一种激光二极管阵列的老化筛选测试系统及方法与流程

[0001]
本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种激光二极管阵列的老化筛选测试系统及方法。


背景技术：

[0002]
激光二极管阵列由于其功率高，体积小，转化效率高的优势，逐渐取代固体激光器中闪光灯泵浦源的地位，成为全固态激光器中广泛应用的泵浦源。应用于星载领域的全固态激光器对稳定性有着较高的要求，因此对激光二极管阵列的稳定性也有严格的要求，需要对选用的激光二极管阵列进行老化筛选。
[0003]
激光二极管阵列的稳定性直接影响全固态激光器的稳定性，特别是在星载领域应用的激光二极管阵列。现有技术中激光二极管阵列的测试系统能够实现电光特性，光谱特性，远场发散角的测试。
[0004]
激光二极管阵列由于其材料缺陷或生长工艺缺陷，极易在早期出现失效，并且失效率较高。特别是对于星载领域的应用，需要排除早期失效问题，应对激光二极管阵列进行一定时间的老化避免存在早期失效的激光二极管阵列。此外，星载领域应用的激光二极管阵列还需要对发光点的状态及发光面的膜层进行测试筛选。现有的测试系统不包含激光二极管阵列的老化，近场发光点测试，及镜检测试功能，不能实现星载领域应用的激光二极管阵列的筛选。


技术实现要素：

[0005]
本发明是为了解决星载领域应用的激光二极管阵列的筛选问题，提供一种激光二极管阵列的老化筛选测试系统及方法，包含近场发光点测试、远场发散角测试、电光特性测试、光谱测试、镜检测试功能及激光二极管阵列老化后的测试筛选，实现了激光二极管阵列的全参数筛选测试，并且通过老化测试，对老化前后的激光二极管阵列电光特性、光谱、远场、近场发光点及发光面的膜层镜检，可以尽早发现激光二极管阵列缺陷，排除激光二极管阵列早期失效问题，提高星载领域的激光二极管阵列的稳定性。
[0006]
本发明提供一种激光二极管阵列的老化筛选测试系统，包括用于向激光二极管阵列供电的激光二极管阵列驱动模块，用于控制激光二极管阵列工作温度的温度控制模块，用于对激光二极管阵列进行模拟老化得到老化后激光二极管阵列的老化模块，用于测试激光二极管阵列和老化后激光二极管阵列性能的筛选测试模块和与激光二极管阵列驱动模块、温度控制模块、老化模块、筛选测试模块均电连接的用于控制激光二极管阵列的工作条件并采集、记录筛选测试模块测试结果的计算机控制采集模块；
[0007]
筛选测试模块用于对激光二极管阵列和老化后激光二极管阵列进行电光特性测试、光谱测试、远场发散角测试、近场发光点测试和发光面有源区镜检。
[0008]
本发明所述的一种激光二极管阵列的老化筛选测试系统，作为优选方式，筛选测试模块包括用于测试电流、电压及光功率的电光特性测试模块、用于测试波长的光谱测试
模块、用于测试快慢轴远场发散角的远场测试模块、用于测试每个bar条发光点状态的近场测试模块和用于通过对发光面膜层进行检测筛选而进行发光面有源区检查的镜检模块。
[0009]
本发明所述的一种激光二极管阵列的老化筛选测试系统，作为优选方式，温度控制模块包括与激光二极管阵列连接用于反馈激光二极管阵列工作温度的温度反馈模块、与温度反馈模块电连接用于获取温度反馈模块反馈的工作温度并将工作温度与目标温度进行比较以进行加热或制冷保证工作温度稳定的tec模块、用于降低tec模块温度的水冷模块和用于固定激光二极管阵列的温控板卡具；
[0010]
筛选测试模块通过usb或rs422串口与计算机控制采集模块连接；
[0011]
镜检模块包括放大倍率为50倍、100倍、200倍、500倍和1000倍的光学显微镜。
[0012]
本发明所述的一种激光二极管阵列的老化筛选测试系统，作为优选方式，温控板卡具设置在导轨上，电光特性测试模块、光谱测试模块、远场测试模块、近场测试模块、镜检模块和老化模块依次设置在导轨一侧。
[0013]
本发明提供一种激光二极管阵列的老化筛选测试方法，包括如下步骤：
[0014]
s1、测试前准备：将需要测试的激光二极管阵列固定在温控板卡具上，并将激光二极管阵列与激光二极管阵列驱动模块、温度控制模块连接，根据激光二极管阵列的实际工作模式选择测试模式；
[0015]
