专利名称：多发光单元半导体激光器空间光谱测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于半导体激光器测试系统，尤其涉及一种多发光单元半导体激光器空间光谱测试装置。
背景技术：
高功率半导体激光器，包括单芯片、阵列和叠阵型激光器，在抽运固体激光器系统方面的用途不断增加，可用于工业、军事、医疗和直接的材料处理如焊接、切割和表面处理。 随着激光器功率、效率、可靠性、制造力的提高，高功率半导体激光器涌现出了许多新的用途。通常认为，高功率半导体激光器的三个主要性能参数是功率、效率和可靠性。半导体激光器工作中会产生很大的热量，为了良好散热，常将芯片焊接到具有高导热率的金属热沉上。由于激光器管芯和热沉的热膨胀系数不一致，温度变化将导致热应力的产生和，若热应力过大甚至会造成结合层开裂、管芯断裂等问题，严重影响了器件的可靠性和寿命，热和热应力的问题已成为制约半导体激光器发展的关键问题。因此，有必要对半导体激光器进行热应力分析，研究减小激光器的热应力方法。激光器阵列的光谱展宽是每个独立的发光单元发射波长不均勻的结果。激光器 /巴条展宽后的光谱可能有双峰或者多峰，有些可能在光谱的一边或两边有“肩膀”或“尾巴”。每个发光单元的发射波长受晶片均勻性和与封装有关的热和热应力效应影响，其中后者是主要因素。半导体激光器的每一个发光单元的发射波长可能会受晶片的不均勻性、与封装有关的热和热应力效应的影响。所以空间光谱可以反映半导体激光器的热应力效应。然而， 巴条内单个发光单元之间的距离非常近，材料生长和晶片处理通常是非常均勻的，与封装引起的热和热应力效应相比，巴条内各发光单元之间材料生长和晶片处理的不均勻性引起的波长变化可以忽略。
实用新型内容本实用新型目的是提供一种多发光单元半导体激光器空间光谱测试装置，能够采集多发光单元半导体激光器空间光谱信息。本实用新型的技术解决方案是本实用新型的原理是在半导体激光器出光面前方设置透镜系统用于将半导体激光器多个发光单元在空间上进行放大，透镜系统前方设置光谱测量系统用于采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的信息，将发光单元的波长信息按空间位置依次进行排布，形成空间光谱或者波长信息图。光谱测量系统可以是光谱测量装置也可以是光接收器和光谱测量装置的组合。具体可以有以下几种实现方式。(1)半导体激光器移动被测半导体激光器出光面前方设置有透镜系统，透镜系统前方设置有光谱测量系统，所述的透镜系统可以一次放大一个发光单元，也可以一次放大多个发光单元；控制被测半导体激光器移动使被测半导体激光器的每一个发光单元依次通过透镜系统放大后用光谱测量系统采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的波长信息，将每一个发光单元的波长信息按空间位置依次进行排布，形成空间光谱或波长信息图。(2)半导体激光器不动，光谱测量系统移动透镜系统置于被测半导体激光器出光面前方，光谱测量系统置于透镜系统前方， 被测半导体激光器所有发光单元通过透镜系统成像；控制光谱测量系统移动，使光谱测量系统依次采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的波长信息，将每一个发光单元的波长信息按空间进行排布，形成空间光谱或波长信息图。(3)半导体激光器和透镜系统一起移动，光谱测量系统不动被测半导体激光器出光面前方设置有透镜系统，透镜系统前方设置有光谱测量系统，被测半导体激光器所有发光单元通过透镜系统放大成像，控制被测激光器和透镜系统一起移动，使光谱测量系统依次采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的波长信息，将每一个发光单元的波长信息按空间位置依次进行排布，形成空间光谱或波长信息图。(4)半导体激光器不动，透镜系统和光谱系统一起移动被测半导体激光器出光面前方设置有透镜系统，透镜系统前方设置有光谱测量系统，控制透镜系统和光谱测量系统一起移动，使被测半导体激光器的每一个发光单元通过透镜系统放大后用光谱测量系统采集经透镜系统放大成像后的每一个发光单元的波长信息，将每一个发光单元的波长信息按空间位置依次进行排布，形成空间光谱或波长信息图。(5)当然，光谱测量系统也可以有多个光接收器，在位置上分别对应各个发光单兀。相应的，可以有以下几种半导体激光器空间光谱测试装置。