一种泵浦激光器芯片热传导响应特性的测试系统及测试方法与流程

本发明涉及泵浦激光器领域，具体涉及一种泵浦激光器芯片热传导响应特性的测试系统及测试方法。

背景技术：

泵浦激光器广泛应用于光放大器与光纤激光器领域，其芯片是一种半导体元件，具有温度敏感特性，同时其核心组件cos(chiponsubmount)的制作装配过程(diebounding)影响产品热传导响应性能进而对泵浦激光器性能产生影响。

具体地，泵浦激光器关键组件cos制作过程中diebounding环节的控制与cos热传导效果相关。同时，受限于diebounding过程难以通过普通检测方法检出产品瑕疵。

其中，热传导(thermalconduction)是介质内无宏观运动时的传热现象，其在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在流体中热对流与热传导同时发生。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种泵浦激光器芯片热传导响应特性的测试系统及测试方法，解决由于无法获取泵浦激光器的核心组件cos的热传导效果，在制作过程中容易出现瑕疵的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种泵浦激光器芯片热传导响应特性的测试系统，包括：热传导测试装置，所述热传导测试装置包括承载或贴靠待测泵浦激光器芯片一端的制冷器，以及设置在待测泵浦激光器芯片另一端或热传导位置为最远处的温度传感器；驱动单元，所述驱动单元与制冷器连接，并输出可控电流控制制冷器工作；采样单元，所述采样单元分别与制冷器和温度传感器连接，分别获取制冷器的状态信息及温度传感器的感应信息；处理单元，根据采样单元的采用信息获取待测泵浦激光器芯片热传导的响应值，测试泵浦激光器芯片的热传导响应特性。

其中，较佳方案是：所述制冷器水平放置，所述待测泵浦激光器芯片放置在制冷器上，所述温度传感器设置在待测泵浦激光器芯片的上端面。

其中，较佳方案是：所述制冷器为半导体制冷器。

其中，较佳方案是：所述温度传感器为热敏电阻。

其中，较佳方案是：所述处理单元包括控制模块和pc端，所述控制模块、驱动单元和采样单元构成一测试板，所述控制模块控制测试板采集到的采用信息并发送至pc端，所述pc端根据采样单元的采用信息获取待测泵浦激光器芯片热传导的响应值，测试泵浦激光器芯片的热传导响应特性。

其中，较佳方案是：所述测试板还包括滤波单元，以对采用信息进行滤波。

其中，较佳方案是：所述pc端包括一存储模块，以存储计算热传导的响应值的算法流程。

其中，较佳方案是：还包括与待测泵浦激光器芯片连接的控制单元，所述控制单元控制待测泵浦激光器芯片在测试过程中工作。

其中，较佳方案是：还包括与处理单元连接且显示软件图形化用户界面的显示单元。

其中，较佳方案是：所述待测泵浦激光器芯片为980nm泵浦激光器芯片。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种基于测试系统的测试方法，应用于所述的测试系统中，包括步骤：驱动制冷器工作；采集制冷器的状态信息和温度传感器的感应信息；根据预设热传导响应值的算法流程，结合状态信息和感应信息，获取待测泵浦激光器芯片热传导的响应值，测试泵浦激光器芯片的热传导响应特性。

其中，较佳方案是：所述温度传感器为热敏电阻，所述测试方法的步骤包括：基于同一频率采集制冷器在上电过程的多个电压值，以及采集热敏电阻的多个电压值；获取数组最大电压值和最小电压值所形成平均电压值；以及，当制冷器的一电压值v1满足第n个电压值v2与其的差值大于平均电压值，确认电压值v2所在时间为制冷器的上电时刻t1；以及，当热敏电阻从一电压值v3开始，连续存在m个电压值均为上升趋势，且第m个电压值v4满足电压值v3与其的差值大于预设电压值，确认电压值v4所在时间为分界点t2；分别对取索引为t1至t2，以及t2至x-t2的时间段，进行曲线拟合，计算出两拟合曲线的交叉点，并作为热敏电阻的拐点ct，且ct—t1为热响应数据。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过泵浦激光器芯片热传导响应特性的测试系统，获取泵浦激光器芯片的热传导性能，从而测试泵浦激光器芯片的热传导响应特性；并且通过制冷器与温度传感器的摆放位置，精确获取其热传导响应特性，便于后续制造。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明泵浦激光器芯片热传导响应特性的测试系统的结构示意图；

