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一種多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流的測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流測(cè)試裝置，其特征在于：包括依次設(shè)置的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器、快慢軸準(zhǔn)直透鏡組件、具有放大作用的顯微物鏡、位置可調(diào)的孔徑光闌、以及光功率探測(cè)器。本實(shí)用新型能夠測(cè)量多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器的空間閾值電流信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)半導(dǎo)體激光器封裝所所產(chǎn)生的應(yīng)力，從而指導(dǎo)和改善封裝工藝。
【專利說(shuō)明】一種多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流的測(cè)試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用以測(cè)試多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器封裝產(chǎn)生的應(yīng)力的裝置。【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器封裝產(chǎn)生的應(yīng)力嚴(yán)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(dǎo)體激光器可靠性差的主要因素，測(cè)試半導(dǎo)體激光器封裝產(chǎn)生的應(yīng)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(yàn)設(shè)備，試驗(yàn)過程復(fù)雜。
[0003]關(guān)于半導(dǎo)體激光器閾值電流的測(cè)試，目前主要是測(cè)試半導(dǎo)體激光器整體的閾值電流，該閾值電流無(wú)法表征半導(dǎo)體激光器封裝產(chǎn)生的應(yīng)力分布。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供一種多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流的測(cè)試方法及裝置，能夠測(cè)量多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器的空間閾值電流信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)半導(dǎo)體激光器封裝所所產(chǎn)生的應(yīng)力，從而指導(dǎo)和改善封裝工藝。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流的測(cè)試方法，包括以下步驟:
[0007](I)對(duì)多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光進(jìn)行快軸準(zhǔn)直和慢軸準(zhǔn)直；
[0008](2)在快慢軸準(zhǔn)直鏡的后面放置顯微物鏡，用于半導(dǎo)體激光器多個(gè)發(fā)光單元在空間上放大，放大后的發(fā)光單元通過孔徑光闌將各個(gè)獨(dú)立的發(fā)光單元分離出來(lái)，調(diào)節(jié)孔徑光闌的位置以及通光孔徑只允許一個(gè)發(fā)光單元的光通過；
[0009](3)利用光電探測(cè)器對(duì)該發(fā)光單元進(jìn)行功率測(cè)試，通過改變驅(qū)動(dòng)電流的大小，獲得該發(fā)光單元相應(yīng)的輸出光功率；
[0010](4)采用直線擬合法得到該發(fā)光單元的閾值電流；
[0011](5)保持多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器位置不動(dòng)，通過移動(dòng)孔徑光闌，按照步驟(3)、(4)依次得到每個(gè)發(fā)光單元的閾值電流；
[0012](6)最后得到所有發(fā)光單元的閾值電流，形成空間閾值電流信息圖。
[0013]基于上述多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流的測(cè)試方法，由于封裝過程中產(chǎn)生的應(yīng)力分布與各發(fā)光單元的閾值電流密切相關(guān)，當(dāng)發(fā)光單元受到壓應(yīng)力的時(shí)候，閾值電流減少，當(dāng)發(fā)光單元受到張應(yīng)力的時(shí)候，閾值電流增大；本實(shí)用新型測(cè)試半導(dǎo)體激光器封裝產(chǎn)生的應(yīng)力的方法，是根據(jù)得到的空間閾值電流信息圖，定性地得出半導(dǎo)體激光器封裝所產(chǎn)生的應(yīng)力分布情況。
[0014]本實(shí)用新型還提供一種實(shí)現(xiàn)上述多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流測(cè)試方法的裝置，包括依次設(shè)置的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器、快慢軸準(zhǔn)直透鏡組件、具有放大作用的顯微物鏡、位置可調(diào)的孔徑光闌、以及光功率探測(cè)器。
[0015]考慮到孔徑光闌在強(qiáng)激光的輻照下容易發(fā)生變形，導(dǎo)致孔徑光闌通光孔徑的尺寸發(fā)生變化，將影響對(duì)不同發(fā)光單元隔離，因此對(duì)孔徑光闌進(jìn)行散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。具體可以采用以下三種方式進(jìn)行散熱:
[0016]孔徑光闌采用高熱導(dǎo)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(dǎo)熱率金屬材料可以是銅、金、銅鎢、銅金剛石復(fù)合材料等。
[0017]在孔徑光闌處設(shè)置風(fēng)扇進(jìn)行風(fēng)冷。
[0018]在孔徑光闌上設(shè)置微通道水路或者宏通道水路進(jìn)行散熱。
[0019]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]本實(shí)用新型能夠準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便地測(cè)試半導(dǎo)體激光器不同發(fā)光單元的閾值電流信息，形成多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流信息圖。本實(shí)用新型通過獲得的空間閾值電流信息圖，定性地得出半導(dǎo)體激光器封裝所產(chǎn)生的應(yīng)力分布情況。
