一种多分区列选通VCSEL面阵激光模组测试装置及其方法与流程

一种多分区列选通vcsel面阵激光模组测试装置及其方法
技术领域
1.本发明属于光电器件测试技术领域，特别涉及一种多分区列选通vcsel面阵激光模组的测试装置及其方法。


背景技术：

2.多分区列选通vcsel面阵激光模组在全固态激光雷达领域应用越来越广，可替代传统的mems、振镜、旋转多面体棱镜扫描，实现全固态的扫描，对提升雷达的整机可靠性有非常重要的意义。但是针对多分区列选通vcsel面阵激光模组的驱动测试技术并不成熟。当前分区列选通vcsel面阵激光模组测试中使用的驱动方式主要是直流连续测试，或者单路驱动电路单分区测试以及单路驱动电路全区域测试方式。
3.直流测试因为电流比较大，发热量高，散热问题突出，激光器很难工作到很高的功率；单路驱动的分区测试操作比较复杂，需要在测试完vcsel面阵一个分区后，把测试完的这个分区的键合金丝引线人为在显微镜下挑断，然后再选择其它分区进行键合金丝引线再次进行测试；单路驱动电路的全区测试，因为vcsel芯片尺寸大，导致焊盘比较大，驱动电回路较长，寄生参数大，因此会造成二次振荡比较严重，脉宽展宽的问题，同时由于回路过长，还会导致不同分区的延时问题，会形成多脉冲振荡，而且窄脉冲情况下的单路驱动的电流较低，对于需要数百甚至上千安培的vcsel面阵的驱动电流需求是远远不足的。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种多分区列选通vcsel面阵激光模组的测试装置及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多分区列选通vcsel面阵激光模组的测试装置，包括底板，所述底板上设有电动导轨，所述电动导轨上设有模组支架，所述模组支架上可拆卸式设有激光模组，且所述模组支架的上方升降设置有用于压测所述激光模组的检测件；所述模组支架上用于安装所述激光模组的位置开设有出光窗口，且所述模组支架的两侧分设有积分球和光学组件，所述积分球和所述光学组件均设于所述电动导轨上，且所述积分球和所述光学组件的入光端均位于所述出光窗口的下方；其中，所述检测件包括驱动板，所述驱动板的板体内部设有多个驱动电路，且所述驱动板的板体上设有阴极探针，所述阴极探针的两侧均阵列设置有若干个阳极探针，所述阴极探针以及若干个所述阳极探针均电连接于所述驱动电路，且分设于阴极探针两侧的若干个所述阳极探针按照一一对应的方式分成若干组分区探针，且若干组分区探针分别电连接于所述驱动电路。
6.与现有技术相比，本技术方案具有如下效果：
①
可同时点亮大面阵vcsel模组/裸芯片的各个分区，测试更方便快捷，准确，免去了单个分区点亮然后再集中处理数据的麻烦，提升效率以及数据的准确性；
②
各分区驱动可实现纳秒级、百安培峰值电流的输出，能充分驱动大面阵vcsel模
组/裸芯片，驱动能力充足；
③
相比较于单路全区驱动，通过多路独立可选通驱动电路，可以解决由于单路驱动导致的焊盘过大带来的寄生参数大，而引起的波形振荡以及脉宽展宽问题，而且多路分区选通峰值电流高，驱动驱动能力足，可以完全展现所测试器件的性能；
④
相比较于连续、准连续模式，发热量小，有效防止由于过热到导致器件烧毁。
7.作为优选，所述激光模组包括壳体基座，所述壳体基座的下端面向内凹陷形成有焊接腔，且所述壳体基座的上端面设有阴极焊盘，位于所述阴极焊盘两侧的所述壳体基座的上端面向内凹陷形成有若干个压测腔，若干个所述压测腔内均设有阳极焊盘，所述阳极焊盘上固设有键合金丝，且所述焊接腔内有面阵芯片通过银浆固晶的方式粘接在壳体基座焊接腔内部的阴极焊盘上，所述面阵芯片通过所述金丝键合方式与所述阳极焊盘电连接。
8.作为优选，所述面阵芯片包括若干个子单元，若干个所述子单元依次拼接而成，且若干个所述子单元的两端均设有子单元焊盘，所述子单元焊盘和所述的键合金丝固定连接。
9.作为优选，所述光学组件包括相机，以及固设于相机拍摄一侧的白板，所述相机和所述白板间隔设置。
10.作为优选，所述驱动电路包括若干组动力电路，若干组动力电路分别连接对应的阳极探针，且若干组动力电路均电连接于所述负极探针上。
