JP4417937B2 - Semiconductor laser inspection equipment - Google Patents
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Description
本発明は、半導体レーザの出力特性の経時変化および経時劣化を検査する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for inspecting change and deterioration with time of output characteristics of a semiconductor laser.
製造された半導体レーザの中には、半導体結晶中に欠陥が含まれている素子や製造プロセス中に損傷を受けた素子などの不良素子が存在する場合がある。このような不良素子は、通電直後の初期特性評価では問題がなくても、使用中の比較的早い時期に特性劣化するものが多い。そのため、製造最終工程において、製造された半導体レーザを抜き取りで200時間〜1000時間程度の長期間にわたって寿命評価したり、100時間以内の比較的短期間にわたって連続的に駆動させて選別したりする、いわゆるエージング検査が行われている。 In the manufactured semiconductor laser, there may be a defective element such as an element including a defect in a semiconductor crystal or an element damaged during a manufacturing process. Many of such defective elements deteriorate in characteristics at a relatively early stage during use even if there is no problem in the initial characteristic evaluation immediately after energization. Therefore, in the final manufacturing process, the manufactured semiconductor laser is extracted and evaluated for a long time of about 200 hours to 1000 hours, or it is selected by continuously driving for a relatively short time within 100 hours, A so-called aging test is performed.
エージング検査を行うエージング装置として、被検査半導体レーザの近傍に設けられた受光素子を備える検出部にて光出力を検出し、この検出値が所定値になるように被検査半導体レーザの駆動回路をフィードバックするAPC(Automatic Power Control)駆動により被検査半導体レーザを長時間発光させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As an aging apparatus for performing an aging inspection, a light output is detected by a detection unit having a light receiving element provided in the vicinity of the semiconductor laser to be inspected, and a drive circuit for the semiconductor laser to be inspected is set so that the detected value becomes a predetermined value There is known a technique in which a semiconductor laser to be inspected emits light for a long time by APC (Automatic Power Control) driving for feedback (see, for example, Patent Document 1).
このようなエージング装置は、通常、多数n個(例えば、数百個)の半導体レーザを同時に検査するものであり、駆動回路と検出部とを備え被検査半導体レーザが装着されるレーザ検査部が多数n個設けられている。しかしながら、各検出部の受光素子には受光感度のばらつきが存在するため、各被検査半導体レーザをAPC駆動しても、各レーザ検査部間で被検査半導体レーザの光出力を一定にすることができないという問題がある。また、被検査半導体レーザと受光素子との間に減光フィルタを介在させる場合も、この減光フィルタには減衰特性のばらつきがあるため、上記同様、各レーザ検査部間で被検査半導体レーザの光出力を一定にすることができないという問題がある。 Such an aging apparatus normally inspects a large number of n (for example, several hundred) semiconductor lasers at the same time, and includes a drive circuit and a detection unit, and a laser inspection unit to which a semiconductor laser to be inspected is mounted. A large number n is provided. However, since there is a variation in light receiving sensitivity among the light receiving elements of each detection unit, even if each semiconductor laser to be inspected is APC-driven, the optical output of the semiconductor laser to be inspected can be made constant between the laser inspection units. There is a problem that you can not. Also, when a neutral density filter is interposed between the semiconductor laser to be inspected and the light receiving element, the attenuation filter has variations in attenuation characteristics. There is a problem that the light output cannot be made constant.
このような問題を解消する方法として、半固定抵抗器により被検査半導体レーザの光出力を電流電圧変換するアンプのゲインを各光出力検出部ごとに調整することで、受光感度等のばらつきを校正することが考えられるが、多数n個ある検出部の全てについて調整することは非常に煩雑である。しかも、受光素子や減光フィルタは入力される発光波長が異なると、受光素子の感度や減光フィルタの減衰特性が変化し、受光素子の感度や減光フィルタの減衰特性のばらつきも変化するため、異なる波長帯域の半導体レーザを検査するごとに電流電圧変換アンプのゲインを調整しなければならない。 To solve this problem, the gain of the amplifier that converts the optical output of the semiconductor laser under test into a current-voltage converter is adjusted by a semi-fixed resistor for each optical output detector, thereby calibrating variations in light reception sensitivity. However, it is very complicated to make adjustments for all of the n detection units. Moreover, if the light receiving element and the neutral density filter are input at different emission wavelengths, the sensitivity of the photosensitive element and the attenuation characteristics of the neutral density filter change, and the sensitivity of the photosensitive element and variations in the attenuation characteristics of the neutral density filter also vary. Every time a semiconductor laser with a different wavelength band is inspected, the gain of the current-voltage conversion amplifier must be adjusted.
