CN208283041U - 半导体激光器自动功能测试系统 - Google Patents

Abstract

一种半导体激光器自动功能测试系统，包括：工作台；光功率检测组件，光功率检测组件包括光功率计探头、及功率采集器；光功率计探头根据激光光线的功率而产生相应的功率电信号功率采集器对功率电信号采集；光谱检测组件，光谱检测组件包括光谱导光光纤、及与光谱导光光纤耦合的光谱仪；驱动电源，用于向半导体激光器输出电流；及数据处理装置，光谱仪将光谱检测数据输出至数据处理装置；数据处理装置对驱动电源的输出电流进行控制。通过数据处理装置控制驱动电源的输出电流，使半导体激光器的通过电流按预定规律进行变化，结合光功率检测组件及光谱检测组件的检测数据，从而可自动地计算出半导体激光器的光功率电流特性曲线及光谱电流特性曲线。

Description

半导体激光器自动功能测试系统

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器测试技术，特别是涉及一种半导体激光器自动功能测试系统。

背景技术

半导体激光管具有体积小、效率高、使用方便等特点，因而得到了广泛的应用。根据半导体激光管的特性可知，半导体激光管输出光功率和光谱随激光管的驱动电流大小和工作温度的变化而变化。为向用户提供半导体激光器的完整信息，半导体激光器在开发或生产阶段需要进行功率电流特性的测试以及光谱特性的测试；然而，传统的技术方案一般通过人工调节电流及进行光功率、光谱信息记录，导致半导体激光器的光功率电流特性测试及光谱电流特性测试的效率较低。

实用新型内容

基于此，有必要针对半导体激光器功率的电流特性测试及谱电流特性测试的效率较低的问题，提供一种半导体激光器自动功能测试系统。

一种半导体激光器自动功能测试系统，包括：

工作台；

光功率检测组件，用于对半导体激光器输出的光功率进行检测；所述光功率检测组件包括安装在所述工作台上光功率计探头、及功率采集器；所述光功率计探头根据所述半导体激光器发出的激光光线的功率而产生相应的功率电信号，并输出至所述功率采集器；所述功率采集器对功率电信号进行采集；

光谱检测组件，用于对所述半导体激光器输出的激光的光谱进行检测；所述光谱检测组件包括光谱导光光纤、及与所述光谱导光光纤耦合的光谱仪；所述光谱导光光纤的输入端设置在所述工作台上，且与所述光功率计探头对应设置；

驱动电源，用于向所述半导体激光器输出电流；及

数据处理装置，所述光谱仪将光谱检测数据输出至所述数据处理装置；所述功率采集器将功率电信号输出至所述数据处理装置；所述数据处理装置对所述驱动电源的输出电流进行控制。

上述半导体激光器自动功能测试系统，通过数据处理装置控制驱动电源的输出电流，使半导体激光器的通过电流按预定规律进行变化，结合光功率检测组件及光谱检测组件的检测数据，从而可自动地计算出半导体激光器的光功率电流特性曲线及光谱电流特性曲线。

在其中一个实施例中，所述光功率计探头包括安装在所述工作台上的检测主体；所述检测主体包括外壳、及设置在所述外壳内的探测模组；所述外壳上设有进光口；所述探测模组设有感应部；所述探测模组的感应部与所述外壳的进光口对应；所述光谱导光光纤的输入端与所述进光口对应设置。

在其中一个实施例中，所述光功率计探头还包括连接所述外壳的夹持座；所述夹持座上设有容纳槽；所述容纳槽与所述进光口对应设置。

在其中一个实施例中，所述夹持座包括连接所述外壳的第一延伸板、连接所述第一延伸板的第二延伸板、及连接所述第二延伸板的导向块。

在其中一个实施例中，所述光谱检测组件还包括第二支撑架，所述光谱导光光纤通过所述第二支撑架安装在所述工作台上；所述光谱检测组件还包括安装在所述第二支撑架上的衰减片；所述衰减片与所述光谱导光光纤的端口对应设置。

