專利名稱：半導(dǎo)體激光器溫度特性參數(shù)即升即測(cè)測(cè)試裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體激光器溫度特性參數(shù)測(cè)試方法。屬于激光器性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
溫度是影響半導(dǎo)體激光器性能的重要因素，對(duì)半導(dǎo)體激光器溫度特性測(cè)試有著重要的意義。與本發(fā)明有關(guān)的已知技術(shù)是申請(qǐng)?zhí)枮?00410074308.7的一件中國發(fā)明專利申請(qǐng)所公開的一項(xiàng)名為“半導(dǎo)體激光器參數(shù)測(cè)試用填充液態(tài)導(dǎo)熱媒質(zhì)控溫裝置”的技術(shù)方案。見圖1所示，在封閉的保溫箱1內(nèi)填充導(dǎo)熱媒質(zhì)2，加熱棒3安放在保溫箱1內(nèi)一側(cè)下部，在加熱棒3的上方裝有控溫傳感器4，另外，在保溫箱1內(nèi)上部中心部位設(shè)置一個(gè)精密溫度探測(cè)器5，由保持架6將被測(cè)器件7的被加熱部分保持在精密溫度探測(cè)器5上方的導(dǎo)熱媒質(zhì)2中，保持架6中空，以導(dǎo)出被測(cè)器件7發(fā)出的激光束，安放在保溫箱1外部上方的光電探測(cè)器8對(duì)準(zhǔn)被導(dǎo)出的激光束實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)。另外，該裝置還在保溫箱1內(nèi)的導(dǎo)熱媒質(zhì)2的中央安置一個(gè)導(dǎo)流筒9；在環(huán)行空間10加熱棒3與被測(cè)器件7之間，安放若干塊網(wǎng)狀穩(wěn)流板11。采用該裝置測(cè)試的過程是，加熱棒3給導(dǎo)熱媒質(zhì)2加熱，在導(dǎo)流筒9和網(wǎng)狀穩(wěn)流板11的共同作用下，保溫箱1中所填充的導(dǎo)熱媒質(zhì)2的溫度逐步上升并由控溫傳感器4和精密溫度探測(cè)器5控制在一個(gè)預(yù)設(shè)的溫度上，此時(shí)，浸在液態(tài)導(dǎo)熱媒質(zhì)2中的被測(cè)器件7的溫度與附近的液態(tài)導(dǎo)熱媒質(zhì)2的溫度非常接近，就將精密溫度探測(cè)器5所顯示的溫度視為被測(cè)器件7的溫度，當(dāng)溫度穩(wěn)定時(shí)，再測(cè)試被測(cè)器件7的一系列溫度特性參數(shù)。需要測(cè)試下一個(gè)預(yù)設(shè)溫度的特性參數(shù)時(shí)，繼續(xù)升溫，重復(fù)上述過程。

發(fā)明內(nèi)容
上述已知技術(shù)之裝置存在的不足主要是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而其測(cè)試方法存在的不足是，在測(cè)試半導(dǎo)體激光器的溫度特性時(shí)，需要對(duì)溫度實(shí)施控制。具體來講就是當(dāng)溫度升高到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，由溫度傳感器發(fā)出信號(hào)控制加熱部件停止加熱，并且加熱總會(huì)有些慣性，又由于液態(tài)導(dǎo)熱媒質(zhì)是被盛放在保溫箱中，所以要使溫度準(zhǔn)確降回到預(yù)設(shè)溫度，需要等待，然后還需由控溫系統(tǒng)將溫度穩(wěn)定在預(yù)設(shè)值上，當(dāng)需要測(cè)試下一個(gè)溫度的特性參數(shù)時(shí)，再重復(fù)上述過程。另外，這種方法一般是測(cè)試有限、段續(xù)的溫度值上的半導(dǎo)體激光器的特性參數(shù)，因而，不能掌握半導(dǎo)體激光器某一種溫度特性參數(shù)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，所繪制的溫度特性參數(shù)曲線也是近似的。為了簡(jiǎn)化半導(dǎo)體溫度特性參數(shù)測(cè)試裝置以及簡(jiǎn)便、快速、詳細(xì)地測(cè)試半導(dǎo)體激光器溫度特性參數(shù)，真實(shí)反映半導(dǎo)體激光器的性能，我們提出了一項(xiàng)主題為半導(dǎo)體激光器溫度特性參數(shù)即升即測(cè)測(cè)試裝置及方法的技術(shù)方案。