s2、初步测试及筛选：将激光二极管阵列依次通过电光特性测试模块、光谱测试模块、远场测试模块、近场测试模块和镜检模块进行测试及筛选，若符合近场测试模块和镜检模块要求，则激光二极管阵列进入步骤s3，若不符合近场测试模块或镜检模块要求，则激光二极管阵列被排除；
[0016]
s3、老化：将激光二极管阵列进行老化，得到老化后激光二极管阵列；
[0017]
s4、老化后测试及筛选：将老化后激光二极管阵列依次通过电光特性测试模块、光谱测试模块、远场测试模块、近场测试模块和镜检模块进行测试及筛选，若符合电光特性测试模块、光谱测试模块、远场测试模块、近场测试模块和镜检模块老化后的要求，则激光二极管阵列通过筛选，为合格激光二极管阵列，若不符合电光特性测试模块或光谱测试模块或远场测试模块或近场测试模块或镜检模块任意一项的要求，则激光二极管阵列被排除。
[0018]
本发明提供一种激光二极管阵列的老化筛选测试方法，作为优选方式，
[0019]
在步骤s1-s4过程中持续进行控温，温度反馈模块测量激光二极管阵列的工作温度并将工作温度反馈给tec模块，tec模块将工作温度和目标温度进行比较并进行加热或制冷保证工作温度在要求范围内，水冷模块用于降低tec模块温度。
[0020]
本发明提供一种激光二极管阵列的老化筛选测试方法，作为优选方式，
[0021]
步骤s2中，电光特性测试模块测试得到激光二极管阵列的峰值功率，光谱测试模块测试得到激光二极管阵列的峰值中心波长，远场测试模块测试得到激光二极管阵列的快慢轴远场发散角，近场测试模块测试得到激光二极管阵列的近场发光点总数和近场失效发光点总数，镜检模块测试得到激光二极管阵列的发光区膜层损伤状态；
[0022]
近场测试模块测试合格的要求为：近场失效发光点总数相对于近场失效发光点总数及近场发光点总数之和的占比≤3％；
[0023]
镜检模块测试合格的要求为：发光区膜层损伤≤6个。
[0024]
本发明提供一种激光二极管阵列的老化筛选测试方法，作为优选方式，
[0025]
步骤s4中，电光特性测试模块测试得到激光二极管阵列老化后峰值功率，光谱测试模块测试得到激光二极管阵列老化后峰值中心波长，远场测试模块测试得到激光二极管阵列老化后远场发散角，近场测试模块测试得到激光二极管阵列老化后近场发光点总数和老化后近场失效发光点总数，镜检模块测试得到激光二极管阵列老化后发光区膜层损伤状态；
[0026]
步骤s4中，电光特性测试模块的老化后要求为：老化后峰值功率相对于步骤s2峰值功率的变化率＜3％；
[0027]
步骤s4中，光谱测试模块的老化后要求为：老化后峰值中心波长相对于步骤s2峰值中心波长的变化率≤
±
0.24nm；
[0028]
步骤s4中，远场测试模块的老化后要求为：老化后快慢轴远场发散角角度相对于步骤s2快慢轴远场发散角角度变化率＜1
°
；
[0029]
步骤s4中，近场测试模块的老化后要求为：老化近场失效发光点总数相对于老化近场失效发光点总数与老化后近场发光点总数之和的占比≤3％，并且无连续失效的发光点；
[0030]
步骤s4中，镜检模块的老化后要求为：老化后发光区膜层损伤≤6个。
[0031]
本发明提供一种激光二极管阵列的老化筛选测试方法，作为优选方式，
[0032]
步骤s3中，根据工作参数设置老化的工作电流、工作重频、工作脉冲宽度、温控温度、工作温度的上限值及下限值和工作电流下限值，在以上条件下将激光二极管阵列进行140小时老化，老化过程中实时检测激光二极管阵列输出峰值功率、中心波长、工作电流和工作温度，若实时工作温度超过工作温度上限值或下限值，或实时电流超过工作电流下限值，则自动停止老化，待实时工作温度和实时电流恢复后再继续老化。
[0033]
本发明提供一种激光二极管阵列的老化筛选测试方法，作为优选方式，
[0034]
步骤s1中，测试模式包括连续工作测试模式和脉冲测试工作模式；
[0035]
步骤s2和步骤s4中，光谱测试模块使用前需进行光谱校准。
[0036]
激光二极管阵列驱动模块通过220v交流电供电。
[0037]
本发明具有以下优点：
[0038]
(1)筛选测试模块包含近场发光点测试和镜检测试，可以针对激光二极管阵列的发光点的状态及发光面的膜层进行全面测试筛选，有利于初步发现失效激光二极管阵列；
[0039]
(2)通过老化测试，模拟老化状态，对老化前后的激光二极管阵列电光特性、光谱、远场、近场发光点及发光面的膜层镜检，可以尽早发现激光二极管阵列缺陷，排除激光二极管阵列早期失效问题。
