[发明专利]一种多发光单元半导体激光器空间偏振测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试多发光单元半导体激光器封装产生的应力的方法。

背景技术：

半导体激光器封装产生的应力严重制约着器件的输出光功率、工作寿命和光谱特性，是造成大功率半导体激光器可靠性差的主要因素，测试半导体激光器封装产生的应力方法很多，包括通过阴极荧光分析法(CL)、微荧光光谱分析法(μ-PL)、微拉曼光谱法(μ-R)、光电流光谱法（PC）等，这些方法需要昂贵试验设备，试验过程复杂。

关于半导体激光器的偏振测试，目前主要是测试半导体激光器整体的偏振特性，反映的是半导体激光器整体的偏振性能优劣，整体的偏振特性无法表征半导体激光器封装产生的应力分布。

发明内容

本发明的最终目的是提供一种新的测试半导体激光器封装产生的应力的方法，为此，本发明首先设计一种多发光单元半导体激光器空间偏振测试方法及装置，能够测量多发光单元半导体激光器的空间偏振信息，进而实现定量评价半导体激光器封装所所产生的应力，从而改善封装工艺。

本发明的技术方案如下：

一种多发光单元半导体激光器空间偏振测试方法，包括以下步骤：

（1）对多发光单元半导体激光器发出的光进行快轴准直和慢轴准直；

（2）经过快轴准直和慢轴准直后，将多个发光单元整体在空间上放大，放大后的发光单元经过一个孔径光阑，调节孔径光阑的位置以及通光孔径只允许一个发光单元的光通过；

（3）每个发光单元的光经过孔径光阑后，入射到偏振分束棱镜中分成TE和TM两种不同偏振态的光，利用光电探测器对两路偏振光分别进行功率测试，得到该发光单元的偏振特性；

（4）保持多发光单元半导体激光器位置不动，通过移动孔径光阑，按照步骤（3）依次对每个发光单元的偏振特性进行测试；

（5）最后得到所有发光单元的偏振特性，形成空间偏振信息图。

上述步骤（3）中，利用光电探测器测得每个发光单元的两路偏振光的功率P_TE和P_TM；计算出该发光单元的偏振度式中P_TE表示TE偏振光的功率，P_TM表示TM偏振光的功率，ε_xx表示沿X轴方向的正交应力，ε_yy表示沿Y轴方向的正交应力，K_ε表示比例系数。

基于上述多发光单元半导体激光器空间偏振测试方法，本发明测试半导体激光器封装产生的应力的方法，是根据得到的空间偏振信息图，每个发光单元的偏振度与该发光单元位置所受的正交应力（ε_xx,ε_yy）成线性关系，所有发光单元的偏振度分布定量地反映出半导体激光器整体的应力分布情况。

本发明还提供一种实现上述多发光单元半导体激光器空间偏振测试方法的装置，包括依次设置的多发光单元半导体激光器、快慢轴准直透镜组件、具有放大作用的显微物镜、位置可调的孔径光阑、以及偏振分束棱镜，透过孔径光阑的光经偏振分束棱镜，分为TE偏振光和TM偏振光，在形成的透射光路和反射光路上分别设置有光功率探测器。

考虑到孔径光阑在强激光的辐照下容易发生变形，导致孔径光阑通光孔径的尺寸发生变化，将影响对不同发光单元隔离，因此对孔径光阑进行散热结构设计。具体可以采用以下三种方式进行散热：

孔径光阑采用高热导率的金属材料制成，在孔径光阑的表面涂覆吸光材料，所述的高热导热率金属材料可以是铜、金、铜钨、铜金刚石复合材料等。

在孔径光阑处设置风扇进行风冷。

在孔径光阑上设置微通道水路或者宏通道水路进行散热。

本发明具有以下优点：

本发明可以准确、简便地测试半导体激光器不同发光单元的偏振特性；通过单个发光单元的偏振特性测试能够定量反映半导体激光器封装产生的应力分布。

本发明通过整体的空间偏振特性反映应力分布，具有简单、测试效率高的优势，可以适用于不同占空比、多发光单元的不同功率半导体激光器的应力分析。

本发明可以指导和改善半导体激光器的封装工艺，例如在贴片工艺中压块的重量、倾斜角等可以通过本发明给予一定的指导和改进。

附图说明

图1为本发明的空间偏振测试装置示意图。

图2为采用液冷方式散热的孔径光阑示意图。

图3为60W传导冷却型半导体激光器阵列空间偏振测试结果。

图4为60W传导冷却型半导体激光器阵列封装产生的应力分布。

附图标号说明：