CN203629792U - 一种半导体激光器巴条的器件性能测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种半导体激光器巴条的器件性能测量装置，包括快轴准直微透镜，所述快轴准直微透镜前面设置有分光板，所述分光板的两侧分别设置有巴条弯曲度及近场光强分布测试模块和巴条空间光谱分布测试模块，所述巴条弯曲度及近场光强分布测试模块和所述巴条空间光谱分布测试模块都和计算机连接。采用本实用新型技术方案，操作简单，测试效率非常高；可以对半导体激光器巴条的散热性能和封装引入的应力进行全面分析；不仅对半导体激光巴条的性能分析和封装技术的改进有着非常重要的意义，而且其功能集成度高和测试效率高的优点适用于大规模的生产。
Description
技术领域
本实用新型属于激光测试领域，具体涉及一种半导体激光器巴条的器件性能测量装置。
背景技术
激光技术是二十世纪的重大技术实用新型之一。四十多年来，以激光器为基础的激光技术得到了迅速的发展，现已广泛用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科学研究等各个领域，取得了很好的经济效益和社会效益，对国民经济及社会发展将发挥愈来愈重要的作用。半导体激光器由于体积小、寿命长、光电转换效率高、稳定性和可靠性好等优点，其应用范围已经覆盖了整个光电子学领域。
标准的半导体激光器巴条长度为10mm，包含10-100个发光单元。在平行P-N 结方向，每个发光单元尺寸约为50-200μm；在垂直于P-N 结方向，每个发光单元尺寸约为1μm。
半导体激光器巴条在工作时，从巴条到热沉温度梯度很大，由于激光器巴条衬底材料(砷化镓)与热沉材料(无氧铜)线性热膨胀系数(CTE) 不匹配，从而导致热应力的产生。热应力引起巴条中各个发光单元在垂直于P-N 结方向发生位移，再加上垂直于P-N 结方向发光尺寸只有约1μm，所以较小的位移对发光产生较大影响，使巴条列阵中各个发光单元不在一条直线上，这种现象被称为smile 效应。应力使得本来平直的巴条发生了“弯曲”，影响了发射光束的质量，增加了后端准直、耦合的难度。
传统测试的半导体激光器的性能参数主要是的LIV（功率-电流-电压）和光谱，现国内外也有少数公司或科研单位会测量近场、远场光强分布，巴条弯曲度（“smile”值），空间光谱分布，偏振态等参数。现有的半导体激光器测试系统主要存在以下问题：
1）功能集成性不强，半导体激光器一般一次只能测试出某一些性能参数，或者说测试设备中的一套子系统只能测试激光器的某一项性能参数；
2）测试效率低，例如国内实用新型专利（公开号102109571A）披露的一种半导体激光器特性测试系统中，测量空间光谱测试是通过狭缝板遮挡的方式测量巴条上每个发光点的光谱，再将波长信息和发光点光斑一起表示在同一张图上实现的。这种方式测量需要用狭缝板扫描每一个发光点，操作复杂，测试效率很低。
实用新型内容
为克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种半导体激光器巴条的器件性能测量装置。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种半导体激光器巴条的器件性能测量装置，包括快轴准直微透镜，所述快轴准直微透镜前面设置有分光板，所述分光板的两侧分别设置有巴条弯曲度及近场光强分布测试模块和巴条空间光谱分布测试模块，所述巴条弯曲度及近场光强分布测试模块和所述巴条空间光谱分布测试模块都和计算机连接。
进一步的，所述巴条弯曲度及近场光强分布测试模块包括第一慢轴准直透镜，第一成像透镜和第一CCD相机，所述第一慢轴准直透镜设置在所述分光板的一侧，所述第一慢轴准直透镜前面设置有所述第一成像透镜，所述第一成像透镜前面设置有所述第一CCD相机，所述第一CCD相机和所述计算机连接。
