激光测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种激光测试系统，用以解决传统的测试系统所存在的测量效率低下、且准确度不高的问题。该激光测试系统，包括：光源发生装置、第一光分束器、多个第一被测器件以及测试控制装置；其中，光源发生装置，用于产生激光光源；第一光分束器，与光源发生装置相连，用于将激光光源分为多个第一激光光束；各个第一被测器件的输入端分别对准一个第一激光光束，并且，各个第一被测器件的电源端通过多路电源开关与供电电源相连，各个第一被测器件的输出端通过多路射频开关与测试控制装置相连；并且，激光测试系统进一步包括：用于根据测试控制装置的控制对箱内温度进行调节的高低温箱，且第一光分束器以及第一被测器件置于高低温箱内。
【专利说明】
激光测试系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及光电测试领域，特别涉及一种激光测试系统。
【背景技术】
[0002]激光探测器能够实现光电转换，通过测试电信号的相关参数可以确定光信号的相关参数，例如光功率等指标。激光探测器测量的光信号的相关参数随温度变化而变化。因此，通过测量光电信号的响应度、响应时间、噪声、饱和光功率等指标在不同温度下的变化率能够评估高低温工作性能。
[0003]目前，为了测量光信号在不同温度下的相关参数，需要分别测量高温、低温、常温等各种温度条件下的相关参数。例如，先通过人工操作的方式测量光信号在第一温度下的相关参数，然后，再通过人工操作的方式测量光信号在第二温度下的相关参数，依此类推，需要人工操作多次才能完成测量过程，测量效率低下，耗费人力成本较高。而且，当一次测量多路光信号时，各路光信号之间容易发生串扰现象，从而影响测量的准确度。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种激光测试系统，用以解决现有技术中的测试系统所存在的测量效率低下、且测试准确度不高的问题。
[0005]本发明提供了一种激光测试系统，包括:光源发生装置、第一光分束器、多个第一被测器件以及测试控制装置;其中，光源发生装置，用于产生激光光源;第一光分束器，与光源发生装置相连，用于将激光光源分为多个第一激光光束;各个第一被测器件的输入端分别对准一个第一激光光束，并且，各个第一被测器件的电源端通过多路电源开关与供电电源相连，各个第一被测器件的输出端通过多路射频开关与测试控制装置相连;并且，激光测试系统进一步包括:用于根据测试控制装置的控制对箱内温度进行调节的高低温箱，且第一光分束器以及第一被测器件置于高低温箱内。
[0006]可选地，进一步包括:第一测试电路板和测试夹具；其中，第一测试电路板包括用于固定多个第一被测器件的测试区域，则多个第一被测器件通过测试夹具固定在测试区域内。
[0007]可选地，第一测试电路板上进一步包括用于设置滤波电路的滤波区域，滤波区域内设置有多个与第一被测器件一一对应的滤波电路，则各个第一被测器件的输出端通过多路射频开关以及与该第一被测器件对应的滤波电路与测试控制装置相连，其中，各个滤波电路用于对与该滤波电路相连的第一被测器件的输出信号进行滤波。
[0008]可选地，多路电源开关中的每一路开关分别对应于一个第一被测器件的电源端，多路射频开关中的每一路开关分别对应于一个第一被测器件的输出端。
[0009]可选地，进一步包括:与光分束器相连的光功率计，用于监测光分束器输出的至少一个第一激光光束的功率值。
[0010]可选地，光源发生装置进一步包括:光学平台以及位于光学平台上的光源和光衰减器。
[0011 ]可选地，测试控制装置进一步包括:计算机和示波器，其中，示波器的输入端通过多路射频开关与各个第一被测器件的输出端相连，用于显示第一被测器件的输出信号的相关参数;计算机与示波器以及多个第一被测器件分别相连，用于对多个第一被测器件的输出信号进行控制和计算。
[0012]可选地，进一步包括:第二光分束器以及多个第二被测器件，其中，第二光分束器与光源发生装置相连，用于将光源发生装置产生的激光光源分为多个第二激光光束;各个第二被测器件的输入端分别对准各个第二激光光束，各个第二被测器件的电源端与供电电源相连，各个第二被测器件的输出端与测试控制装置相连。
[0013]可选地，进一步包括:控制开关，用于控制光源发生装置与第一光分束器连通，且与第二光分束器断开;或者，控制光源发生装置与第二光分束器连通，且与第一光分束器断开。
[0014]可选地，第一被测器件为光探测器。
