半导体激光器的检测系统，其特征在于，所述湿度传感器的数据输出引脚连接数据传输线，所述数据传输线穿过所述收容腔，以采用有线的方式为外部检测设备提供数据；或者，所述收容腔内还设置有无线传输电路，所述湿度传感器电性连接所述无线传输电路，以采用无线的方式为外部检测设备提供数据。

4.根据权利要求1所述的半导体激光器的检测系统，其特征在于，还包括静电传感器以及控制器，所述静电传感器连接并受控于控制器，在所述半导体激光发射芯片的供电引脚与电源输入端之间还串接有一受控开关，受控开关连接并受控于控制器，所述静电传感器用于采集壳体上的静电数据并传输至所述控制器，所述控制器用于在壳体上的静电超过预设静电量时，控制所述受控开关断开。

5.根据权利要求1所述的半导体激光器的检测系统，其特征在于，所述壳体上设置有防静电涂层。

6.一种半导体激光器的检测方法，用于如权利要求1-5任一项所述的半导体激光器的检测系统中，其特征在于，包含如下步骤：

S1、对检测半导体激光器进行检测，判断是否发生故障，若否，则本次检测流程结束，否则进入步骤S2；

S2、通过外部检测设备获取所述湿度数据，然后基于所述湿度数据，判断湿度在半导体激光器使用时是否大于预设相对湿度值，若是，则判断为客户使用导致的故障，否则进入步骤S3；

S3、拆开所述半导体激光器的收容腔，根据所述不可恢复的异常供电保护单元的状态，判断所述半导体激光器是否发生过异常供电，若是，则判断为客户使用导致的故障，否则进入步骤S4；

S4、获取所述热敏变色片的颜色，从而判断所述收容腔内环境的温度是否高于过预设温度，若是，则判断为客户使用导致的故障，否则判断为自然故障。

7.根据权利要求6所述的半导体激光器的检测方法，其特征在于，所述预设相对湿度值大于10％。

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