本發(fā)明之裝置是這樣實(shí)現(xiàn)的，見圖2所示，在保溫箱12中充滿液態(tài)導(dǎo)熱媒質(zhì)13，加熱器14安裝在保溫箱12內(nèi)的底部，待測(cè)器件半導(dǎo)體激光器15安裝在保溫箱12頂部中央，被加熱部分探入保溫箱12內(nèi)并與導(dǎo)熱媒質(zhì)13接觸，發(fā)光部分暴露在保溫箱12外部，并與探測(cè)部件16相對(duì)，在保溫箱12內(nèi)的頂部接近半導(dǎo)體激光器15處安放溫度傳感器17，并且，溫度傳感器17與半導(dǎo)體激光器15的被加熱部分相抵；加熱器14給導(dǎo)熱媒質(zhì)13加熱，再由導(dǎo)熱媒質(zhì)13通過對(duì)流給半導(dǎo)體激光器15加熱，由溫度傳感器17檢測(cè)半導(dǎo)體激光器15的溫度，由探測(cè)部件16探測(cè)半導(dǎo)體激光器15在溫度傳感器17所檢測(cè)到的溫度下的特性參數(shù)。
本發(fā)明之方法是這樣實(shí)現(xiàn)的，加熱器14開始持續(xù)加熱，導(dǎo)熱媒質(zhì)13自由升溫并給半導(dǎo)體激光器15加熱，溫度傳感器17隨時(shí)檢測(cè)半導(dǎo)體激光器15的溫度，探測(cè)部件16時(shí)刻探測(cè)半導(dǎo)體激光器15的溫度特性，直到完成在整個(gè)溫度變化范圍內(nèi)的測(cè)試，加熱器14停止加熱，檢測(cè)過程進(jìn)入自由降溫階段，在測(cè)試過程中，在每一時(shí)刻，都取得一組溫度——特性參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)。
與已知技術(shù)相比，本發(fā)明之裝置只采用一個(gè)溫度傳感器件，進(jìn)一步還可以簡(jiǎn)化已知技術(shù)協(xié)調(diào)兩個(gè)溫度傳感器件的外圍設(shè)施，并且省去了導(dǎo)流筒和網(wǎng)狀穩(wěn)流板等部件，使得測(cè)試裝置大為簡(jiǎn)化。
與已知技術(shù)相比，本發(fā)明之方法采用自由升溫，隨時(shí)測(cè)試，也就是即升即測(cè)，無須停頓，無須精密控溫，對(duì)于像光功率、電壓、光譜等參數(shù)，不管升溫速率是多少，均可以在某一溫度間隔如1度內(nèi)逐點(diǎn)完成測(cè)試。因此，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)便、快速、詳細(xì)地測(cè)試半導(dǎo)體激光器的溫度特性參數(shù)。


圖1是已知技術(shù)控溫裝置示意圖。圖2是本發(fā)明半導(dǎo)體激光器溫度特性參數(shù)測(cè)試裝置示意圖。此圖兼作摘要附圖。圖3是本發(fā)明半導(dǎo)體激光器溫度特性參數(shù)測(cè)試裝置附帶外圍設(shè)施示意圖。圖4是本發(fā)明半導(dǎo)體激光器溫度特性參數(shù)測(cè)試方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
見圖2、3所示，本發(fā)明之裝置由保溫箱12、在保溫箱12中填充的液態(tài)導(dǎo)熱媒質(zhì)13、加熱器14、探測(cè)部件16以及溫度傳感器17組成。加熱器14給導(dǎo)熱媒質(zhì)13加熱，再由導(dǎo)熱媒質(zhì)13通過對(duì)流給半導(dǎo)體激光器15加熱。其中，導(dǎo)熱媒質(zhì)13采用變壓器油，加熱器14為環(huán)形電熱部件，經(jīng)繼電器與加熱器電源相連，繼電器由控制系統(tǒng)控制通、斷?？刂葡到y(tǒng)是一個(gè)單片機(jī)，選用mega64。探測(cè)部件16的選用因所測(cè)試的溫度特性參數(shù)的不同而不同，如測(cè)試光功率，探測(cè)部件16則選用光功率探測(cè)器，光功率探測(cè)器接放大器A和平均值電路A，其后是控制系統(tǒng)中的10位A/D轉(zhuǎn)換器A。如測(cè)試光譜，則選用光纖耦合器，經(jīng)光譜儀接入控制系統(tǒng)。溫度傳感器17與半導(dǎo)體激光器15的被加熱部分相抵，溫度傳感器17是一個(gè)一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20，其精確度為0.0625℃，測(cè)溫范圍為-55～+125℃。；由溫度傳感器17檢測(cè)半導(dǎo)體激光器15的溫度，送入控制系統(tǒng)。半導(dǎo)體激光器15接電流可調(diào)式脈沖驅(qū)動(dòng)源；還與差動(dòng)放大器B、平均值電路B，其后是控制系統(tǒng)中的8位A/D轉(zhuǎn)換器B?？刂葡到y(tǒng)外圍接有時(shí)鐘芯片DS1302，提供秒、分、時(shí)、日等信息。還接有顯示器，顯示測(cè)試結(jié)果。在控制系統(tǒng)中設(shè)有存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)溫度數(shù)據(jù)、器件參數(shù)以及時(shí)間信息。