在其中一个实施例中，还包括光斑检测组件，所述光斑检测组件包括监测相机，所述监测相机安装在所述工作台上，所述监测相机的摄像口与所述探测模组的感应部对应。

在其中一个实施例中，还包括温控组件，所述温控组件包括用于承载半导体激光器的温度调节器，及连接所述温度调节器的调节驱动器，所述调节驱动器对所述温度调节器的通过电流大小及电流方向进行控制。

在其中一个实施例中，还包括安装在所述工作台上的隔离座、设置在所述隔离座一侧的第四支撑架、与所述第四支撑架滑动连接的引导块、连接所述第四支撑架的手柄组件、穿设在所述第四支撑架上的推杆、若干穿设在所述引导块上的导向柱、连接所述导向柱的压板、及套设在所述导向柱上的弹簧件；所述引导块与所述推杆的下端连接，所述手柄组件与所述推杆的上端连接；所述弹簧件设置在所述引导块与所述压板之间；所述温度调节器安装在所述隔离座上。

在其中一个实施例中，所述工作台上设有光纤固定架，所述光纤固定架包括连接所述工作台的底柱、连接所述底柱的支撑板、及设置在所述支撑板上的光纤夹；所述支撑板相对所述工作台表面的高度与所述光功率计探头对应设置。

在其中一个实施例中，所述工作台上设有挡光箱，所述挡光箱包括若干相互连接的侧板、及翻盖；所述侧板竖直设置在所述工作台上，所述翻盖与其中一所述侧板连接；所述光功率计探头、所述光谱导光光纤的输入端、及所述半导体激光器设置在所述挡光箱中。

附图说明

图1为本实用新型的一较佳实施例的半导体激光器自动功能测试系统的立体示意图；

图2为图1所示的半导体激光器自动功能测试装置在另一角度的立体示意图；

图3为图1所示的半导体激光器自动功能测试装置的结构示意图；

图4为光功率计探头、光谱导光光纤及固定夹具安装到工作台上后的立体示意图；

图5为光功率计探头、光谱导光光纤及固定夹具安装到工作台上后在另一角度的立体示意图；

图6为图3所示的光功率计探头的立体示意图；

图7为图6所示的光功率计探头的圆圈A处的放大图；

图8为监测相机与光功率计探头的配合关系图；

图9为图1所示的半导体激光器自动功能测试系统加入挡光箱后的立体示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将对本实用新型进行更全面的描述。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1至图9，为本实用新型一较佳实施方式的半导体激光器自动功能测试系统100，用于自动检测并生成半导体激光器的功率电流特性测试及谱电流特性曲线。该半导体激光器自动功能测试系统100包括

工作台10；

光功率检测组件20，用于对半导体激光器900输出的光功率进行检测；该光功率检测组件20包括安装在工作台10上光功率计探头21、及功率采集器22；光功率计探头21根据半导体激光器900发出的激光光线的功率而产生相应的功率电信号，并输出至功率采集器22；功率采集器22对功率电信号进行采集；

光谱检测组件30，用于对半导体激光器900输出的激光的光谱进行检测；光谱检测组件30包括光谱导光光纤31、及与光谱导光光纤31耦合的光谱仪32；光谱导光光纤31的输入端设置在工作台10上，且与光功率计探头21对应设置；

驱动电源40，用于向半导体激光器900输出电流；及

数据处理装置50，光谱仪32将光谱检测数据输出至数据处理装置50；功率采集器22将功率电信号输出至数据处理装置50；数据处理装置50对驱动电源40的输出电流进行控制；

通过数据处理装置50控制驱动电源40的输出电流，使半导体激光器900的通过电流按预定规律进行变化，结合光功率检测组件20及光谱检测组件30的检测数据，从而可自动地计算出半导体激光器900的光功率电流特性曲线及光谱电流特性曲线。