第一种半导体激光器空间光谱测试装置，包括第一平移台、被测半导体激光器、透镜系统、光谱测量系统及计算机；所述被测半导体激光器固定在第一平移台上，所述第一平移台可进行移动；所述透镜系统位于被测激光器发光面前方，用于依次将被测半导体激光器的发光单元放大成像；所述光谱测量系统位于透镜系统前方，用于采集经透镜系统放大后每一个发光单元的波长信息；所述计算机连接在光谱测量装置输出端上，用于将光谱测量系统采集到的每一个发光单元的波长信息输出，并根据每个发光单元的波长信息，将每一个发光单元按空间位置依次进行排布，形成空间光谱或者将每一个发光单元的波长信息绘图。第二种半导体激光器空间光谱测试装置，包括第二平移台、被测激光器、透镜系统、光谱测量装置及计算机；所述透镜系统位于被测激光器发光面前方，用于将被测半导体激光器的发光单元成像；所述光谱测量装置固定在第二平移台上，用于依次采集经透镜系统成像后的每一个发光单元的波长信息；所述第二平移台可进行移动；所述计算机连接在光谱测量系统输出端上，用于将光谱测量系统采集到的每一个发光单元的波长信息输出，并根据每个发光单元的波长信息，将每一个发光单元按空间位置依次进行排布，形成空间光谱或者将每一个发光单元的波长信息绘图。第三种半导体激光器空间光谱测试装置，包括第三平移台、被测激光器、透镜系统、光谱测量系统及计算机；被测半导体激光器出光面前方设置有透镜系统，透镜系统前方设置有光谱测量系统，被测半导体激光器和透镜系统固定在第三平移台上，被测半导体激光器所有发光单元通过透镜系统放大，第三平移台可进行移动以控制被测激光器和透镜系统的位置，使光谱测量系统依次采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的波长信息；所述计算机连接在光谱测量装置输出端上，用于将光谱测量装置采集到的每一个发光单元的波长信息输出，并根据每个发光单元的波长信息，将每一个发光单元按空间进行排布，形成空间光谱或者将每一个发光单元的波长信息绘图；所述的光谱测量系统是光谱测量装置或光接收器和光谱测量装置的组合，所述的光接收器是积分球、光导管或光纤跳线。第四种半导体激光器空间光谱测量装置，包括第四平移台、被测半导体激光器、透镜系统、光谱测量系统及计算机被测半导体激光器出光面前方设置有透镜系统，透镜系统前方设置有光谱测量系统，透镜系统和光谱测量系统固定在第四平台上，第四平移台可进行移动以控制透镜系统和光谱测量装置的移动，使被测半导体激光器的每一个发光单元通过透镜系统放大后用光谱测量系统采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的波长信息；所述计算机连接在光谱测量装置输出端上，用于将光谱测量装置采集到的每一个发光单元的波长信息输出，并根据每个发光单元的波长信息，将每一个发光单元按空间进行排布，形成空间光谱或者将每一个发光单元的波长信息绘图；所述的光谱测量系统是光谱测量装置或光接收器和光谱测量装置的组合，所述的光接收器是积分球、光导管或光纤跳线。本实用新型具有的优点1、本实用新型可以精确的扫描每一个发光单元，采集每一个发光单元的波长信息，同时表征每一个发光单元的光谱特性，从而在空间尺度上反映每一个单独发光点的波长，进而反映半导体激光器的热与热应力效应，且不对半导体激光器造成损伤。2、本实用新型可通过观察空间光谱图直观监控每一个发光单元的发光状态。
图1是实现本实用新型测试装置的第一种结构示意图；图2是实现本实用新型测试装置的第二种结构示意图；图3是实现本实用新型测试装置的第三种结构示意图；图4是实现本实用新型测试装置的第四种结构示意图；其中1为半导体激光器，2为透镜系统，3为光谱测量系统，4为计算机，5为第一平移台，6为光收集器，7为光谱测量装置，8为放大后的发光单元，9为第二平移台，10为第三平移台；11为第四平移台。图5为包含每个发光单元发光情况的空间光谱图，每一个发光单元成像按照对应基准波长进行空间排布，从图中可以看到每一发光单元的发光情况和每一个发光单元波长相对于基准波长漂移的情况；图6为发光单元的波长图，从图中可以看到每一个发光单元的波长信息。
具体实施方式
