專利名稱：脈沖式半導(dǎo)體激光器特性的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精密儀器與檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景目前，國(guó)內(nèi)外眾多廠家研制出的半導(dǎo)體激光器特性參數(shù)檢測(cè)裝置采用的檢測(cè)方法主要是 連續(xù)注入的方式。半導(dǎo)體激光器是依靠載流子直接注入工作的，由于其工作電流密度較高， 伴隨著激光輸出的同時(shí)，將在器件的有源區(qū)產(chǎn)生熱量，引起溫升。半導(dǎo)體激光器的性能對(duì)于 溫度的變化極其敏感，有源區(qū)溫度的升高將直接導(dǎo)致增益系數(shù)和輻射效率的降低，改變半導(dǎo) 體中載流子分布與器件的電學(xué)特性及輸出的光譜特性，引起模式的不穩(wěn)定。如果產(chǎn)生的熱量 無(wú)法快速有效的散去，將嚴(yán)重影響器件的壽命，甚至燒毀的嚴(yán)重后果。連續(xù)注入式半導(dǎo)體激 光器特性檢測(cè)中，其中連續(xù)注入式電流波形參見(jiàn)圖l，被測(cè)激光器處于連續(xù)工作狀態(tài)，即使 對(duì)其進(jìn)行溫度控制，但熱量傳導(dǎo)也需要一定時(shí)間，對(duì)于散熱性能差的激光器件的性能會(huì)產(chǎn)生 重大影響，甚至損壞。在半導(dǎo)體激光器變溫特性測(cè)試中，需要對(duì)激光器的熱沉進(jìn)行精密、均勻的溫度控制，溫 度的瞬間變化，激光器所處環(huán)境的水蒸氣很容易液化，液化后的冷凝水附在激光器引腳上， 造成安全隱患，也會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置存在大量熱量累積使得被測(cè)激光器所處環(huán)境可 能存在水蒸氣問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種激光器夾具和包含激光器夾具的脈沖式半導(dǎo)體激光器 特性的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。本發(fā)明的脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置，它包括計(jì)算機(jī)、硬件控制電路、屏蔽罩、 激光器夾具、基座和光輸出探測(cè)裝置，所述屏蔽罩置于基座上，并且與基座形成密閉空間， 硬件控制電路和計(jì)算機(jī)位于所述密閉空間外側(cè)，激光器夾具和光輸出探測(cè)裝置位于密閉空間 內(nèi)側(cè)，所述激光器夾具和光輸出探測(cè)裝置置于基座上，所述光輸出探測(cè)裝置的探測(cè)窗口面對(duì) 著激光器夾具，并且所述光輸出探測(cè)裝置的探測(cè)窗口的中心軸線與安裝在激光器夾具上的被 測(cè)激光器輸出的激光束的光束中心線重合，光輸出探測(cè)裝置的光電信號(hào)輸出端連接硬件控制電路的光探測(cè)器信號(hào)輸入端；激光器夾具的光信號(hào)輸出端連接硬件控制電路的激光器光信號(hào)端，所述硬件控制電路的電流信號(hào)輸出端連接激光器夾具 的驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)輸入端，所述硬件控制電路的電流信號(hào)輸出端輸出的電流信號(hào)為脈沖式電流 信號(hào)，所述脈沖式電流信號(hào)的步幅a為O. 1mA;所述脈沖式電流信號(hào)的脈沖寬度b大于等于 100ns，并且小于等于20ys;所述脈沖式電流信號(hào)的脈沖周期c大于等于200ns，并小于等于 20ms;所述脈沖式電流信號(hào)的脈沖幅值d大于等于OmA，并小于等于500mA。所述脈沖式電流信號(hào)的，d為峰值；其中在進(jìn)行激光器的特性測(cè)試時(shí)，需根據(jù)被測(cè)器件 的最大輸出功率進(jìn)行d的上限設(shè)定，采樣點(diǎn)A的寬度為50ns，并與脈沖式電流信號(hào)同步于40% 至1」90%之間?；谏鲜雒}沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置的脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)方法具體步驟包括如下步驟步驟一、將被測(cè)激光器安裝在激光器夾具上，打開(kāi)氮?dú)庠聪蚱帘握謨?nèi)輸入氮?dú)猓?步驟二、計(jì)算機(jī)將溫度設(shè)定數(shù)值通過(guò)USB接口傳輸給硬件控制電路；步驟三、硬件控制電路根據(jù)接收到的溫度設(shè)定數(shù)值控制激光器夾具中被測(cè)激光器的溫度 ，使所述被測(cè)激光器的溫度保持在所述溫度設(shè)定數(shù)值；然后，氮?dú)庠赐Ｖ蛊帘握謨?nèi)輸入氮?dú)?內(nèi)輸出氮?dú)?