CN215115100U - 光电特性测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型旨在提供一种兼容性强、电磁干扰低且能够检测多项特性的光电特性测试平台。本实用新型包括动作运输机构、光特性测试模组、电特性测试模组以及温度控制模组，光特性测试模组包括积分球和光谱仪，动作运输机构带动待测产品载具移动至积分球的输入孔处，光谱仪通过光纤与积分球的输出孔连接，积分球通过第一数字万用表反馈检测数据给上位机，电特性测试模组包括数字源表和针脚切换模块，数字源表通过针脚切换模块与待测产品的引脚连接，针脚切换模块切换待测产品与数字源表输入端相导通的引脚，温度控制模组收集待测产品的温度数据并对待测产品的温度进行控制。本实用新型应用于测试设备的技术领域。

Description

光电特性测试平台

技术领域

本实用新型应用于测试设备的技术领域,特别涉及一种光电特性测试平台。

背景技术

垂直腔面发射激光器的概念首次由日本东京工业大学伊贺教授在1977年提出，并在1978年使用液相外延技术首次制备了InGaAs/InP材料的垂直腔面发射激光器。由于其具有模式好、阈值低、稳定性好、寿命长、调制速率高、集成高、发散角小、耦合效率高、价格便宜等很多优点而被广泛应用。近年来，随着半导体材料以及制造技术的高速发展，垂直腔面发射激光器开始大量应用3D传感领域，推动了消费类市场的大规模需求，这也对其性能以及生产工艺提出了更高的要求，如何把控垂直腔面发射激光器品质成为占领市场的关键因素之一。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种兼容性强、电磁干扰低且能够检测多项特性的光电特性测试平台。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括动作运输机构、光特性测试模组、电特性测试模组以及温度控制模组，所述光特性测试模组包括积分球和光谱仪，所述动作运输机构带动待测产品载具移动至所述积分球的输入孔处，所述光谱仪通过光纤与所述积分球的输出孔连接，所述积分球通过第一数字万用表反馈检测数据给上位机，所述电特性测试模组包括数字源表和针脚切换模块，所述数字源表通过所述针脚切换模块与待测产品的引脚连接，所述针脚切换模块切换待测产品与所述数字源表输入端相导通的引脚，所述温度控制模组收集待测产品的温度数据并对待测产品的温度进行控制。

由上述方案可见，所述动作运输机构用于带动承载有待测产品的载具移动至测试工位并带动电源结构与待测产品对接供电。通过所述积分球将待测产品的光能转换为电流，进而检测待测产品的光功率，同时通过所述光谱仪分析待测产品的谱线不同波长位置强度。通过所述数字源表检测待测产品的阻抗和漏电流的测量。通过所述温度控制模组进行待测产品温度的控制。本实用新型能够检测垂直腔面发射激光器的多项特性，提高检测效率，防止不良产品输出。在对具有多个二极管的垂直腔面发射激光器进行测试时，通过设置所述针脚切换模块进行针脚切换实现将所述数字源表连接至不同的引脚，进而实现兼容多种不同款式的产品测试。

一个优选方案是，所述积分球内的PD模块将待测产品发出光的能量转换为电流并通过所述第一数字万用表读取，此时光的功率P1满足P1=I1*1/n，其中n是积分球系数，I1为所述第一数字万用表测得的电流值读数。

一个优选方案是，所述电特性测试模组还包括前置放大器和第二数字万用表，所述前置放大器通过所述针脚切换模块与待测产品的PD模块连接，所述前置放大器为待测产品的PD模块提供偏置电压，然后将通过待测产品的PD模块的电流转换成电压，所述第二数字万用表检测转换后的电压并反馈至上位机。

由上述方案可见，所述前置放大器可以根据电流的大小来调节对应的电压/电流转换率α，那么得到的电流I3=V1*α。

一个优选方案是，所述针脚切换模块还包括控制器、继电器、IO控制模块和第一网口模块，所述控制器通过所述第一网口模块与上位机通讯，待测产品与所述数字源表分别连接至所述继电器两端，所述继电器进行待测产品与所述数字源表输入端相导通引脚的切换，所述控制器通过所述IO控制模块驱动所述继电器。

由上述方案可见，所述数字源表的型号为单通道输出的2601B，对于内部有多个二极管的产品，所述针脚切换模块可以实现所述数字源表输出与不同二极管之间连接的分时切换。所述控制器本身驱动电流较小，通过连接所述IO控制模块驱动所述继电器工作进行切换。