第一种测试方法透镜系统置于被测半导体激光器出光面前方，控制被测激光器移动使被测半导体激光器的每一个发光单元依次通过透镜系统放大成像后用光谱测量装置采集经透镜系统放大成像的每一个发光单元的波长信息，将每一个发光单元的波长信息按空间进行排布，形成空间光谱或波长信息图。图1为第一种半导体激光器空间光谱测试装置，半导体激光器的一个发光单元或者多个发光单元通过透镜系统放大，控制半导体激光器移动，使光谱测量系统可以采集到其第一个发光单元通过透镜系统放大后的波长信息，控制半导体激光器位置，使光谱测量系统可以采集到其第二个发光单元通过透镜系统放大后的波长信息，依次类推。以第一种测试装置为例说明本实用新型第一种方法的具体工作过程及原理参见图1，第一种半导体激光器空间光谱测试装置，包括第一平移台5、被测激光器1、透镜系统2、光谱测量系统3及计算机4 ；所述的被测半导体激光器1固定在第一平移台5上，第一平移台5可以进行移动以控制被测半导体激光器1的位置；透镜系统2位于被测激光器1发光面前方，用于将被测激光器1的每一个发光单元放大；光谱测量系统3位于透镜系统2前方，用于采集经透镜系统2放大后的每一个发光单元的波长信息；计算机4连接在光谱测量系统2输出端上，用于将光谱测量系统2采集到的每一个发光单元的波长信息输出，并根据每个发光单元的波长信息，将每一个发光单元按空间进行排布，形成空间光谱或者将每一个发光单元的波长信息绘图。光谱测量系统3为光收集器6和光谱测量装置7的组合，光收集器6用于收集经透镜系统2放大后的每一个发光单元的波长信息，光谱测量装置7用于采集经光收集器6 收集到的每一发光单元的波长信息并输入计算机4中。半导体激光器1的一个发光单元通过透镜系统放大或者多个发光单元同时通过透镜系统2放大，控制第一平移台5移动，精确控制半导体激光器1的位置，使半导体激光器1的发光单元通过透镜系统放大后，光谱测量系统3可以采集到经透镜系统2放大后的第一个发光单元的波长信息，再次控制第一平移台5移动，精确控制半导体激光器1的位置，使光谱测量系统3采集经透镜系统2放大后的第二个发光单元的波长信息，依此类推控制第一平移台5移动直到光谱测量系统3采集完所用发光单元的波长信息，光谱测量系统3 的输出端连接在计算机上，计算机根据光谱测量系统3采集到的每一个发光单元的波长信息，将发光单元按照空间排布，形成空间光谱或者计算机4根据量装置采集到的每一个发光单元的波长信息，将波长信息进行绘图。光谱测量系统3选用的是光收集器6和光谱测量装置7，光收集器6可以是积分球、、光导管或光纤跳线。第二种测试方法半导体激光器不动，光谱测量系统移动透镜系统置于被测半导体激光器出光面前方，光谱测量装置置于透镜系统前方， 被测半导体激光器所有发光单元通过透镜系统成像；控制光谱测量装置移动，使光谱测量装置依次采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的波长信息，将每一个发光单元的波长信息按空间进行排布，形成空间光谱或波长信息图。图2为第二种半导体激光器空间光谱测试装置，使控制光谱测量系统移动，使其可以依次采集每一个发光单元的波长信息。以第二种测试装置为例说明本实用新型第二种方法的具体工作过程及原理该半导体激光器空间光谱测试装置包括第二平移台9、被测激光器1、透镜系统2、 光谱测量系统3及计算机4 ；所述透镜系统2位于被测激光器1发光面前方，用于将被测半导体激光器1的发光单元成像；所述光谱测量系统3固定在第二平移台9上，用于依次采集经透镜系统2放大后的每一个发光单元的波长信息；所述第二平移台9可进行移动；所述计算机4连接在光谱测量系统3输出端上，用于将光谱测量系统3采集到的每一个发光单元的波长信息输出，并根据每个发光单元的波长信息，将每一个发光单元按空间位置依次进行排布，形成空间光谱或者将每一个发光单元的波长信息绘图。半导体激光器1的所有发光单元通过透镜系统2放大后为放大后的发光单元8， 控制第二平移台9移动，可以精确调节光谱测量系统3的位置，使其采集经透镜系统2放大后的第一个发光单元的波长信息，控制第二平移台9移动，使光谱测量系统3采集经透镜系统2放大后的第二个发光单元的波长信息，依次类推直到光谱测量系统3采集完所用发光单元的波长信息，光谱测量系统3的输出端连接在计算机4上，计算机4根据光谱测量系统 3采集到的每一个发光单元的波长信息，将发光单元按照空间排布，形成空间光谱或者计算机4根据量装置采集到的每一个发光单元的波长信息，将波长信息进行绘图。光谱测量系统3选用的是光谱测量装置7。第三种方法半导体激光器和透镜系统一起移动，光谱测量系统不动被测半导体激光器出光面前方设置有透镜系统，透镜系统前方设置有光谱测量系统，被测半导体激光器所有发光单元通过透镜系统放大成像，控制被测激光器和透镜系统一起移动，使光谱测量系统依次采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的波长信息，将每一个发光单元的波长信息按空间位置依次进行排布，形成空间光谱或波长信息图。