请参阅图6至图8，在其中一个实施方式中，为实现光谱导光光纤31与半导体激光器900输出激光的耦合，光功率计探头21包括安装在工作台10上的检测主体23；检测主体23包括外壳231、及设置在外壳231内的探测模组232；外壳231上设有进光口233；探测模组232设有感应部234；探测模组232的感应部234与外壳231的进光口233对应；光谱导光光纤31的输入端与进光口233对应设置。具体地，激光光线照射到探测模组232上后，探测模组232根据激光光线所产生的热量而产生相应的功率电信号，并向功率采集器22输出。

具体地，半导体激光器900通过输出光纤传导，以输出激光，输出光纤所射出的激光照射到探测模组232的感应部234上后，激光在感应部234上发生漫反射，部分漫反射的光线反穿过进光口233并照射到光谱导光光纤31的输入端上，照射到光谱导光光纤31的输入端上的激光经光谱导光光纤31传输至光谱仪32，从而实现半导体激光器900输出激光的光谱检测。

在其中一个实施方式中，为实现输出光纤与探测模组232的感应部234准确对应，光功率计探头21还包括连接外壳231的夹持座24；夹持座24上设有容纳槽240；容纳槽240与进光口233对应设置。

在其中一个实施方式中，夹持座24包括连接外壳231的第一延伸板241、连接第一延伸板241的第二延伸板242、及连接第二延伸板242的导向块243；具体地，第一延伸板241与外壳231上设置有进光口233的一面垂直设置，第二延伸板242与外壳231上设置有进光口233的一面平行设置，导向块243与外壳231上设置有进光口233的一面垂直设置，从而可通过调节第一延伸板241及第二延伸板242的长度，令导向块243与进光口233对应；为避免第一延伸板241对监测相机61造成遮挡，第一延伸板241位于进光口233下方；可选地，容纳槽240设置在导向块243上。

为使第一延伸板241与外壳231可靠连接，同时避免第一延伸板241对进光口233造成遮挡，第一延伸板241靠近外壳231的一侧延伸有二安装条248，二安装条248分布在进光口233的两侧，安装条248与外壳231固定连接。

为加快激光器输出光纤的散热速度，同时节省高散热性能材料，夹持座24还包括散热块244，散热块244安装在导向块243上，容纳槽240设置在散热块244上；具体地，容纳槽240沿直线延伸，容纳槽240的延伸方向指向探测模组232的感应部234；为确保半导体激光器900的输出光纤射出的光线方向准确，容纳槽240宽度与半导体激光器900的输出光纤直径对应；优选地，散热块244为无氧铜材质。

为使半导体激光器900的输出光纤可靠贴合在容纳槽240中，散热块244上转动设置有压片245，压片245与容纳槽240相对的一侧连接有软垫246，软垫246与容纳槽240对应设置；在其中一种实施方式中，压片245的活动侧与散热块244扣合连接，当半导体激光器900的输出光纤的尾段放置到容纳槽240中，同时压片245扣合到散热块244上后，软垫246对半导体激光器900的输出光纤产生挤压作用，从而使半导体激光器900的输出光纤可靠贴合在容纳槽240中，使半导体激光器900的输出光纤的出射光方向与容纳槽240的延伸方向一致。

为提升压片245的使用寿命，在另一实现实施方式中，通过磁吸的方式实现散热块244与磁片247的连接；具体地，散热块244上设有若干磁片247，磁片247与压片245的活动侧对应设置；压片245为铁磁材质。

进一步地，为方便调节检测主体23的高度及角度，光功率计探头21还包括第一支撑架25，第一支撑架25包括基板251、连接基板251的套筒252、及部分穿设在套筒252中的支杆253；套筒252上穿设有连接件(图未示)；支杆253连接外壳231；通过连接件的松紧及调节支杆253插入套筒252中的深度，可方便地调节检测主体23相对基板251的高度及角度，可有效减少输出光纤的弯折；具体地，基板251安装在工作台10上。

