[發明專利]一種半導體激光器偏振測試方法及其測試系統

有效

• 申請號: 201110282889.3
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102435421A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 劉興勝;吳迪;張彥鑫
• 申請（專利權）人: 西安炬光科技有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 徐平

技術領域

本發明涉及一種半導體激光器偏振測試方法及其測試系統。

背景技術

高功率半導體激光器由于其小體積、高效率、長壽命、大功率等諸多優點，被廣泛應用于醫療、工業加工等許多領域。封裝質量是半導體激光器質量的重要影響因素。

芯片封裝工藝作為激光器制作的重要工藝，是高功率半導體激光器應用的重要限制因素，其質量嚴重影響半導體激光器的輸出特性，如器件的功率、波長、和偏振特性，同時影響半導體激光器的可靠性和壽命。

但是，在半導體激光器陣列的封裝過程中，由于熱沉材料與芯片的膨脹系數的差異，會對陣列引入額外的應力，對激光器的閾值電流、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。應力會造成半導體激光器陣列中各發光單元的相對位移，使得本來平直的陣列發生了“彎曲”，影響了發射光束的質量，增加了后端準直、耦合的難度。所以，測量封裝過程中引入的應力，進而指導封裝工藝的改進，具有十分重要的意義。

半導體激光器的偏振特性主要由兩個因素決定，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。由于材料生長的均勻性，可以認為在未經封裝的半導體激光器芯片中，偏振度在整個bar條內是均勻的。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不同等因素，會導致導致發射光束偏振度的變化。測量半導體激光器的偏振度可以反應封裝工藝質量。

《中國激光》“半導體激光器陣列偏振特性及其與應力關系的實驗研究”(Vol.36，No.5，May，2009)中介紹了一種半導體激光器陣列偏振特性的測試方法，是激光光束或閾值下的熒光光束經過偏振片，照射到CCD相機上，然后將偏振片旋轉90，記錄結果，得到偏振度的值，此種方法僅能粗略測試偏振度，也無法判斷偏振模式。

發明內容

本發明旨在提供一種半導體激光器偏振測試方法及其測試系統，以精確測試半導體激光器的偏振度和判別偏振模式，其操作簡單、可適用于大批量半導體激光器產品的測試。

本發明的技術方案如下：

一種半導體激光器偏振測試方法，是首先將激光器出射光按照功率進行分光；

分光得到的透射光通過偏振器件，再經過會聚透鏡/透鏡組會聚入射至功率探測裝置；持續旋轉偏振器件，相應取得功率探測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Pmin；半導體激光器偏振度即(Pmax-Pmin)/(Pmax+Pmin)；

分光得到的反射光經分光棱鏡按照偏振模式對激光光束進行再次分光，偏振態為TE的透過分光棱鏡，偏振態為TM的經分光棱鏡后被反射，分別取得偏振態為TE和TM的光束的光功率值，經對比即可判定出半導體激光器的偏振模式。

上述偏振器件一般采用偏振片，續旋轉偏振片，并取得光電探測器輸出的相應偏振片旋轉位置的光功率值。

上述持續旋轉偏振片是采用旋轉架實現，旋轉架由手動、電機、氣壓或液壓驅動。

對于上述光強的測試和記錄，采用功率探測裝置是功率計、或數字萬用表和光電探測器或數據采集卡和光電探測器的組合。取得各個光功率值(包括為測偏振度和偏振模式需要測試的光功率值)。

一種半導體激光器偏振測試系統，是在半導體激光器出射端設置有按照光強進行分光的分光器，該分光器的透射方向上依次設置有偏振狀態可調的偏振器件、會聚透鏡/透鏡組、第一功率探測裝置；該分光器的反射方向上設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、反射光路上分別設置有第二功率探測裝置和第三功率探測裝置。偏振器件只能放在會聚透鏡/透鏡組前端，若會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架上，所述旋轉架由手動、電機、氣壓或液壓驅動。

上述第一功率探測裝置、第二功率探測裝置和第三功率探測裝置為功率探測器或者數字萬用表和光電探測器的組合或數據采集卡和光電探測器的組合以實現對光強或光功率的記錄和計算。

本發明具有以下優點：

1、操作簡單，針對不同型號的激光器在測量時調節簡便。

2、可以同時測試半導體激光器的偏振模式及偏振度。

3、可適用于大批量半導體激光器產品的偏振測試。對于同一批次待測的半導體激光器，只需固定第一次測量時對應于最大光功率值Pmax和最小光功率值Pmin時偏振片的旋轉位置；若偏振片旋轉架帶有刻度，則對于不同批次的待測半導體調整偏振片位置時更加簡便。

4、尤其適用于測試小于20W的半導體激光器器件。