[0015]在本发明提供的激光测试系统中，一方面，通过光分束器将激光光源分束为多个激光光束，并通过测试控制装置对多路光信号的温度、通断进行控制，从而实现了自动化测量多路光信号的效果，提高了测量效率。另一方面，通过多路电源开关以及多路射频开关分别控制各个被测器件的通断电以及信号通断，由于各个被测器件能够独立通断，使各路光电信号能够分别传输，且多路电源开关以及多路射频开关本身具有隔离各路信号的作用，所以，能够显著降低信号间的串扰现象，提高了整个测试系统的抗干扰能力，增加了测试的准确度。
【附图说明】
[0016]图1示出了本发明实施例提供的激光测试系统的一种结构示意图；
[0017]图2示出了本发明一个具体实施例提供的激光测试系统的结构图；
[0018]图3示出了本发明一个具体实施例提供的激光测试系统中的部分部件的示意图；
[0019]图4示出了本发明实施例提供的激光测试系统的工作流程示意图；
[0020]图5示出了本发明实施例提供的激光测试系统中的系统固有延迟标定示意图；
[0021 ]图6示出了本发明实施例提供的激光测试系统的软件界面图。
【具体实施方式】
[0022]为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
[0023]本发明提供了一种激光测试系统，可以解决现有技术中的测试系统所存在的测量效率低下、且测试准确度不高的问题。
[0024]图1示出了本发明实施例提供的激光测试系统的一种结构示意图。如图1所示，该激光测试系统包括:光源发生装置10、第一光分束器20、多个第一被测器件30以及测试控制装置40。其中，光源发生装置10，用于产生激光光源;第一光分束器20，与光源发生装置10相连，用于将激光光源分为多个第一激光光束;各个第一被测器件30的输入端分别对准一个第一激光光束，并且，各个第一被测器件30的电源端通过多路电源开关50与供电电源60相连，各个第一被测器件30的输出端通过多路射频开关70与测试控制装置40相连;并且，激光测试系统进一步包括:用于根据测试控制装置的控制对箱内温度进行调节的高低温箱80，且第一光分束器20以及第一被测器件30置于高低温箱80内。
[0025]由此可见，在本发明提供的激光测试系统中，一方面，通过光分束器将激光光源分束为多个激光光束，并通过测试控制装置对多路光信号的温度、通断进行控制，从而实现了自动化测量多路光信号的效果，提高了测量效率。另一方面，通过多路电源开关以及多路射频开关分别控制各个被测器件的通断电以及信号通断，由于各个被测器件能够独立通断，使各路光电信号能够分别传输，且多路电源开关以及多路射频开关本身具有隔离各路信号的作用，所以，能够显著降低信号间的串扰现象，提高了整个测试系统的抗干扰能力，增加了测试的准确度。
[0026]图2示出了本发明一个具体实施例提供的激光测试系统的结构图。如图2所示，光源101和光衰减器102共同构成上文提到的光源发生装置。在具体实施时，可以将光源101和光衰减器102放在定制的光学平台上面，以减小振动对光质量的影响，如图3所示。具体地，光源101用于产生激光光源，光衰减器102用于对光源101产生的激光光源进行衰减处理，以便对输入光信号的功率大小进行精确控制，使最终入射到被测器件内的输入光信号的功率大小符合测试要求。
[0027]从图2中可以看出，从光衰减器102发出的输入光信号既可以输入到常温测试部件中进行常温下的光信号测量，也可以输入到高低温测试部件中进行高低温下的光信号测量。具体地，通过控制开关可以选择进行常温测量或高低温测量。例如，当控制开关位于上方时能够进行常温测量；当控制开关位于下方时能够进行高低温测量。另外，在本发明其他实施例中，也可以不设置控制开关，从光衰减器102发出的光信号一部分输入到常温测试部件中进行常温下的光信号测量，另一部分输入到高低温测试部件中进行高低温下的光信号测量，从而同时实现常温以及高低温的测试。
[0028]下面先介绍一下常温测试部件的具体工作原理。常温测试部件具体包括:第二光分束器91、小光斑系统93、第二被测器件94以及常温测试工装95。从光衰减器102发出的光信号输入到第二光分束器91，由第二光分束器91进行分束处理，从而将激光光源平均分配为多个激光光束，由激光光束构成的激光信号经由小光斑系统93送入第二被测器件94。第二被测器件94设置在常温测试工装95内。其中，常温测试工装95主要包括测试电路板以及测试夹具等，用以实现被测器件的固定及电气连接。由此可见，第二被测器件94的输入端用于接收输入光信号，输出端与示波器402相连，用于将输出电信号传输到示波器402进行参数监测。
