KR101496335B1 - 광소자 특성의 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광소자 특성의 측정 장치에 관한 것이고, 구체적으로 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드와 같은 광 반도체 소자의 특성을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 광소자 특성의 측정 장치(10)는 좌우 이동이 가능한 측정 테이블(100); 측정 테이블(100)에 배치되는 정해진 특성을 특정하기 위한 배치되는 다수 개의 측정 모듈(11, 12, 13, 14); 측정 테이블(100)의 전면에 설치되고 온도 제어가 가능하면서 광소자(LD)가 고정될 수 있는 고정 지그를 가진 온도 플레이트(110); 온도 플레이트(110)에 연결되어 온도를 제어하는 냉각기(130); 및 광소자(LD)에 전류를 인가하는 전원 장치(120)를 포함한다.

Description

광소자 특성의 측정 장치{Apparatus for Investigating a Light Emitting Element}
본 발명은 광소자 특성의 측정 장치에 관한 것이고, 구체적으로 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드와 같은 광 반도체 소자의 특성을 측정하기 위한 장치에 관한 것이고, 보다 구체적으로 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드와 같은 광소자에 전류를 인가하여 광소자의 특성을 측정하는 과정에서 측정에 영향을 미칠 수 있는 온도를 안정적으로 제어할 수 있도록 하면서 이와 동시에 다양한 특성을 임의 선택적으로 진행될 수 있도록 하는 광소자 특성의 측정 장치에 관한 것이다.
광소자의 일종인 레이저 다이오드는 순방향으로 전압 또는 전류를 가했을 때 전계 발광 효과에 의하여 광이 방출되는 반도체 소자를 말하고 레이저 다이오드는 단일 파장의 빛을 방출할 수 있으며 고출력화가 가능하여 최근 산업용 레이저로 많은 응용과 관련된 연구가 진행되고 있다.
공지의 반도체 레이저 다이오드는 출력이 낮아 응용범위가 파장에 따라 구분되어 왔다. 일반적으로 장파장 레이저 다이오드는 광통신 분야에서 송신용으로 주로 사용되었고 단파장 레이저 다이오드는 DVD, CD와 같은 저장 매체를 위하여 데이터 판독 또는 기록을 위한 분야에서 주로 사용이 되었다. 그러나 레이저 다이오드의 출력이 점차로 개선되면서 디스플레이나 반도체용의 보수 장비 또는 마킹 장비로 많이 사용되었고 최근 수십 와트에서 수백 와트 수준의 고출력 레이저 다이오드가 개발되면서 의료용 또는 군사용으로 레이저 다이오드의 응용범위가 확대되고 이에 따라 레이저 다이오드의 정확한 측정과 관련된 다양한 관심이 증대되고 있다. 특히 저출력 레이저 다이오드의 경우 발생되지 않았지만 출력 개선에 따라 레이저 다이오드의 열 방출이 해결 과제로 대두되었다. 고출력 레이저 다이오드는 출력에 대응되는 많은 열이 외부로 방출되어 열이 적절히 외부로 방출되지 않으면 레이저 다이오드의 출력 효율이 감소되고 추가로 레이저 다이오드 소자가 오작동이 발생될 수 있다.
고출력 반도체 레이저는 칩의 형태로 다이 본딩 및 와이어 본딩과 같은 패키징 공정을 통해 제조될 수 있고 출력이 높은 바(bar)타입의 레이저 다이오드를 패키지 형태로 제조하는 것에 의하여 수백 와트 출력이 가능해지도록 할 수 있다. 수십 와트 내지 수백 와트의 출력을 가지는 레이저 다이오드는 높은 출력으로 인하여 특성 평가가 어렵고 패키지의 온도 제어가 적절하게 이루어져야 한다.
고출력 레이저 다이오드의 특성 측정의 경우 일반적으로 수동으로 작업자를 통하여 이루어졌다. 고출력 반도체 레이저의 경우 전압은 낮지만 전류가 높은 값을 가지므로 주의하여 취급이 되어야 한다. 레이저다이오드는 전기를 광으로 변환하는 능동소자이지만 인가된 전류를 100% 광으로 변환하지 못한다. 이로 인하여 일부의 전기는 열로 변환되고 큰 전류가 인가되는 고출력 레이저 다이오드는 광으로 변환되지 않는 상대적으로 많은 양의 전력이 열로 변환되어 방출된다. 이와 같은 열이 외부로 쉽게 방출되어 냉각되도록 하기 위하여 레이저 다이오드가 장착되는 측정 지그의 구조가 중요해진다. 측정 지그는 레이저 다이오드의 용이한 장착이 가능해야 하고 큰 전류가 인가되는 경우 절연 파괴 현상이 나타나지 않아야 하고 위에서 언급한 것처럼 변환된 열이 레이저 다이오드로부터 외부로 쉽게 방출이 될 수 있는 구조를 가져야 한다.