一方、フィードバック制御するための基準信号をDAコンバータで設定することで、光出力検出部の受光感度等のばらつきを自動的に校正することも考えられるが、かかる場合、各被検査半導体レーザごとに高価な高分解能DAコンバータを設ける必要があり製造コストがかかり問題である。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、光出力検出部の受光感度等のばらつきを自動的に校正することができる半導体レーザの検査装置をコスト安価に提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a semiconductor laser inspection apparatus capable of automatically calibrating variations in light receiving sensitivity of a light output detection unit at a low cost. To do.
本発明にかかる半導体レーザの検査装置は、複数n個の半導体レーザ毎に対応して設けられた複数n個のレーザ検査部と、前記複数n個のレーザ検査部毎に基準信号を設定する基準信号発生部とを有し、前記基準信号発生部が、前記複数n個のレーザ検査部毎に設定した基準信号を対応する前記レーザ検査部に入力し、前記複数n個のレーザ検査部が、前記基準信号発生部から入力された基準信号に基づいて、対応する前記半導体レーザをAPC駆動させ、対応する前記半導体レーザの動作特性を検査する半導体レーザの検査装置において、前記基準信号発生部は、aビットの第1DAコンバータと、前記複数n個のレーザ検査部毎に対応して設けられた複数n個のbビット(a>b)の第2DAコンバータと、前記複数n個のレーザ検査部毎に対応して設けられた複数n個の加算回路とを備え、前記第1DAコンバータが、前記複数n個の加算回路に共通電圧を共通して入力し、前記複数n個の第2DAコンバータが、対応する前記加算回路に校正電圧を入力し、前記複数n個の加算回路が、前記第1DAコンバータから入力された前記共通電圧と、対応する前記第2DAコンバータから入力された前記校正電圧とを加算して、前記複数n個のレーザ検査部毎に基準信号を設定することを特徴とする。かかる発明において、第1DAコンバータは12bit以上、第2DAコンバータは8bit以下であることが好ましい。 A semiconductor laser inspection apparatus according to the present invention includes a plurality of n laser inspection units provided corresponding to each of a plurality of n semiconductor lasers, and a reference for setting a reference signal for each of the plurality of n laser inspection units. A reference signal generator configured to input a reference signal set for each of the plurality of n laser inspection units to the corresponding laser inspection unit, and the plurality of n laser inspection units, Based on the reference signal input from the reference signal generation unit, the corresponding semiconductor laser is APC-driven, and the semiconductor laser inspection apparatus that inspects the operating characteristics of the corresponding semiconductor laser, the reference signal generation unit includes: a-bit first DA converter, a plurality of n b-bit (a> b) second DA converters provided corresponding to each of the plurality of n laser inspection units, and the plurality of n laser inspection units A plurality of n adder circuits provided corresponding to the plurality of n adder circuits, wherein the first DA converter inputs a common voltage to the plurality of n adder circuits in common, and the plurality of n second DA converters include: A calibration voltage is input to the corresponding adder circuit, and the plurality of n adder circuits add the common voltage input from the first DA converter and the calibration voltage input from the corresponding second DA converter. A reference signal is set for each of the plurality of n laser inspection units. In this invention, the first DA converter is preferably 12 bits or more, and the second DA converter is preferably 8 bits or less.
本発明の半導体レーザの検査装置によれば、コスト安価に光出力検出部の受光感度等のばらつきを自動的に校正することができる。 According to the semiconductor laser inspection apparatus of the present invention, it is possible to automatically calibrate variations such as the light receiving sensitivity of the light output detector at a low cost.
