一種多發光單元半導體雷射器空間閾值電流的測試裝置製造方法
2023-10-27 02:04:57 1
一種多發光單元半導體雷射器空間閾值電流的測試裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種多發光單元半導體雷射器空間閾值電流測試裝置，其特徵在於：包括依次設置的多發光單元半導體雷射器、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。本實用新型能夠測量多發光單元半導體雷射器的空間閾值電流信息，進而實現評價半導體雷射器封裝所所產生的應力，從而指導和改善封裝工藝。
【專利說明】一種多發光單元半導體雷射器空間閾值電流的測試裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用以測試多發光單元半導體雷射器封裝產生的應力的裝置。【背景技術】
[0002]半導體雷射器封裝產生的應力嚴重製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雷射器可靠性差的主要因素，測試半導體雷射器封裝產生的應力方法很多，包括通過陰極螢光分析法(CL)、微螢光光譜分析法(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，試驗過程複雜。
[0003]關於半導體雷射器閾值電流的測試，目前主要是測試半導體雷射器整體的閾值電流，該閾值電流無法表徵半導體雷射器封裝產生的應力分布。
實用新型內容
[0004]本實用新型提供一種多發光單元半導體雷射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雷射器的空間閾值電流信息，進而實現評價半導體雷射器封裝所所產生的應力，從而指導和改善封裝工藝。
[0005]本實用新型的技術方案如下:
[0006]一種多發光單元半導體雷射器空間閾值電流的測試方法，包括以下步驟:
[0007](I)對多發光單元半導體雷射器發出的光進行快軸準直和慢軸準直；
[0008](2)在快慢軸準直鏡的後面放置顯微物鏡，用於半導體雷射器多個發光單元在空間上放大，放大後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；
[0009](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；
[0010](4)採用直線擬合法得到該發光單元的閾值電流；
[0011](5)保持多發光單元半導體雷射器位置不動，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；
[0012](6)最後得到所有發光單元的閾值電流，形成空間閾值電流信息圖。
[0013]基於上述多發光單元半導體雷射器空間閾值電流的測試方法，由於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；本實用新型測試半導體雷射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，定性地得出半導體雷射器封裝所產生的應力分布情況。
[0014]本實用新型還提供一種實現上述多發光單元半導體雷射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雷射器、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。
[0015]考慮到孔徑光闌在強雷射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。具體可以採用以下三種方式進行散熱:
[0016]孔徑光闌採用高熱導率的金屬材料製成，在孔徑光闌的表面塗覆吸光材料，所述的高熱導熱率金屬材料可以是銅、金、銅鎢、銅金剛石複合材料等。
[0017]在孔徑光闌處設置風扇進行風冷。
[0018]在孔徑光闌上設置微通道水路或者宏通道水路進行散熱。
[0019]本實用新型具有以下優點:
[0020]本實用新型能夠準確、簡便地測試半導體雷射器不同發光單元的閾值電流信息，形成多發光單元半導體雷射器空間閾值電流信息圖。本實用新型通過獲得的空間閾值電流信息圖，定性地得出半導體雷射器封裝所產生的應力分布情況。
[0021]採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，可以對不同佔空比、多發光單元的不同功率半導體雷射器進行應力分析。
[0022]本方法可以用於指導和改善半導體雷射器的封裝工藝，例如在貼片工藝中壓塊的重量、傾斜角等可以通過本實用新型給予一定的指導和改進。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的空間閾值電流測試裝置示意圖。
[0024]圖2為採用液冷方式散熱的孔徑光闌示意圖。
[0025]圖3為40W傳導冷卻型半導體雷射器陣列空間閾值電流測試結果。
[0026]圖4為40W傳導冷卻型半導體雷射器陣列封裝產生的應力分布。
[0027]附圖標號說明:
[0028]1-半導體雷射器；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_人水□ ;9_出水口。
【具體實施方式】
[0029]本實用新型首先提供一種多發光單元半導體雷射器空間閾值電流的測試方法，包括以下步驟:
[0030](I)在半導體雷射器出光面前方設置快軸準直鏡和慢軸準直鏡，用於壓縮半導體雷射器的快軸發散角和慢軸發散角，提高測試的準確性；
[0031](2)在快慢軸準直鏡的後面放置顯微物鏡，用於半導體雷射器多個發光單元在空間上放大，放大後的發光單元通過孔徑光闌將每個獨立的發光單元分離出來，利用光電探測器對每個獨立的發光單元進行功率測試；
[0032](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，獲得該發光單元在不同驅動電流下對應的輸出光功率；
[0033](4)採用直線擬合法得到該發光單元的閾值電流；
[0034](5)保持多發光單元半導體雷射器位置不動，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；
[0035](6)最後得到所有發光單元的閾值電流，形成空間閾值電流信息圖。
[0036]如圖1所示，本實用新型的空間閾值電流測試裝置，包括依次設置的多發光單元半導體雷射器、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。
[0037]在某一發光單元透過孔徑光闌時，孔徑光闌在其他發光單元的輻照下容易發生變形，可以考慮以下三種散熱方式:
[0038](I)採用高熱導率的金屬材料製作孔徑光闌，在孔徑光闌的表面塗覆吸光材料，避免強雷射的反射到半導體雷射器腔面損傷雷射器。所述的高熱導熱率金屬材料可以是銅、金、銅鎢、銅金剛石複合材料等。所述的吸光材料可以是黑漆吸光塗層、磷酸鹽吸光塗層、石墨複合材料吸光塗層等。
[0039](2)採用風冷降溫的方法對孔徑光闌的表面進行散熱，在孔徑光闌處設置風扇進行風冷。
[0040](3)如圖2，採用水冷降溫的方法對孔徑光闌進行散熱，在孔徑光闌上設置微通道水路或者宏通道水路進行散熱。
[0041]由於多發光單兀半導體雷射器封裝過程中產生的應力分布與各發光單兀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；因此，根據得到的空間閾值電流信息圖，能夠定性地得出半導體雷射器封裝所產生的應力分布情況。
[0042]實驗驗證:
[0043]40W傳導冷卻型半導體雷射器陣列包含19個發光單元，佔空比20%，發光區寬度100 μ m，腔長1.5mm,空間閾值電流測試數據如圖3所示，封裝產生的應力分布經實驗測算，如圖4所示。可以看出，對於閾值電流較大的發光單元受到張應力的作用，例如第2、17、18個發光單元，閾值電流較小的發光單元受到壓應力的作用，例如第9個發光單元。
【權利要求】
1.一種多發光單元半導體雷射器空間閾值電流測試裝置，其特徵在於:包括依次設置的多發光單元半導體雷射器、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。
2.根據權利要求1所述的多發光單元半導體雷射器空間閾值電流測試裝置，其特徵在於:孔徑光闌採用高熱導率的金屬材料製成，在孔徑光闌的表面塗覆吸光材料；所述的高熱導熱率金屬材料為銅、金、銅鎢、或者銅金剛石複合材料。
3.根據權利要求1所述的多發光單元半導體雷射器空間閾值電流測試裝置，其特徵在於:在孔徑光闌處設置風扇進行風冷。
4.根據權利要求1所述的多發光單元半導體雷射器空間閾值電流測試裝置，其特徵在於:在孔徑光闌上設置微通道水路或者宏通道水路進行散熱。
【文檔編號】G01R19/00GK203630190SQ201320660823
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年10月24日 優先權日:2013年10月24日
【發明者】王貞福, 劉興勝 申請人:西安炬光科技有限公司