请参阅图4及图5，在其中一个实施方式中，光谱检测组件30还包括第二支撑架33，光谱导光光纤31通过第二支撑架33安装在工作台10上；为避免照射到光谱导光光纤31的端口上的光线的强度过大，影响光谱检测效果，光谱检测组件30还包括安装在第二支撑架33上的衰减片34；衰减片34与光谱导光光纤31的端口对应设置；具体地，光谱检测组件30还包括固定套筒35套筒252，衰减片34通过固定套筒35套筒252安装在第二支撑架33上。通过衰减片34对激光光线的部分吸收，从而使入射到光谱导光光纤31的端口的激光强度得到削弱，避免光强饱和的情况，保证光谱检测效果。

请参阅图8，在其中一个实施方式中，为避免因半导体激光器900的输出光纤的尾端面的光洁度较差，令输出光纤的尾端面对激光能量吸收并产生高温，导致输出光纤可能发生烧毁的意外情况，半导体激光器自动功能测试系统100还包括光斑检测组件60，光斑检测组件60包括监测相机61，监测相机61安装在工作台10上，监测相机61的摄像口与探测模组232的感应部234对应。

监测相机61对探测模组232的感应部234上激光光斑进行检测并向外输出图像信号，根据光斑的形状即可判断激光器的输出光纤是否光洁平整，从而可避免因输出光纤端面问题而产生光纤烧毁的情况。

为避免第一延伸板241对监测相机61造成遮挡，第一延伸板241位于进光口233下方。

为方便调节监测相机61的高度及角度，光斑检测组件60还包括第三支撑架62，第三支撑架62包括立杆63、及连接立杆63的横臂64；立杆63上设有滑槽65，监测相机61固定安装在横臂64的一端；连接件(图未示)穿过滑槽65后与横臂64的另一端连接；通过松开连接件，横臂64可旋转或相对滑槽65滑动，从而可对监测相机61的高度及角度进行调节，使监测相机61的摄像口与探测模组232的感应部234准确对应。在其中一种实施方式中，连接件为螺丝。

请参阅图2及图4，，在其中一个实施方式中，为稳定测试条件，使半导体激光器900在预定的温度下运行，以避免温度变化对半导体激光器900的输出激光的光谱造成影响，半导体激光器自动功能测试系统100还包括温控组件70，温控组件70包括用于承载半导体激光器900的温度调节器71，及连接温度调节器71的调节驱动器72，调节驱动器72对温度调节器71的通过电流大小及电流方向进行控制。

具体地，温度调节器71为半导体致冷器，温度调节器71内设有温度检测元件(图未示)，温度检测元件对温度调节器71的温度进行检测后将温度检测信号输出至调节驱动器72，调节驱动器72根据温度检测信号与预设温度值的对比而调整温度调节器71的电流；可选地，预设温度值可直接在调节驱动器72上设置，亦可由数据处理装置50向调节驱动器72输入。

请再次参阅图4及图5，在其中一个实施方式中，为使半导体激光器900可靠地贴合到温度调节器71上，同时使半导体激光器900表面均衡受压，半导体激光器自动功能测试系统100还包括安装在工作台10上的隔离座81、设置在隔离座81一侧的第四支撑架82、与第四支撑架82滑动连接的引导块83、连接第四支撑架82的手柄组件84、穿设在第四支撑架82上的推杆85、若干穿设在引导块83上的导向柱86、连接导向柱86的压板87、及套设在导向柱86上的弹簧件88；引导块83与推杆85的下端连接，手柄组件84与推杆85的上端连接；弹簧件88设置在引导块83与压板87之间；温度调节器71安装在隔离座81上。