参见图3，第三种半导体激光器空间光谱测试装置，包括第三平移台10、被测激光器1、透镜系统2、光谱测量系统3及计算机4 ；被测半导体激光器1出光面前方设置有透镜系统2，透镜系统2前方设置有光谱测量系统3，被测半导体激光器1和透镜系统2固定在第三平移台10上，被测半导体激光器1 所有发光单元通过透镜系统2放大，第三平移台10可进行移动以控制被测激光器1和透镜系统2的位置，使光谱测量系统3可以依次采集经透镜系统2放大后的每一个发光单元的波长信息；所述计算机4连接在光谱测量系统3输出端上，用于将光谱测量系统3采集到的每一个发光单元的波长信息输出，并根据每个发光单元的波长信息，将每一个发光单元按空间进行排布，形成空间光谱或者将每一个发光单元的波长信息绘图；所述的光谱测量系统3选用的光接收器6和光谱测量装置7的组合，所述的光接收器6是积分球、、光导管或光纤跳线[0071]半导体激光器1的所有发光单元通过透镜系统2放大，控制第三平移台10移动， 可以精确调节半导体激光器1和透镜系统2的位置，使光谱测量系统3采集到经透镜系统2 放大后的第一个发光单元的波长信息，控制第三平移台10移动，使光谱测量系统3采集经透镜系统2放大后的第二个发光单元的波长信息，依次类推直到光谱测量系统3采集完所用发光单元的波长信息，光谱测量系统的输出端连接在计算机4上，计算机4根据光谱测量系统3采集到的每一个发光单元的波长信息，将发光单元按照空间排布，形成空间光谱或者计算机4根据量装置采集到的每一个发光单元的波长信息，将波长信息进行绘图。第四种方法半导体激光器不动，透镜系统和光谱系统一起移动被测半导体激光器出光面前方设置有透镜系统，透镜系统前方设置有光谱测量系统，控制透镜系统和光谱测量系统一起移动，使被测半导体激光器的每一个发光单元通过透镜系统放大后用光谱测量系统采集经透镜系统放大成像后的每一个发光单元的波长信息，将每一个发光单元的波长信息按空间位置依次进行排布，形成空间光谱或波长信息图。图4为第四种半导体激光器空间光谱测试装置，以第四种测试装置为例说明本实用新型第四种方法的具体工作过程及原理第四种半导体激光器空间光谱测量装置，包括第四平移台11、被测半导体激光器 1、透镜系统2、光谱测量系统3及计算机4 被测半导体激光器1出光面前方设置有透镜系统2，透镜系统2前方设置有光谱测量系统3，透镜系统2和光谱测量系统3固定在第四平台11上，第四平移台11可进行移动以控制透镜系统2和光谱测量系统3的移动，使被测半导体激光器1的每一个发光单元通过透镜系统放大后用光谱测量系统采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的波长信息；所述计算机4连接在光谱测量系统3输出端上，用于将光谱测量系统3采集到的每一个发光单元的波长信息输出，并根据每个发光单元的波长信息，将每一个发光单元按空间进行排布，形成空间光谱或者将每一个发光单元的波长信息绘图；所述的光谱测量系统3选用的是光接收器6和光谱测量装置7的组合，所述的光接收器6是积分球、光导管或光纤跳线。透镜系统2置于半导体激光器1发光面前方，用于同时放大半导体激光器1的一个或者多个发光单元，控制第四平移台11移动用于控制透镜系统2和光谱测量系统3的位置，使光谱测量系统3可以采集经透镜系统2放大后的第一个发光单元的波长信息；然后控制第四平移台11移动，使光谱测量系统3采集第二个发光单元的波长信息，依次类推至到光谱测量系统3依次采集完所用发光单元的波长信息，在计算机4中根据每一个发光单元的波长信息，将发光单元按照空间排布，形成空间光谱或者根据每一个发光单元的波长信息，将波长信息绘图。表1是用本实用新型测试装置测试的808nm高功率19个发光单元半导体激光器�？榈拿恳桓龇⒐獾ピ牟ǔば畔ⅰＭ�5为包含每个发光单元发光情况的空间光谱图，每一个发光单元成像按照对应基准波长进行空间排布，从图中可以看到每一发光单元的发光情况和每一个发光单元波长相对于基准波长漂移的情况；图6为发光单元的波长图，从图中可以看到每一个发光单元的波长信息。[0083]表 权利要求1.一种多发光单元半导体激光器空间光谱测试装置，其特征在于包括第一平移台、 被测半导体激光器、透镜系统、光谱测量系统及计算机；所述透镜系统置于被测半导体激光器发光面前方；所述的透镜系统用于一次放大一个或多个发光单元；所述被测半导体激光器固定在第一平移台上，所述第一平移台可进行移动以控制被测半导体激光器的位置；所述光谱测量系统置于透镜系统前方，用于依次采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的波长信息；所述的光谱测量系统是光谱测量装置或光接收器和光谱测量装置的组合，所述的光接收器是积分球、光导管或光纤跳线；每一个发光单元的波长信息输出，并根据每个发光单元的波长信息，将每一个发光单元按空间进行排布，形成空间光谱或者将每一个发光单元的波长信息绘图。
