專利名稱：一種半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試方法及其測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試方法及其測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高功率半導(dǎo)體激光器由于其小體積、高效率、長(zhǎng)壽命、大功率等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)加工等許多領(lǐng)域。封裝質(zhì)量是半導(dǎo)體激光器質(zhì)量的重要影響因素。芯片封裝工藝作為激光器制作的重要工藝，是高功率半導(dǎo)體激光器應(yīng)用的重要限制因素，其質(zhì)量嚴(yán)重影響半導(dǎo)體激光器的輸出特性，如器件的功率、波長(zhǎng)、和偏振特性，同時(shí)影響半導(dǎo)體激光器的可靠性和壽命。但是，在半導(dǎo)體激光器陣列的封裝過(guò)程中，由于熱沉材料與芯片的膨脹系數(shù)的差異，會(huì)對(duì)陣列引入額外的應(yīng)力，對(duì)激光器的閾值電流、偏振等特性造成影響，從而影響了激光器的使用并且降低激光器的壽命。應(yīng)力會(huì)造成半導(dǎo)體激光器陣列中各發(fā)光單元的相對(duì)位移，使得本來(lái)平直的陣列發(fā)生了 “彎曲”，影響了發(fā)射光束的質(zhì)量，增加了后端準(zhǔn)直、耦合的難度。所以，測(cè)量封裝過(guò)程中引入的應(yīng)力，進(jìn)而指導(dǎo)封裝工藝的改進(jìn)，具有十分重要的意義。半導(dǎo)體激光器的偏振特性主要由兩個(gè)因素決定，一是量子阱材料增益的偏振依賴性，二是激光腔模式的偏振特性。由于材料生長(zhǎng)的均勻性，可以認(rèn)為在未經(jīng)封裝的半導(dǎo)體激光器芯片中，偏振度在整個(gè)bar條內(nèi)是均勻的。由于封裝工藝中焊接溫度以及芯片與熱沉兩種材料的膨脹系數(shù)不同等因素，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)致發(fā)射光束偏振度的變化。測(cè)量半導(dǎo)體激光器的偏振度可以反應(yīng)封裝工藝質(zhì)量?！吨袊?guó)激光》“半導(dǎo)體激光器陣列偏振特性及其與應(yīng)力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究”(Vol.36， No. 5,May, 2009)中介紹了一種半導(dǎo)體激光器陣列偏振特性的測(cè)試方法，是激光光束或閾值下的熒光光束經(jīng)過(guò)偏振片，照射到CCD相機(jī)上，然后將偏振片旋轉(zhuǎn)90，記錄結(jié)果，得到偏振度的值，此種方法僅能粗略測(cè)試偏振度，也無(wú)法判斷偏振模式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試方法及其測(cè)試系統(tǒng)，以精確測(cè)試半導(dǎo)體激光器的偏振度和判別偏振模式，其操作簡(jiǎn)單、可適用于大批量半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品的測(cè)
試ο本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試方法，是首先將激光器出射光按照功率進(jìn)行分光；分光得到的透射光通過(guò)偏振器件，再經(jīng)過(guò)會(huì)聚透鏡/透鏡組會(huì)聚入射至功率探測(cè)裝置；持續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振器件，相應(yīng)取得功率探測(cè)裝置輸出的的光功率值；記錄所有光功率值中的最大光功率值Pmax和最小光功率值Rnin ；半導(dǎo)體激光器偏振度即(Pmax-Pmin)/ (Pmax+Pmin)；分光得到的反射光經(jīng)分光棱鏡按照偏振模式對(duì)激光光束進(jìn)行再次分光，偏振態(tài)為 TE的透過(guò)分光棱鏡，偏振態(tài)為TM的經(jīng)分光棱鏡后被反射，分別取得偏振態(tài)為TE和TM的光束的光功率值，經(jīng)對(duì)比即可判定出半導(dǎo)體激光器的偏振模式。上述偏振器件一般采用偏振片，續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振片，并取得光電探測(cè)器輸出的相應(yīng)偏振片旋轉(zhuǎn)位置的光功率值。上述持續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振片是采用旋轉(zhuǎn)架實(shí)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)架由手動(dòng)、電機(jī)、氣壓或液壓驅(qū)動(dòng)。對(duì)于上述光強(qiáng)的測(cè)試和記錄，采用功率探測(cè)裝置是功率計(jì)、或數(shù)字萬(wàn)用表和光電探測(cè)器或數(shù)據(jù)采集卡和光電探測(cè)器的組合。取得各個(gè)光功率值(包括為測(cè)偏振度和偏振模式需要測(cè)試的光功率值)。