下面以測(cè)試光功率和器件電壓為例介紹本發(fā)明之方法，見圖3、4所示，控制系統(tǒng)控制繼電器打開加熱器電源，加熱器14開始持續(xù)加熱，導(dǎo)熱媒質(zhì)13自由升溫并給半導(dǎo)體激光器15加熱，測(cè)試溫度范圍為從室溫到80℃，溫度上升速率符合以下規(guī)律k=dTdt=PheatCoilm]]>式中Pheat為加熱器功率，Coil為導(dǎo)熱媒質(zhì)的比熱，m是導(dǎo)熱媒質(zhì)的質(zhì)量。溫度傳感器17隨時(shí)檢測(cè)半導(dǎo)體激光器15的溫度，并由控制系統(tǒng)每隔一段時(shí)間如一分鐘讀取并存入存儲(chǔ)器。半導(dǎo)體激光器15在0.1％窄脈沖占空比的脈沖驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)下開始工作。當(dāng)測(cè)試光功率參數(shù)時(shí)，探測(cè)部件16是一種光功率探測(cè)器，時(shí)刻探測(cè)半導(dǎo)體激光器15的光功率輸出，直到完成在整個(gè)溫度變化范圍內(nèi)的測(cè)試，經(jīng)放大器A和平均值電路A對(duì)所探測(cè)到的信號(hào)的處理，得到脈沖光功率平均值，送入10位A/D轉(zhuǎn)換器A轉(zhuǎn)換，得到光功率的數(shù)據(jù)，存入存儲(chǔ)器。當(dāng)測(cè)試光譜參數(shù)時(shí)，探測(cè)部件16則是一種光纖耦合器，將激光光束耦合傳輸?shù)焦庾V儀中，由光譜儀輸出的光譜參數(shù)如中心波長、譜線寬度等，送入控制系統(tǒng)，存入存儲(chǔ)器。來自半導(dǎo)體激光器15兩端的電壓信號(hào)由差動(dòng)放大器B測(cè)出，經(jīng)平均值電路B送至8位A/D轉(zhuǎn)換器B后，得到器件電壓的數(shù)據(jù)，存入存儲(chǔ)器。時(shí)鐘芯片DS1302提供秒、分、時(shí)、日等信息，控制系統(tǒng)將同一時(shí)刻的溫度數(shù)據(jù)、光功率數(shù)據(jù)或者器件電壓數(shù)據(jù)與此時(shí)的時(shí)間一同存入存儲(chǔ)器。隨著時(shí)間的推移、溫度的上升，一組組溫度、器件參數(shù)被檢測(cè)和存儲(chǔ)。存儲(chǔ)器每記錄一次包括日期、小時(shí)、分鐘、溫度、光功率和器件電壓6個(gè)量，共占用8個(gè)字節(jié)，控制系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)容量完全能滿足要求。當(dāng)溫度升到結(jié)束測(cè)試溫度值時(shí)，控制系統(tǒng)控制繼電器斷開加熱器電源，加熱器14停止加熱，測(cè)試過程進(jìn)入自由降溫階段，測(cè)試結(jié)束。測(cè)試結(jié)果可以從顯示器上讀出。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器溫度特性參數(shù)即升即測(cè)測(cè)試裝置，其特征在于，由保溫箱(12)、液態(tài)導(dǎo)熱媒質(zhì)(13)、加熱器(14)、探測(cè)部件(16)以及溫度傳感器(17)組成，在保溫箱(12)中充滿液態(tài)導(dǎo)熱媒質(zhì)(13)，加熱器(14)安裝在保溫箱(12)內(nèi)的底部，待測(cè)器件半導(dǎo)體激光器(15)安裝在保溫箱(12)頂部中央，被加熱部分探入保溫箱(12)內(nèi)并與導(dǎo)熱媒質(zhì)(13)接觸，發(fā)光部分暴露在保溫箱(12)外部，并與探測(cè)部件(16)相對(duì)，在保溫箱(12)內(nèi)的頂部接近半導(dǎo)體激光器(15)處安放溫度傳感器(17)，并且，溫度傳感器(17)與半導(dǎo)體激光器(15)的被加熱部分相抵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于，加熱器(14)為環(huán)形電熱部件，經(jīng)繼電器與加熱器電源相連，繼電器由控制系統(tǒng)控制通、斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于，探測(cè)部件(16)的選用因所測(cè)試的溫度特性參數(shù)的不同而不同①測(cè)試光功率，探測(cè)部件(16)則選用光功率探測(cè)器，光功率探測(cè)器接放大器A和平均值電路A，其后是控制系統(tǒng)中的10位A/D轉(zhuǎn)換器A。