일반적으로 저출력 레이저 다이오드의 측정이 요구되는 경우 저출력 레이저 다이오드는 투 메탈 캔(TO Metal CAN) 타입의 표준 패키지로 패키징이 되므로 표준 소켓이 사용된 측정 장비가 용이하게 만들어질 수 있다. 구체적으로 표준 패키지에 적합한 표준 소켓으로 레이저 다이오드를 장착하여 측정이 될 수 있으므로 자동화가 측정 장치의 제작이 가능하다.
이에 비하여 고출력 레이저 다이오드는 크게 3가지의 표준 패키지 형태로 분류가 될 수 있지만, 제조사에 따라 특성이 달라지고 그리고 응용 제품에 따라 구조적 차이를 나타낸다. 특히 수십 와트부터 수백 와트 출력 레벨의 고출력 레이저 다이오드 패키지는 동일한 모양의 표준이 없는 것이 일반적이다. 따라서 이러한 표준이 없는 고출력 레이저 다이오드의 측정 지그와 레이저 다이오드 소자의 특성을 계측할 수 있는 장비의 구현은 쉽지 않다.
레이저 다이오드의 특성 측정과 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2002-0084742호 ‘레이저다이오드 테스트장치’가 있다. 상기 선행기술은 적어도 하나의 장착 블록 수용부와, 상기 장착 블록 수용부 내에 마련되며 소정의 데이터 처리부에 데이터 전송이 가능하도록 연결된 제1 본체 접속부를 갖는 테스터 본체와; 테스트 대상 레이저 다이오드가 장착되는 레이저 다이오드 장착부와, 상기 레이저 다이오드를 구동시키는 구동부와, 상기 구동부에 연결되어 상기 본체 접속부에 접속 가능한 블록 접속부를 가지고 상기 장착 블록 수용부에 착탈이 가능하도록 수용되는 레이저 다이오드 장착 블록과; 상기 테스터 본체에 설치되어 상기 레이저 다이오드의 광 강도를 감지하는 광 강도 감지부를 포함하는 레이저 다이오드 테스트 장치에 대하여 개시하고 있다.
레이저 다이오드의 특성 측정과 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2005-0526248호 ‘레이저 다이오드의 열 저항 측정 방법’이 있다. 상기 선행기술은 펄스 전류를 공급하여 동작 전류, 온도 계수, 동작 온도 변화 및 열 저항과 같은 특성을 측정하는 방법에 대하여 개시하고 있다.
제시된 선행기술은 다양한 형태의 고출력 다이오드의 특성 측정에 적용되기 어렵다. 그러므로 고출력 레이저 다이오드의 다양한 패키지에 적용될 수 있는 측정지그가 필요하며 레이저 다이오드의 온도를 일정하게 유지하는 온도 제어와 측정 지그에 장착된 고출력 레이저 다이오드의 특성을 일괄적으로 자동 계측할 수 있는 장비가 요구된다.
본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 다양한 형태의 광소자의 특성을 일련의 자동화가 된 공정으로 연속적으로 측정할 수 있는 광소자 특성의 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다양한 형태의 고출력 레이저다이오드의 특성을 일련의 자동화가 된 공정으로 연속적으로 측정할 수 있는 광소자 특성의 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 광소자 특성의 측정 장치는 좌우 이동이 가능한 측정 테이블; 측정 테이블에 배치되는 정해진 특성을 특정하기 위한 배치되는 다수 개의 측정 모듈; 측정 테이블의 전면에 설치되고 온도 제어가 가능하면서 광소자가 고정될 수 있는 고정 지그를 가진 온도 플레이트; 온도 플레이트에 연결되어 온도를 제어하는 냉각기; 및 광소자에 전류를 인가하는 전원 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 광소자(LD)는 레이저 다이오드가 되고 그리고 측정 모듈은 출력 측정 모듈, 파장 측정 모듈, 근거리 필드 측정 모듈 및 원거리 필드 측정 모듈을 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 냉각기는 냉각수를 전달하기 위한 냉각수 배관을 포함하고 그리고 온도 플레이트에 결합되는 열전 모듈을 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 측정 지그는 온도 플레이트의 위쪽에 고정 수단에 의하여 고정된다.
