用于半導(dǎo)體激光器腔面失效分析的綜合測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于光電子激光器技術(shù)，涉及一種用于半導(dǎo)體激光器腔面失效分析的測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器具有高功率、高亮度、長壽命等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于固體激光器或光纖激光器栗浦源、材料加工、空間通信、醫(yī)療美容、安全防護等領(lǐng)域，隨著輸出功率和亮度的進一步提高，腔面光學(xué)災(zāi)變損傷(C0MD)已經(jīng)成為制約光纖耦合半導(dǎo)體激光器輸出功率和壽命提升的主要瓶頸。在半導(dǎo)體激光器使用過程中，半導(dǎo)體激光器腔面C0MD是由于腔面局部溫度過熱導(dǎo)致大功率半導(dǎo)體激光器燒毀的失效形式，是導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器失效的一種重要形式。了解腔面溫度分布及變化是目前研究半導(dǎo)體激光器失效的一種主要手段。
[0003]德國的Jens W.Tomm等人發(fā)表的學(xué)術(shù)論文中研究了在高電流注入條件下，腔面溫度的變化與失效的關(guān)系，以及失效后腔面表面的變化。但是，這些方案僅限于單脈沖高電流注入，注入時間為微秒量級，測試所需的紅外熱像儀要求非常高的時間分辨率，產(chǎn)業(yè)上難以推廣；而且腔面失效分析所依賴的參數(shù)單一，準(zhǔn)確性和可靠性有限。
[0004]國內(nèi)的中科院半導(dǎo)體所、吉林大學(xué)(夏濤，“快速LD綜合參數(shù)測量系統(tǒng)”，吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.4)、大連海事大學(xué)(萬軍華，“大功率半導(dǎo)體激光器陣列光強分布特性測試系統(tǒng)研究”，大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.5)等幾家單位研制了半導(dǎo)體激光器測試儀器；炬光公司的劉興勝等人發(fā)表的專利:201010591449.1，采用模塊集成化的系統(tǒng)，研究了半導(dǎo)體激光器的LIV特性、光譜特性偏振特性、近場光斑特性、遠場特性、空間光譜特性等。但是，這些測試系統(tǒng)與腔面失效分析沒有聯(lián)系，只限于對半導(dǎo)體激光器的輸出特性的研究。
[0005]實際上，半導(dǎo)體激光器使用過程中，一旦發(fā)生C0MD，腔面燒毀缺陷無法修補，而且缺陷將沿著增益區(qū)向芯片內(nèi)部擴散，導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器的輸出功率降低，亮度降低，壽命急劇減少。因此，半導(dǎo)體激光器腔面的失效過程不僅是輸出功率的變化，還伴隨著近場的分布的變化，遠場分布的變化，腔面溫度的變化及光譜的變化。不過，現(xiàn)有技術(shù)中未見研究半導(dǎo)體激光器在工程化的使用過程中腔面發(fā)生C0MD時，腔面溫度與上述這些參數(shù)之間的關(guān)系。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型提出一種用于半導(dǎo)體激光器腔面失效分析的綜合測試系統(tǒng)，能夠使半導(dǎo)體激光器腔面失效分析更為準(zhǔn)確、可靠，具有產(chǎn)業(yè)實際意義。
[0007]本實用新型的方案如下:
[0008]用于半導(dǎo)體激光器腔面失效分析的綜合測試系統(tǒng)，包括供電模塊、溫度測試模塊和計算機，其中溫度測試模塊采用紅外熱像儀以獲得待測半導(dǎo)體激光器的腔面溫度；與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，該綜合測試系統(tǒng)還包括分光組件、溫度控制模塊和多種光特性測試模塊，所述溫度控制模塊用于調(diào)節(jié)待測半導(dǎo)體激光器的溫度，所述多種光特性測試模塊包括近場分布測試模塊、遠場分布測試模塊、功率測試模塊和光譜成像模塊，分光組件將待測半導(dǎo)體激光器輸出的光分出多路用以設(shè)置不同的光特性測試模塊；計算機接收處理所述溫度測試模塊和多種光特性測試模塊輸出的測試數(shù)據(jù)，并與溫度測試模塊、溫度控制模塊和多種光特性測試模塊連接。
[0009]在以上方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還作了如下具體結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化:
