JP2010067659A - 半導体レーザの検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体レーザごとに、また、各々の光出力ごとに測定をしなければならず、極めて長時間を必要とせざるを得ない、また、複数の波長を同時に出力させて、それを分割するという格別な要素が必要で使用する部品点数が増大してしまうという点である。
【解決手段】 先端に共用の光検出素子を備え、半導体レーザの光学特性（光出力、ＦＦＰ、偏光比等）を検査することで複数のレーザ光を出力する半導体レーザの検査装置で、複数の対象となる半導体レーザに、独立した指定パルス駆動電流を時分割で供給し、各々の半導体レーザに対応する独立した給電手段と、その各々の給電装置と対応する同期パルス信号供給部と、前記した半導体レーザから出力される複数のレーザ光の光出力を時分割で検出する検出手段とを有し、前記した同期パルス信号供給部及び検出手段と対応して半導体レーザが良品であるか不良品であるかの判定を行う判定手段とを有していることとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は半導体レーザ、特に複数の波長の異なるレーザ光を出力するワンパッケージの半導体レーザの検査装置及び検査方法に関する。

近年は、ＣＤ、ＤＶＤ等の異なる記録媒体の再生を一台の機器で実行できる複合機が市場の主流となっており、この機器には各記録媒体に対応する波長のレーザ光を出力する半導体レーザが１パッケージとされて具備されている。

この複数のレーザ光を出力する半導体レーザが良品であるか否かの検査を行なうには、従来より先端にＰｏ（光出力）センサを備えたＦＦＰ（Ｆａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）アームを用いての測定が行なわれている。従来は、一つの半導体レーザに付いて異なる光出力で測定する場合に半導体レーザの数と指定する光出力の数の積の回数の測定が必要となる。即ち、半導体レーザの数が４つで指定光出力が４つの場合、その積の１６回の測定、つまり１６回ＦＦＰアームを動かす必要がある。

ここで、１回の測定時間が０．４秒の場合０．４×１６の６．４秒の時間を要することとなり、今後想定される半導体レーザの数が１０個以上となると１６秒以上の時間が必要となる。半導体レーザの測定時間（タクト）は短いほどよく２〜３秒以下が要求されているため、ＦＦＰアームを用いての高速測定は絶対に不可欠のものであるが、従来の方式ではこの条件に合わず、極めて長時間を要することとなっている。
特開２００８−３４５４８号公報

本発明が解決しようとする課題は従来の検査方式によると、半導体レーザごとに、また、各々の光出力ごとに測定をしなければならず、極めて長時間を必要とせざるを得ないという点である。

また、特許文献に記載の技術によると、複数の波長を同時に出力させて、それを分割するという格別な要素が必要で使用する部品点数が増大してしまう。

この問題点を解決するために、本発明に係る半導体レーザの検査装置は先端に共用の光検出素子を備え、半導体レーザの光学特性（光出力、ＦＦＰ、偏光比等）を検査することで複数のレーザ光を出力する半導体レーザの検査装置であって、複数の対象となる半導体レーザに、独立した指定パルス駆動電流を時分割で供給し、各々の半導体レーザに対応する独立した給電手段と、その各々の給電装置と対応する同期パルス信号供給部と、前記した半導体レーザから出力される複数のレーザ光の光出力を時分割で検出する検出手段とを有し、前記した同期パルス信号供給部及び検出手段と対応して半導体レーザが良品であるか不良品であるかの判定を行う判定手段とを有していることを特徴とし、前記した同期パルス信号供給部は前記した各々独立した指定パルス駆動電流の給電手段と、光出力の検出部に同期パルス信号を供給して、時分割で独立した光出力を半導体レーザごとに独立して検出することを特徴としている。