본 발명에 따른 광소자 특성의 측정 장치는 아래와 같은 효과를 가진다.
가. 본 발명에 따른 광소자 특성의 측정 장치는 측정 대상이 되는 소자로부터 발생되는 열을 분산하여 외부로 쉽게 방출이 될 수 있도록 하면서 전원으로부터 인가되는 전류 관련 장치의 절연성이 확보되어 측정 대상이 되는 소자 또는 전원의 오작동이 방지될 수 있도록 하면서 다양한 형태의 광소자에 대하여 적용될 수 있도록 한다.
나. 본 발명에 따른 광소자 특성의 측정 장치는 레이저 다이오드에 적용되어 출사되는 레이저 광의 광 출력 및 전기적 계측과 파장 계측, 근거리 장 패턴 특성 계측, 원거리 장 필드 패턴특성 계측이 일괄적으로 자동으로 계측되어 측정 데이터의 획득이 가능하도록 하면서 필요에 따라 측정 순서의 조절이 가능하도록 한다.
다. 본 발명에 따른 광소자 특성의 측정 장치는 열전 모듈(Thermo Electric Cooler: TEC)과 냉각기(chiller)를 적용하여 측정 과정에서 정밀한 온도 제어가 가능하도록 하여 특히 고출력 레이저 다이오드의 소자 특성이 정확하게 계측될 수 있도록 하면서 발열로 인한 오작동 가능성을 감소시키도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 측정 장치의 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명에 따른 측정 장치에서 측정이 가능한 다양한 형태의 고출력 레이저 다이오드의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2b는 고출력 레이저 다이오드에 해당되는 CS-마운트 패키지의 측정을 위한 지그의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2c는 고출력 다이오드에 해당되는 마이크로채널 패키지의 측정을 위한 지그의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2d는 고출력 다이오드에 해당되는 C-마운트 패키지의 측정을 위한 지그의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2e는 본 발명에 따른 측정 장치에 적용될 수 있는 전광 측정 모듈 및 파장 측정 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2f는 본 발명에 따른 측정 장치에 적용될 수 있는 근거리 필드 패턴의 측정 모듈 및 방사각 측정 모듈의 실시 예를 각각 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 측정 장치에서 광소자의 특성이 측정되는 과정에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
아래에서 본 발명은 레이저 다이오드를 실시 예로 제시되어 설명이 되지만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 발광 다이오드 및 레이저 다이오드를 포함하는 임의의 광 반도체 소자에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 측정 장치의 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광소자 특성의 측정 장치(10)는 좌우 이동이 가능한 측정 테이블(100); 측정 테이블(100)에 배치되는 정해진 특성을 특정하기 위한 배치되는 다수 개의 측정 모듈(11, 12, 13, 14); 측정 테이블(100)의 전면에 설치되고 온도 제어가 가능하면서 광소자(LD)가 고정될 수 있는 고정 지그를 가진 온도 플레이트(110); 온도 플레이트(110)에 연결되어 온도를 제어하는 냉각기(130); 및 광소자(LD)에 전류를 인가하는 전원 장치를 포함한다.
아래에서 본 발명에 따른 측정 장치(10)가 적용되는 광소자로 레이저 다이오드 또는 고출력 레이저 다이오드가 실시 예로 제시되지 않지만 이는 설명의 편의를 위한 것으로 본 발명에 따른 측정 장치(10)는 임의의 광소자에 적용될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
측정 테이블(100)은 X-축 또는 좌우로 이동이 가능하도록 설치될 수 있고 적어도 하나의 측정 모듈(11, 12, 13, 14)이 고정될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 측정 모듈(11, 12, 13, 14)은 계측이 요구되는 광소자의 특성에 적합한 임의의 계측기가 될 수 있고 본 발명은 측정 모듈(11, 12, 13, 14)의 종류에 의하여 제한되지 않는다. 예를 들어 레이저 다이오드(LD)의 측정을 위하여 측정 모듈(11, 12, 13, 14)은 출력 측정 모듈(11), 파장 측정 모듈(12), 근거리 필드 측정 모듈(13) 및 원거리 필드 측정 모듈(14)을 포함할 수 있다. 도 1에 제시된 측정 모듈(11, 12, 13, 14)의 종류 또는 배치 순서는 예시적인 것으로 다양한 계측기가 적절하게 측정 테이블(100)에 설치 또는 고정이 될 수 있다.