[0010]分光組件將待測半導(dǎo)體激光器輸出的光分出四路，一路對應(yīng)于溫度測試模塊，一路對應(yīng)于功率測試模塊和光譜成像模塊，一路對應(yīng)于近場分布測試模塊，一路對應(yīng)于遠場分布測試模塊。
[0011]沿待測半導(dǎo)體激光器的輸出光路，所述分光組件包括依次設(shè)置的紅外濾波器、第一分光器和第二分光器；半導(dǎo)體激光器腔面熱輻射產(chǎn)生的紅外光經(jīng)紅外濾波器反射至紅外熱像儀，半導(dǎo)體激光器輸出的激光透射紅外濾波器，在第一分光器處一部分激光反射至積分球、經(jīng)積分球引出至功率測試模塊和光譜成像模塊，另一部分激光透射至第二分光器，在第二分光器處再次分光，一部分激光反射至所述近場分布測試模塊，另一部分激光透射至衍射屏，衍射屏后方設(shè)置所述遠場分布測試模塊。
[0012]在所述紅外濾波器與紅外熱像儀之間的光路上還設(shè)置有濾波片，該濾波片對紅外光產(chǎn)生全透射作用，半導(dǎo)體激光器輸出的激光具有反射作用，以防止經(jīng)紅外濾波器透射的部分光對紅外熱像儀造成干擾。
[0013]在所述紅外濾波器與濾波片之間的光路上還設(shè)置有前置鏡頭，該前置鏡頭對紅外光產(chǎn)生全透射作用，調(diào)節(jié)該前置鏡頭的位置，能夠?qū)崿F(xiàn)對半導(dǎo)體激光器腔面放大。
[0014]在第一分光器與積分球之間設(shè)置有起匯聚作用的透鏡。
[0015]近場分布測試模塊采用(XD探測器，在該(XD探測器與第二分光器之間還設(shè)置有透鏡，通過調(diào)節(jié)該透鏡的位置，能夠?qū)す馄髑幻娈a(chǎn)生放大作用。
[0016]衍射屏采用毛玻璃制作。
[0017]溫度控制模塊對待測半導(dǎo)體激光器熱傳導(dǎo)傳熱。
[0018]本實用新型具有以下有益效果:
[0019]1、建立了綜合的表征半導(dǎo)體激光器腔面失效的參數(shù)測試系統(tǒng)，測試半導(dǎo)體激光器腔面在失效過程中腔面溫度的變化，近場的分布的變化，遠場分布的變化，輸出功率的變化及光譜的變化；并且可以得出半導(dǎo)體腔面失效過程中上述參數(shù)之間的相互關(guān)系，為半導(dǎo)體激光器腔面失效提供多重的分析手段。
[0020]2、提供的多個半導(dǎo)體激光器輸出參數(shù)可以用于表征半導(dǎo)體激光器腔面的質(zhì)量及使用壽命，從而提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
[0021]3、測試系統(tǒng)響應(yīng)快，測試簡便。
[0022]4、本實用新型可仍然采用單脈沖電流注入，但紅外熱像儀對時間分辨率要求不尚ο
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]1為溫控平臺，可以通過計算機控制溫度，但是不限于只用計算機控制溫度。
[0025]2為被測半導(dǎo)體激光器，在外加電流的情況下從端面出光。
[0026]L1為紅外熱像儀鏡頭，通過調(diào)節(jié)該鏡頭的位置，可以實現(xiàn)對半導(dǎo)體激光器腔面放大，該鏡頭對激光器腔面熱輻射的紅外光不吸收。
[0027]3為表面鍍有濾膜的分光器，激光器腔面熱輻射產(chǎn)生的紅外光入射到表面后發(fā)生全反射，對激光器輸出的光具有透射作用。
[0028]L2為透鏡，對激光器輸出的光不吸收，起到對半導(dǎo)體激光器出射的光具有匯聚到積分球內(nèi)9的作用，制作材料通常為Si02，但不限于Si02。
[0029]4和5同為一種分光器，對入射到表面的光起到半反射作用，一部分透射，一部分反射。
[0030]L3為透鏡，對激光器出射的光透射，通過調(diào)節(jié)位置，對激光器腔面具有放大作用，制作材料為制作材料通常為Si02，但不限于Si02。
[0031]6為衍射屏，對入射到表面的光具有散射作用，但是不具有吸收作用，是一種半透明介質(zhì)，材料可以是毛玻璃，也可以是其他半透明介質(zhì)。
[0032]7為CCD，可以探測半導(dǎo)體激光器的輸出光，可以測試到衍射屏6表面的光場分布，CCD7測試得到的光場分布用計算機14表征。
[0033]8為(XD，可以探測半導(dǎo)體激光器的輸出光，結(jié)合透鏡L3，可以測試得到被測半導(dǎo)體激光器2出光面的光場分布，測試結(jié)果通過計算機14表征。
[0034]9為積分球，通過透鏡L2的作用，收集被測半導(dǎo)體激光器2出射的部分光。
[0035]10為功率計，可以測試半導(dǎo)體激光器出射的光能量，測試結(jié)果通過計算機14進行運算后得到半導(dǎo)體激光器輸出的實際功率。
[0036]11為光譜儀，可以測試半導(dǎo)體激光器輸出的光譜，測試結(jié)果通過計算機14表征。
[0037]12為熱像儀