[发明专利]用于半导体激光器腔面失效分析的综合测试系统

说明书

本发明提出一种用于半导体激光器腔面失效分析的综合测试系统，能够使半导体激光器腔面失效分析更为准确、可靠，具有产业实际意义。该综合测试系统特别包括分光组件、温度控制模块和多种光特性测试模块，温度控制模块用于调节待测半导体激光器的温度，所述多种光特性测试模块包括近场分布测试模块、远场分布测试模块、功率测试模块和光谱成像模块，分光组件将待测半导体激光器输出的光分出多路用以设置不同的光特性测试模块；计算机接收处理所述温度测试模块和多种光特性测试模块输出的测试数据，并与温度测试模块、温度控制模块和多种光特性测试模块连接。

技术领域

本发明属于光电子激光器技术，涉及一种用于半导体激光器腔面失效分析的测试系统。

背景技术

高功率光纤耦合半导体激光器具有高功率、高亮度、长寿命等优点，广泛应用于固体激光器或光纤激光器泵浦源、材料加工、空间通信、医疗美容、安全防护等领域，随着输出功率和亮度的进一步提高，腔面光学灾变损伤(COMD)已经成为制约光纤耦合半导体激光器输出功率和寿命提升的主要瓶颈。在半导体激光器使用过程中，半导体激光器腔面COMD是由于腔面局部温度过热导致大功率半导体激光器烧毁的失效形式，是导致半导体激光器失效的一种重要形式。了解腔面温度分布及变化是目前研究半导体激光器失效的一种主要手段。

德国的Jens W.Tomm等人发表的学术论文中研究了在高电流注入条件下，腔面温度的变化与失效的关系，以及失效后腔面表面的变化。但是，这些方案仅限于单脉冲高电流注入，注入时间为微秒量级，测试所需的红外热像仪要求非常高的时间分辨率，产业上难以推广；而且腔面失效分析所依赖的参数单一，准确性和可靠性有限。

国内的中科院半导体所、吉林大学(夏涛，“快速LD综合参数测量系统”，吉林大学硕士学位论文，2006.4)、大连海事大学(万军华，“大功率半导体激光器阵列光强分布特性测试系统研究”，大连海事大学硕士学位论文，2008.5)等几家单位研制了半导体激光器测试仪器；炬光公司的刘兴胜等人发表的专利：201010591449.1，采用模块集成化的系统，研究了半导体激光器的LIV特性、光谱特性偏振特性、近场光斑特性、远场特性、空间光谱特性等。但是，这些测试系统与腔面失效分析没有联系，只限于对半导体激光器的输出特性的研究。

实际上，半导体激光器使用过程中，一旦发生COMD，腔面烧毁缺陷无法修补，而且缺陷将沿着增益区向芯片内部扩散，导致半导体激光器的输出功率降低，亮度降低，寿命急剧减少。因此，半导体激光器腔面的失效过程不仅是输出功率的变化，还伴随着近场的分布的变化，远场分布的变化，腔面温度的变化及光谱的变化。不过，现有技术中未见研究半导体激光器在工程化的使用过程中腔面发生COMD时，腔面温度与上述这些参数之间的关系。

发明内容

本发明提出一种用于半导体激光器腔面失效分析的综合测试系统，能够使半导体激光器腔面失效分析更为准确、可靠，具有产业实际意义。

本发明的方案如下：

用于半导体激光器腔面失效分析的综合测试系统，包括供电模块、温度测试模块和计算机，其中温度测试模块采用红外热像仪以获得待测半导体激光器的腔面温度；与现有技术不同的是，该综合测试系统还包括分光组件、温度控制模块和多种光特性测试模块，所述温度控制模块用于调节待测半导体激光器的温度，所述多种光特性测试模块包括近场分布测试模块、远场分布测试模块、功率测试模块和光谱成像模块，分光组件将待测半导体激光器输出的光分出多路用以设置不同的光特性测试模块；计算机接收处理所述温度测试模块和多种光特性测试模块输出的测试数据，并与温度测试模块、温度控制模块和多种光特性测试模块连接。

在以上方案的基础上，本发明还作了如下具体结构设计及优化：

分光组件将待测半导体激光器输出的光分出四路，一路对应于温度测试模块，一路对应于功率测试模块和光谱成像模块，一路对应于近场分布测试模块，一路对应于远场分布测试模块。