측정 테이블(100)의 앞쪽에 온도 플레이트(110)가 설치될 수 있고 온도 플레이트(110)에 광소자의 고정을 위한 지그가 설치될 수 있다. 지그는 소자를 고정할 수 있는 적절한 구조를 가질 수 있고 높이 조절이 가능하도록 설치될 수 있다. 온도 플레이트(110)는 평면 형상의 상부 표면을 가질 수 있고 열 전도성이 높은 소재로 만들어질 수 있다. 또한 온도 플레이트(110)의 내부 또는 외부에 열전 소자(thermo element)가 설치될 수 있다. 열전 소자는 전자 냉각을 위한 것으로 반도체 열전 소자가 될 수 있고 필요에 따라 방열 핀이 설치될 수 있다. 열전 소자는 이 분야에서 공지된 임의의 형태가 될 수 있고 본 발명은 열전 소자의 종류에 의하여 제한되지 않는다.
온도 플레이트(110)의 한쪽에 냉각기(130)가 설치될 수 있고 그리고 적절한 위치에 광소자에 전류를 공급하기 위한 전원(120)이 설치될 수 있다. 전원은 이 분야에서 공지된 임의의 종류가 될 수 있고 적절한 커넥터에 의하여 지그 또는 광소자에 연결될 수 있다. 냉각기(130)는 온도 플레이트(110)의 온도를 조절하기 위하여 설치되고 공기 냉각이 이용될 수 있지만 바람직하게 냉각수 방식이 될 수 있다. 다양한 형태의 냉각기(130)가 본 발명에 따른 장치에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 측정 장치(10)에서 다양한 광소자(LD)의 필요한 특성이 계측될 수 있다. 예를 들어 레이저 다이오드의 특성 측정을 위하여 레이저 다이오드가 온도 플레이트(110)에 배치된 지그를 이용하여 고정될 수 있다. 필요에 따라 지그 또는 온도 플레이트(110)의 높이가 조절될 수 있다. 측정 테이블(100)에 출력 측정 모듈(11), 파장 측정 모듈(12), 근거리 필드 측정 모듈(13) 및 원거리 필드 측정 모듈(14)이 설치될 수 있고 먼저 출력 측정 모듈(11)에 의하여 전광 측정(S11)이 이루어질 수 있다. 그리고 측정 테이블(110)이 이동되면서 차례대로 분광기(121)에 연결된 파장 측정 모듈(12), 근거리 필드 측정 모듈(13) 및 원거리 필드 측정 모듈(14)에 의하여 각각 스펙트럼 측정(S12), 근거리 필드 패턴 측정(S13) 및 원거리 필드 패턴 측정(S14)이 이루어질 수 있다. 측정 모듈(11, 12, 13, 14)에 의한 측정 순서는 측정 테이블(100)의 이동에 의하여 임의의 순서로 이루어질 수 있다.
다양한 측정 모듈(11, 12, 13, 14)에 의하여 다양한 종류의 광소자(LD)의 특성이 측정될 수 있다. 예를 들어 광 반도체 소자가 발광 다이오드가 되는 경우 근거리 필드 측정 모듈(13) 및 원거리 필드 측정 모듈(14)을 대신하여 배광 특성 측정 모듈이 사용될 수 있다. 그러므로 본 발명은 광 반도체 소자의 종류, 측정 모듈의 종류 또는 측정 모듈의 배치 구조에 의하여 제한되지 않는다.
아래에서 각각의 측정 모듈(11, 12, 13, 14)에 대하여 설명이 된다.
도 2a는 본 발명에 따른 측정 장치에서 측정이 가능한 다양한 형태의 고출력 레이저 다이오드의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 측정 장치는 CS-마운트 패키지, MC(micro channel cooled) 패키지 또는 C-마운트 패키지의 특성 측정에 적용될 수 있다.