进一步的，所述巴条空间光谱分布测试模块包括第二慢轴准直透镜，所述第二慢轴准直透镜设置在所述分光板的另一侧，所述第二慢轴准直透镜前面设置有可调节吸收式衰减片，所述可调节吸收式衰减片前面设置有第一反射镜，所述第一反射镜前面设置有第二反射镜，所述第二反射镜前面设置有分光镜，所述分光镜前面设置有长波长透射模块和短波长反射模块，所述短波长反射模块包括第一分光棱镜，所述第一分光棱镜前面设置有第二成像透镜，所述第二成像透镜前面设置有第一遮光筒，所述第一遮光筒前面设置有第二CCD相机，所述第二CCD相机与所述计算机连接，所述长波长透射模块包括第三反射镜，所述第三反射镜前面设置有第二分光棱镜，所述第二分光棱镜前面设置有第三成像透镜，所述第三成像透镜前面设置有第二遮光套筒，所述第二遮光套筒前面设置有第三CCD相机，所述第三CCD相机与所述计算机连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型技术方案，一次测试可以测量出半导体激光器巴条的弯曲度（“smile”值）、近场光强分布和空间光谱分布这三种性能参数，并且测试空间光谱分布是通过一次成像完成的，测试效率非常高；借助这三项测试结果可以对半导体激光器巴条的散热性能和封装引入的应力进行全面分析；本实用新型装置不仅对半导体激光巴条的性能分析和封装技术的改进有着非常重要的意义，而且其功能集成度高和测试效率高的优点适用于大规模的生产。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型半导体激光器巴条的器件性能测量装置的结构示意图；
图2为本实用新型半导体激光器巴条的器件性能测量装置的巴条弯曲度测量结果图；
图3为本实用新型半导体激光器巴条的器件性能测量装置的巴条近场光强分布计算结果图；
图4为本实用新型半导体激光器巴条的器件性能测量装置的巴条空间光谱分布测量结果图。
图中标号说明：1、快轴准直微透镜， 2、分光板， 301、第一慢轴准直透镜，302、第二慢轴准直透镜，401、第一成像透镜，402、第二成像透镜，403、第三成像透镜，501、第一CCD相机，502、第二CCD相机，503、第三CCD相机，6、可调节吸收式衰减片，701、第一反射镜，702、第二反射镜，703、第三反射镜，8、分光镜， 901、第一分光棱镜，902、第二分光棱镜,1001、第一遮光套筒，1002、第二遮光套筒，11计算机。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。
参照图1所示，一种半导体激光器巴条的器件性能测量装置，包括快轴准直微透镜1，所述快轴准直微透镜1前面设置有分光板2，所述分光板2的两侧分别设置有巴条弯曲度及近场光强分布测试模块和巴条空间光谱分布测试模块，所述巴条弯曲度及近场光强分布测试模块和所述巴条空间光谱分布测试模块都和计算机11连接。
进一步的，所述巴条弯曲度及近场光强分布测试模块包括第一慢轴准直透镜301，第一成像透镜401和第一CCD相机501，所述第一慢轴准直透镜301设置在所述分光板2的一侧，所述第一慢轴准直透镜301前面设置有所述第一成像透镜401，所述第一成像透镜401前面设置有所述第一CCD相机501，所述第一CCD相机501和所述计算机11连接。
进一步的，所述巴条空间光谱分布测试模块包括第二慢轴准直透镜302，所述第二慢轴准直透镜302设置在所述分光板2的另一侧，所述第二慢轴准直透镜302前面设置有可调节吸收式衰减片6，所述可调节吸收式衰减片6前面设置有第一反射镜701，所述第一反射镜701前面设置有第二反射镜702，所述第二反射镜702前面设置有分光镜8，所述分光镜8前面设置有长波长透射模块和短波长反射模块，所述短波长反射模块包括第一分光棱镜901，所述第一分光棱镜901前面设置有第二成像透镜402，所述第二成像透镜402前面设置有第一遮光筒1001，所述第一遮光筒1001前面设置有第二CCD相机502，所述第二CCD相机502与所述计算机11连接，所述长波长透射模块包括第三反射镜703，所述第三反射镜703前面设置有第二分光棱镜902，所述第二分光棱镜902前面设置有第三成像透镜403，所述第三成像透镜403前面设置有第二遮光套筒1002，所述第二遮光套筒1002前面设置有第三CCD相机503，所述第三CCD相机503与所述计算机11连接。
本实用新型的原理：
光器巴条发出的光首先经过快轴准直微透镜1准直后被分光板2分成两束，反射光测试巴条的弯曲度和近场光强分布，透射光测试巴条的空间光谱分布。
