CN1888928A - 半导体激光器温度特性参数即升即测测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

半导体激光器温度特性参数即升即测测试装置及方法属于激光器性能测试技术领域。已知技术之装置存在的不足主要是结构复杂。而其测试方法存在的不足是，在测试半导体激光器的温度特性时，需要对温度实施控制。本发明之装置仅由保温箱、导热媒质、加热器、待测器件、探测部件以及温度传感器组成。本发明之方法为，加热器开始持续加热，导热媒质自由升温并给半导体激光器加热，温度传感器随时检测半导体激光器的温度，探测部件时刻探测半导体激光器的温度特性，直到完成在整个温度变化范围内的测试，加热器停止加热，检测过程进入自由降温阶段，在测试过程中，在每一时刻，都取得一组温度——特性参数数据对。本发明可应用于半导体激光器教学、研究和制造领域。

Description

半导体激光器温度特性参数即升即测测试装置及方法

技术领域

本发明是一种半导体激光器温度特性参数测试方法。属于激光器性能测试技术领域。

背景技术

温度是影响半导体激光器性能的重要因素，对半导体激光器温度特性测试有着重要的意义。与本发明有关的已知技术是申请号为200410074308.7的一件中国发明专利申请所公开的一项名为“半导体激光器参数测试用填充液态导热媒质控温装置”的技术方案。见图1所示，在封闭的保温箱1内填充导热媒质2，加热棒3安放在保温箱1内一侧下部，在加热棒3的上方装有控温传感器4，另外，在保温箱1内上部中心部位设置一个精密温度探测器5，由保持架6将被测器件7的被加热部分保持在精密温度探测器5上方的导热媒质2中，保持架6中空，以导出被测器件7发出的激光束，安放在保温箱1外部上方的光电探测器8对准被导出的激光束实现光电探测。另外，该装置还在保温箱1内的导热媒质2的中央安置一个导流筒9；在环行空间10加热棒3与被测器件7之间，安放若干块网状稳流板11。采用该装置测试的过程是，加热棒3给导热媒质2加热，在导流筒9和网状稳流板11的共同作用下，保温箱1中所填充的导热媒质2的温度逐步上升并由控温传感器4和精密温度探测器5控制在一个预设的温度上，此时，浸在液态导热媒质2中的被测器件7的温度与附近的液态导热媒质2的温度非常接近，就将精密温度探测器5所显示的温度视为被测器件7的温度，当温度稳定时，再测试被测器件7的一系列温度特性参数。需要测试下一个预设温度的特性参数时，继续升温，重复上述过程。

发明内容

上述已知技术之装置存在的不足主要是结构复杂。而其测试方法存在的不足是，在测试半导体激光器的温度特性时，需要对温度实施控制。具体来讲就是当温度升高到预设温度时，由温度传感器发出信号控制加热部件停止加热，并且加热总会有些惯性，又由于液态导热媒质是被盛放在保温箱中，所以要使温度准确降回到预设温度，需要等待，然后还需由控温系统将温度稳定在预设值上，当需要测试下一个温度的特性参数时，再重复上述过程。另外，这种方法一般是测试有限、段续的温度值上的半导体激光器的特性参数，因而，不能掌握半导体激光器某一种温度特性参数的详细数据，所绘制的温度特性参数曲线也是近似的。为了简化半导体温度特性参数测试装置以及简便、快速、详细地测试半导体激光器温度特性参数，真实反映半导体激光器的性能，我们提出了一项主题为半导体激光器温度特性参数即升即测测试装置及方法的技术方案。

本发明之装置是这样实现的，见图2所示，在保温箱12中充满液态导热媒质13，加热器14安装在保温箱12内的底部，待测器件半导体激光器15安装在保温箱12顶部中央，被加热部分探入保温箱12内并与导热媒质13接触，发光部分暴露在保温箱12外部，并与探测部件16相对，在保温箱12内的顶部接近半导体激光器15处安放温度传感器17，并且，温度传感器17与半导体激光器15的被加热部分相抵；加热器14给导热媒质13加热，再由导热媒质13通过对流给半导体激光器15加热，由温度传感器17检测半导体激光器15的温度，由探测部件16探测半导体激光器15在温度传感器17所检测到的温度下的特性参数。

本发明之方法是这样实现的，加热器14开始持续加热，导热媒质13自由升温并给半导体激光器15加热，温度传感器17随时检测半导体激光器15的温度，探测部件16时刻探测半导体激光器15的温度特性，直到完成在整个温度变化范围内的测试，加热器14停止加热，检测过程进入自由降温阶段，在测试过程中，在每一时刻，都取得一组温度——特性参数数据对。

与已知技术相比，本发明之装置只采用一个温度传感器件，进一步还可以简化已知技术协调两个温度传感器件的外围设施，并且省去了导流筒和网状稳流板等部件，使得测试装置大为简化。

与已知技术相比，本发明之方法采用自由升温，随时测试，也就是即升即测，无须停顿，无须精密控温，对于像光功率、电压、光谱等参数，不管升温速率是多少，均可以在某一温度间隔如1度内逐点完成测试。因此，实现了简便、快速、详细地测试半导体激光器的温度特性参数。

附图说明

图1是已知技术控温装置示意图。图2是本发明半导体激光器温度特性参数测试装置示意图。此图兼作摘要附图。图3是本发明半导体激光器温度特性参数测试装置附带外围设施示意图。图4是本发明半导体激光器温度特性参数测试方法流程示意图。