도 2a의 (가)에 도시된 것처럼, CS-마운트 패키지는 양극 기판(An) 위에 음극 기판(Ca)이 배치되어 전원에 연결되어 레이저 다이오드(LD)가 발광이 되는 구조를 가질 수 있다. 양극 기판(An)은 히터 싱크의 기능을 가질 수 있다. 도 2a의 (나) 및 (다)에 도시된 것처럼, MC 패키지 및 C-마운트 패키지의 음극(Ca) 및 양극(An)에 전원이 연결되면 레이저 다이오드(LD)에 전류가 인가되어 발광이 될 수 있다.
제시된 레이저 다이오드 패키지는 예시적인 것으로 본 발명에 따른 측정 장치는 예를 들어 TO3 패키지, VCSEL 서브-모듈 패키지, BTF 패키지, DIL 패키지, TOSA 패키지 또는 HHL 패키지와 같은 다양한 레이저 다이오드 패키지에 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
아래에 각각의 레이저 다이오드가 지그에 고정되는 실시 예에 대하여 설명이 된다.
도 2b는 고출력 레이저 다이오드에 해당되는 CS-마운트 패키지의 측정을 위한 지그의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2b를 참조하면, CS-마운트 패키지(CS)의 측정을 위한 지그는 온도 플레이트(110)와 일체로 형성될 수 있다. 온도 플레이트(110)에 전면 벽(111)과 접촉 벽(112)이 설치될 수 있고 CS-마운트 패키지(CS)는 온도 플레이트(110)의 바닥 면, 전면 벽(111) 및 접촉 벽(112)과 접촉이 되도록 예를 들어 볼트와 같은 고정 수단에 의하여 온도 플레이트(110)에 고정될 수 있다. 온도 플레이트(110)의 아래쪽에 열전 모듈(21)이 배치될 수 있고 그리고 열전 모듈(21)과 접촉되는 조절 블록(22)이 설치될 수 있다. CS-마운트 패키지(CS)와 온도 플레이트(110), 온도 플레이트(110)와 열전 모듈(21) 그리고 열전 모듈(21)과 조절 블록(22)은 접촉 면적이 넓어지도록 배치될 수 있다. 열전 모듈(21)과 온도 플레이트(110)는 체결 홀(212)에 의하여 고정될 수 있고 열전 모듈(21)에 방열 핀(211)이 형성될 수 있다. 열전 모듈(21)에서 발생되는 열은 조절 블록(22)에 의하여 흡수될 수 있고 그리고 조절 블록(22)은 냉각수 배관(210)에 의하여 냉각기와 연결될 수 있다. 필요에 따라 냉각수 배관(210)은 온도 플레이트(110)에 직접 연결될 수 있다.
도 2c는 고출력 다이오드에 해당되는 마이크로채널 패키지의 측정을 위한 지그의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2c를 참조하면, MC 패키지를 위한 지그(20B)는 육면체 형상을 가질 수 있고 바닥 면이 온도 플레이트(110)에 접촉될 수 있다. 지그(20B)와 온도 플레이트(20)는 볼트와 같은 고정 수단에 의하여 결합될 수 있고 냉각수 배관(210)은 온도 플레이트(110)에 연결될 수 있다. 필요에 따라 온도 플레이트(110)는 지지 베이스(B)에 의하여 지지될 수 있다.
도 2d는 고출력 다이오드에 해당되는 C-마운트 패키지의 측정을 위한 지그의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2d의 (가) 및 (나)를 참조하면, C-마운트 패키지(CM)의 측정을 위한 지그(20C)는 고정 블록(201C)과 조임 블록(202C)로 이루어질 수 있다. 고정 블록(201C)은 C-마운트 패키지(CM)가 수용될 수 있는 홈을 가지고 그리고 조임 블록(202C)은 고정 블록(201C)의 한쪽 면에 압력을 가하여 C-마운트 패키지(CM)가 고정 블록(201C)에 고정되도록 할 수 있다. 고정 블록(201C)과 조임 블록(202C)에 의하여 C-마운트 패키지(CM)는 레이저 다이오드가 배치된 면을 제외한 나머지 부분이 외부로부터 밀폐가 될 수 있다. 도 2d의 (다)를 참조하면, 지그(20C)는 온도 플레이트(110)의 위쪽 평면에 예를 들어 볼트와 같은 수단에 의하여 고정될 수 있고 그리고 온도 플레이트(110)의 아래쪽에 각각 열전 모듈(21)과 조절 블록(22)이 배치될 수 있다. 그리고 냉각수 배관(210)에 의하여 조절 블록(22)과 냉각기가 연결될 수 있다. 열전 모듈(21)과 조절 블록(22)은 도 2b의 실시 예와 동일 또는 유사한 구조로 배치될 수 있다.