また、本発明に係る半導体レーザの検査装置は前記した複数の独立した給電手段は、半導体レーザごとに接続されたパルス電流を給電するパルス電流ドライバを有し、このパルス電流ドライバは、同期パルス信号供給部（パルスコントローラ）から供給させる同期パルス信号により、レーザ光時分割検出手段（検出回路）と同期を取り、半導体レーザごとに独立して光出力の検出を行なうことを特徴とし、前記した検出手段（検出回路）は給電手段と同期を取り、前記した共用の光検出素子を用いて複数の検査対象となる半導体レーザから時分割に独立して出力される複数のレーザ光を検出するためのＯＰアンプとＳ／Ｈ回路を備え、半導体レーザごとに独立して光出力を検出することを特徴とし、前記した複数のレーザ光は、波長の異なる通信用レーザ及び赤外線、赤色、青色のレーザ光であり、同一波長の赤外線のみ、赤色のみ、青色のみの場合も含まれる全ての波長であることを特徴とし、前記した光検出素子は回動するＦＦＰアームに備えられていることを特徴としている。

さらに、本発明に係る半導体レーザの検査方法は先端に共用の光検出素子（Ｐｏセンサ）を備え、回動するＦＦＰアームを用いた複数のレーザ光を出力する半導体レーザの検査方法に於いて、複数の半導体レーザに複数の独立した給電手段（パルス電流ドライバ）で給電して、これを時分割で検査するための同期パルス信号供給部（パルスコントローラ）で同期させ、時分割で独立して出力される複数の光をＯＰアンプとＳ／Ｈ回路を有する光出力検出手段（回路）で検出し、対象の半導体レーザが良品であるか不良品であるかを判定手段（計測ＣＰＵ）で判定することを特徴としている。

本発明に係る半導体レーザの検査装置及び検査方法は上記のように構成されている。そのため、０．１度の測定ごとに複数の半導体レーザの指定光出力を時分割で測定することとなり、従来の１回の測定時間である０．４秒で終了する事ができる。

また、２つの半導体レーザで２つの光出力測定では、レベル順に変化させ、それに同期したサンプリングパルスで測定する。これによって光出力を変えて測定する場合１回または数回で測定できる。０．１度の測定時間は０．４÷１００１ポイント（±５０度）＝０．０００３９９６秒＝約４００μｓｅｃで、半導体レーザ１個の１回（０．１度）の測定時間はパルス電流ＯＮ時間が２μｓｅｃ、Ｓ／Ｈ時間が２μｓｅｃ、計測部取込時間が２μｓｅｃで半導体レーザ１０個の４回（０．１度、指定光出力４）の測定時間は６μｓｅｃ×１０個×４回＝２４０μｓｅｃ、ＣＰＵのデータ取込時間は（４００μｓｅｃ−２４０μｓｅｃ）÷（１０個×４回）＝４μｓｅｃとなる。但し、同一半導体レーザのパルス出力まで延長可能である。

図面として示し、実施例で説明したように構成することで実現した。

次に、本発明の好ましい実施の一例を図面を参照して説明する。図１は本発明を実施した半導体レーザの検査装置の概要を示すブロック図、図２は同じく回路ブロック図、図３は同じくタイミングチャート図である。

これらの図にあって１は検査対象となる半導体レーザであり、この半導体レーザ１は図１、図２においてその数を４としてある。検査対象となる半導体レーザ１に対してはその数と対応する４つの独立した給電手段として、ＣＷ（連続した定電流）及びパルス電流ドライバ２、２‥が接続されている。

前記パルス電流ドライバ２、２‥は各半導体レーザ１の各々と対応させて独立のものとしてあるのは独立した指定パルス電流を時分割で供給するためであり、このパルス電流ドライバ２、２‥は同期パルス信号の供給部であるパルスコントローラ３から供給される同期パルス信号で、後述する、共に同期パルス信号が供給される光出力の検出手段（ＦＦＰアンプ、光出力アンプ、偏光比アンプ等）と同期を取ることとなる。

また、図中４はＦＦＰアームを示し、このＦＦＰアーム４はケーシングボックス５内に内蔵され、モータドライバ６で制御される駆動モータ７のモータ軸に減速機構を介して取り付けられ、回動されるものとなっている。