以下、本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本実施形態にかかる半導体レーザの検査装置10のブロック回路図であり、図2は基準電圧出力部を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block circuit diagram of a semiconductor
本実施形態における半導体レーザの検査装置10は、検査対象である複数n個の半導体レーザ1−1,1−2,1−3・・・,1−n(総称して1という)を所定出力で駆動させ続けるAPC制御により所定期間にわたって駆動させ、定期的に該半導体レーザ1の駆動電流と光出力値を記録することにより、半導体レーザ1の特性変化(劣化)について検査する、いわゆる、エージング装置である。
The semiconductor
この検査装置10は、図1及び図2に示すように、検査対象である半導体レーザが装着される複数n個のレーザ検査部20−1,20−2,20−3・・・,20−n(総称して20という)と、該レーザ検査部20に出力する基準信号を発生する基準信号発生部50と、レーザ検査部20及び基準信号発生部50を予め定められた操作プログラムに従って制御するとともに、レーザ検査部20から入力される検出結果を記録する制御部80とより構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
各レーザ検査部20は、装着された半導体レーザ1を駆動させて該半導体レーザ素子1からの光出力を検出するものであって、半導体レーザ1に駆動電流を入力する駆動回路22と、駆動電流の入力を受けた半導体レーザ1から放射される光出力を減光フィルタ23を介して検出するPINフォトダイオードなどの受光素子24と、差動増幅器28とを備え、装着された半導体レーザ1より抽出した駆動電流IOP−1,IOP−2,IOP−3,・・・,IOP−n(総称してIOPという)と、受光素子24により検出された光出力信号PO−1,PO−2,PO−3,・・・,PO−n(総称してPOという)とを制御部80に出力し、制御部80がこれらの信号IOP,POを記録する。
Each
また、レーザ検査部20は制御部80により切換制御可能なスイッチ30を備え、このスイッチ30は、受光素子24により検出された光出力信号POと、電流−電圧変換回路26を介して半導体レーザ1より抽出した駆動電流IOPと、が入力され、差動増幅器28の一方入力端子に光出力信号POと駆動電流IOPに応じた電圧信号とを切り換えて入力するようになっている。
The
基準信号発生部50は、図2に示すように、第1DAコンバータ52と、複数n個のレーザ検査部20に対応して複数n個ずつ設けられた第2DAコンバータ54−1,54−2,54−3・・・,54−n(総称して54という)及び加算回路56−1,56−2,56−3・・・,56−n(総称して56という)と、を備え、第1DAコンバータ52は第2DAコンバータ54より高分解能であって、例えば、第1DAコンバータ52が12bit、第2DAコンバータ54が8bitのDAコンバータから構成されている。
As shown in FIG. 2, the reference
第1DAコンバータ52は、制御部80より入力される共通データ信号SCのデータ値に応じて共通電圧VCを階調化して各加算回路56に入力する。また、各第2DAコンバータ54−1,54−2,54−3・・・,54−nは、制御部80より入力される校正データ信号SP−1,SP−2,SP−3,・・・,SP−n(総称してSPという)のデータ値に応じて校正電圧VP−1,VP−2,VP−3,・・・,VP−n(総称してVPという)を階調化して対応する加算回路56−1,56−2,56−3・・・,56−nにそれぞれ入力する。つまり、各加算回路56には、共通電圧VCと、各加算回路56に対応する第2DAコンバータ54からの校正電圧VPと、が入力される。
The
各加算回路56は、入力された共通電圧VCと校正電圧VPとを加算して得られた電圧を基準信号Vref-1,Vref-2,Vref-3,・・・,Vref-n(総称してVrefという)として対応するレーザ検査部20の差動増幅器28の他方入力端子に入力する。
Each
これにより、制御部80が差動増幅器28の一方入力端子に光出力信号POを入力するようにスイッチ30を切換制御することで、差動増幅器28が光出力信号POを基準信号Vrefと比較増幅し、光出力信号POが所定値になるように駆動回路22から出力される駆動電流をAPC制御するようになっている。また、制御部80がスイッチ30を切り換えて一方入力端子に駆動電流IOPに応じた電圧信号を入力することで、該電圧信号を基準信号Vrefと比較増幅して、半導体レーザ1の駆動電流IOPが所定値になるように駆動回路22から出力される駆動電流をACC(Automatic Current Control)制御するようになっている。
As a result, the
このような検査装置10において、基準信号発生部50の各加算回路56は、各加算回路56に共通して入力される共通電圧VCと各加算回路56ごとに調整可能な校正電圧VPとを加算し、得られた電圧を基準信号Vrefとして出力するため、校正電圧VPを出力する第2DAコンバータ54が比較的小さい分解能であっても、広範囲にわたって所定の分解能を維持したまま基準信号Vrefを設定することができる。
In such an