；步驟四、計(jì)算機(jī)將設(shè)定的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)條件和采樣門信號(hào)寬度發(fā)送給硬件控制電路，所 述脈沖驅(qū)動(dòng)條件包括脈沖幅值的范圍、脈沖幅值的保護(hù)上限值、步幅a、脈沖寬度b和脈沖周 期c;步驟五、硬件控制電路根據(jù)接收到的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的條件輸出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)給被測(cè)激光 器，同時(shí)，根據(jù)接收到的采樣門信號(hào)寬度采集被測(cè)激光器和光輸出探測(cè)裝置的輸出的光電信 號(hào)；步驟六、硬件控制電路將采集到的信號(hào)通過(guò)USB輸出給計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)將接收到的 信號(hào)進(jìn)行保存，并且對(duì)所述信息進(jìn)行擬合、平滑和濾波處理，獲得被測(cè)激光器的V-I、 L-I、 Im-I、 dV/dl-I和dL/dl-I曲線，從而得到反映被測(cè)激光器特性的閾值電流Ith、串聯(lián)電阻Rs 和斜率效率n 。本發(fā)明的硬件控制電路的電流信號(hào)輸出端輸出的脈沖式電流信號(hào)使被測(cè)激光器處于散熱 和發(fā)熱交替的工作狀態(tài)，減小了熱量累積，使被測(cè)激光器的散熱時(shí)間變長(zhǎng)，增強(qiáng)了散熱效果 ，減少甚至避免了被測(cè)激光器所處環(huán)境出現(xiàn)水蒸氣的問(wèn)題，進(jìn)而達(dá)到提高對(duì)被測(cè)激光器特性檢測(cè)的精度效果。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)中，在測(cè)量激光器性能是采用的連續(xù)注入式驅(qū)動(dòng)電流的波形示意圖，圖 中A為采樣點(diǎn)，a為步幅；圖2為具體實(shí)施方式
二所述的激光器夾具的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為 本發(fā)明的脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為脈沖式半導(dǎo)體激光器特性 檢測(cè)裝置的電氣原理示意圖；圖5為本發(fā)明采用的脈沖式電流信號(hào)波形示意圖，圖中A為采樣 點(diǎn)，a為步幅，b為脈寬，c為脈沖周期，d為峰值；圖6為具體實(shí)施方式
六所述被測(cè)激光器的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為采用本發(fā)明所述的檢測(cè)方法對(duì)一半導(dǎo)體激光器特性進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施方式所述的一種脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置由計(jì)算機(jī)l、硬件控制電路2、 屏蔽罩3、激光器夾具4、基座6和光輸出探測(cè)裝置7組成，所述屏蔽罩3置于基座6上，并且與 基座6形成密閉空間，硬件控制電路2和計(jì)算機(jī)1位于所述密閉空間外側(cè)，激光器夾具4和光輸 出探測(cè)裝置7位于密閉空間內(nèi)側(cè)，所述激光器夾具4和光輸出探測(cè)裝置7置于基座6上，所述光 輸出探測(cè)裝置7的探測(cè)窗口面對(duì)著激光器夾具4，并且所述光輸出探測(cè)裝置7的探測(cè)窗口的中 心軸線與安裝在激光器夾具4上的被測(cè)激光器輸出的激光束的光束中心線重合，光輸出探測(cè) 裝置7的光電信號(hào)輸出端連接硬件控制電路2的光探測(cè)器信號(hào)輸入端；激光器夾具4的光信號(hào) 輸出端連接硬件控制電路2的激光器光信號(hào)輸入端；計(jì)算機(jī)l的USB接口端連接硬件控制電路 2的USB接口端，所述硬件控制電路2的溫度采集信號(hào)輸入端連接激光器夾具4的溫度信號(hào)輸出 端，所述硬件控制電路2的溫度控制信號(hào)輸出端連接激光器夾具4的溫度控制信號(hào)輸入端，所 述硬件控制電路2的電流信號(hào)輸出端連接激光器夾具4的驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)輸入端。本實(shí)施方式中的硬件控制電路2的電流信號(hào)輸出端輸出的電流信號(hào)為脈沖式電流信號(hào)， 所述脈沖式電流信號(hào)的步幅a為O. lmA;所述脈沖式電流信號(hào)的脈沖寬度b大于等于100ns，并 且小于等于20ys;所述脈沖式電流信號(hào)的脈沖周期c大于等于200ns，并且小于等于20ms; 所述脈沖式電流信號(hào)的脈沖幅值d大于等于OmA，并小于等于500mA。采用脈沖式電流信號(hào)作為被測(cè)激光器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使被測(cè)激光器5在測(cè)試過(guò)程中處于發(fā) 熱和散熱交替的工作狀態(tài)，能夠有效地避免被測(cè)激光器始終處于連續(xù)工作狀態(tài)并持續(xù)發(fā)熱的 問(wèn)題，減少了熱量累積。