前記したＦＦＰアーム４の先端には共用のＰｏ（光出力）センサ８が取り付けられ、ＦＦＰアーム４の回動によって半導体レーザ１からの光出力を測定する。この測定は０．１度の回動範囲で行なわれる。なお、前記ケーシングボックス５内にはＦＦＰアーム４の回動を制御確認するエンコーダ９も取り付け内蔵されており、後述する検出手段としてのＦＦＰアンプ１０にはこのエンコーダ９のパルス出力をカウントするカウンター１１及び前記したモータドライバ６のコントローラ１２も収納されている。

半導体レーザ１から出力されるレーザ光の光出力を時分割で検出する検出手段としてのＦＦＰアンプ１０には半導体レーザ１の数と対応するＯＰアンプ１３、１３‥と、そのＯＰアンプ１３、１３‥から入力されるサンプリングホールド（Ｓ／Ｈ）回路１４、１４‥が収納されており、このＦＦＰアンプ１０、特にサンプリングホールド（Ｓ／Ｈ）回路１４、１４‥からの出力及びパルスコントローラ３からの時分割のための同期パルス信号は計測ＣＰＵ１５に送られる。この計測結果はデータ処理のためのパソコン１６に送られ、対象の半導体レーザ１が良品か否かを判定される。

また、計測ＣＰＵ１５にあっては、ＦＦＰアンプ１０の半導体レーザ１の数と対応する各サンプリングホールド（Ｓ／Ｈ）回路１４、１４‥からの入力をその数と対応する独立したＡ／Ｄコンバータ１７、１７‥で変換している。

本実施例に係る半導体レーザ１の検査装置は上記のように構成されている。この実施例で対象とする複数のレーザ光は、波長の異なる通信用レーザ及び赤外線、赤色、青色のものであり、この中には同一波長の赤外線のみ、赤色のみ、青色のみの場合も含まれる全ての波長となっている。

半導体レーザ１には各レーザ光ごとに独立した指定パルス駆動電流を時分割でパルス電流ドライバ２、２‥によって独立して給電される。この際に半導体レーザ１を時分割で検査するための同期パルス信号がパルスコントローラ３から供給される。

こうして時分割で独立している複数の半導体レーザ１の光出力をＦＦＰアーム４の先端に取り付けられたＰｏセンサ８で検出する。このＰｏセンサ８で検出された独立した複数の光出力はＦＦＰアンプ１０で、内部の各々独立して各レーザ光と対応するＯＰアンプ１３、１３‥とサンプリングホールド（Ｓ／Ｈ）回路１４、１４‥によってその光出力が検出され、この出力は計測ＣＰＵ１５でＡ／Ｄコンバータで変換され計測される。

パルスコントローラ３からの同期パルス信号は各々独立したパルス電流ドライバ２、２‥及びＦＦＰアンプ１０、特にサンプリングホールド（Ｓ／Ｈ）回路１４、１４‥に対し供給されて、時分割で独立した光出力をそれぞれのレーザ光ごとに独立して検出する事となる。ここで、パルス電流ドライバ２、２‥はＦＦＰアンプ１０と同期を取ることで、前記したように半導体レーザごとに独立して光出力の検出をすることができることとなる。

ここで、図３はタイミングチャートで、この図３では４波長、即ち４つの半導体レーザで４光出力を測定する場合を示しており、Ｐｏセンサ８のレベル変化は駆動電流パルスに同期したサンプリングパルスで測定する。このタイミングチャートは４つの半導体レーザ、即ち、出力するレーザ光が４種の場合にはパルス電流の発生数がそれに応じて増えることとなり、エンコーダ９による起動パルスの発生は初回の１回のみとなる。

上記したように、本発明に係る半導体レーザの検査装置及び検査方法によると、複数のレーザ光を出力する半導体レーザの良否を短時間、特に単一のレーザ光を出力する場合と同様の時間でしかもＦＦＰアームの一動作で正確に検査することができる。