[0021]采用空間閾值電流的測(cè)試反映應(yīng)力分布的方法具有方法簡(jiǎn)單、測(cè)試效率高的優(yōu)點(diǎn)，可以對(duì)不同占空比、多發(fā)光單元的不同功率半導(dǎo)體激光器進(jìn)行應(yīng)力分析。
[0022]本方法可以用于指導(dǎo)和改善半導(dǎo)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實(shí)用新型給予一定的指導(dǎo)和改進(jìn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的空間閾值電流測(cè)試裝置示意圖。
[0024]圖2為采用液冷方式散熱的孔徑光闌示意圖。
[0025]圖3為40W傳導(dǎo)冷卻型半導(dǎo)體激光器陣列空間閾值電流測(cè)試結(jié)果。
[0026]圖4為40W傳導(dǎo)冷卻型半導(dǎo)體激光器陣列封裝產(chǎn)生的應(yīng)力分布。
[0027]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0028]1-半導(dǎo)體激光器；2_快軸準(zhǔn)直鏡；3_慢軸準(zhǔn)直鏡；4_顯微物鏡；5孔徑光闌；6_功率計(jì)；7_水路；8_人水□ ;9_出水口。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本實(shí)用新型首先提供一種多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流的測(cè)試方法，包括以下步驟:
[0030](I)在半導(dǎo)體激光器出光面前方設(shè)置快軸準(zhǔn)直鏡和慢軸準(zhǔn)直鏡，用于壓縮半導(dǎo)體激光器的快軸發(fā)散角和慢軸發(fā)散角，提高測(cè)試的準(zhǔn)確性；
[0031](2)在快慢軸準(zhǔn)直鏡的后面放置顯微物鏡，用于半導(dǎo)體激光器多個(gè)發(fā)光單元在空間上放大，放大后的發(fā)光單元通過孔徑光闌將每個(gè)獨(dú)立的發(fā)光單元分離出來(lái)，利用光電探測(cè)器對(duì)每個(gè)獨(dú)立的發(fā)光單元進(jìn)行功率測(cè)試；
[0032](3)利用光電探測(cè)器對(duì)該發(fā)光單元進(jìn)行功率測(cè)試，通過改變驅(qū)動(dòng)電流的大小，獲得該發(fā)光單元在不同驅(qū)動(dòng)電流下對(duì)應(yīng)的輸出光功率；
[0033](4)采用直線擬合法得到該發(fā)光單元的閾值電流；
[0034](5)保持多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器位置不動(dòng)，通過移動(dòng)孔徑光闌，按照步驟(3)、
(4)依次得到每個(gè)發(fā)光單元的閾值電流；
[0035](6)最后得到所有發(fā)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(shí)用新型的空間閾值電流測(cè)試裝置，包括依次設(shè)置的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器、快慢軸準(zhǔn)直透鏡組件、具有放大作用的顯微物鏡、位置可調(diào)的孔徑光闌、以及光功率探測(cè)器。
[0037]在某一發(fā)光單元透過孔徑光闌時(shí)，孔徑光闌在其他發(fā)光單元的輻照下容易發(fā)生變形，可以考慮以下三種散熱方式:
[0038](I)采用高熱導(dǎo)率的金屬材料制作孔徑光闌，在孔徑光闌的表面涂覆吸光材料，避免強(qiáng)激光的反射到半導(dǎo)體激光器腔面損傷激光器。所述的高熱導(dǎo)熱率金屬材料可以是銅、金、銅鎢、銅金剛石復(fù)合材料等。所述的吸光材料可以是黑漆吸光涂層、磷酸鹽吸光涂層、石墨復(fù)合材料吸光涂層等。
[0039](2)采用風(fēng)冷降溫的方法對(duì)孔徑光闌的表面進(jìn)行散熱，在孔徑光闌處設(shè)置風(fēng)扇進(jìn)行風(fēng)冷。
[0040](3)如圖2，采用水冷降溫的方法對(duì)孔徑光闌進(jìn)行散熱，在孔徑光闌上設(shè)置微通道水路或者宏通道水路進(jìn)行散熱。
[0041]由于多發(fā)光單兀半導(dǎo)體激光器封裝過程中產(chǎn)生的應(yīng)力分布與各發(fā)光單兀的閾值電流密切相關(guān)，當(dāng)發(fā)光單元受到壓應(yīng)力的時(shí)候，閾值電流減少，當(dāng)發(fā)光單元受到張應(yīng)力的時(shí)候，閾值電流增大；因此，根據(jù)得到的空間閾值電流信息圖，能夠定性地得出半導(dǎo)體激光器封裝所產(chǎn)生的應(yīng)力分布情況。
[0042]實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:
[0043]40W傳導(dǎo)冷卻型半導(dǎo)體激光器陣列包含19個(gè)發(fā)光單元，占空比20%，發(fā)光區(qū)寬度100 μ m，腔長(zhǎng)1.5mm,空間閾值電流測(cè)試數(shù)據(jù)如圖3所示，封裝產(chǎn)生的應(yīng)力分布經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)算，如圖4所示?？梢钥闯?，對(duì)于閾值電流較大的發(fā)光單元受到張應(yīng)力的作用，例如第2、17、18個(gè)發(fā)光單元，閾值電流較小的發(fā)光單元受到壓應(yīng)力的作用，例如第9個(gè)發(fā)光單元。
【權(quán)利要求】
1.一種多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流測(cè)試裝置，其特征在于:包括依次設(shè)置的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器、快慢軸準(zhǔn)直透鏡組件、具有放大作用的顯微物鏡、位置可調(diào)的孔徑光闌、以及光功率探測(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流測(cè)試裝置，其特征在于:孔徑光闌采用高熱導(dǎo)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(dǎo)熱率金屬材料為銅、金、銅鎢、或者銅金剛石復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流測(cè)試裝置，其特征在于:在孔徑光闌處設(shè)置風(fēng)扇進(jìn)行風(fēng)冷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器空間閾值電流測(cè)試裝置，其特征在于:在孔徑光闌上設(shè)置微通道水路或者宏通道水路進(jìn)行散熱。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK203630190SQ201320660823
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】王貞福, 劉興勝 申請(qǐng)人:西安炬光科技有限公司