[0029]接下来，再介绍一下高低温测试部件的具体工作原理。高低温测试部件包括:高低温箱80以及位于高低温箱80内部的第一光分束器20、第一被测器件30、高低温测试工装301等。从光衰减器102发出的光信号由光纤引入高低温箱80并通过特定夹具固定，以便传输到第一光分束器20，由第一光分束器20进行分束处理，从而将激光光源平均分配为多个激光光束。多个第一被测器件30设置在高低温测试工装301上。具体地，高低温测试工装301主要包括测试电路板以及测试夹具等，用以实现第一被测器件30的固定及电气连接。其中，高低温测试工装301内的测试电路板包括用于固定多个第一被测器件30的测试区域，且多个第一被测器件30通过测试夹具固定在该测试区域内。具体实现时，该测试区域可以设置为多个凹陷的可插入区域，以便将各个被测器件分别插入一处凹陷的可插入区域内，并通过光纤耦合器进行可靠耦合，以使各个被测器件分别对准一束激光光束，从而实现被测器件入射光功率的准确定标。
[0030]另外，为了能够分别对各个被测器件进行控制，在图2所示的测试系统中进一步包括多路电源开关50。其中，多路电源开关50包括多个与第一被测器件30—一对应的独立开关，每一独立开关能够单独控制一个第一被测器件30。具体实现时，每一独立的电源开关的一端与供电电源60相连，另一端与一个第一被测器件的电源端相连(具体实现时可以通过高低温测试工装内的测试电路板与第一被测器件相连)。通过多路电源开关50能够分别对各个第一被测器件进行独立供电。除此之外，在图2所示的测试系统中还进一步包括多路射频开关70。其中，多路射频开关70包括多个与被测器件对应的独立开关，每一独立开关能够单独控制一个被测器件。具体实现时，每一独立的射频开关的一端与被测器件的输出端相连，另一端与示波器相连，从而控制是否将相应被测器件的输出信号传输至示波器，以实现输出信号幅度、时间等参数的准确测量。通过多路射频开关70能够分别控制各个被测器件实现独立的信号传输。具体实施时，为了便于操作，可以直接将测试电路板上的测试区域设置为与多路电源开关50以及多路射频开关70分别相连，以使被测器件插入测试区域后即可实现与多路电源开关50以及多路射频开关70的电气连接，从而简化操作过程。
[0031]由此可见，通过上述的多路电源开关50和多路射频开关70能够使各个被测器件所对应的各个光电通路相互隔离并独立控制，从而最大程度避免了通道间的信号串扰现象，提升了测试准确度。另外，为了进一步提升测试准确度，在本发明中，还可以进一步在测试电路板上设置滤波区域，该滤波区域内设置有多个与第一被测器件30—一对应的滤波电路，则各个第一被测器件30的输出端通过多路射频开关以及与该第一被测器件对应的滤波电路与示波器相连，其中，各个滤波电路用于对与该滤波电路相连的第一被测器件的输出信号进行滤波。具体实现时，每个被测器件可以先连接到多路射频开关，然后再通过多路射频开关连接到对应的滤波电路，进而由滤波电路与示波器相连;每个被测器件也可以先连接到对应的滤波电路，然后再通过滤波电路连接到多路射频开关，进而由多路射频开关与示波器相连。总之，本发明对具体细节不作限定，只要能够实现分别对各个被测器件的输出信号进行单独地滤波处理的效果即可。为了便于操作，可以在测试电路板上预先将测试区域设置为与滤波电路以及多路射频开关相连，以使被测器件插入测试区域后即可实现通过多路射频开关70以及滤波电路与示波器相连的目的，从而简化操作过程。
[0032]通过为每一路输出信号设置单独的滤波电路，能够更加有效的减少通道间的串扰问题。
[0033]另外，为了消除射频线缆从高低温箱内输出的寄生影响，还可根据被测器件的实际情况，在测试电路板上进行驱动补偿设计。而且，在测试电路板上通常还设计有安装孔以及光纤固定孔等，以保证光路传输的稳定性。具体实现时，测试电路板可以通过PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)等多种方式实现。
[0034]介绍完常温测试部件以及高低温测试部件后，接下来介绍测试控制装置，通过测试控制装置能够对常温测试部件和/或高低温测试部件输出的电信号进行控制、测量以及计算等处理，以便得出测试结果。具体地，测试控制装置包括图2中的示波器402、计算机401以及操作盒403。其中，示波器402分别与各个被测器件的输出端相连，用于接收各个被测器件输出的电信号，并显示对应的波形及参数。计算机401与示波器402以及各个被测器件分别相连，用于对示波器以及被测器件进行控制、计算。操作盒403与计算机401相连，主要用于容纳相关外部设备。