本實(shí)施方式中的屏蔽罩3可以采用不透明屏蔽罩，使被測(cè)激光器5和光輸出探測(cè)裝置7工 作在暗室中，避免了屏蔽罩外界光線對(duì)檢測(cè)的干擾，使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。參見(jiàn)圖2說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一所述的脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置的區(qū)別在于，所述激光器夾具4由激光器電氣連接座4-l、熱沉支架4-2、熱電制 冷器一4-5、熱電制冷器二4-6、激光器固定夾4-8、鋁盤(pán)4-9和熱敏電阻4-10組成，激光器電 氣連接座4-l固定在熱沉支架4-2的底面4-2-l上，鋁盤(pán)4-9固定于熱沉支架4-2內(nèi)，所述鋁盤(pán) 4-9上有激光器安裝孔4-7，并且所述激光器安裝孔4-7與激光器電氣連接座4-l相對(duì)應(yīng)，熱電 制冷器一4-5和熱電制冷器二4-6固定于鋁盤(pán)4-9的一面，并且所述熱電制冷器一4-5和熱電制 冷器二4-6位于熱沉支架4-2的底面4-2-l和鋁盤(pán)4-9之間，激光器固定夾4-8固定在鋁盤(pán)4-9的 另一面上，并且位于激光器安裝孔4-7旁邊，熱敏電阻4-10固定在鋁盤(pán)4-9上，并且所述熱敏 電阻4-10位于熱電制冷器一4-5和熱電制冷器二4-6之間，所述熱敏電阻用于測(cè)量所述鋁盤(pán) 4-9的溫度。本實(shí)施方式中所述激光器夾具4能夠安裝T0-5. 6型和T0-9. 0型的激光器組件。本實(shí)施方式所述的激光器夾具4采用了雙熱電制冷器，并且用于測(cè)量溫度的熱敏電阻放 置于所述兩個(gè)熱電制冷器之間，采用兩個(gè)熱電制冷器對(duì)鋁盤(pán)進(jìn)行制冷控溫，進(jìn)而對(duì)所述固定 在鋁盤(pán)上的被測(cè)激光器起到良好的散熱效果，使測(cè)量效果更準(zhǔn)確。為了使熱電制冷器與鋁盤(pán)之間具有良好的導(dǎo)熱效果，可以在熱電制冷器一4-5和鋁盤(pán) 4-9之間、熱電制冷器二4-6和鋁盤(pán)4-9之間都加有導(dǎo)熱硅脂。參見(jiàn)圖4說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二所述的脈沖式半導(dǎo)體激光 器特性檢測(cè)裝置的區(qū)別在于，所述硬件控制電路2由溫度控制系統(tǒng)2-l、脈沖驅(qū)動(dòng)電流源2-2 、數(shù)字控制系統(tǒng)2-3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2-4和精密采樣電阻2-5組成；所述數(shù)字控制系統(tǒng)2-3的 USB接口端連接計(jì)算機(jī)1的USB接口端；所述數(shù)字控制系統(tǒng)2-3的溫度控制信號(hào)輸出端與溫度控 制系統(tǒng)2-l的溫度控制信號(hào)輸入端相連，所述數(shù)字控制系統(tǒng)2-3的溫度采集信號(hào)輸入端與溫度 控制系統(tǒng)2-l的溫度信號(hào)輸出端相連，所述溫度控制系統(tǒng)2-l的溫度控制信號(hào)輸出端為所述硬 件控制電路2的溫度控制信號(hào)輸出端，所述溫度控制系統(tǒng)2-l的溫度采集信號(hào)輸入端為硬件控 制電路2的溫度信號(hào)輸入端；所述數(shù)字控制系統(tǒng)2-3的脈沖控制信號(hào)輸出端與脈沖驅(qū)動(dòng)電流源 2-2的脈沖控制信號(hào)輸入端相連，所述脈沖驅(qū)動(dòng)電流源2-2的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接精密采 用電阻2-5的一端連接，所述精密采用電阻2-5的另一端為硬件控制電路2的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸 出端，并且所述精密采用電阻2-5的另一端還連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2-4的驅(qū)動(dòng)脈沖采樣信號(hào)輸入 端；所述數(shù)字控制系統(tǒng)2-3的采集數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2-4的采集數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端 相連，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2-4的兩個(gè)光電信號(hào)輸入端為硬件控制電路2的光電信號(hào)輸入端。