一種半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試系統(tǒng)，是在半導(dǎo)體激光器出射端設(shè)置有按照光強(qiáng)進(jìn)行分光的分光器，該分光器的透射方向上依次設(shè)置有偏振狀態(tài)可調(diào)的偏振器件、會(huì)聚透鏡/ 透鏡組、第一功率探測(cè)裝置；該分光器的反射方向上設(shè)置有按照偏振模式分光的分光棱鏡， 該分光棱鏡分出的透射、反射光路上分別設(shè)置有第二功率探測(cè)裝置和第三功率探測(cè)裝置。 偏振器件只能放在會(huì)聚透鏡/透鏡組前端，若會(huì)聚透鏡在偏振片之前，將影響偏振效果。上述偏振器件為偏振片，偏振片安裝在帶刻度的旋轉(zhuǎn)架上，所述旋轉(zhuǎn)架由手動(dòng)、電機(jī)、氣壓或液壓驅(qū)動(dòng)。上述第一功率探測(cè)裝置、第二功率探測(cè)裝置和第三功率探測(cè)裝置為功率探測(cè)器或者數(shù)字萬(wàn)用表和光電探測(cè)器的組合或數(shù)據(jù)采集卡和光電探測(cè)器的組合以實(shí)現(xiàn)對(duì)光強(qiáng)或光功率的記錄和計(jì)算。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、操作簡(jiǎn)單，針對(duì)不同型號(hào)的激光器在測(cè)量時(shí)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便。2、可以同時(shí)測(cè)試半導(dǎo)體激光器的偏振模式及偏振度。3、可適用于大批量半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品的偏振測(cè)試。對(duì)于同一批次待測(cè)的半導(dǎo)體激光器，只需固定第一次測(cè)量時(shí)對(duì)應(yīng)于最大光功率值Pmax和最小光功率值Rnin時(shí)偏振片的旋轉(zhuǎn)位置；若偏振片旋轉(zhuǎn)架帶有刻度，則對(duì)于不同批次的待測(cè)半導(dǎo)體調(diào)整偏振片位置時(shí)更加簡(jiǎn)便。4、尤其適用于測(cè)試小于20W的半導(dǎo)體激光器器件。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)果示意圖。
具體實(shí)施例方式激光器所發(fā)的光通過(guò)分光鏡，分光鏡按照功率將激光器光束進(jìn)行分光，95%的激光器光束透過(guò)分光鏡，5%的激光光束經(jīng)過(guò)分光鏡反射后到達(dá)分光棱鏡，分光棱鏡按照偏振模式對(duì)激光光束進(jìn)行分光，偏振態(tài)為TE的透過(guò)分光棱鏡，偏振態(tài)為TM的經(jīng)分光棱鏡后被反射，通過(guò)感光卡和萬(wàn)用表測(cè)試偏振態(tài)為TE和TM的激光光束的功率。95%的激光器光束透過(guò)分光鏡，經(jīng)過(guò)會(huì)聚透鏡，入射到光電探測(cè)器上，一邊旋轉(zhuǎn)偏振片一邊觀察數(shù)字萬(wàn)用表的讀數(shù)，直到讀數(shù)顯示最大為止，將此數(shù)據(jù)記錄下來(lái)為Pmax，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振片直到數(shù)字萬(wàn)用表的讀數(shù)顯示最小，記錄下此值為Riiin，計(jì)算得出半導(dǎo)體激光器偏振度為(Pmax-Pmin)/ (Pmax+Pmin)。
實(shí)施例如圖1所示，1為半導(dǎo)體激光器；2為分光鏡；3為偏振裝置；4為會(huì)聚透鏡；5為第一光電探測(cè)器；6為第一數(shù)字萬(wàn)用表；7為分光棱鏡；8為第二光電探測(cè)器；9為第二數(shù)據(jù)采集卡；10為第三光電探測(cè)器；11為第三數(shù)據(jù)采集卡；12為第一功率探測(cè)裝置；13為第二功率探測(cè)裝置；14為第三功率探測(cè)裝置。半導(dǎo)體激光器1發(fā)出激光光束，激光光束到達(dá)分光鏡2后，95%的激光光束透過(guò)過(guò)分光鏡2，到達(dá)偏振裝置3，5%的激光光束經(jīng)分光鏡2反射后到達(dá)分光棱鏡7，分光棱鏡7 對(duì)偏振態(tài)為TE的激光光束透射，分光棱鏡7對(duì)偏振態(tài)為TM的激光光束反射。偏振態(tài)為TE 的激光光束經(jīng)過(guò)分光棱鏡7后達(dá)到第二光電探測(cè)器8，然后用第二數(shù)據(jù)采集卡9采集數(shù)據(jù)可得出偏振態(tài)為TE的激光光束的功率；同時(shí)偏振態(tài)為TM的激光光束經(jīng)過(guò)分光棱鏡7反射后可到達(dá)第三光電探測(cè)器10，然后用第三數(shù)據(jù)卡11采集數(shù)據(jù)可得出偏振態(tài)為TM的激光光束的功率，通過(guò)偏振態(tài)為TE和偏振態(tài)為TM的激光光束的功率可知半導(dǎo)體激光器1的主偏振模式。