进一步的优选方案是，所述控制器为型号是STM32F103的微处理器。

一个优选方案是，所述光电特性测试平台还包括电气模组，所述电气模组包括端子排、第一滤波器以及第二滤波器，所述端子排与外部的电源连接，所述第一滤波器和所述第二滤波器均与所述端子排电性连接，所述第一滤波器通过线性电源与所述动作运输机构以及所述温度控制模组供电连接，所述第二滤波器与所述光特性测试模组以及所述电特性测试模组供电连接。

由上述方案可见，通过两个滤波器分别处理来自总电源以及设备本身动作运输机构的干扰，进而保证所述光特性测试模组以及所述电特性测试模组的测试精度。通过采用所述线性电源避免普通开关电源由于开关特性造成的电磁干扰。对于电气噪声不敏感的其它用电部分可以直接从总电源取电。

一个优选方案是，所述温度控制模组包括若干温度检测模块、电子开关、电源模块、第三数字万用表、处理器以及若干温控模块，若干所述温度检测模块分别连接至所述电子开关不同的输入端子上，所述电子开关的输出端与所述第三数字万用表连接，所述第三数字万用表获取电流电压数据并反馈至所述处理器，所述处理器输出控制信号给若干所述温控模块，使若干所述温控模块对待测产品进行加热或制冷。

由上述方案可见，所述处理器采用STM32H7系列单片机，输入电压为24V，兼容恒压、恒流两种输出模式。其中恒压模式下，通过调节和切换所述电源模块中DCDC供电电路的反馈电压，使其具有12V、9V、5V多种控制电压，搭配全桥驱动电路实现对若干所述温控模块闭环控制的快速响应；恒流模式下，通过运放的线性反馈精确控制输出电流，具有低电磁干扰的特点。两种控制模式均可实现-10° C～80°C的温度控制。

进一步的优选方案是，所述温度检测模块包括热敏电阻，所述热敏电阻通过桥式电路以及差分放大器与所述电子开关的输入端子连接。

进一步的优选方案是，所述温控模块包括半导体制冷器、H桥驱动电路以及恒流源电路，所述处理器通过模数转换器与若干所述温控模块的恒流源电路连接，所述处理器通过所述H桥驱动电路控制所述半导体制冷器进行温度控制。

再进一步的优选方案是，所述电源模块包括DCDC供电电路和LDO供电电路，所述第三数字万用表和所述模数转换器均由所述LDO供电电路进行供电。

由上述方案可见，通过所述LDO供电电路为所述第三数字万用表和所述模数转换器，进而减少电源噪声对测量精度的影响。

附图说明

图1是本实用新型的连接示意图；

图2是所述数字源表与待测产品之间的回路示意图；

图3是所述针脚切换模块的连接示意图；

图4是所述温度控制模组的连接示意图；

图5是所述温度检测模块的电路原理图；

图6是所述处理器的电路原理图；

图7是所述温控模块的电路原理图；

图8是所述电气模组的连接示意图。

具体实施方式

如图1至图8所示，在本实施例中，本实用新型包括动作运输机构、光特性测试模组、电特性测试模组以及温度控制模组，所述光特性测试模组包括积分球1和光谱仪2，所述动作运输机构带动待测产品载具移动至所述积分球1的输入孔处，待测产品发射出来的光会通过所述积分球1的输入孔全部入射到所述积分球1内部，并且在内壁形漫反射，所述光谱仪2通过光纤与所述积分球1的输出孔连接，所述积分球1通过光纤将漫反射产生的光输送至光谱仪内部，随后上位机读取所述光谱仪2的原始数据并转化为波长数据。所述积分球1通过第一数字万用表3反馈检测数据给上位机，所述电特性测试模组包括数字源表4和针脚切换模块5，所述数字源表4通过所述针脚切换模块5与待测产品的引脚连接，所述针脚切换模块5切换待测产品与所述数字源表4输入端相导通的引脚，所述温度控制模组收集待测产品的温度数据并对待测产品的温度进行控制。

在本实施例中，所述积分球1内的PD模块将待测产品发出光的能量转换为电流并通过所述第一数字万用表3读取，此时光的功率P1满足P1=I1*（1/n），其中n是积分球系数，I1为所述第一数字万用表3测得的电流值读数。

如图2所示，在测量产品阻抗时，为确保测量精度，所述数字源表4与待测产品为四线连接测量方式，即待测产品内部的每个激光二极管引脚上有4根高频探针与其接触，其中两根I_P和I_N用于产品供电，另外两根Vf_P和Vf_N用于电压反馈，在四线连接测试时，电压反馈回路由于阻抗比较大，几乎没有电流流过，实际测得的电压为产品的实际电压，阻抗可以直接用欧姆定律计算得到。