[0040]
(3)本发明具有各模块集成度高的优点，能够实现高稳定性激光二极管阵列的筛选。
附图说明
[0041]
图1为一种激光二极管阵列的老化筛选测试系统实施例1原理图；
[0042]
图2为一种激光二极管阵列的老化筛选测试系统实施例2原理图；
[0043]
图3为一种激光二极管阵列的老化筛选测试方法流程图。
[0044]
附图标记：1、激光二极管阵列驱动模块；2、温度控制模块；3、老化模块；4、筛选测
试模块；41、电光特性测试模块；42、光谱测试模块；43、远场测试模块；44、近场测试模块；45、镜检模块；5、计算机控制采集模块；6、导轨。
具体实施方式
[0045]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0046]
实施例1
[0047]
如图1所示，一种激光二极管阵列的老化筛选测试系统，包括用于向激光二极管阵列供电的激光二极管阵列驱动模块1，用于控制激光二极管阵列工作温度的温度控制模块2，用于对激光二极管阵列进行模拟老化得到老化后激光二极管阵列的老化模块3，用于测试激光二极管阵列和老化后激光二极管阵列性能的筛选测试模块4和与激光二极管阵列驱动模块1、温度控制模块2、老化模块3、筛选测试模块4均电连接的用于控制激光二极管阵列的工作条件并采集、记录筛选测试模块4测试结果的计算机控制采集模块5；
[0048]
筛选测试模块4用于对激光二极管阵列和老化后激光二极管阵列进行电光特性测试、光谱测试、远场发散角测试、近场发光点测试和发光面有源区镜检。
[0049]
实施例2
[0050]
如图2所示，一种激光二极管阵列的老化筛选测试系统，包括用于向激光二极管阵列供电的激光二极管阵列驱动模块1，用于控制激光二极管阵列工作温度的温度控制模块2，用于对激光二极管阵列进行模拟老化得到老化后激光二极管阵列的老化模块3，用于测试激光二极管阵列和老化后激光二极管阵列性能的筛选测试模块4和与激光二极管阵列驱动模块1、温度控制模块2、老化模块3、筛选测试模块4均电连接的用于控制激光二极管阵列的工作条件并采集、记录筛选测试模块4测试结果的计算机控制采集模块5；
[0051]
激光二极管阵列驱动模块1通过220v交流电供电；
[0052]
温度控制模块2包括与激光二极管阵列连接用于反馈激光二极管阵列工作温度的温度反馈模块、与温度反馈模块电连接用于获取温度反馈模块反馈的工作温度并将工作温度与目标温度进行比较以进行加热或制冷保证工作温度稳定的tec模块、用于降低tec模块温度的水冷模块和用于固定激光二极管阵列的温控板卡具；
[0053]
筛选测试模块4用于对激光二极管阵列和老化后激光二极管阵列进行电光特性测试、光谱测试、远场发散角测试、近场发光点测试和发光面有源区镜检；
[0054]
筛选测试模块4包括用于测试激光二极管阵列的电流、电压及光功率的电光特性测试模块41、用于测试激光二极管阵列中心波长的光谱测试模块42、用于测试激光二极管阵列快慢轴远场发散角的远场测试模块43、用于测试激光二极管阵列中每个bar条发光点状态的近场测试模块44和用于通过对激光二极管阵列发光面膜层进行检测筛选而进行激光二极管阵列发光面有源区检查的镜检模块45；
[0055]
筛选测试模块4通过usb或rs422串口与计算机控制采集模块5连接；
[0056]
镜检模块45包括放大倍率为50倍、100倍、200倍、500倍和1000倍的光学显微镜；
[0057]
温控板卡具设置在导轨6上，电光特性测试模块41、光谱测试模块42、远场测试模块43、近场测试模块44、镜检模块45和老化模块3依次设置在导轨6一侧，导轨6可以调节激光二极管阵列位置使其与测试模块准确对应，每个测试模块与激光二极管阵列的对应位置
为经过测试确定的最佳位置；
[0058]
按照电光特性测试模块，光谱测试模块，远场测试模块，近场测试模块，镜检模块，老化模块顺序设置导轨位置。
[0059]
实施例1-2的筛选方法如下：
[0060]
如图3所示，包括如下步骤：
[0061]
s1、测试前准备：将需要测试的激光二极管阵列固定在温控板卡具上，并将激光二极管阵列与激光二极管阵列驱动模块1、温度控制模块2连接，根据激光二极管阵列的实际工作模式选择测试模式；
[0062]
测试模式包括连续工作测试模式和脉冲测试工作模式；
[0063]