所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置以計(jì)算機(jī)l及計(jì)算機(jī)l的應(yīng)用程序?yàn)榭刂坪诵模瑪?shù) 字控制系統(tǒng)2-3采用單片機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)混合控制的方式，由現(xiàn)成可編程門陣列生成的邏輯控制電路分別控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2-4內(nèi)的各D/A轉(zhuǎn)換器通道和A/D轉(zhuǎn)換器通道 ，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2-4同步數(shù)據(jù)采集。脈沖驅(qū)動(dòng)電流源2-2引入負(fù)反饋控制技術(shù)，能分別高 穩(wěn)定度的控制脈沖峰值電流和脈沖峰值光功率。此外，還引入了保護(hù)單元，確保被測(cè)激光器 5的安全。本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二或三所述的脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置的區(qū)別 在于，所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置還包括氮?dú)庠?，屏蔽罩3上有氮?dú)饨涌冢?氮?dú)庠?的氮?dú)廨敵隹谕ㄟ^(guò)屏蔽罩3上的氮?dú)饨涌谂c所述屏蔽內(nèi)連通。本實(shí)施方式中所述的氮?dú)庠?中的壓縮氮?dú)獠捎眉儍舻獨(dú)猓敵龅獨(dú)獾膲毫Υ笥诘扔?0. OlMPa，并且小于等于O. 2MPa。本實(shí)施方式增加了氮?dú)饨涌?，可以在測(cè)試過(guò)程中往屏蔽罩內(nèi)充氮?dú)?，使得被測(cè)激光器在 氮?dú)猸h(huán)境中測(cè)試，避免空氣中的雜質(zhì)及水蒸氣影響測(cè)試結(jié)果。本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二或三所述的脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置的區(qū)別在于 ，所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置還包括氮?dú)庠?，屏蔽罩3上有氮?dú)饨涌?，所述激?器夾具4還包括氣嘴4-3，所述氣嘴4-3固定在熱沉支架4-2上，并且使熱沉支架內(nèi)部4-4與外 部連通，所述氮?dú)庠?的氮?dú)廨敵隹谕ㄟ^(guò)屏蔽罩3上的氮?dú)饨涌谂c激光器夾具4上的氣嘴4-3連 通。本實(shí)施方式中在激光器夾具上增加的氣嘴，使得氮?dú)庠吹牡獨(dú)庵苯虞斔椭良す馄鲓A具附 近，使這里的氮?dú)鉂舛茸罡?。基?b>具體實(shí)施方式
一、二或三所述的脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置的脈沖式半導(dǎo)體 激光器特性檢測(cè)方法的具體步驟包括步驟一、將被測(cè)激光器5安裝在激光器夾具4上；步驟二、計(jì)算機(jī)1將溫度設(shè)定數(shù)值通過(guò)USB接口傳輸給硬件控制電路2;步驟三、硬件控制電路2根據(jù)接收到的溫度設(shè)定數(shù)值控制激光器夾具4中被測(cè)激光器5的 溫度，使所述被測(cè)激光器5的溫度保持在所述溫度設(shè)定數(shù)值；步驟四、計(jì)算機(jī)1將設(shè)定的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)條件和采樣門信號(hào)寬度發(fā)送給硬件控制電路2， 所述脈沖驅(qū)動(dòng)條件包括脈沖幅值的范圍、脈沖幅值的保護(hù)上限值、步幅a、脈沖寬度b和脈沖 周期c;步驟五、硬件控制電路2根據(jù)接收到的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的條件輸出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)給被測(cè)激 光器5，同時(shí)，根據(jù)接收到的采樣門信號(hào)寬度采集被測(cè)激光器5和光輸出探測(cè)裝置7的輸出的 光電信號(hào)；步驟六、硬件控制電路2將采集到的信號(hào)通過(guò)USB輸出給計(jì)算機(jī)1，所述計(jì)算機(jī)l將接收到 的信號(hào)進(jìn)行保存，并且對(duì)所述信息進(jìn)行擬合、平滑和濾波處理，獲得被測(cè)激光器5的V-I、 L-I、 Im-I、 dV/dl-I和dL/dl-I曲線，從而得到反映被測(cè)激光器5特性的閾值電流Ith、串聯(lián) 電阻Rs和斜率效率n 。本實(shí)施方式中的被測(cè)激光器5參見(jiàn)圖6所示，由窗口5-l，襯底5-2、熱忱5-3、引腳5-4、 管芯5-5、外殼5-6和光電探測(cè)器5-7組成。測(cè)試時(shí)，被測(cè)激光器5安裝在激光器夾具4上，所 述被測(cè)激光器5由激光器固定夾4-8固定，被測(cè)激光器5的熱沉4-3與激光器夾具4的鋁盤(pán)4-9緊 密接觸，被測(cè)激光器5的弓1腳5-4與激光器夾具4的激光器電氣連接座4-1實(shí)現(xiàn)電氣接觸?；?b>具體實(shí)施方式