然后95%的激光光束透過(guò)分光鏡2，經(jīng)過(guò)偏振裝置3和會(huì)聚透鏡4，入射到第一光電探測(cè)器5上，一邊旋轉(zhuǎn)偏振裝置3 —邊觀察第一數(shù)字萬(wàn)用表6的讀數(shù)，直到第一數(shù)據(jù)采集卡6讀數(shù)顯示最大為止，將此數(shù)據(jù)記錄下來(lái)為Pmax，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振裝置3直到第一數(shù)據(jù)采集卡6的讀數(shù)顯示最小，記錄下此值為Riiin，計(jì)算得出半導(dǎo)體激光器偏振度為(Pmax-Pmin)/ (Pmax+Pmin)。用本發(fā)明方法測(cè)試了 808nm的半導(dǎo)體激光器的偏振模式及偏振度，偏振度隨電流變化的測(cè)試結(jié)果參見(jiàn)圖2，偏振模式為TE，偏振度為94. 37%，最大偏振度為95. 33%，最小偏振度為93. 12%。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試方法，其特征在于將激光器出射光按照功率進(jìn)行分光；分光得到的透射光通過(guò)偏振器件，再經(jīng)過(guò)會(huì)聚透鏡/透鏡組會(huì)聚入射至功率探測(cè)裝置；持續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振器件，相應(yīng)取得功率探測(cè)裝置輸出的的光功率值；記錄所有光功率值中的最大光功率值Pmax和最小光功率值Rnin ；半導(dǎo)體激光器偏振度即，ax ；max min分光得到的反射光經(jīng)分光棱鏡按照偏振模式對(duì)激光光束進(jìn)行再次分光，分出偏振態(tài)為 TE和TM的光分別取得偏振態(tài)為TE和TM的光束的光功率值，經(jīng)對(duì)比即可判定出半導(dǎo)體激光器的偏振模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試方法，其特征在于所述偏振器件為偏振片O
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試方法，其特征在于所述持續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振片是采用旋轉(zhuǎn)架實(shí)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)架由手動(dòng)、電機(jī)、氣壓或液壓驅(qū)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試方法，其特征在于采用功率探測(cè)裝置是功率計(jì)、或數(shù)字萬(wàn)用表和光電探測(cè)器或數(shù)據(jù)采集卡和光電探測(cè)器的組合。
5.半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于在半導(dǎo)體激光器出射端設(shè)置有按照功率進(jìn)行分光的分光器，該分光器的透射方向上依次設(shè)置有偏振狀態(tài)可調(diào)的偏振器件、會(huì)聚透鏡/透鏡組、第一功率探測(cè)裝置；該分光器的反射方向上設(shè)置有偏振分光棱鏡，該分光棱鏡分出的透射、反射光路上分別設(shè)置有第二功率探測(cè)裝置和第三功率探測(cè)裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述偏振器件為偏振片，偏振片安裝在帶刻度的旋轉(zhuǎn)架上，所述旋轉(zhuǎn)架由手動(dòng)、電機(jī)、氣壓或液壓驅(qū)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述第一功率探測(cè)裝置、第二功率探測(cè)裝置和第三功率探測(cè)裝置是功率計(jì)或者數(shù)字萬(wàn)用表和光電探測(cè)器的組合或者數(shù)據(jù)采集卡和光電探測(cè)器的組合。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光器偏振測(cè)試方法及其測(cè)試系統(tǒng)，以精確測(cè)試半導(dǎo)體激光器的偏振度和判別偏振模式。本發(fā)明的偏振測(cè)試系統(tǒng)是在半導(dǎo)體激光器出射端設(shè)置有按照功率進(jìn)行分光的分光器，該分光器的透射方向上依次設(shè)置有偏振濾光狀態(tài)可調(diào)的偏振器件、會(huì)聚透鏡/透鏡組、第一功率探測(cè)裝置；該分光器的反射方向上設(shè)置有按照偏振模式分光的分光棱鏡，該分光棱鏡分出的透射、反射光路上分別設(shè)置有第二功率探測(cè)裝置和第三功率探測(cè)裝置。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，可適用于大批量半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品的測(cè)試，針對(duì)不同型號(hào)的激光器在測(cè)量偏振度時(shí)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便，可快速判定半導(dǎo)體激光器的偏振模式。
文檔編號(hào)G01M11/02GK102435421SQ201110282889
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者劉興勝, 吳迪, 張彥鑫 申請(qǐng)人:西安炬光科技有限公司