[發明專利]一種VCSEL的多參數測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201410558638.7
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104297598B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 石凡;楊仁福;年豐;張升康;崔永順;張振偉;趙環;王暖讓;馮克明
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01M11/02
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 張雪梅

技術領域

本發明涉及原子鐘光源系統測試技術領域。更具體地，涉及一種垂直腔面發射激光器VCSEL的多參數測試裝置及方法。

背景技術

垂直腔面發射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser：VCSEL)是一種基于半導體技術的小型化激光器，與傳統激光系統相比具有低閾值、單縱模工作、動態調制頻率高、易實現二維集成等優點，在新型原子鐘、光通信、光互聯、空間技術、圖像信號處理等技術領域有著十分廣泛的應用。基于光學技術的新型原子鐘領域是當今先進時頻技術的重要發展方向，具有體積小、指標高、功耗低的特點，包括CPT原子鐘、離子微波鐘、氣泡型光抽運銫原子鐘、光鐘等新型原子鐘已經在導航定位、空間探測、時頻同步系統、高速通信以及守時授時技術等多個關鍵領域得到了廣泛應用。

VCSEL激光器作為原子鐘光電系統的光源裝置，其工作特性的優劣直接影響著整鐘系統的性能。對于一個激光器來說，閾值行為是其最基本的工作特性，并且在不同的偏振配置下激光器可能會展現出不同的行為特性，這些特性直接決定了整體光電系統的研制測試方案以及所能達到的技術指標。因此，無論在科學研究還是實際工程應用中,快速準確把握VCSEL激光器的各項關鍵參數能夠直接為相關光電系統的研制開發提供非常重要的技術支持和理論制導，具有不可替代的核心作用。但是目前的VCSLE參數測試系統或裝置僅能對其光譜、閾值、偏振等光電參數進行單獨測量。如果想獲得VCSEL的光譜、水平偏振模式的閾值、垂直偏振模式的閾值等多個參數，需要利用不同的測試裝置分別進行測量，需要耗費大量時間和人力，不能實現多參數的高效測試。

因此，需要提供一種VCSEL的多參數測試裝置及其測試方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種VCSEL的多參數測試裝置及方法。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種VCSEL的多參數測試裝置，該裝置包括：可調電流源、準直透鏡、消偏振分光鏡、偏振分光鏡、聚焦透鏡、光纖探頭、光纖光譜儀、第一光電探測器和第二光電探測器；

可調電流源給VCSEL提供驅動電流，使VCSEL輸出發散激光；

準直透鏡接收發散激光并輸出平行光束；

消偏振分光鏡接收平行光束并分別輸出沿第一光路傳播的第一光束和沿第二光路傳播的第二光束，其中第一光束和第二光束可表示為反射光束與透射光束；

聚焦透鏡將第一光束聚焦為聚焦光束；

光纖探頭接收聚焦光束并發送至光纖光譜儀；

偏振分光鏡將第二光束分光，分別輸出水平線偏振光束至第一光電探測器，輸出垂直線偏振光束至第二光電探測器。

優選地，該裝置進一步包括分別與光纖光譜儀、第一光電探測器和第二光電探測器連接的顯示裝置。

優選地，可調電流源給VCSEL提供的驅動電流值為0mA至5mA。

優選地，準直透鏡的焦距為30mm至70mm。

優選地，聚焦透鏡的焦距為30mm至70mm。

優選地，偏振分光鏡的偏振比為大于10000:1。

優選地，光纖光譜儀的工作波長為600nm至1600nm。

一種基于上述VCSEL的多參數測試裝置的VCSEL的多參數測試方法，該方法包括步驟：

將VCSEL輸出的發散激光準直為平行光束；

將所述平行光束分光為沿第一光路傳播的第一光束和沿第二光路傳播的第二光束；

利用光纖光譜儀接收所述第一光束聚焦后的測試信號并測試VCSEL的光譜參數；

將所述第二光束分光為水平線偏振光束和垂直線偏振光束；

由0A開始逐漸增大可調電流源給VCSEL提供的驅動電流，將第一光電探測器測量得到的水平線偏振光束的光強首次不為零時可調電流源的電流值記錄為VCSEL的水平線偏振光束閾值，將第二光電探測器測量得到的垂直線偏振光束的光強首次不為零時可調電流源的電流值記錄為VCSEL的垂直線偏振光束閾值。

優選地，該方法進一步包括：分別對來自光纖光譜儀的VCSEL的光譜參數、來自第一光電探測器的電壓信號和來自第二光電探測器的電壓信號進行顯示。

本發明的有益效果如下：

本發明提出了一種VCSEL多參數測試裝置及方法，利用該裝置及方法可以在一次逐漸增大輸入電流的過程中同時對VCSEL的光譜參數、水平偏振模式的閾值、垂直偏振模式的閾值等多參數進行測量，解決了VCSEL多參數高效測試的問題。

附圖說明