反射光路中，第一慢轴准直透镜301压缩光束在慢轴方向的发散角，再由第一成像透镜401成像到第一CCD相机501上并传输给计算机11，即可得到巴条弯曲度分布图，如图2所示，计算机再对巴条弯曲度分布图进行处理，对分布图的纵轴方向进行强度积分，并将结果简化用一个点表示一个发光点的强度，即可画出巴条的近场光强分布，如图3所示。
透射光路中，第二慢轴准直透镜302压缩光束在慢轴方向的发散角，可调节吸收式衰减片6用于调节光强，第一反射镜701和第二反射镜702用于折叠光路以减小测试装置体积，然后波长选择分光镜8根据光束的波长长短确定其光路走向（例如波长小于1000nm的光反射，波长大于1000nm的光透射）。经过波长选择分光镜8反射和透射之后的光路基本是一样的（透射后光路中多了一个第三反射镜703折叠光路）。后续光路就以反射后的光路为例，被波长选择分光镜反射后的光束进入第一分光棱镜901时，波长有微小差别的光经折射分光后，被第二成像透镜402成像到第二CCD相机502上并传输给计算机11，第二成像透镜402与第二CCD相机502之间加入第一遮光套筒1001可以防止周围杂散光进入第二CCD相机502，从而提高了图像清晰度和对比度。
通过温度-波长关系对测量装置进行标定，还可以定量计算出巴条上每个发光单元的波长差。对于半导体激光器巴条，其冷却水温度升高，波长会变长，对应关系为：Δλ=k·ΔT，其中Δλ是波长变化量，ΔT是温度变化量，k是固定系数。通过改变冷却水温度ΔT计算出波长变化量Δλ，而此变化量对应了成像CCD上光斑图像的像素漂移Δx，由此映射关系可以标定出整个成像CCD靶面对应的光谱范围。巴条的空间光谱分布测量结果图参见图4，从这张图上我们可以直观地看出每个发光单元的波长差。巴条弯曲度分布图也可以通过类似的映射方法标定而得到定量的“smile”值。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种半导体激光器巴条的器件性能测量装置，其特征在于，包括快轴准直微透镜（1），所述快轴准直微透镜（1）前面设置有分光板（2），所述分光板（2）的两侧分别设置有巴条弯曲度及近场光强分布测试模块和巴条空间光谱分布测试模块，所述巴条弯曲度及近场光强分布测试模块和所述巴条空间光谱分布测试模块都和计算机（11）连接。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器巴条的器件性能测量装置，其特征在于，所述巴条弯曲度及近场光强分布测试模块包括第一慢轴准直透镜（301），第一成像透镜（401）和第一CCD相机（501），所述第一慢轴准直透镜（301）设置在所述分光板（2）的一侧，所述第一慢轴准直透镜（301）前面设置有所述第一成像透镜（401），所述第一成像透镜（401）前面设置有所述第一CCD相机（501），所述第一CCD相机（501）和所述计算机（11）连接。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器巴条的器件性能测量装置，其特征在于，所述巴条空间光谱分布测试模块包括第二慢轴准直透镜（302），所述第二慢轴准直透镜（302）设置在所述分光板（2）的另一侧，所述第二慢轴准直透镜（302）前面设置有可调节吸收式衰减片（6），所述可调节吸收式衰减片（6）前面设置有第一反射镜（701），所述第一反射镜（701）前面设置有第二反射镜（702），所述第二反射镜（702）前面设置有分光镜（8），所述分光镜（8）前面设置有长波长透射模块和短波长反射模块，所述短波长反射模块包括第一分光棱镜（901），所述第一分光棱镜（901）前面设置有第二成像透镜（402），所述第二成像透镜（402）前面设置有第一遮光筒（1001），所述第一遮光筒（1001）前面设置有第二CCD相机（502），所述第二CCD相机（502）与所述计算机（11）连接，所述长波长透射模块包括第三反射镜（703），所述第三反射镜（703）前面设置有第二分光棱镜（902），所述第二分光棱镜（902）前面设置有第三成像透镜（403），所述第三成像透镜（403）前面设置有第二遮光套筒（1002），所述第二遮光套筒（1002）前面设置有第三CCD相机（503），所述第三CCD相机（503）与所述计算机（11）连接。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140604 |