2.一种多发光单元半导体激光器空间光谱测试装置，其特征在于包括第二平移台、 被测半导体激光器、透镜系统、光谱测量系统及计算机；所述透镜系统置于被测半导体激光器发光面前方，用于将被测半导体激光器的所有发光单元放大；所述的透镜系统前方设置有光谱测量系统，光谱测量系统固定在第二平移台上，第二平移台可进行移动以控制光谱测量系统的位置，用于依次采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的波长信息；所述计算机连接在光谱测量装置输出端上，用于将光谱测量装置采集到的每一个发光单元的波长信息输出，并根据每个发光单元的波长信息，将每一个发光单元按空间进行排布，形成空间光谱或者将每一个发光单元的波长信息绘图；所述的光谱测量系统是光谱测量装置或光接收器和光谱测量装置的组合，所述的光接收器是积分球、光导管或光纤跳线。
3.一种多发光单元半导体激光器空间光谱测试装置，其特征在于包括第三平移台、 被测半导体激光器、透镜系统、光谱测量系统及计算机；被测半导体激光器出光面前方设置有透镜系统，透镜系统前方设置有光谱测量系统， 被测半导体激光器和透镜系统固定在第三平移台上，被测半导体激光器所有发光单元通过透镜系统放大，第三平移台可进行移动以控制被测激光器和透镜系统的位置，使光谱测量系统依次采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的波长信息；所述计算机连接在光谱测量装置输出端上，用于将光谱测量装置采集到的每一个发光单元的波长信息输出，并根据每个发光单元的波长信息，将每一个发光单元按空间进行排布，形成空间光谱或者将每一个发光单元的波长信息绘图；所述的光谱测量系统是光谱测量装置或光接收器和光谱测量装置的组合，所述的光接收器是积分球、光导管或光纤跳线。
4.一种多发光单元半导体激光器空间光谱测试装置，其特征在于包括第四平移台、 被测半导体激光器、透镜系统、光谱测量系统及计算机；被测半导体激光器出光面前方设置有透镜系统，透镜系统前方设置有光谱测量系统， 透镜系统和光谱测量系统固定在第四平台上，第四平移台可进行移动以控制透镜系统和光谱测量装置的移动，使被测半导体激光器的每一个发光单元通过透镜系统放大后用光谱测量系统采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的波长信息；所述计算机连接在光谱测量装置输出端上，用于将光谱测量装置采集到的每一个发光单元的波长信息输出，并根据每个发光单元的波长信息，将每一个发光单元按空间进行排布，形成空间光谱或者将每一个发光单元的波长信息绘图；所述的光谱测量系统是光谱测量装置或光接收器和光谱测量装置的组合，所述的光接收器是积分球、光导管或光纤跳线。
专利摘要本实用新型提供了一种多发光单元半导体激光器空间光谱测试装置，能够采集多发光单元半导体激光器空间光谱信息。其原理是在半导体激光器出光面前方设置透镜系统用于将半导体激光器多个发光单元在空间上进行放大，透镜系统前方设置光谱测量系统用于采集经透镜系统放大后的每一个发光单元的信息，将发光单元的波长信息按空间位置依次进行排布，形成空间光谱或者波长信息图。光谱测量系统可以是光谱测量装置也可以是光接收器和光谱测量装置的组合。本实用新型可以精确的扫描每一个发光单元，采集每一个发光单元的波长信息，从而在空间尺度上反映每一个单独发光点的波长，进而反映半导体激光器的热与热应力效应，且不对半导体激光器造成损伤。
文档编号G01J3/28GK202305012SQ20112035753
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者刘兴胜, 吴迪 申请人:西安炬光科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