②測(cè)試光譜，則選用光纖耦合器，經(jīng)光譜儀接入控制系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于，半導(dǎo)體激光器(15)接差動(dòng)放大器B、平均值電路B，其后是控制系統(tǒng)中的8位A/D轉(zhuǎn)換器B。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于，在控制系統(tǒng)中設(shè)有存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)溫度數(shù)據(jù)、器件參數(shù)以及時(shí)間信息。
6.一種與權(quán)利要求1所述測(cè)試裝置配套的半導(dǎo)體激光器溫度特性參數(shù)即升即測(cè)測(cè)試方法，其特征在于，加熱器(14)開始持續(xù)加熱，導(dǎo)熱媒質(zhì)(13)自由升溫并給半導(dǎo)體激光器(15)加熱，溫度傳感器(17)隨時(shí)檢測(cè)半導(dǎo)體激光器(15)的溫度，探測(cè)部件(16)時(shí)刻探測(cè)半導(dǎo)體激光器(15)的溫度特性，直到完成在整個(gè)溫度變化范圍內(nèi)的測(cè)試，加熱器(14)停止加熱，檢測(cè)過程進(jìn)入自由降溫階段，在測(cè)試過程中，在每一時(shí)刻，都取得一組溫度——特性參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試方法，其特征在于，測(cè)試溫度范圍為從室溫到80℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試方法，其特征在于，控制系統(tǒng)每隔一段時(shí)間讀取溫度傳感器(17)檢測(cè)的溫度，并存入存儲(chǔ)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試方法，其特征在于，來自半導(dǎo)體激光器(15)兩端的電壓信號(hào)由差動(dòng)放大器B測(cè)出，經(jīng)平均值電路B送至8位A/D轉(zhuǎn)換器B后，得到器件電壓的數(shù)據(jù)，存入存儲(chǔ)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試方法，其特征在于，控制系統(tǒng)將同一時(shí)刻的溫度數(shù)據(jù)、光功率數(shù)據(jù)或者器件電壓數(shù)據(jù)與此時(shí)的時(shí)間一同存入存儲(chǔ)器。
全文摘要
半導(dǎo)體激光器溫度特性參數(shù)即升即測(cè)測(cè)試裝置及方法屬于激光器性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。已知技術(shù)之裝置存在的不足主要是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而其測(cè)試方法存在的不足是，在測(cè)試半導(dǎo)體激光器的溫度特性時(shí)，需要對(duì)溫度實(shí)施控制。本發(fā)明之裝置僅由保溫箱、導(dǎo)熱媒質(zhì)、加熱器、待測(cè)器件、探測(cè)部件以及溫度傳感器組成。本發(fā)明之方法為，加熱器開始持續(xù)加熱，導(dǎo)熱媒質(zhì)自由升溫并給半導(dǎo)體激光器加熱，溫度傳感器隨時(shí)檢測(cè)半導(dǎo)體激光器的溫度，探測(cè)部件時(shí)刻探測(cè)半導(dǎo)體激光器的溫度特性，直到完成在整個(gè)溫度變化范圍內(nèi)的測(cè)試，加熱器停止加熱，檢測(cè)過程進(jìn)入自由降溫階段，在測(cè)試過程中，在每一時(shí)刻，都取得一組溫度——特性參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)。本發(fā)明可應(yīng)用于半導(dǎo)體激光器教學(xué)、研究和制造領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01S5/00GK1888928SQ200610104149
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者馬建立, 鐘景昌, 郝永芹, 趙英杰, 史全林, 李海軍 申請(qǐng)人:長春理工大學(xué)