도 2b 내지 2d에 제시된 지그(20B, 20C)는 예시적인 것으로 각각의 패키지를 온도 플레이트(110)에 고정시킬 수 있는 다양한 구조의 지그(20B, 20C)가 본 발명에 따른 측정 장치에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 측정 장치에 적용되는 지그는 예를 들어 알루미늄 또는 구리와 같은 소재로 제조될 수 있고 광 반도체 소자의 고정 위치에 따라 적절한 위치에 절연체 소재가 삽입될 수 있다. 다만 본 발명은 지그 소재에 의하여 제한되지 않는다.
아래에서 본 발명에 따른 측정 장치에서 사용되는 측정 모듈에 대하여 설명된다.
도 2e는 본 발명에 따른 측정 장치에 적용될 수 있는 전광 측정 모듈 및 파장 측정 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2e의 (가)는 출력 측정 모듈의 실시 예를 도시한 것이고 그리고 도 2e의 (나)는 파장 측정 모듈의 실시 예를 각각 도시한 것이다.
도 2e의 (가)를 참조하면, 출력 측정 모듈(11)은 레이저 다이오드로부터 발광되는 광을 감지할 수 있는 센서 모듈을 가질 수 있고 센서 모듈에 레이저 광이 도달되면 신호가 탐지되어 레이저 다이오드의 출력이 계측될 수 있다. 다른 한편으로 도 2e의 (나)를 참조하면. 파장 측정 모듈(12)은 레이저 다이오드로부터 방출되는 광을 탐지할 수 있는 광파이버를 가질 수 있고 광파이버에서 탐지된 광의 파장은 분광기를 이용하여 산출될 수 있다.
도 2f는 본 발명에 따른 측정 장치에 적용될 수 있는 근거리 필드 패턴의 측정 모듈 및 방사각 측정 모듈의 실시 예를 각각 도시한 것이다.
도 2f의 (가) 및 (나)는 각각 근거리 필드 패턴 측정 모듈(13) 및 원거리 필드 패턴 측정 모듈(14)의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2f의 (가)를 참조하면, 근거리 필드의 패턴 측정 모듈(13)은 디지털 카메라(131)와 센서 유닛(132)로 이루어질 수 있다. 디지털 카메라(131)는 발광 포인트의 형상이 영상으로 처리될 수 있도록 하고 다른 한편으로 바(bar) 형태의 레이저 다이오드에서 나타나는 다수 개의 발광 포인트가 동시에 인식이 될 수 있도록 한다. 이로 인하여 상대적인 밝기의 비교가 가능하도록 하고 그리고 발광되지 않는 발광 포인트의 특성이 계측될 수 있도록 한다.
도 2f의 (나)를 참조하면, 원거리 필드 패턴의 측정 모듈(14)은 수직 방사 측정 유닛과 수평 방사 측정 유닛으로 이루어질 수 있다. 수직 방사 측정 유닛은 구동 모터(143a), 구동 모터(143a)에 의하여 수직 방향으로 회전하는 수직 암(142a) 및 수직 암(142a)의 끝 부분에 고정되어 레이저 광을 탐지하는 포토 센서(141a)로 이루어질 수 있다. 그리고 수평 방사 측정 유닛은 구동 모터(143b), 구동 모터(143a)에 의하여 수평 방향으로 회전하는 수평 암(142b) 및 수평 암(142b)의 끝 부분에 고정되어 수평 방향의 레이저 광을 탐지하는 포토 센서(141b)를 포함할 수 있다. 수직 방사 측정 유닛과 수평 방사 측정 유닛은 일체로 만들어질 수 있고 임의의 순서로 수평 또는 수직 방향의 레이저 광의 탐지가 가능하도록 한다.