在测漏电流时，所述数字源表4被配置为恒压输出模式，为激光二极管提供一个特定的反向电压，上位机读取所述数字源表4的输出电流测量值即为漏电流。

在本实施例中，所述电特性测试模组还包括前置放大器6和第二数字万用表7，所述前置放大器6通过所述针脚切换模块5与待测产品的PD模块连接，所述前置放大器6为待测产品的PD模块提供偏置电压，然后将通过待测产品的PD模块的电流转换成电压，所述第二数字万用表7检测转换后的电压并反馈至上位机。

在本实施例中，所述数字源表4为单通道输出，对于内部有多个二极管的VCSEL产品，通过所述针脚切换模块5可以实现所述数字源表4输出与不同二极管之间连接的分时切换。所述针脚切换模块5还包括控制器8、继电器9、IO控制模块10和第一网口模块11，所述控制器8通过所述第一网口模块11与上位机通讯，待测产品与所述数字源表4分别连接至所述继电器9两端，所述继电器9进行待测产品与所述数字源表4输入端相导通引脚的切换，所述控制器8通过所述IO控制模块10驱动所述继电器9。所述控制器8为STM32F103系列的微处理器17，具体型号为STM32F103VET6。

在本实施例中，所述光电特性测试平台还包括电气模组，所述电气模组包括端子排12、第一滤波器13以及第二滤波器14，所述端子排12与外部的电源连接，所述第一滤波器13和所述第二滤波器14均与所述端子排12电性连接，所述第一滤波器13通过线性电源与所述动作运输机构以及所述温度控制模组供电连接，所述第二滤波器14与所述光特性测试模组以及所述电特性测试模组供电连接。

在本实施例中，所述温度控制模组包括四组温度检测模块、电子开关15、电源模块、第三数字万用表16、处理器17以及两组温控模块，四组所述温度检测模块分别连接至所述电子开关15不同的输入端子上，所述电子开关15的输出端与所述第三数字万用表16连接，所述第三数字万用表16获取电流电压数据并反馈至所述处理器17，所述处理器17输出控制信号给若干所述温控模块，使两组所述温控模块对待测产品进行加热或制冷。所述温度检测模块包括热敏电阻18，所述热敏电阻18通过桥式电路以及差分放大器与所述电子开关15的输入端子连接。所述温控模块包括半导体制冷器19、H桥驱动电路以及恒流源电路，所述处理器17通过模数转换器与若干所述温控模块的恒流源电路连接，所述处理器17通过所述H桥驱动电路控制所述半导体制冷器19进行温度控制。所述电源模块包括DCDC供电电路20和LDO供电电路21，所述第三数字万用表16和所述模数转换器均由所述LDO供电电路21进行供电。四组所述温度检测模块以及两组所述温控模块均位于产品载具上，所述动作运输机构带动产品载具到位后进行上电时使产品载具上的四组所述温度检测模块以及两组所述温控模块与所述处理器17导通。所述处理器17通过第二网口模块或USB模块与上位机通讯。

所述处理器采用STM32H7系列单片机，输入电压为24V，兼容恒压、恒流两种输出模式。其中恒压模式下，通过调节和切换所述电源模块中DCDC供电电路的反馈电压，使其具有12V、9V、5V多种控制电压，搭配全桥驱动电路实现对若干所述温控模块闭环控制的快速响应；恒流模式下，通过运放的线性反馈精确控制输出电流，具有低电磁干扰的特点。两种控制模式均可实现-10° C～80°C的温度控制。在本实施例中，测试时对电磁干扰要求较高，所以采用恒流控制模式。

所述温度控制模组采用两个半导体制冷器控制通道和四个热敏电阻测量通道。热敏电阻测量采用桥式电路和差分输出，其中两个通道用于半导体制冷器的温度闭环控制，另外两个通道用于被测产品的温度反馈；四个通道采用电子开关进行切换。

本实用新型的工作流程：

先将已经放置好待测产品的载具放入测试设备上料位；通过扫描枪扫描载具表面的二维码输入至上位机，然后由作业员启动测试所述动作运输机构将载具送至测试位，待测产品的引脚将通过高频探针与测试系统进行连接；