11.作为优选，所述动力电路包括芯片u104,所述芯片u104的第1引脚与电阻r399的第一端相连且连接至电源5v，电阻r399的第二端和电容c530的第一端相连，电容c530的第二端连接至芯片u104的第2引脚和第8引脚且接地，芯片u104的第11引脚和第16引脚相连且连接至内置电源5v，且芯片u104的第16引脚与电容c589的第一端、电容c590的第一端、电阻r356的第一端以及电感l108的第一端均相连，电感l108的第二端与电容c438的第一端、电容c440的第一端连接，且连接至比较器u94的第4引脚，电容c438的第二端与电容c440的第二端连接且连接至比较器u94的第6引脚，电容c589的第二端和电容c590的第二端相连且连接至芯片u104的第15引脚，电阻r356的第二端与电阻r357的第一端、电池c177的第一端、电容c184的第一端以及电感l109的第一端相连，且连接至内置电源2.5v，电感l109的第二端与电容c439的第一端相连，电容c439的第二端、电容c184的第二端、电容c177的第二端和电阻r357的第二端相连，且连接至芯片u104的第15引脚，电感l109的第二端与比较器u94的第一引脚连接，比较器u94的第3引脚与电容c441、电阻r256的第一端相连，电阻r256的第二端与电阻r355的第一端连接且连接至芯片u104的第14引脚，电阻r355的第二端与电容c441的第二端相连，且连接至比较器u94的第2引脚，比较器u94的第2引脚与芯片u104的第9引脚以及电容c442的第二端相连接，且比较器u94的第5引脚与电阻r254的第一端、电阻r253的第一端、电阻r258的第一端以及电阻r257的第一端相连接，电阻r253的第二端和电阻r254的第二端、电容c444的第一端相连，且连接至芯片u8的第1引脚，电阻r258的第二端和电阻r257的第二端、电容c442的第一端相连，且连接至芯片u8的第3引脚，电容c442的第二端连接至芯片u104的第9引脚，电容c444的第二端与电容c443的第一端相连，电容c443的第二端与电感l110的第一端连接，且电容c443的第二端连接至芯片u8的第4引脚，电感l110的第二端连接至内置电源2.5v，且电感l110的第一端与芯片u8的第2引脚相连接，芯片u8的第8引脚与电感l4的第一端、电容c12的第一端连接，电感l4的第二端连接至内置电源5v，芯片u8
的第7引脚、第6引脚、第9引脚分别连接至芯片u7的第1引脚、第2引脚和第3引脚，电感l4的第二端与电感l5的第一端、电容c15的第一端、电容c11的第一端相连，且连接至芯片u9的a1引脚上，电感l5的第二端与电容c16的第一端连接，且连接至芯片u7的第6引脚上，电容c16的第二端与电容c15的第二端、电容c11的第二端连接，且连接至芯片u9的b1引脚上，芯片u7的第4引脚和芯片u9的c1引脚相连接，芯片u9的a2引脚与gan mos管u11的第1引脚相连，且芯片u9的b2引脚与电阻r9的第一端连接，电阻r9的第二端与电阻r358的第一端相连，芯片u9的c2引脚与电阻r11的第一端连接，电阻r11的第二端浮地设置，且电阻r11的第二端与gan mos管u11的第2引脚、第4引脚、第6引脚、第8引脚和第10引脚均相连，且gan mos管u11的第2引脚于二极管d1的正极相连，二极管d1的负极与电阻r11的第二端连接，且二极管d1的正极连接有用于与阳极探针52电连接的正极引脚，且二极管d1的负极连接有用于与阴极探针51电连接的负极引脚，gan mos管u11的第11引脚、第9引脚、第7引脚、第5引脚和第3引脚相连。
12.本发明还公开了一种多分区列选通vcsel面阵激光模组的测试装置的测试方法，包括如下具体步骤：s1、将面阵芯片通过银浆粘接到壳体基座的阴极焊盘，并将所述键合金丝和所述阳极焊盘电连接，获得组合件；s2、将组合件放置于模组支架上的出光窗口的上方，再将检测件的若干个阳极探针插装于对应的压测腔内，此时，检测件的阴极探针和所述阴极焊盘连接；s3、分设于阴极探针两侧的各一个阳极探针为一组，且每一组均连接有驱动电路，在进行检测时，单独驱动所需组别的驱动电路进行检测；s4、在通过积分球测量激光器的光功率和光谱仪，通过光学组件测量激光模组的近场光斑和远场光散角以及光强分布特性。
附图说明