四或五所述的所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置的脈沖式半導(dǎo)體 激光器特性檢測(cè)方法，其特征在于所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)方法的具體步驟包括步驟一、將被測(cè)激光器5安裝在激光器夾具4上，打開(kāi)氮?dú)庠?向屏蔽罩3內(nèi)輸入氮?dú)?；步驟二、計(jì)算機(jī)1將溫度設(shè)定數(shù)值通過(guò)USB接口傳輸給硬件控制電路2;步驟三、硬件控制電路2根據(jù)接收到的溫度設(shè)定數(shù)值控制激光器夾具4中被測(cè)激光器5的 溫度，使所述被測(cè)激光器5的溫度保持在所述溫度設(shè)定數(shù)值；然后，氮?dú)庠?停止屏蔽罩3內(nèi) 輸入氮?dú)鈨?nèi)輸出氮?dú)?；步驟四、計(jì)算機(jī)1將設(shè)定的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)條件和采樣門信號(hào)寬度發(fā)送給硬件控制電路2， 所述脈沖驅(qū)動(dòng)條件包括脈沖幅值的范圍、脈沖幅值的保護(hù)上限值、步幅a、脈沖寬度b和脈沖 周期c;步驟五、硬件控制電路2根據(jù)接收到的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的條件輸出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)給被測(cè)激 光器5，同時(shí)，根據(jù)接收到的采樣門信號(hào)寬度采集被測(cè)激光器5和光輸出探測(cè)裝置7的輸出的 光電信號(hào)；步驟六、硬件控制電路2將采集到的信號(hào)通過(guò)USB輸出給計(jì)算機(jī)1，所述計(jì)算機(jī)l將接收到 的信號(hào)進(jìn)行保存，并且對(duì)所述信息進(jìn)行擬合、平滑和濾波處理，獲得被測(cè)激光器5的V-I、 L-I、 Im-I、 dV/dl-I和dL/dl-I曲線，從而得到反映被測(cè)激光器5特性的閾值電流Ith、串聯(lián) 電阻Rs和斜率效率n 。本實(shí)施方式在檢測(cè)過(guò)程中，向屏蔽罩內(nèi)輸送氮?dú)?，使得屏蔽罩?nèi)的被測(cè)激光器5處于氮 氣的工作環(huán)境中，有效的防止了空氣中存在的水蒸氣的冷凝水附著被測(cè)激光器5的弓1腳5-4上 ，帶來(lái)安全隱患的問(wèn)題，保證了被測(cè)激光器5的工作狀態(tài)，進(jìn)而提高測(cè)試精度當(dāng)采用具體實(shí)施方式
五所述的脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)蓋檢測(cè)方法是，氮 氣源中的氮?dú)獗恢苯虞斔偷郊す馄鲓A具4的腔體中，即被測(cè)激光器的管腳處，使得被測(cè)激光器的管腳處的氮?dú)鉂舛茸畲?，效果更佳。上?b>具體實(shí)施方式
六和實(shí)施方式七中，步驟四中的脈沖幅值的保護(hù)上限值是根據(jù)被測(cè)激 光器的最大輸出功率來(lái)設(shè)定的；步驟五中所述的采樣門信號(hào)寬度為50ns，并與脈沖式電流信 號(hào)同步于40%到90%之間。圖7為采用本實(shí)施方式所述的方法對(duì)激光器的特性進(jìn)行檢測(cè)獲得的測(cè)試結(jié)果，其中硬件 控制電路2輸出的電流信號(hào)為脈寬為100ns、周期為20ys的脈沖式電流信號(hào)，圖中的縱坐標(biāo) 分別為端電壓VF (單位V)、光功率L (單位mW)、背光電流mA、光導(dǎo)數(shù)dL/dl (單位W/A) 、電導(dǎo)數(shù)dV/dl (單位Q)，圖中的五條曲線分別為dv/dl-I曲線、V-I曲線、dL/dl-I曲線、 L-I曲線和Im-I曲線，經(jīng)過(guò)對(duì)所述測(cè)試結(jié)果的計(jì)算可以得到所述半導(dǎo)體激光器的閾值電流 Ith為lO. 55mA，串聯(lián)電阻Rs為5. 028 Q ，斜率效率為O. 149W/A，特征溫度To為148. 5。C 。
權(quán)利要求