测试开始时上位机先从系统获得与载具绑定的产品序列号信息，然后通过检测输出电流与电压的反馈来判断产品是否接触良好；

接着所述温度控制模组控制所述半导体制冷器19到达设定温度，所述数字源表4以及前置放大器6分别给产品提供工作电流以及偏置电压；所述数字源表4在输出的同时会触发所述第一万用表3以及所述光谱仪2自动进行数据采样；数据采集完成后，上位机通过网口通讯方式读取所述第一万用表3以及所述光谱仪2的数据并且保存，随后上位机根据设定程序对获得的数据进行计算分析，并将结果显示在上位机的测试界面上，通过对比给定的范围值来判断产品的是否符合标准。

Claims (10)

1.光电特性测试平台，其特征在于：它包括动作运输机构、光特性测试模组、电特性测试模组以及温度控制模组，所述光特性测试模组包括积分球（1）和光谱仪（2），所述动作运输机构带动待测产品载具移动至所述积分球（1）的输入孔处，所述光谱仪（2）通过光纤与所述积分球（1）的输出孔连接，所述积分球（1）通过第一数字万用表（3）反馈检测数据给上位机，所述电特性测试模组包括数字源表（4）和针脚切换模块（5），所述数字源表（4）通过所述针脚切换模块（5）与待测产品的引脚连接，所述针脚切换模块（5）切换待测产品与所述数字源表（4）输入端相导通的引脚，所述温度控制模组收集待测产品的温度数据并对待测产品的温度进行控制。

2.根据权利要求1所述的光电特性测试平台，其特征在于：所述积分球（1）内的PD模块将待测产品发出光的能量转换为电流并通过所述第一数字万用表（3）读取，此时光的功率P1满足P1=I1*（1/n），其中n是积分球（1）系数，I1为所述第一数字万用表（3）测得的电流值读数。

3.根据权利要求1所述的光电特性测试平台，其特征在于：所述电特性测试模组还包括前置放大器（6）和第二数字万用表（7），所述前置放大器（6）通过所述针脚切换模块（5）与待测产品的PD模块连接，所述前置放大器（6）为待测产品的PD模块提供偏置电压，然后将通过待测产品的PD模块的电流转换成电压，所述第二数字万用表（7）检测转换后的电压并反馈至上位机。

4.根据权利要求1所述的光电特性测试平台，其特征在于：所述针脚切换模块（5）还包括控制器（8）、继电器（9）、IO控制模块（10）和第一网口模块（11），所述控制器（8）通过所述第一网口模块（11）与上位机通讯，待测产品与所述数字源表（4）分别连接至所述继电器（9）两端，所述继电器（9）进行待测产品与所述数字源表（4）输入端相导通引脚的切换，所述控制器（8）通过所述IO控制模块（10）驱动所述继电器（9）。

5.根据权利要求4所述的光电特性测试平台，其特征在于：所述控制器（8）为型号是STM32F103的微处理器（17）。

6.根据权利要求1所述的光电特性测试平台，其特征在于：所述光电特性测试平台还包括电气模组，所述电气模组包括端子排（12）、第一滤波器（13）以及第二滤波器（14），所述端子排（12）与外部的电源连接，所述第一滤波器（13）和所述第二滤波器（14）均与所述端子排（12）电性连接，所述第一滤波器（13）通过线性电源与所述动作运输机构以及所述温度控制模组供电连接，所述第二滤波器（14）与所述光特性测试模组以及所述电特性测试模组供电连接。

7.根据权利要求1所述的光电特性测试平台，其特征在于：所述温度控制模组包括若干温度检测模块、电子开关（15）、电源模块、第三数字万用表（16）、处理器（17）以及若干温控模块，若干所述温度检测模块分别连接至所述电子开关（15）不同的输入端子上，所述电子开关（15）的输出端与所述第三数字万用表（16）连接，所述第三数字万用表（16）获取电流电压数据并反馈至所述处理器（17），所述处理器（17）输出控制信号给若干所述温控模块，使若干所述温控模块对待测产品进行加热或制冷。

8.根据权利要求7所述的光电特性测试平台，其特征在于：所述温度检测模块包括热敏电阻（18），所述热敏电阻（18）通过桥式电路以及差分放大器与所述电子开关（15）的输入端子连接。

9.根据权利要求7所述的光电特性测试平台，其特征在于：所述温控模块包括半导体制冷器（19）、H桥驱动电路以及恒流源电路，所述处理器（17）通过模数转换器与若干所述温控模块的恒流源电路连接，所述处理器（17）通过所述H桥驱动电路控制所述半导体制冷器（19）进行温度控制。

10.根据权利要求9所述的光电特性测试平台，其特征在于：所述电源模块包括DCDC供电电路（20）和LDO供电电路（21），所述第三数字万用表（16）和所述模数转换器均由所述LDO供电电路（21）进行供电。

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