より具体的には、第1DAコンバータ52が各加算回路56に共通電圧VCとして9Vを入力し、第2DAコンバータ54が各加算回路56ごとに0V〜2Vまでの範囲で調整した校正電圧VPを入力する場合、第2DAコンバータ54として8bitのDAコンバータを用いることで、0V〜2Vまでの範囲を0.1mV以下の分解能で調整することができ、これにより、基準電圧として9V〜11Vまでの範囲を0.1mV以下の分解能で調整することができる。また、第1DAコンバータ52から出力される共通電圧VCを変更することで、0.1mV以下の分解能を維持したまま基準電圧を9V〜11V以外の範囲で設定することができる。
More specifically, the
以上のように、検査装置10において、差動増幅器28の他方入力端子に入力する基準信号Vrefを発生する基準信号発生部50は、各レーザ検査部20ごとに高分解能なDAコンバータを複数n個用いる必要がなく、コスト安価な回路構成とすることができる。
As described above, in the
次に、上記の検査装置10において、検出素子24の受光感度や減光フィルタの減衰特性のばらつきにより生じる各レーザ検査部20の受光量の減衰率を自動的に校正する方法について説明する。
Next, a method for automatically calibrating the attenuation rate of the received light amount of each
まず、電流−光出力特性、すなわち、駆動電流値と光出力値の関係が既知の半導体レ−ザーである標準サンプルをn個用意し各レーザ検査部20に装着する。このn個の標準サンプル(半導体レーザ)は実働条件と等しい光出力値PS(例えば、120mW)駆動時の基準駆動電流値Is-1,Is-2,Is-3・・・,Is-n(総称してIsという)及び平均的な微分効率値ηを予め別の測定装置で測定し、そのデータ値を制御部80に記憶させる。
First, n standard samples, which are semiconductor lasers with known current-light output characteristics, that is, the relationship between the drive current value and the light output value, are prepared and attached to each
次いで、検査対象の半導体レーザ1をIsの最小値でACC駆動し、各レーザ検査部20ごとに受光素子24により検出された光出力信号POA−1,POA−2,POA−3,・・・,POA−n(総称してPOAという)を制御部80が記録する。このACC駆動時の駆動電流の設定方法は、第1DAコンバータ52のみを制御して共通電圧VCを調整し、各校正電圧Vpは全て0に設定する。
Then, the
次いで、各光出力信号POAの中から最小値を求め、その値で半導体レーザ1をAPC駆動する。なお、この時も共通電圧VCのみを制御し、各校正電圧Vpは0に設定する。制御部80は、APC駆動された半導体レーザ1より抽出した駆動電流IOPと、制御部80に記憶させた標準サンプルの電流−光出力特性より定まる光出力値PSに対応する駆動電流値Is(例えば、180mA)及び微分効率値ηから下記式(1)に基づき算出された校正電圧Vpを第2DAコンバータ54より出力させ、共通電圧VCに校正電圧Vpを加算した基準信号Vref(=Vc+Vp)で標準サンプルを再度APC駆動させ、そのときの駆動電流IOPを抽出する。
Next, a minimum value is obtained from each optical output signal POA , and the
Vp=(Is−IOP)×η (1)
そして、Is−IOPが十分小さくなるまで校正電圧Vpの算出と駆動電流IOPの抽出を繰り返した後、各レーザ検査部20ごとに受光素子24により検出された光出力信号POB−1,POB−2,POB−3,・・・,POB−n(総称してPOBという)を記録する。
V p = (I s -I OP ) × η (1)
Then, the calculation of the calibration voltage V p and the extraction of the drive current I OP are repeated until I s −I OP becomes sufficiently small, and then the light output signal P OB− detected by the
次いで、制御部80は、光出力信号POBを光出力信号Psで除して各レーザ検査部20ごとに校正係数C−1、C−2,C−3,・・・,C−n(総称してCという)を算出する。このようにして算出された校正係数C(=POB/Ps)は、受光素子24の受光感度や減光フィルタ23の減衰特性のばらつきにより生じる各レーザ検査部20の受光量の減衰率となる。
Next, the
本実施形態にかかる検査装置10では、コンピュータなどの制御部が校正係数Cを自動的に極めて短時間で算出することができるため、発熱による半導体レーザの特性変化の影響を受けることがなく、正確な校正係数Cを得ることができる。
In the
次いで、各レーザ検査部20から標準サンプルを取り外し、検査対象である半導体レーザ1を装着して、各半導体レーザ1の光出力値がPSになるように駆動電流をAPC制御する。その際、各校正係数の最小値をCminとするとVrefは下記式(2)のように設定される。