도 2e 및 도 2f에 제시된 측정 모듈은 예시적인 것으로 본 발명에 따른 측정 장치에 이 분야에서 공지된 임의의 형태의 측정 모듈이 사용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
아래에서 본 발명에 따른 측정 장치에 의하여 레이저 다이오드의 특성이 측정되는 과정에 대하여 설명된다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 측정 장치에서 광소자의 특성이 측정되는 과정에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면. 측정이 되어야 할 광소자가 준비될 수 있고(S301) 광소자는 예를 들어 레이저 다이오드의 C-마운트 패키지, CS-마운트 패키지 또는 MR 패키지와 같은 것이 될 수 있다. 레이저 다이오드와 같은 광소자는 각각의 패키지의 구조에 적합한 측정 지그에 고정될 수 있다(S302). 레이저 다이오드가 측정 지그에 고정되면(S302) 케이블이 연결될 수 있다(S303). 케이블은 예를 들어 볼트와 같은 고정 장치에 의하여 측정 지그에 연결될 수 있다. 볼트의 사용은 접촉 저항을 감소시키면서 전류가 안정적으로 흐르도록 한다.
케이블이 측정 지그에 연결되면(S303) 측정이 개시될 수 있다(S304). 측정을 위한 측정 모듈은 미리 측정 테이블에 준비될 수 있고 측정이 되어야 할 특성 및 순서는 미리 결정될 수 있다. 측정을 위하여 먼저 온도 플레이트의 온도가 조절될 필요가 있다(S305). 온도 플레이트의 온도는 위에서 설명을 한 것처럼 열전 모듈 및 냉각기에 의하여 조절될 수 있다. 온도 플레이트의 온도가 일정하게 유지되는지 여부가 판단되고(S306) 만약 일정하게 유지된다면 측정 테이블이 이동될 수 있다(S307). 측정 테이블의 이동은 해당 측정 모듈을 레이저 다이오드의 측정 위치로 이동되도록 하기 위한 것으로 정해진 순서로 이루어질 수 있다. 예를 들어 먼저 출력 측정이 될 수 있고 이를 위하여 전광 측정 모듈이 레이저 다이오드의 측정 위치로 이동될 수 있다(S308). 전광 모듈의 측정 테이블의 이동에 의하여 정해진 지점에 위치하게 되면 전류가 인가되어 레이저 다이오드가 발광이 될 수 있고(S309) 이에 따라 전광 모듈에 의하여 광 출력이 측정될 수 있다(S310). 광 출력의 측정을 위하여 전원 장치로부터 전류가 인가되고 그리고 전류 값의 증가와 함께 문턱 값에 이르게 되면 레이저 다이오드가 발광하게 된다. 레이저 다이오드에서 발광된 빛은 전광 모듈의 센서에 의하여 탐지되어 광 출력이 측정될 수 있다. 전류 값의 증가 구간에 따른 광 출력이 측정될 수 있고 전류 값이 최대값에 도달할 때까지 광 출력이 측정될 수 있다. 광 출력의 측정 과정에서 전류 값이 최대에 도달하였는지 여부가 판단될 수 있고(S311) 그리고 전류 값이 최대가 되었다면 해당되는 광 출력이 측정되고 그리고 광 출력의 측정이 완료될 수 있다. 광 출력이 측정이 완료되면 전류가 차단될 수 있다(S312). 이후 다른 특성의 측정을 위하여 측정 테이블이 다시 이동될 수 있다(S313). 측정 테이블의 이동에 의하여 파장 측정 모듈이 정해진 지점에 위치될 수 있다(S314).
파장 측정 모듈이 레이저 다이오드의 측정 위치로 이동되면 다시 레이저 다이오드에 전류가 인가되어 레이저 다이오드가 발광이 될 수 있다(S315). 레이저 다이오드에서 발광되는 빛은 광파이버에 의하여 탐지가 될 수 있고 그리고 분광기에 의하여 파장 특성이 계측될 수 있다(S316). 레이저 다이오드의 파장 측정이 완료되면(S316) 다시 전류가 차단될 수 있고(S317) 다음 측정의 위하여 대기 상태로 될 수 있다. 만약 다음 측정 단계가 레이저 다이오드의 근거리 필드 패턴의 측정이라면 측정 테이블이 다시 이동이 될 수 있고(S318) 근거리 필드 패턴의 측정 모듈이 레이저 다이오드의 측정 위치로 이동될 수 있다(S319). 그리고 레이저 다이오드에 전류가 인가되면서 레이저 다이오드가 발광이 될 수 있고(S320) 광학 카메라에 의하여 발광 포인트가 측정이 될 수 있다(S321).