图2是本发明基于测试系统的测试方法的流程示意图；

图3是本发明控制单元的结构示意图；

图4是本发明显示单元的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

如图1和图2所示，本发明提供一种泵浦激光器芯片热传导响应特性的测试系统的优选实施例。

一种泵浦激光器芯片热传导响应特性的测试系统，包括热传导测试装置、驱动单元200、采样单元300和处理单元400，其中，所述热传导测试装置包括承载或贴靠待测泵浦激光器芯片10一端的制冷器110，以及设置在待测泵浦激光器芯片10另一端或热传导位置为最远处的温度传感器120；所述驱动单元200与制冷器110连接，并输出可控电流控制制冷器110工作；所述采样单元300分别与制冷器110和温度传感器120连接，分别获取制冷器110的状态信息及温度传感器120的感应信息；处理单元400根据采样单元300的采用信息获取待测泵浦激光器芯片10热传导的响应值，测试泵浦激光器芯片的热传导响应特性。

优选地，所述处理单元400包括控制模块410和pc端420，所述控制模块410、驱动单元200和采样单元300构成一测试板20，所述控制模块410控制测试板20采集到的采用信息并发送至pc端420，所述pc端420根据采样单元300的采用信息获取待测泵浦激光器芯片10热传导的响应值，测试泵浦激光器芯片的热传导响应特性。其中，采样单元300可通过控制模块410将数据传输至pc端420，也可以在控制模块410的控制下直接传输数据至pc端420。

进一步地，并参考图2，提供一种基于测试系统的测试方法，应用于所述的测试系统中，包括步骤：

步骤s10、驱动制冷器110工作；

步骤s20、采集制冷器110的状态信息和温度传感器120的感应信息；

步骤s30、根据预设热传导响应值的算法流程，结合状态信息和感应信息，获取待测泵浦激光器芯片10热传导的响应值，测试泵浦激光器芯片的热传导响应特性。

在本实施例中，关于热传导测试装置，作为提供待测泵浦激光器芯片10的热传导热源及热传导响的感应核心。存在以下几种热传导方方案：

方案一、制冷器110作为一承载平台，并将待测泵浦激光器放置在所述承载平台处，并与制冷器110贴合，制冷器110制冷或发热维持一预设温度，并在待测泵浦激光器的一端传导至另一端。制冷器110可为水平承载(即水平放置，可认为是承载面水平设置)，也可以为非水平承载，当然为了保证待测泵浦激光器与制冷器110贴合，特别是在非水平承载情况下，需要一固定结构进行固定，或限位结构进行限位。方案二、制冷器110作为一贴合结构，形成一探头，可放置在待测泵浦激光器的不同位置，维持一预设温度。

其中，温度传感器120也设置在待测泵浦激光器上，贴合设置，并且优选设置在于制冷器110相对的另一端面，如制冷器110设置在底面，温度传感器120设置在顶面；当然，可通过算法计算或经验总结，获取当前相对一制冷器110的位置，其热传导位置为最远处的一位置，作为温度传感器120放置点，可更进一步充分获取待测泵浦激光器的热传导响应特性。当然，为了更精确获取待测泵浦激光器的热传导响应特性，可设置多个温度传感器120，并取不同位置的温度信息的均值或方差值，以确定待测泵浦激光器的整体热传导响应特性。

进一步地，所述制冷器110优选为半导体制冷器110。其中，导体制冷器110(thermoelectriccooler)是指利用半导体的热-电效应制取冷量的器件，又称热电制冷器110。用导体连接两块不同的金属,接通直流电,则一个接点处温度降低，另一个接点处温度升高。当然，制冷器110还可以是其他制冷设备。

进一步地，所述温度传感器120优选为热敏电阻。其中，热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(ptc)和负温度系数热敏电阻器(ntc)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。通过获取热敏电阻电阻的阻值即可判断其温度信息。当然，温度传感器120优还可以是其他温度传感模块。