1.一種脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置，其特征在于所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置包括計(jì)算機(jī)(1)、硬件控制電路(2)、屏蔽罩(3)、激光器夾具(4)、基座(6)和光輸出探測(cè)裝置(7)，所述屏蔽罩(3)置于基座(6)上，并且與基座(6)形成密閉空間，硬件控制電路(2)和計(jì)算機(jī)(1)位于所述密閉空間外側(cè)，激光器夾具(4)和光輸出探測(cè)裝置(7)位于密閉空間內(nèi)側(cè)，所述激光器夾具(4)和光輸出探測(cè)裝置(7)置于基座(6)上，所述光輸出探測(cè)裝置(7)的探測(cè)窗口面對(duì)著激光器夾具(4)，并且所述光輸出探測(cè)裝置(7)的探測(cè)窗口的中心軸線與安裝在激光器夾具(4)上的被測(cè)激光器輸出的激光束的光束中心線重合，光輸出探測(cè)裝置(7)的光電信號(hào)輸出端連接硬件控制電路(2)的光探測(cè)器信號(hào)輸入端；激光器夾具(4)的光信號(hào)輸出端連接硬件控制電路(2)的激光器光信號(hào)輸入端；計(jì)算機(jī)(1)的USB接口端連接硬件控制電路(2)的USB接口端，所述硬件控制電路(2)的溫度采集信號(hào)輸入端連接激光器夾具(4)的溫度信號(hào)輸出端，所述硬件控制電路(2)的溫度控制信號(hào)輸出端連接激光器夾具(4)的溫度控制信號(hào)輸入端，所述硬件控制電路(2)的電流信號(hào)輸出端連接激光器夾具(4)的驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)輸入端，所述硬件控制電路(2)的電流信號(hào)輸出端輸出的電流信號(hào)為脈沖式電流信號(hào)，所述脈沖式電流信號(hào)的步幅a為0.1mA；所述脈沖式電流信號(hào)的脈沖寬度b大于等于100ns，并且小于等于20μs；所述脈沖式電流信號(hào)的脈沖周期c大于等于200ns，并小于等于20ms；所述脈沖式電流信號(hào)的脈沖幅值d大于等于0mA，并小于等于500mA。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置，其 特征在于，所述激光器夾具(4)由激光器電氣連接座(4-1)、熱沉支架(4-2)、熱電制 冷器一 (4-5)、熱電制冷器二 (4-6)、激光器固定夾(4-8)、鋁盤(pán)(4-9)和熱敏電阻( 4-10)組成，激光器電氣連接座(4-1)固定在熱沉支架(4-2)的底面(4-2-1)上，鋁盤(pán)(4-9)固定于熱沉支架(4-2)內(nèi)，所述鋁盤(pán)(4-9)上有激光器安裝孔(4-7)，并且所述 激光器安裝孔(4-7)與激光器電氣連接座(4-1)相對(duì)應(yīng)，熱電制冷器一 (4-5)和熱電制 冷器二 (4-6)固定于鋁盤(pán)(4-9)的一面，并且所述熱電制冷器一 (4-5)和熱電制冷器二(4-6)位于熱沉支架(4-2)的底面(4-2-1)和鋁盤(pán)(4-9)之間，激光器固定夾(4-8) 固定在鋁盤(pán)(4-9)的另一面上，并且位于激光器安裝孔(4-7)旁邊，熱敏電阻(4-10)固 定在鋁盤(pán)(4-9)上，并且所述熱敏電阻(4-10)位于熱電制冷器一 (4-5)和熱電制冷器二(4-6)之間，所述熱敏電阻用于測(cè)量所述鋁盤(pán)(4-9)的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置，其 特征在于所述熱電制冷器一 (4-5)和鋁盤(pán)(4-9)之間有導(dǎo)熱硅脂，熱電制冷器二 (4-6) 和鋁盤(pán)(4-9)之間有導(dǎo)熱硅脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置，其特征 在于所述硬件控制電路(2)由溫度控制系統(tǒng)(2-1)、脈沖驅(qū)動(dòng)電流源(2-2)、數(shù)字控制 系統(tǒng)(2-3)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2-4)和精密采樣電阻(2-5)組成；所述數(shù)字控制系統(tǒng)( 2-3)的USB接口端連接計(jì)算機(jī)(1)的USB接口端；所述數(shù)字控制系統(tǒng)(2-3)的溫度控制信 號(hào)輸出端與溫度控制系統(tǒng)(2-1)的溫度控制信號(hào)輸入端相連，所述數(shù)字控制系統(tǒng)(2-3)的 溫度采集信號(hào)輸入端與溫度控制系統(tǒng)(2-1)的溫度信號(hào)輸出端相連，所述溫度控制系統(tǒng)( 2-1)的溫度控制信號(hào)輸出端為所述硬件控制電路(2)的溫度控制信號(hào)輸出端，所述溫度控 制系統(tǒng)(2-1)的溫度采集信號(hào)輸入端為硬件控制電路(2)的溫度信號(hào)輸入端；所述數(shù)字控 制系統(tǒng)(2-3)的脈沖控制信號(hào)輸出端與脈沖驅(qū)動(dòng)電流源(2-2)的脈沖控制信號(hào)輸入端相連 ，所述脈沖驅(qū)動(dòng)電流源(2-2)的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接精密采用電阻(2-5)的一端連接 ，所述精密采用電阻(2-5)的另一端為硬件控制電路(2)的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，并且所 述精密采用電阻(2-5)的另一端還連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2-4)的驅(qū)動(dòng)脈沖采樣信號(hào)輸入端； 所述數(shù)字控制系統(tǒng)(2-3)的采集數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2-4)的采集數(shù)據(jù)信號(hào)輸 出端相連，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2-4)的兩個(gè)光電信號(hào)輸入端為硬件控制電路(2)的光電信 號(hào)輸入