13.图1是本发明整体结构示意图；图2是本发明中检测件的结构示意图；图3是本发明中激光模组的结构示意图；图4是本发明中面阵芯片的结构示意图；图5是图1中“a”处放大结构示意图；图6是本发明中驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
14.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，而不是全部实施例。
15.实施例：如图1-5所示的一种多分区列选通vcsel面阵激光模组的测试装置，包括底板1，所述底板1上设有电动导轨2，所述电动导轨2上设有模组支架4，所述模组支架4上可拆卸式设有激光模组6，且所述模组支架4的上方升降设置有用于压测所述激光模组6的检测件5；其中，所述模组支架4上用于安装所述激光模组6的位置开设有出光窗口40，且所述模组支架4
的两侧分设有积分球3和光学组件，所述积分球3和所述光学组件均设于所述电动导轨2上，且所述积分球3和所述光学组件的入光端均位于所述出光窗口40的下方。
16.在本实施例中，所述检测件5包括驱动板50，所述驱动板50的板体内部设有驱动电路，且所述驱动板50的板体上设有阴极探针51，所述阴极探针51的两侧均阵列设置有若干个阳极探针52，所述阴极探针51以及若干个所述阳极探针52均电连接于所述驱动电路，值得一提的是，分设于阴极探针51两侧的若干个所述阳极探针52按照一一对应的方式分成若干组分区探针，且若干组分区探针分别电连接于所述驱动电路，具体来说，参考图6可知，所述驱动电路1001包括若干组动力电路，若干组动力电路分别连接对应的阳极探针52，且若干组动力电路均电连接于所述负极探针50上；相比较于单路全区驱动，通过多路独立可选通驱动电路，可以解决由于单路驱动导致的焊盘过大带来的寄生参数大，而引起的波形振荡以及脉宽展宽问题，而且多路分区选通峰值电流高，驱动驱动能力足，可以完全展现所测试器件的性能；同时，采用该分区控制模式，相比较于连续、准连续模式，发热量小，有效防止由于过热到导致器件烧毁。
17.在本实施例中，所述激光模组6包括壳体基座60，所述壳体基座60的下端面向内凹陷形成有焊接腔61，且所述壳体基座60的上端面设有阴极焊盘65，位于所述阴极焊盘65两侧的所述壳体基座60的上端面向内凹陷形成有若干个压测腔，若干个所述压测腔内均设有阳极焊盘64，所述阳极焊盘64上固设有金丝键63，且所述焊接腔61内可拆卸容置有面阵芯片62，所述面阵芯片62通过所述键合金丝63和所述阳极焊盘64电连接。
18.在本实施例中，所述面阵芯片62包括若干个子单元620，若干个所述子单元620依次拼接而成，且若干个所述子单元620的两端均设有子单元焊盘621，所述子单元焊盘621和所述键合金丝63固定连接。
19.在本实施例中，所述光学组件包括相机8，以及固设于相机8拍摄一侧的白板7，所述相机8和所述白板7间隔设置。
20.在本实施例中，为了解决传统电路不能驱动共阴极分区选通vcsel面阵模组的问题，所述动力电路包括芯片u104,所述芯片u104的第1引脚与电阻r399的第一端相连且连接至电源5v，电阻r399的第二端和电容c530的第一端相连，电容c530的第二端连接至芯片u104的第2引脚和第8引脚且接地，芯片u104的第11引脚和第16引脚相连且连接至内置电源5v，且芯片u104的第16引脚与电容c589的第一端、电容c590的第一端、电阻r356的第一端以及电感l108的第一端均相连，电感l108的第二端与电容c438的第一端、电容c440的第一端连接，且连接至比较器u94的第4引脚，电容c438的第二端与电容c440的第二端连接且连接至比较器u94的第6引脚，电容c589的第二端和电容c590的第二端相连且连接至芯片u104的第15引脚，电阻r356的第二端与电阻r357的第一端、电池c177的第一端、电容c184的第一端以及电感l109的第一端相连，且连接至内置电源2.5v，电感l109的第二端与电容c439的第一端相连，电容c439的第二端、电容c184的第二端、电容c177的第二端和电阻r357的第二端相连，且连接至芯片u104的第15引脚，电感l109的第二端与比较器u94的第一引脚连接，比较器u94的第3引脚与电容c441、电阻r256的第一端相连，电阻r256的第二端与电阻r355的第一端连接且连接至芯片u104的第14引脚，电阻r355的第二端与电容c441的第二端相连，且连接至比较器u94的第2引脚，比较器u94的第2引脚与芯片u104的第9引脚以及电容c442的第二端相连接，且比较器u94的第5引脚与电阻r254的第一端、电阻r253的第一端、电阻