Then, remove the standard sample from the
Vref=Vc+Vp=PS×Cmin+PS×(C−Cmin) (2)
このように差動増幅器28の他方入力端子に入力する基準信号Vrefとして校正係数Cを乗じた校正基準電圧を入力することで、各レーザ検査部20の受光量の減衰率に依存することなく、全てのレーザ検査部20において均一な負荷条件で検査対象の半導体レーザ1を駆動させることができる。
V ref = V c + V p = P S × C min + P S × (C-C min) (2)
Thus, by inputting the calibration reference voltage multiplied by the calibration coefficient C as the reference signal V ref input to the other input terminal of the
1…半導体レーザ
10…検査装置
20…レーザ検査部
22…駆動回路
23…減光フィルタ
24…受光素子
26…電流−電圧変換回路
28…差動増幅器
52…第1DAコンバータ
54…第2DAコンバータ
56…加算回路
80…制御部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記基準信号発生部が、前記複数n個のレーザ検査部毎に設定した基準信号を対応する前記レーザ検査部に入力し、 The reference signal generation unit inputs a reference signal set for each of the plurality of n laser inspection units to the corresponding laser inspection unit,
前記複数n個のレーザ検査部が、前記基準信号発生部から入力された基準信号に基づいて、対応する前記半導体レーザをAPC駆動させ、対応する前記半導体レーザの動作特性を検査する半導体レーザの検査装置において、 Inspection of a semiconductor laser in which the plurality of n laser inspection units drive APC of the corresponding semiconductor laser based on the reference signal input from the reference signal generation unit and inspect the operating characteristics of the corresponding semiconductor laser In the device
前記基準信号発生部は、aビットの第1DAコンバータと、前記複数n個のレーザ検査部毎に対応して設けられた複数n個のbビット(a>b)の第2DAコンバータと、前記複数n個のレーザ検査部毎に対応して設けられた複数n個の加算回路とを備え、 The reference signal generator includes an a-bit first DA converter, a plurality of n b-bit (a> b) second DA converters provided corresponding to the plurality of n laser inspection units, and the plurality a plurality of n adder circuits provided corresponding to each of the n laser inspection units,
前記第1DAコンバータが、前記複数n個の加算回路に共通電圧を共通して入力し、 The first DA converter inputs a common voltage to the plurality of n adder circuits in common,
前記複数n個の第2DAコンバータが、対応する前記加算回路に校正電圧を入力し、 The plurality of n second DA converters input calibration voltages to the corresponding adding circuits,
前記複数n個の加算回路が、前記第1DAコンバータから入力された前記共通電圧と、対応する前記第2DAコンバータから入力された前記校正電圧とを加算して、前記複数n個のレーザ検査部毎に基準信号を設定する The plurality of n adder circuits add the common voltage input from the first DA converter and the calibration voltage input from the corresponding second DA converter, and each of the n n laser inspection units. Set the reference signal to
ことを特徴とする半導体レーザの検査装置。 A semiconductor laser inspection apparatus.
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