5.根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝 置，其特征在于所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置還包括氮?dú)庠?9)，屏蔽罩(3)上 有氮?dú)饨涌?，所述氮?dú)庠?9)的氮?dú)廨敵隹谕ㄟ^(guò)屏蔽罩(3)上的氮?dú)饨涌谂c所述屏蔽內(nèi)連 通。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置 ，其特征在于所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置還包括氮?dú)庠?9)，屏蔽罩(3)上有 氮?dú)饨涌?，所述激光器夾具(4)還包括氣嘴(4-3)，所述氣嘴(4-3)固定在熱沉支架( 4-2)上，并且使熱沉支架內(nèi)部(4-4)與外部連通，所述氮?dú)庠?9)的氮?dú)廨敵隹谕ㄟ^(guò)屏蔽罩(3)上的氮?dú)饨涌谂c激光器夾具(4)上的氣嘴(4-3)連通。
7 一種基于權(quán)利要求l、 2、 3或4所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè) 裝置的脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)方法，其特征在于所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)方 法的具體步驟包括步驟一、將被測(cè)激光器(5)安裝在激光器夾具(4)上；步驟二、計(jì)算機(jī)(1)將溫度設(shè)定數(shù)值通過(guò)USB接口傳輸給硬件控制電路(2);步驟三、硬件控制電路(2)根據(jù)接收到的溫度設(shè)定數(shù)值控制激光器夾具(4)中被測(cè) 激光器(5)的溫度，使所述被測(cè)激光器(5)的溫度保持在所述溫度設(shè)定數(shù)值；步驟四、計(jì)算機(jī)(1)將設(shè)定的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)條件和采樣門信號(hào)寬度發(fā)送給硬件控制電 路(2)，所述脈沖驅(qū)動(dòng)條件包括脈沖幅值的范圍、脈沖幅值的保護(hù)上限值、步幅a、脈沖寬 度b和脈沖周期c;步驟五、硬件控制電路(2)根據(jù)接收到的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的條件輸出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)給被 測(cè)激光器(5)，同時(shí)，根據(jù)接收到的采樣門信號(hào)寬度采集被測(cè)激光器(5)和光輸出探測(cè)裝 置(7)的輸出的光電信號(hào)；步驟六、硬件控制電路(2)將采集到的信號(hào)通過(guò)USB輸出給計(jì)算機(jī)(1)，所述計(jì)算機(jī) (1)將接收到的信號(hào)進(jìn)行保存，并且對(duì)所述信息進(jìn)行擬合、平滑和濾波處理，獲得被測(cè)激 光器(5)的V-I、 L-I、 Im-I、 dV/dl-I和dL/dl-I曲線，從而得到反映被測(cè)激光器(5)特性 的閾值電流Ith、串聯(lián)電阻Rs和斜率效率n。
8 一種基于權(quán)利要求5所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置的脈沖 式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)方法，其特征在于所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)方法的具體步 驟包括步驟一、將被測(cè)激光器(5)安裝在激光器夾具(4)上，打開(kāi)氮?dú)庠?9)向屏蔽罩( 3)內(nèi)輸入氮?dú)?；步驟二、計(jì)算機(jī)(1)將溫度設(shè)定數(shù)值通過(guò)USB接口傳輸給硬件控制電路(2);步驟三、硬件控制電路(2)根據(jù)接收到的溫度設(shè)定數(shù)值控制激光器夾具(4)中被測(cè) 激光器(5)的溫度，使所述被測(cè)激光器(5)的溫度保持在所述溫度設(shè)定數(shù)值；然后，氮?dú)?