在本实施例中，采样单元300分别获取制冷器110的状态信息及温度传感器120的感应信息，其中，所述获取制冷器110的状态信息是指获取当前制冷器110的工作状态，如开启或关闭，或者，指获取制冷器110的制冷或加热信息，及其自身温度；以及，获取温度传感器120的感应信息，如热敏电阻的阻值，均发送至控制模块410中；以及，上述信息还包括所检测到的时间。

或者，采样制冷器110两端实时电压，采用具有一个采样电阻所构成的采集电路，通过电阻两端电压变化得到制冷器110实际驱动电压变化，从而获取制冷器110的工作状态。

以及，pc端420根据从制冷器110的工作状态及温度传感器120的感应信息变化情况，计算出待测泵浦激光器芯片10热传导的响应值，以作为所述待测泵浦激光器芯片10的热传导响应特性。当然，控制模块410可以专用控制电路，包括一处理芯片及对应的外围电路。进一步地，所述pc端420包括一存储模块，以存储计算热传导的响应值的算法流程。

在本实施例中，测试系统还包括设置在测试板20上的滤波单元，滤波单元可设置在采样单元300与控制模块410之间，或者设置在采样单元300与pc端420之间。通过滤波单元对采集单采集的信息进行滤波，提高信息的精确程度，去除噪音。

在本实施例中，所述待测泵浦激光器芯片10为980nm泵浦激光器芯片，当然也可以是其他波长，如1480nmm泵浦激光器芯片。为什么待测泵浦激光器芯片10的泵浦光源的波长选在980nm或1480nm，其实泵浦光源的波长可以是520nm、650nm、980nm和1480nm，但实践证明波长1480nm的泵浦光源激光效率最高，次之是波长980nm的泵浦光源，以及，980nm的泵浦光源噪声系数较低。

如图3所示，本发明提供控制单元的较佳实施例。

测试系统还包括与待测泵浦激光器芯片10连接的控制单元500，所述控制单元500控制待测泵浦激光器芯片10在测试过程中工作。当然，控制单元500也可集成设置在测试板20上，甚至，控制单元500和控制模块410可为同一电路芯片，实现高度集成。

以模仿测泵浦激光器芯片的实际工作过程中，测试系统的其热传导响应特性，是测试系统的重要环节。

如图4所示，本发明提供显示单元的较佳实施例。

一种算法公式，并参考图4，包括步骤：

s31、采集制冷器在上电过程的多个电压值，以及采集热敏电阻的多个电压值；

s321、获取数组最大电压值和最小电压值所形成平均电压值；

s322、以及，当制冷器的一电压值v1满足第n个电压值v2与其的差值大于平均电压值，确认电压值v2所在时间为制冷器的上电时刻t1；

s33、以及，当热敏电阻从一电压值v3开始，连续存在m个电压值均为上升趋势，且第m个电压值v4满足电压值v3与其的差值大于预设电压值，确认电压值v4所在时间为分界点t2；

s34、分别对取索引为t1至t2，以及t2至x-t2的时间段，进行曲线拟合，计算出两拟合曲线的交叉点，并作为热敏电阻的拐点ct，且ct—t1为热响应数据。

优选地，采集频率为，n为4，m为5，x为1500，预设电压值为0.1v。

其中，曲线拟合(curvefitting)是指选择适当的曲线类型来拟合观测数据，并用拟合的曲线方程分析两变量间的关系。本实施例通过曲线拟合观测制冷器与热敏电阻的关系，从而获取交叉点作为热响应数据。

其中，基于同一频率采集制冷器在上电过程的多个电压值，以及采集热敏电阻的多个电压值，优选为1ksamplespersecond，当然，通过相同频率或者更高频率采集，提高或适应测试精度。

在本实施例中，测试系统还包括与处理单元400连接且显示软件图形化用户界面610的显示单元600。其中，显示单元600优选为pc端420的显示屏，可显示软件图形化用户界面610，以实现人机交互。

具体显示内容包括：制冷器的电压值所对应的曲线；热敏电阻的电压值所对应的曲线；以及制冷器的上电时刻t1；热敏电阻的分界点t2；t1至t2的拟合曲线；t2至x-t2的拟合曲线；拐点ct。

通过软件图形化用户界面610的显示内容，清楚获取拐点ct，以获取热响应数据，从而实现泵浦激光器芯片热传导响应特性的测试。

以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。