일반적으로 레이저 다이오드의 발광 포인트의 형상은 레이저 다이오드의 품질과 관련이 될 수 있다. 그러므로 디지털 방식의 광학 카메라에 의하여 레이저 다이오드의 발광 포인트의 형상이 촬영이 되어 영상으로 처리될 수 있다. 또한 레이저 다이오드의 칩이 바(bar) 형상이 되는 경우 발광점이 하나가 아니라 다수 개가 될 수 있으므로 다수 개의 발광점이 동시에 탐지되는 것이 유리하다. 광학 카메라는 이와 같은 다수 개의 발광점의 동시 탐지가 가능하면서 이와 함께 발광되지 않는 점이 탐지될 수 있도록 한다.
근거리 필드 패턴의 측정이 완료되면(S321) 전류가 차단이 되고(S322) 대기 상태가 될 수 있다. 그리고 원거리 필드 패턴의 측정을 위하여 측정 테이블이 다시 이동이 될 수 있다(S323). 이후 측정 모듈이 레이저 다이오드의 방사각 측정 위치로 이동되면(S324) 레이저 다이오드에 전류가 인가되어 발광이 될 수 있다(S325). 위에서 설명이 된 것처럼 방사각 측정은 수평 및 수직 방향으로 이루어질 수 있고 각각의 측정 유닛에 의하여 측정될 수 있다. 원거리 필드 패턴의 측정을 위하여 예를 들어 수십 mm와 같이 정해진 거리에서 수평 및 수직 방향으로 포토다이오드의 회전에 의하여 레이저 광이 탐지될 수 있다. 수직 및 수평 방향의 스캔은 임의의 순서로 이루어질 수 있다. 이와 같은 방법으로 원거리 필드 패턴의 측정이 완료되면 전류가 차단이 될 수 있다(S327). 원거리 필드 패턴의 측정에 의하여 레이저 다이오드의 특성 계측이 완료되면 온도 플레이트의 온도 제어를 위한 장치가 차단이 되고(S328) 그리고 측정 테이블이 이동이 될 수 있다(S329). 그리고 온도 플레이트로부터 케이블이 분리될 수 있다(S330). 이후 측정 지그가 온도 플레이트로부터 분리될 수 있고 그리고 레이저 다이오드가 측정 지그에서 분리될 수 있다(S331).
다양한 측정 모듈 또는 측정 순서에 의하여 레이저 다이오드의 특성이 측정될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 측정 장치 100: 측정 테이블
11: 출력 측정 모듈 12: 파장 측정 모듈
13: 근거리 필드 측정 모듈 14: 원리 필드 측정 모듈
21: 열전 모듈 22: 조절 블록
110: 온도 플레이트 120: 전원
130: 냉각기 121: 분광기

Claims (4)

  1. 광소자 특성의 측정 장치(10)를 위한 장치에 있어서,
    좌우 이동이 가능한 측정 테이블(100);
    측정 테이블(100)에 배치되는 정해진 특성을 특정하기 위한 배치되는 다수 개의 측정 모듈(11, 12, 13, 14);
    측정 테이블(100)의 전면에 설치되고 온도 제어가 가능하면서 광소자가 고정될 수 있는 고정 지그를 가진 온도 플레이트(110);
    온도 플레이트(110)의 아래쪽에 배치되는 열전 모듈(21);
    열전 모듈(21)과 접촉되는 조절 블록(22);
    조절 블록(22)과 냉각수 배관(210)에 의하여 연결되어 온도를 제어하는 냉각기(130); 및
    광소자에 전류를 인가하는 전원 장치(120)를 포함하는 광소자 특성의 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 광소자는 레이저 다이오드 또는 발광다이오드가 되고 그리고 측정 모듈(11, 12, 13, 14)은 출력 측정 모듈(11), 파장 측정 모듈(12), 근거리 필드 측정 모듈(13) 및 원거리 필드 측정 모듈(14)을 포함하는 광소자 특성의 측정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 고정 지그는 상기 온도 플레이트(110)와 접촉되는 적어도 하나의 접촉 면을 가지는 것을 특징으로 하는 광소자 특성의 측정 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 고정 지그는 상기 광소자를 가진 패키지가 수용되는 홈을 가진 고정 블록(201C) 및 고정 블록(201C)에 결합되는 조임 블록(202C)으로 이루어지고 그리고 상기 고정 블록(201C) 및 조임 블록(202C)에 의하여 광소자의 배치 면을 제외한 나머지 부분이 외부로부터 밀폐가 되는 것을 특징으로 하는 광소자 특성의 측정 장치.
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