具体地，固定夹具80还包括垂直导轨89，引导块83通过垂直导轨89与第四支撑架82滑动连接；导向柱86的上端卡设在引导块83上方，以使引导块83可通过导向柱86提升压板87；导向柱86的下端与压板87固定连接；通过扳转手柄组件84，在杠杆原理作用下，推杆85推动引导块83下移，通过引导块83令弹簧件88产生压缩，由于各弹簧件88的形变量一致，从而使压板87上各个与导向柱86连接的部位受到相同的压力，从而使半导体激光器900表面均衡受压；优选地，导向柱86在压板87上均匀分布。

在其中一个实施方式中，为避免半导体激光器900的输出光纤发生过度弯折，使输出光纤的传输质量下降，工作台10上设有光纤固定架11，光纤固定架11包括连接工作台的底柱12、连接底柱12的支撑板13、及设置在支撑板13上的光纤夹14；支撑板13相对工作台10表面的高度与光功率计探头21对应设置。通过将半导体激光器900的输出光纤束放置到支撑板13上，从而可减少输出光纤的弯折，避免输出光纤的传输质量下降。具体地，支撑板13相对工作台10表面的高度与夹持座24、温度调节器71对应设置。

请参阅图9，在其中一个实施方式中，为避免半导体激光器900的输出激光对操作人员造成伤害，工作台10上设有挡光箱15，挡光箱15包括若干相互连接的侧板16、及翻盖17；侧板16竖直设置在工作台10上，翻盖17与其中一侧板16连接；光功率计探头21、光谱导光光纤31的输入端、及半导体激光器900设置在挡光箱15中。

具体地，在其他实施方式中，设置在挡光箱15中的还包括第二支撑架33、固定套筒35套筒252、光斑检测组件60、温度调节器71、固定夹具80、及光纤固定架11。

进一步地，为在通过监测相机61发现发生光纤烧毁时，即在半导体激光器900通电情况下感应部234上的光斑消失，避免激光对挡光箱15或挡光箱15内的其它部件造成损害，驱动电源40连接有急停开关41，急停开关41安装在挡光箱15上；通过按下急停开关41，可使驱动电源40停止向半导体激光器900输出电流，从而使半导体激光器900停止输出激光，避免激光对挡光箱15或挡光箱15内的其它部件造成损害。

半导体激光器自动功能测试系统100在运行前，先将半导体激光器900安装到工作台10上；具体地，半导体激光器900安装在温度调节器71上；然后将半导体激光器900通过输出光纤与光功率计探头21对接。

请参阅图3，半导体激光器自动功能测试系统100在运行时，数据处理装置50控制驱动电源40的电流输出，驱动电源40根据数据处理装置50的控制信号，在时间t输出电流I(t)；功率采集器22对光功率计探头21所产生的功率电信号进行采集并生成数据处理装置50可读的数据类型，从而使数据处理装置50获得半导体激光器900在时间t的光功率P(t),根据光功率P(t)及通过电流I(t)在时间上的对应关系，从而生成半导体激光器900的光功率电流特性曲线；具体地，驱动电源40的输出电流I(t)在运行过程逐步提升，从而可获得不同电流值下的光功率；在驱动电源40输出电流I(t)变化过程中，光谱仪32对通过光谱导光光纤31输入的激光进行光谱检测，并将光谱检测数据向数据处理装置50输出，从而可使数据处理装置50可同步生成半导体激光器900的光谱电流关系特性。

具体地，数据处理装置50安装在工作台10上一侧；进一步地，为直接向操作人员展示生成的曲线特性图形，半导体激光器自动功能测试系统100还包括显示器，数据处理装置50向显示器输出与半导体激光器900光功率电流特性、光谱电流关系特性对应的图像信息。

本实施例中，通过数据处理装置控制驱动电源的输出电流，使半导体激光器的通过电流按预定规律进行变化，结合光功率检测组件及光谱检测组件的检测数据，从而可自动地计算出半导体激光器的光功率电流特性曲线及光谱电流特性曲线。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种半导体激光器自动功能测试系统，其特征在于，包括：