r258的第一端以及电阻r257的第一端相连接，电阻r253的第二端和电阻r254的第二端、电容c444的第一端相连，且连接至芯片u8的第1引脚，电阻r258的第二端和电阻r257的第二端、电容c442的第一端相连，且连接至芯片u8的第3引脚，电容c442的第二端连接至芯片u104的第9引脚，电容c444的第二端与电容c443的第一端相连，电容c443的第二端与电感l110的第一端连接，且电容c443的第二端连接至芯片u8的第4引脚，电感l110的第二端连接至内置电源2.5v，且电感l110的第一端与芯片u8的第2引脚相连接，芯片u8的第8引脚与电感l4的第一端、电容c12的第一端连接，电感l4的第二端连接至内置电源5v，芯片u8的第7引脚、第6引脚、第9引脚分别连接至芯片u7的第1引脚、第2引脚和第3引脚，电感l4的第二端与电感l5的第一端、电容c15的第一端、电容c11的第一端相连，且连接至芯片u9的a1引脚上，电感l5的第二端与电容c16的第一端连接，且连接至芯片u7的第6引脚上，电容c16的第二端与电容c15的第二端、电容c11的第二端连接，且连接至芯片u9的b1引脚上，芯片u7的第4引脚和芯片u9的c1引脚相连接，芯片u9的a2引脚与gan mos管u11的第1引脚相连，且芯片u9的b2引脚与电阻r9的第一端连接，电阻r9的第二端与电阻r358的第一端相连，芯片u9的c2引脚与电阻r11的第一端连接，电阻r11的第二端浮地设置，且电阻r11的第二端与gan mos管u11的第2引脚、第4引脚、第6引脚、第8引脚和第10引脚均相连，且gan mos管u11的第2引脚于二极管d1的正极相连，二极管d1的负极与电阻r11的第二端连接，且二极管d1的正极连接有用于与阳极探针52电连接的正极引脚，且二极管d1的负极连接有用于与阴极探针51电连接的负极引脚，gan mos管u11的第11引脚、第9引脚、第7引脚、第5引脚和第3引脚相连，且电连接至电容组件，所述电容组件包括依次并联设置的电容c18、电容c525、电容c526、电容c527和电容c528，所述电容c528接地，电容c18连接至外界高压电源；通过采用隔离芯片的形式，把信号地级和电源地级隔离开，实现驱动共阴极分区列选通的要求，具体来说，当gan mos管u11的第1引脚是高电平（3.3v-5v）输出时，gan mos管u11瞬间打开导通，此时激光器开始工作，但此时面阵芯片62正极端由于gan mos管u11的导通会是高电压状态，同时还要确保g-s（gate-source）电压满足（3.3v-5v）状态，所以此时我们让gate driver 地级与面阵芯片62负极与芯片u104的浮地相连接。
21.一种多分区列选通vcsel面阵激光模组的测试装置的测试方法，包括如下具体步骤：s1、将面阵芯片62通过所述键合金丝63和所述阳极焊盘64电连接，获得组合件；s2、将组合件放置于模组支架4上的出光窗口40的上方，再将检测件5的若干个阳极探针52插装于对应的压测腔内，此时，检测件5的阴极探针51和所述阴极焊盘65连接；s3、分设于阴极探针51两侧的各一个阳极探针52为一组，且每一组均连接有驱动电路，在进行检测时，单独驱动所需组别的驱动电路进行检测；s4、在通过积分球3测量激光器的光功率和光谱仪，通过光学组件测量激光模组6的近场光斑和远场光散角以及光强分布特性。
22.本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指
示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“若干个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
23.本发明按照实施例进行了说明，在不脱离本原理的前提下，本装置还可以作出若干变形和改进。应当指出，凡采用等同替换或等效变换等方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。