[0035]图3示出了上述测试系统中的部分部件的示意图。如图3所示，在光学平台上放置有光源和光衰减器。光衰减器输出的光信号通过光纤传输到高低温箱内。在高低温箱内进一步设置有高低温测试工装，以及位于高低温测试工装之上的被测器件(图中以DUT表示)。被测器件通过100路光纤(图中以多路光纤表示)与放置在光线固定架上的光分束器相连。被测器件通过线缆与机柜相连，在机柜内部进一步包含计算机、示波器、多路开关以及电源。
[0036]在该测试系统中，示波器、光源、光衰减器、电源、高低温箱均采用可编程设备实现，因此，整个测试系统能够由计算机和上位机软件进行自动控制，完成被测器件的响应度、响应时间、噪声、饱和光功率等指标的自动测试。
[0037]另外，在测试系统中还进一步包括光功率计92，该光功率计92与第二光分束器91相连，用于监测第二光分束器91的光功率是否满足预设值。当然，该光功率计92还可以进一步与第一光分束器20相连，用于监测第一光分束器20的光功率是否满足预设值。光功率计可以监测光分束器发出的至少一束光的功率值，以实现光路稳定性监控，从而有效提高输入光检测精度。
[0038]介绍完测试系统的具体结构之后，接下来介绍测试系统的具体工作流程。在进行测试之前需要完成的准备性工作如下:首先，将被测器件插入测试电路板，并将光纤耦合器与被测器件可靠耦合，然后，连接电源开关插座，并依次连接好被测器件的高速信号输出线缆。图4示出了本发明实施例提供的激光测试系统的工作流程示意图。如图4所示，在准备性工作完成之后，首先，系统上电先进行自检，如果有故障先进行故障排除直到自检正常。然后，设置相关参数，具体包括:示波器通道参数、激光器的脉宽与重频、电源电压、高低温测试参数(包括器件编号、测试温度、保温时间等参数)；接下来，等到激光光源稳定、且高低温箱达到设定温度并保持规定时间时，点击测试软件进行测试，在测试过程中，通过上位机的控制，测试系统按照设计的供电顺序、信号输出顺序依次完成被测器件的响应度、响应时间、噪声、饱和光功率等参数测试，并完成相关数据输出形成测试报告，直到该批器件测试结束，电源断电；最后，更换下一批器件直到所有批次都测试完毕。
[0039]通过上述过程即可实现被测器件的自动化测试，且最大程度地消除各路通道间的串扰现象，提升测试准确度。其中的被测器件可以是光探测器。
[0040]另外，由于任何电子元器件都存在一定的延迟特性，因此，为了降低系统延迟对测量结果的影响。本发明中还可以对系统的固有延迟进行标定，以便在计算测量结果时考虑固有延迟的影响，从而使测量结果尽可能地准确。图5示出了系统固有延迟标定示意图。由于光路和电路的传输损耗，系统固有延迟时间包括光延迟和点延迟两个部分。将光源产生的光同步信号接入示波器的CHl通道，然后，光源产生的光脉冲通过标准快速光敏管把输出信号接入示波器CH2通道。通过读取CHl和CH2之间的延迟时间得到系统固有延迟时间。通过对系统固有延迟时间进行测量能够进一步提升测试结果的准确度。
[0041]图6示出了高低温测试系统的软件界面图。其中，包括参数设置、系统状态、被测器件指标实时显示、测试结果和控制按键5个模块。参数设置模块可以设置测试温度、器件供电电压、激光脉宽和重频等参数;系统状态模块可以实时显示当前温箱温度、当前测试通道以及系统工作状态等信息;被测器件指标实时显示模块可以实时显示当前被测器件的延迟时间、响应时间、电压响应度、NEP、饱和输入光功率和工作波长等参数;测试结果模块可以实时显示已测器件总数以及合格和不合格的器件数;控制按键模块主要用于系统的开始、暂停/继续、停止、返回和查看本次结果等功能的控制。
[0042]综上，本发明通过巧妙的工装设计以及合理的光电测试设备搭配可以完成单元、象限类激光探测器的高、常、低温光电性能参数(响应时间、延迟时间、电压响应度、NEP等)测试，并实现测试数据的自动采集、处理、保存。本发明采用光分束器、多路射频开关和多路电源开关对测试通道间的光/电信号进行独立隔离，降低通道间的高速信号串扰问题，并可以通过控制计算机上位机软件同时对多个激光探测器进行光电参数自动测试。最后该系统适用于大批量光电器件测试领域，并有效提高测试精度、效率，降低工作量。