源(9)停止屏蔽罩(3)內(nèi)輸入氮?dú)鈨?nèi)輸出氮?dú)猓徊襟E四、計(jì)算機(jī)(1)將設(shè)定的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)條件和采樣門信號(hào)寬度發(fā)送給硬件控制電 路(2)，所述脈沖驅(qū)動(dòng)條件包括脈沖幅值的范圍、脈沖幅值的保護(hù)上限值、步幅a、脈沖寬 度b和脈沖周期c;步驟五、硬件控制電路(2)根據(jù)接收到的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的條件輸出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)給被 測(cè)激光器(5)，同時(shí)，根據(jù)接收到的采樣門信號(hào)寬度采集被測(cè)激光器(5)和光輸出探測(cè)裝 置(7)的輸出的光電信號(hào)；步驟六、硬件控制電路(2)將采集到的信號(hào)通過(guò)USB輸出給計(jì)算機(jī)(1)，所述計(jì)算機(jī) (1)將接收到的信號(hào)進(jìn)行保存，并且對(duì)所述信息進(jìn)行擬合、平滑和濾波處理，獲得被測(cè)激 光器(5)的V-I、 L-I、 Im-I、 dV/dl-I和dL/dl-I曲線，從而得到反映被測(cè)激光器(5)特性 的閾值電流Ith、串聯(lián)電阻Rs和斜率效率n。
9 一種基于權(quán)利要求6所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置的脈沖 式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)方法，其特征在于所述脈沖式半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)方法的具體步 驟包括步驟一、將被測(cè)激光器(5)安裝在激光器夾具(4)上，打開(kāi)氮?dú)庠?9)向屏蔽罩( 3)內(nèi)輸入氮?dú)?；步驟二、計(jì)算機(jī)(1)將溫度設(shè)定數(shù)值通過(guò)USB接口傳輸給硬件控制電路(2);步驟三、硬件控制電路(2)根據(jù)接收到的溫度設(shè)定數(shù)值控制激光器夾具(4)中被測(cè) 激光器(5)的溫度，使所述被測(cè)激光器(5)的溫度保持在所述溫度設(shè)定數(shù)值；然后，氮?dú)?源(9)停止屏蔽罩(3)內(nèi)輸入氮?dú)鈨?nèi)輸出氮?dú)?；步驟四、計(jì)算機(jī)(1)將設(shè)定的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)條件和采樣門信號(hào)寬度發(fā)送給硬件控制電 路(2)，所述脈沖驅(qū)動(dòng)條件包括脈沖幅值的范圍、脈沖幅值的保護(hù)上限值、步幅a、脈沖寬 度b和脈沖周期c;步驟五、硬件控制電路(2)根據(jù)接收到的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的條件輸出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)給被 測(cè)激光器(5)，同時(shí)，根據(jù)接收到的采樣門信號(hào)寬度采集被測(cè)激光器(5)和光輸出探測(cè)裝 置(7)的輸出的光電信號(hào)；步驟六、硬件控制電路(2)將采集到的信號(hào)通過(guò)USB輸出給計(jì)算機(jī)(1)，所述計(jì)算機(jī) (1)將接收到的信號(hào)進(jìn)行保存，并且對(duì)所述信息進(jìn)行擬合、平滑和濾波處理，獲得被測(cè)激 光器(5)的V-I、 L-I、 Im-I、 dV/dl-I和dL/dl-I曲線，從而得到反映被測(cè)激光器(5)特性 的閾值電流Ith、串聯(lián)電阻Rs和斜率效率n。
全文摘要
脈沖式半導(dǎo)體激光器特性的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，涉及精密儀器與檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有半導(dǎo)體激光器特性檢測(cè)裝置存在大量熱量累積被測(cè)激光器所處環(huán)境可能存在水蒸氣問(wèn)題。本發(fā)明的裝置中的硬件控制電路的電流信號(hào)輸出端輸出的電流信號(hào)為脈沖式電流信號(hào)，所述脈沖式電流信號(hào)的步幅a為0.1mA；所述脈沖式電流信號(hào)的脈沖寬度b大于等于100ns，并且小于等于20μs；所述脈沖式電流信號(hào)的脈沖周期c大于等于200ns，并小于等于20ms；所述脈沖式電流信號(hào)的脈沖幅值d大于等于0mA，并小于等于500mA。本發(fā)明的裝置中還包括氮?dú)庠?，在檢測(cè)過(guò)程中在被測(cè)激光器的環(huán)境中充入氮?dú)?，使得被測(cè)激光器在氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)一步有效的避免水蒸氣的生成。
文檔編號(hào)G01R31/26GK101672889SQ20091030578
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者唐文彥, 范賢光, 強(qiáng) 馬 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)