本実施例は上記のように構成され、この実施例では出力すべきレーザ光が４つの例として説明したが、レーザ素子数が増え、想定される１０、あるいはそれ以上の４０程度となっても本発明を十分に応用することができる。また、ＦＦＰアームの存在にこだわらず光検出素子を静止状態とした構成（光パワー測定、偏光比測定等）にも応用する事ができる。

本発明を実施した半導体レーザの検査装置の概要を示すブロック図である。 回路ブロック図である。 タイミングチャート図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ
２ パルス電流ドライバ
３ パルスコントローラ
４ ＦＦＰアーム
５ ケーシングボックス
６ モータドライバ
７ 駆動モータ
８ Ｐｏセンサ
９ エンコーダ
１０ ＦＦＰアンプ
１１ エンコーダカウンター
１２ モータコントローラ
１３ ＯＰアンプ
１４ サンプリングホールド（Ｓ／Ｈ）回路
１５ 計測ＣＰＵ
１６ データ処理パソコン
１７ Ａ／Ｄコンバータ

Claims (7)

1. 先端に共用の光検出素子を備え、半導体レーザの光学特性（光出力、ＦＦＰ、偏光比等）を検査することで複数のレーザ光を出力する半導体レーザの検査装置であって、複数の対象となる半導体レーザに、独立した指定パルス駆動電流を時分割で供給し、各々の半導体レーザに対応する独立した給電手段と、その各々の給電装置と対応する同期パルス信号供給部と、前記した半導体レーザから出力される複数のレーザ光の光出力を時分割で検出する検出手段とを有し、前記した同期パルス信号供給部及び検出手段と対応して半導体レーザが良品であるか不良品であるかの判定を行う判定手段とを有していることを特徴とする半導体レーザの検査装置。
2. 前記した同期パルス信号供給部は前記した各々独立した指定パルス駆動電流の給電手段と、光出力の検出部に同期パルス信号を供給して、時分割で独立した光出力を半導体レーザごとに独立して検出することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザの検査装置。
3. 前記した複数の独立した給電手段は、半導体レーザごとに接続されたパルス電流を給電するパルス電流ドライバを有し、このパルス電流ドライバは、同期パルス信号供給部（パルスコントローラ）から供給させる同期パルス信号により、レーザ光時分割検出手段（検出回路）と同期を取り、半導体レーザごとに独立して光出力の検出を行なうことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体レーザの検査装置。
4. 前記した検出手段（検出回路）は給電手段と同期を取り、前記した共用の光検出素子を用いて複数の検査対象となる半導体レーザから時分割に独立して出力される複数のレーザ光を検出するためのＯＰアンプとＳ／Ｈ回路を備え、半導体レーザごとに独立して光出力を検出することを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の半導体レーザの検査装置。
5. 前記した複数のレーザ光は、波長の異なる通信用レーザ及び赤外線、赤色、青色のレーザ光であり、同一波長の赤外線のみ、赤色のみ、青色のみの場合も含まれる全ての波長であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の半導体レーザの検査装置。
6. 前記した光検出素子は回動するＦＦＰアームに備えられていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載の半導体レーザの検査装置。
7. 先端に共用の光検出素子（Ｐｏセンサ）を備え、回動するＦＦＰアームを用いた複数のレーザ光を出力する半導体レーザの検査方法に於いて、複数の半導体レーザに複数の独立した給電手段（パルス電流ドライバ）で給電して、これを時分割で検査するための同期パルス信号供給部（パルスコントローラ）で同期させ、時分割で独立して出力される複数の光をＯＰアンプとＳ／Ｈ回路を有する光出力検出手段（回路）で検出し、対象の半導体レーザが良品であるか不良品であるかを判定手段（計測ＣＰＵ）で判定することを特徴とする半導体レーザの検査方法。

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