具体实施方式

见图2、3所示，本发明之装置由保温箱12、在保温箱12中填充的液态导热媒质13、加热器14、探测部件16以及温度传感器17组成。加热器14给导热媒质13加热，再由导热媒质13通过对流给半导体激光器15加热。其中，导热媒质13采用变压器油，加热器14为环形电热部件，经继电器与加热器电源相连，继电器由控制系统控制通、断。控制系统是一个单片机，选用mega64。探测部件16的选用因所测试的温度特性参数的不同而不同，如测试光功率，探测部件16则选用光功率探测器，光功率探测器接放大器A和平均值电路A，其后是控制系统中的10位A/D转换器A。如测试光谱，则选用光纤耦合器，经光谱仪接入控制系统。温度传感器17与半导体激光器15的被加热部分相抵，温度传感器17是一个一线制数字温度传感器DS18B20，其精确度为0.0625℃，测温范围为-55～+125℃。；由温度传感器17检测半导体激光器15的温度，送入控制系统。半导体激光器15接电流可调式脉冲驱动源；还与差动放大器B、平均值电路B，其后是控制系统中的8位A/D转换器B。控制系统外围接有时钟芯片DS1302，提供秒、分、时、日等信息。还接有显示器，显示测试结果。在控制系统中设有存储器，存储温度数据、器件参数以及时间信息。

下面以测试光功率和器件电压为例介绍本发明之方法，见图3、4所示，控制系统控制继电器打开加热器电源，加热器14开始持续加热，导热媒质13自由升温并给半导体激光器15加热，测试温度范围为从室温到80℃，温度上升速率符合以下规律：

$k=\frac{\mathrm{dT}}{\mathrm{dt}}=\frac{P_{\mathrm{heat}}}{C_{\mathrm{oil}}m}$

式中P_heat为加热器功率，C_oil为导热媒质的比热，m是导热媒质的质量。温度传感器17随时检测半导体激光器15的温度，并由控制系统每隔一段时间如一分钟读取并存入存储器。半导体激光器15在0.1％窄脉冲占空比的脉冲驱动源驱动下开始工作。当测试光功率参数时，探测部件16是一种光功率探测器，时刻探测半导体激光器15的光功率输出，直到完成在整个温度变化范围内的测试，经放大器A和平均值电路A对所探测到的信号的处理，得到脉冲光功率平均值，送入10位A/D转换器A转换，得到光功率的数据，存入存储器。当测试光谱参数时，探测部件16则是一种光纤耦合器，将激光光束耦合传输到光谱仪中，由光谱仪输出的光谱参数如中心波长、谱线宽度等，送入控制系统，存入存储器。来自半导体激光器15两端的电压信号由差动放大器B测出，经平均值电路B送至8位A/D转换器B后，得到器件电压的数据，存入存储器。时钟芯片DS1302提供秒、分、时、日等信息，控制系统将同一时刻的温度数据、光功率数据或者器件电压数据与此时的时间一同存入存储器。随着时间的推移、温度的上升，一组组温度、器件参数被检测和存储。存储器每记录一次包括日期、小时、分钟、温度、光功率和器件电压6个量，共占用8个字节，控制系统内部存储容量完全能满足要求。当温度升到结束测试温度值时，控制系统控制继电器断开加热器电源，加热器14停止加热，测试过程进入自由降温阶段，测试结束。测试结果可以从显示器上读出。

Claims (10)

1、一种半导体激光器温度特性参数即升即测测试装置，其特征在于，由保温箱(12)、液态导热媒质(13)、加热器(14)、探测部件(16)以及温度传感器(17)组成，在保温箱(12)中充满液态导热媒质(13)，加热器(14)安装在保温箱(12)内的底部，待测器件半导体激光器(15)安装在保温箱(12)顶部中央，被加热部分探入保温箱(12)内并与导热媒质(13)接触，发光部分暴露在保温箱(12)外部，并与探测部件(16)相对，在保温箱(12)内的顶部接近半导体激光器(15)处安放温度传感器(17)，并且，温度传感器(17)与半导体激光器(15)的被加热部分相抵。

2、根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，加热器(14)为环形电热部件，经继电器与加热器电源相连，继电器由控制系统控制通、断。

3、根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，探测部件(16)的选用因所测试的温度特性参数的不同而不同：

①测试光功率，探测部件(16)则选用光功率探测器，光功率探测器接放大器A和平均值电路A，其后是控制系统中的10位A/D转换器A。

②测试光谱，则选用光纤耦合器，经光谱仪接入控制系统。

4、根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，半导体激光器(15)接差动放大器B、平均值电路B，其后是控制系统中的8位A/D转换器B。

5、根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，在控制系统中设有存储器，存储温度数据、器件参数以及时间信息。

6、一种与权利要求1所述测试装置配套的半导体激光器温度特性参数即升即测测试方法，其特征在于，加热器(14)开始持续加热，导热媒质(13)自由升温并给半导体激光器(15)加热，温度传感器(17)随时检测半导体激光器(15)的温度，探测部件(16)时刻探测半导体激光器(15)的温度特性，直到完成在整个温度变化范围内的测试，加热器(14)停止加热，检测过程进入自由降温阶段，在测试过程中，在每一时刻，都取得一组温度——特性参数数据对。

7、根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，测试温度范围为从室温到80℃。

8、根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，控制系统每隔一段时间读取温度传感器(17)检测的温度，并存入存储器。

9、根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，来自半导体激光器(15)两端的电压信号由差动放大器B测出，经平均值电路B送至8位A/D转换器B后，得到器件电压的数据，存入存储器。

10、根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，控制系统将同一时刻的温度数据、光功率数据或者器件电压数据与此时的时间一同存入存储器。

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