s2、初步测试及筛选：将激光二极管阵列依次通过电光特性测试模块41、光谱测试模块42、远场测试模块43、近场测试模块44和镜检模块45进行测试及筛选，额定电参数下，电光特性测试模块41测试得到激光二极管阵列的峰值功率，计算机控制采集模块5自动保存测试数据；额定电参数下，光谱测试模块42测试得到激光二极管阵列的峰值中心波长，计算机控制采集模块5自动保存测试数据；光谱测试模块42使用前需进行光谱校准，额定电参数下，远场测试模块43测试得到激光二极管阵列的快慢轴远场发散角，计算机控制采集模块5自动保存测试数据；额定电参数下，近场测试模块44测试得到激光二极管阵列的近场发光点总数和近场失效发光点总数，计算机控制采集模块5自动保存测试数据；镜检模块45测试得到激光二极管阵列的发光区膜层损伤状态，
[0064]
若符合近场测试模块44和镜检模块45要求，则激光二极管阵列进入步骤s3，若不符合近场测试模块44或镜检模块45要求，则激光二极管阵列被排除；
[0065]
镜检模块45测试合格的要求为：发光区膜层损伤≤6个；
[0066]
近场测试模块44测试合格的要求为：近场失效发光点总数相对于近场失效发光点总数及近场发光点总数之和的占比≤3％；
[0067]
s3、老化：将激光二极管阵列进行老化，得到老化后激光二极管阵列；根据工作参数设置老化的工作电流、工作重频、工作脉冲宽度、温控温度、工作温度的上限值及下限值和工作电流下限值，在以上条件下将激光二极管阵列进行140小时老化，老化过程中实时检测激光二极管阵列输出峰值功率、中心波长、工作电流和工作温度，若实时工作温度超过工作温度上限值或下限值，或实时电流超过工作电流下限值，则自动停止老化，待实时工作温度和实时电流恢复后再继续老化；
[0068]
其中：工作电流可设定为100a，温控温度可设定为25℃，工作重频可设定为20hz，工作脉冲宽度可设定为200μs，温度范围可设定为20℃至30℃，电流下限可设定为80a；
[0069]
s4、老化后测试及筛选：将老化后激光二极管阵列依次通过电光特性测试模块41、光谱测试模块42、远场测试模块43、近场测试模块44和镜检模块45进行测试及筛选，额定电参数下，电光特性测试模块41测试得到激光二极管阵列老化后峰值功率，光谱测试模块42使用前需进行光谱校准，额定电参数下，光谱测试模块42测试得到激光二极管阵列老化后峰值中心波长，额定电参数下，远场测试模块43测试得到激光二极管阵列老化后远场发散角，额定电参数下，近场测试模块44测试得到激光二极管阵列老化后近场发光点总数和老化后近场失效发光点总数，镜检模块45测试得到激光二极管阵列老化后发光区膜层损伤状态；
[0070]
若符合电光特性测试模块41、光谱测试模块42、远场测试模块43、近场测试模块44和镜检模块45老化后的要求，则激光二极管阵列通过筛选，为合格激光二极管阵列，若不符合电光特性测试模块41或光谱测试模块42或远场测试模块43或近场测试模块44或镜检模块45任意一项的要求，则激光二极管阵列被排除；
[0071]
电光特性测试模块41的老化后要求为：老化后峰值功率相对于步骤s2峰值功率的变化率＜3％；
[0072]
光谱测试模块42的老化后要求为：老化后峰值中心波长相对于步骤s2峰值中心波长的变化率≤
±
0.24nm；
[0073]
远场测试模块43的老化后要求为：老化后快慢轴远场发散角角度相对于步骤s2快慢轴远场发散角角度变化率＜1
°
；
[0074]
近场测试模块44的老化后要求为：老化近场失效发光点总数相对于老化近场失效发光点总数与老化后近场发光点总数之和的占比≤3％，并且无连续失效的发光点；
[0075]
所述镜检模块45的老化后要求为：老化后发光区膜层损伤≤6个。
[0076]
在步骤s1-s4过程中持续进行控温，温度反馈模块测量激光二极管阵列的工作温度并将工作温度反馈给tec模块，tec模块将工作温度和目标温度进行比较并进行加热或制冷保证工作温度在要求范围内，水冷模块用于降低tec模块温度。工作温度为25
±
5℃；
[0077]
当tec模块温度设置为25℃时，水冷模块设置为20℃以保证能将tec模块热面产生的温度带走，缓解tec模块压力。
[0078]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。