[实用新型]一种用于半导体光源的远场三维强度的表征装置

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体光源测试技术领域，涉及一种用于半导体光源的远场三维强度的表征装置，测试半导体光源在远场处随角度变化的空间光强度分布。

背景技术

半导体光源主要包括半导体激光光源和LED光源。

半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点，已广泛用于激光加工、激光医疗、激光显示及科学研究领域，成为新世纪发展快、成果多、学科渗透广、应用范围大的综合性高新技术。半导体激光器的远场特性不仅在评价激光光束长距离传播的均匀性具有重要性；同时可以用于分析半导体激光器内部失效机制，为研制高性能半导体激光器提供依据；也是为设计光束准直系统，提供准确发散角数据，是进一步提高光纤耦合效率的重要依据。为此，精确快速地表征半导体激光器远场特性显得尤为重要。

半导体激光器的远场特性已有多种表征方法，如刀口法，二阶矩法，可变光阑法，但是都存在的不同缺陷。刀口法只适用于只有一个光斑的椭圆或圆光束，不能用来测量半导体激光器阵列发出的分散光束。二阶矩法是利用CCD测出激光束某一截面上的光能量(功率)分布密度，获得半导体激光器上远场光能量的空间分布。但由于CCD光敏面较小，无法接收只进行简单准直的大发散光束，另外阵列二极管的功率都比较大，容易使CCD产生饱和，只有将光能量进行衰减再探测，但是经过大幅度衰减后，光强分布的大量高阶分量被滤掉，从而无法得到完整的光强分布和准确的光斑尺寸，测量误差很大，因此这种方法只适合小功率的激光器。可变光阑法是将一个可变孔径的光阑放置于光束测量平面上，改变孔径的大小，测量透过的功率或能量的变化。该方法适合测量圆形光束对于半导体激光器的椭圆形光束则无法测量。

目前测试半导体激光器远场发散角通常采用毛玻璃CCD成像法和双轴旋转空间扫描法。在毛玻璃CCD成像法中，激光照射到毛玻璃上产生散射光斑，CCD所采集到的散射光斑和激光实际的光斑存在不一致的空间分布，不能客观反映半导体激光器远场的强度分布。双轴旋转空间扫描法(中国专利申请CN101825517A、CN101929889A)采用以半导体激光器为圆心，两扫描臂为半径，两臂上放置探测器，分别探测半导体激光器的快轴和慢轴方向的远场空间强度分布。该方法能够真实反映半导体激光器的空间强度分布，但是半导体激光器必须和探测器在同一扫描面内，使用过程中极易出现半导体激光器略微倾斜放置，因此在远场处测试强度会产生较大的强度测试偏差。

而对于LED光源，目前LED光源空间分布的探测主要采用半圆扫描法(中国专利申请200810027632.1)，在该方法中，光电探测器放置于半圆上，通过旋转半圆环便可采集LED光源的空间分布。该方法中所放置的LED强度探测器受到自身体积限制，空间角分辨率低，引起了所探测的强度分布中的细节不能得到充分的分辨。

实用新型内容

本实用新型主要克服现有半导体光源远场强度测试装置中存在的不足，提供一种用于半导体光源的远场三维强度的表征装置，能够探测半导体光源真实的远场三维强度分布。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于半导体光源的远场三维强度的表征装置，包括底座、光电探测器、旋转组件和摆动组件；所述旋转组件固定于底座上，摆动组件通过安装支架固定于旋转组件的旋转部，使得摆动组件的整体能够由所述旋转组件带动旋转且其自身的摆动保持相对独立；光电探测器固定安装于摆动组件上，光电探测器因摆动组件的摆动形成的弧形轨迹始终垂直于旋转部的旋转平面，并与旋转部的旋转轴共面。

基于以上方案，本实用新型还进一步作如下优化：

摆动组件具有弯折形态，整体上主要分为摆动部和直线型的驱动部，光电探测器固定安装于摆动部上，驱动部的自转能够带动摆动部以驱动部的轴心线为轴进行旋转。

摆动组件的驱动电机是与所述驱动部同轴安装的旋转电机。

驱动部与摆动部可以是一体件，也可以是分立件相固连。

摆动组件优化的第一类形式：

光电探测器固定安装于摆动部的中部，记该位置为A点，驱动部的轴心线与摆动部相交有两个交点记为B、C，则AB与AC为轴对称且距离相等；交点B和交点C处分别沿所述轴心线形成延伸部，所述安装支架具有两个支撑臂，分别对应套接在这两个延伸部；其中一个延伸部即作为所述驱动部，旋转电机位于支撑臂的外侧。

交点B和交点C可以直接作为摆动部的两个末端，即摆动部与驱动部端接。

在这种摆动组件的结构形式下，摆动部通常优选U型或者V型。

摆动组件优化的第二类形式：