工作台；

光功率检测组件，用于对半导体激光器输出的光功率进行检测；所述光功率检测组件包括安装在所述工作台上光功率计探头、及功率采集器；所述光功率计探头根据所述半导体激光器发出的激光光线的功率而产生相应的功率电信号，并输出至所述功率采集器；所述功率采集器对功率电信号进行采集；

光谱检测组件，用于对所述半导体激光器输出的激光的光谱进行检测；所述光谱检测组件包括光谱导光光纤、及与所述光谱导光光纤耦合的光谱仪；所述光谱导光光纤的输入端设置在所述工作台上，且与所述光功率计探头对应设置；

驱动电源，用于向所述半导体激光器输出电流；及

数据处理装置，所述光谱仪将光谱检测数据输出至所述数据处理装置；所述功率采集器将功率电信号输出至所述数据处理装置；所述数据处理装置对所述驱动电源的输出电流进行控制。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器自动功能测试系统，其特征在于，所述光功率计探头包括安装在所述工作台上的检测主体；所述检测主体包括外壳、及设置在所述外壳内的探测模组；所述外壳上设有进光口；所述探测模组设有感应部；所述探测模组的感应部与所述外壳的进光口对应；所述光谱导光光纤的输入端与所述进光口对应设置。

3.根据权利要求2所述的半导体激光器自动功能测试系统，其特征在于，所述光功率计探头还包括连接所述外壳的夹持座；所述夹持座上设有容纳槽；所述容纳槽与所述进光口对应设置。

4.根据权利要求3所述的半导体激光器自动功能测试系统，其特征在于，所述夹持座包括连接所述外壳的第一延伸板、连接所述第一延伸板的第二延伸板、及连接所述第二延伸板的导向块。

5.根据权利要求2所述的半导体激光器自动功能测试系统，其特征在于，所述光谱检测组件还包括第二支撑架，所述光谱导光光纤通过所述第二支撑架安装在所述工作台上；所述光谱检测组件还包括安装在所述第二支撑架上的衰减片；所述衰减片与所述光谱导光光纤的端口对应设置。

6.根据权利要求2所述的半导体激光器自动功能测试系统，其特征在于，还包括光斑检测组件，所述光斑检测组件包括监测相机，所述监测相机安装在所述工作台上，所述监测相机的摄像口与所述探测模组的感应部对应。

7.根据权利要求1所述的半导体激光器自动功能测试系统，其特征在于，还包括温控组件，所述温控组件包括用于承载半导体激光器的温度调节器，及连接所述温度调节器的调节驱动器，所述调节驱动器对所述温度调节器的通过电流大小及电流方向进行控制。

8.根据权利要求7所述的半导体激光器自动功能测试系统，其特征在于，还包括安装在所述工作台上的隔离座、设置在所述隔离座一侧的第四支撑架、与所述第四支撑架滑动连接的引导块、连接所述第四支撑架的手柄组件、穿设在所述第四支撑架上的推杆、若干穿设在所述引导块上的导向柱、连接所述导向柱的压板、及套设在所述导向柱上的弹簧件；所述引导块与所述推杆的下端连接，所述手柄组件与所述推杆的上端连接；所述弹簧件设置在所述引导块与所述压板之间；所述温度调节器安装在所述隔离座上。

9.根据权利要求8所述的半导体激光器自动功能测试系统，其特征在于，所述工作台上设有光纤固定架，所述光纤固定架包括连接所述工作台的底柱、连接所述底柱的支撑板、及设置在所述支撑板上的光纤夹；所述支撑板相对所述工作台表面的高度与所述光功率计探头对应设置。

10.根据权利要求1所述的半导体激光器自动功能测试系统，其特征在于，所述工作台上设有挡光箱，所述挡光箱包括若干相互连接的侧板、及翻盖；所述侧板竖直设置在所述工作台上，所述翻盖与其中一所述侧板连接；所述光功率计探头、所述光谱导光光纤的输入端、及所述半导体激光器设置在所述挡光箱中。