[0043]在传统的集中供电式的光电测试系统中，当多器件同时测试时，由高速信号从高低温箱内向外传输时，极易产生通道间的测试串扰问题，降低测试准确性。而且，在传统方式中，测试过程的操作、数据采集和记录由人工完成，导致测试结果受人工影响较大，不但耗时且容易出现失误。本发明中的测试系统为多通道抗干扰高速激光探测器高低温测试系统，能够分别对激光光源、供电电源和输出信号进行独立隔离处理，并在测试工装上对每一路信号都进行单独的电路滤波可有效减少通道间串扰问题，并且上位机软件可以自动控制光源、光分束器、光衰减器、示波器、多路开关等设备以进行自动测试。既可以避免多器件同时测量时的串扰、干扰等问题，同时可以极大的节省人工并避免人工操作引起的失误。另夕卜，整个系统的运行稳定性及数据可靠性较高。
[0044]本领域技术人员可以理解，虽然上述说明中，为便于理解，对方法的步骤采用了顺序性描述，但是应当指出，对于上述步骤的顺序并不作严格限制。
[0045]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如:R0M/RAM、磁碟、光盘等。
[0046]还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。
[0047]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种激光测试系统，其特征在于，包括:光源发生装置、第一光分束器、多个第一被测器件以及测试控制装置;其中， 光源发生装置，用于产生激光光源； 第一光分束器，与光源发生装置相连，用于将激光光源分为多个第一激光光束； 各个第一被测器件的输入端分别对准一个第一激光光束，并且，各个第一被测器件的电源端通过多路电源开关与供电电源相连，各个第一被测器件的输出端通过多路射频开关与测试控制装置相连； 并且，激光测试系统进一步包括:用于根据测试控制装置的控制对箱内温度进行调节的高低温箱，且第一光分束器以及第一被测器件置于高低温箱内。2.根据权利要求1的激光测试系统，其特征在于，进一步包括:第一测试电路板和测试夹具； 其中，第一测试电路板包括用于固定多个第一被测器件的测试区域，则多个第一被测器件通过测试夹具固定在测试区域内。3.根据权利要求2的激光测试系统，其特征在于，第一测试电路板上进一步包括用于设置滤波电路的滤波区域，滤波区域内设置有多个与第一被测器件--对应的滤波电路，则各个第一被测器件的输出端通过多路射频开关以及与该第一被测器件对应的滤波电路与测试控制装置相连，其中，各个滤波电路用于对与该滤波电路相连的第一被测器件的输出信号进行滤波。4.根据权利要求1-3任一的激光测试系统，其特征在于，多路电源开关中的每一路开关分别对应于一个第一被测器件的电源端，多路射频开关中的每一路开关分别对应于一个第一被测器件的输出端。5.根据权利要求1的激光测试系统，其特征在于，进一步包括:与光分束器相连的光功率计，用于监测光分束器输出的至少一个第一激光光束的功率值。6.根据权利要求1的激光测试系统，其特征在于，光源发生装置进一步包括:光学平台以及位于光学平台上的光源和光衰减器。7.根据权利要求1的激光测试系统，其特征在于，测试控制装置进一步包括:计算机和示波器，其中， 示波器的输入端通过多路射频开关与各个第一被测器件的输出端相连，用于显示第一被测器件的输出信号的相关参数； 计算机与示波器以及多个第一被测器件分别相连，用于对多个第一被测器件的输出信号进行控制和计算。8.根据权利要求1的激光测试系统，其特征在于，进一步包括:第二光分束器以及多个第二被测器件，其中， 第二光分束器与光源发生装置相连，用于将光源发生装置产生的激光光源分为多个第二激光光束； 各个第二被测器件的输入端分别对准各个第二激光光束，各个第二被测器件的电源端与供电电源相连，各个第二被测器件的输出端与测试控制装置相连。9.根据权利要求8的激光测试系统，其特征在于，进一步包括:控制开关，用于控制光源发生装置与第一光分束器连通，且与第二光分束器断开;或者，控制光源发生装置与第二光分束器连通，且与第一光分束器断开。10.根据权利要求1的激光测试系统，其特征在于，第一被测器件为光探测器。
【文档编号】G01M11/00GK106092510SQ201610383976
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月2日 公开号201610383976.0, CN 106092510 A, CN 106092510A, CN 201610383976, CN-A-106092510, CN106092510 A, CN106092510A, CN201610383976, CN201610383976.0
【发明人】余丽波, 姚志健, 柯尊贵, 孔繁林, 赵旭
【申请人】余丽波, 姚志健, 柯尊贵, 孔繁林, 赵旭