[發明專利]多發光單元半導體激光器空間閾值電流的測試方法及裝置

有效

• 申請號: 201310508298.2
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103529274B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 王貞福;劉興勝
• 申請（專利權）人: 西安炬光科技股份有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 胡樂

技術領域

本發明涉及一種測試多發光單元半導體激光器封裝產生的應力的方法。

背景技術

半導體激光器封裝產生的應力嚴重制約著器件的輸出光功率、工作壽命和光譜特性，是造成大功率半導體激光器可靠性差的主要因素，測試半導體激光器封裝產生的應力方法很多，包括通過陰極熒光分析法(CL)、微熒光光譜分析法(μ-PL)、微拉曼光譜法(μ-R)、光電流光譜法（PC）等，這些方法需要昂貴試驗設備，試驗過程復雜。

關于半導體激光器閾值電流的測試，目前主要是測試半導體激光器整體的閾值電流，該閾值電流無法表征半導體激光器封裝產生的應力分布。

發明內容

本發明的最終目的是提供一種新的測試半導體激光器封裝產生的應力的方法，為此，本發明首先設計一種多發光單元半導體激光器空間閾值電流的測試方法及裝置，能夠測量多發光單元半導體激光器的空間閾值電流信息，進而實現評價半導體激光器封裝所所產生的應力，從而指導和改善封裝工藝。

本發明的技術方案如下：

一種多發光單元半導體激光器空間閾值電流的測試方法，包括以下步驟：

（1）對多發光單元半導體激光器發出的光進行快軸準直和慢軸準直；

（2）在快慢軸準直鏡的后面放置顯微物鏡，用于半導體激光器多個發光單元在空間上放大，放大后的發光單元通過孔徑光闌將各個獨立的發光單元分離出來，調節孔徑光闌的位置以及通光孔徑只允許一個發光單元的光通過；

（3）利用光電探測器對該發光單元進行功率測試，通過改變驅動電流的大小，獲得該發光單元相應的輸出光功率；

（4）采用直線擬合法得到該發光單元的閾值電流；

（5）保持多發光單元半導體激光器位置不動，通過移動孔徑光闌，按照步驟（3）、（4）依次得到每個發光單元的閾值電流；

（6）最后得到所有發光單元的閾值電流，形成空間閾值電流信息圖。

基于上述多發光單元半導體激光器空間閾值電流的測試方法，由于封裝過程中產生的應力分布與各發光單元的閾值電流密切相關，當發光單元受到壓應力的時候，閾值電流減少，當發光單元受到張應力的時候，閾值電流增大；本發明測試半導體激光器封裝產生的應力的方法，是根據得到的空間閾值電流信息圖，定性地得出半導體激光器封裝所產生的應力分布情況。

本發明還提供一種實現上述多發光單元半導體激光器空間閾值電流測試方法的裝置，包括依次設置的多發光單元半導體激光器、快慢軸準直透鏡組件、具有放大作用的顯微物鏡、位置可調的孔徑光闌、以及光功率探測器。

考慮到孔徑光闌在強激光的輻照下容易發生變形，導致孔徑光闌通光孔徑的尺寸發生變化，將影響對不同發光單元隔離，因此對孔徑光闌進行散熱結構設計。具體可以采用以下三種方式進行散熱：

孔徑光闌采用高熱導率的金屬材料制成，在孔徑光闌的表面涂覆吸光材料，所述的高熱導熱率金屬材料可以是銅、金、銅鎢、銅金剛石復合材料等。

在孔徑光闌處設置風扇進行風冷。

在孔徑光闌上設置微通道水路或者宏通道水路進行散熱。

本發明具有以下優點：

本發明能夠準確、簡便地測試半導體激光器不同發光單元的閾值電流信息，形成多發光單元半導體激光器空間閾值電流信息圖。本發明通過獲得的空間閾值電流信息圖，定性地得出半導體激光器封裝所產生的應力分布情況。

采用空間閾值電流的測試反映應力分布的方法具有方法簡單、測試效率高的優點，可以對不同占空比、多發光單元的不同功率半導體激光器進行應力分析。

本方法可以用于指導和改善半導體激光器的封裝工藝，例如在貼片工藝中壓塊的重量、傾斜角等可以通過本發明給予一定的指導和改進。

附圖說明

圖1為本發明的空間閾值電流測試裝置示意圖。

圖2為采用液冷方式散熱的孔徑光闌示意圖。

圖3為40W傳導冷卻型半導體激光器陣列空間閾值電流測試結果。

圖4為40W傳導冷卻型半導體激光器陣列封裝產生的應力分布。

附圖標號說明：

1-半導體激光器；2-快軸準直鏡；3-慢軸準直鏡；4-顯微物鏡；5孔徑光闌；6-功率計；7-水路；8-入水口；9-出水口。

具體實施方式

本發明首先提供一種多發光單元半導體激光器空間閾值電流的測試方法，包括以下步驟：

（1）在半導體激光器出光面前方設置快軸準直鏡和慢軸準直鏡，用于壓縮半導體激光器的快軸發散角和慢軸發散角，提高測試的準確性；