一种高可靠性的半导体激光器及用于其的芯片测试装置的制作方法

本发明涉及激光器，特别涉及一种高可靠性的半导体激光器及用于其的芯片测试装置。

背景技术：

1、由于半导体激光器具有制作简单、体积小、重量轻、工作寿命长、效率高等优点，因此在光通信、光泵浦、光存储、激光打印、医疗和材料加工等领域得到广泛应用。随着半导体激光器输出功率、转换效率、可靠性和制造工艺的提升，许多新的应用成为可能。在实际应用中，半导体激光器的可靠性是一个决定性因素。半导体激光器制备过程中所使用的粘合剂材料中挥发性的有机气体或无机气体成分与激光芯片材料反应生成的产物可能会在激光芯片表面沉积，这些反应性气体例如为硅氧烷、碳系列等，这些产物的沉积会导致激光芯片失效，此外空气中存在的灰尘、水汽、离子污染物等颗粒附着在激光芯片表面引起短路或开路同样会导致激光芯片的失效，从而大大降低了器件的可靠性。对于需要长期使用的器件来说，为克服激光芯片失效所带来的隐患，一般会对半导体激光系统进行气密封装，即向管壳中充入干燥空气或惰性气体。目前，绝大多数半导体激光系统采用整体封装技术，公开号为cn116053933a的中国发明专利申请公开了一种半导体激光器装置，该激光器装置将激光芯片与快慢轴准直镜、转向元件以及聚焦光学元件共同封装在管壳中。该封装方式没有考虑到在测试以及维修阶段，激光芯片可能会暴露在反应性气体或空气中，导致激光芯片失效等问题。为解决激光芯片失效等问题，进一步提升激光器可靠性，并实现高功率的半导体激光器，需要提出一种高可靠性以及高空间利用率的设计方案，同时针对本技术提出的高可靠性以及高空间利用率的激光器，还提出了一种专用测试装置，用于保证激光器的质量。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高可靠性的半导体激光器，包括多个发光模块，每个所述的发光模块竖直放置并沿纵向紧密排列，每个发光模块中包括多个半导体激光芯片，每个半导体激光芯片都配置有与其对应的快轴准直镜、慢轴准直镜和第一转向元件，多个所述的半导体激光芯片与其对应的快轴准直镜被封装在封装壳体内部，被封装在一个封装壳体内部的元件组成一个发光单元，封装壳体内部充满干燥空气或惰性气体，所述的封装壳体上沿快准直光输出方向设置有对应的窗口镜，快准直光经过窗口镜后在经过各自对应的慢轴准直镜，最后经过第一转向元件转向后的光沿慢轴准直镜的排列方向紧密排列。

2、进一步地，每个发光单元经窗口镜射出的为第一激光阵列，所述的第一转向元件用于将第一激光阵列旋转90°，旋转后的第一激光阵列沿快轴准直镜的排列方向紧密排列成第二激光阵列。

3、进一步地，还包括合束单元，所述的合束单元用于将经多个发光单元发出的第二激光阵列进行合束并传输至聚焦透镜单元。

4、进一步地，所述的合束单元包括半波片、第二转向元件和合束元件，所述的合束元件为偏振分光器或双色镜，所述的聚焦透镜单元包括一个或多个透镜，用于将合束光聚焦至光纤端面，所述的第一转向元件和第二转向元件为反射镜或其他可以达到相同效果的光学元件。

5、进一步地，包括底座，所述的底座上设置有第一罐体和第二罐体，所述的第一罐体与底座固定连接，底座与第二罐体活动连接，所述的底座与第二罐体的内部设置有支架主体，所述的支架主体上设置有多个待测试元件，待测试元件即为发光单元，所述的底座和第二罐体的外侧设置有安装架，所述的安装架上设置有转动驱动组件、电源连接组件以及激光接收组件，所述的第一罐体与第二罐体密封用于测试位于支架主体上的待测试元件的密封性，第一罐体与第二罐体打开之后通过转动驱动组件、电源连接组件以及激光接收组件进行电学参数测试。

6、进一步地，所述的底座上固定安装有导向杆，第一罐体固定安装在导向杆上，所述的导向杆上滑动安装有滑动座，滑动座与第三电缸的活动端固定连接，所述的滑动座上固定安装有两个限位环，第二罐体转动同时滑动安装在限位环内部，第二罐体上位于两个限位环之间的位置固定安装有齿圈，所述的滑动座下方转动安装有第一驱动齿轮，所述的第一驱动齿轮与第一电机的输出轴固定连接，第一电机固定安装在滑动座上，第一驱动齿轮与齿圈形成齿轮传动，所述的第一罐体的外圈和第二罐体的内圈设置有互相匹配的螺纹结构，用于实现第一罐体与第二罐体密封。

7、进一步地，所述的第一罐体内部同轴固定安装有套管，所述的套管为中空结构，第二罐体内部转动安装有支撑管，所述的支撑管转动同时滑动安装在套管内部，所述的支撑管上固定安装有安装板，安装板的两端固定安装有第二电缸，第二电缸的活动端与支架主体固定连接，所述的支架主体转动同时滑动安装在套管外侧。

8、进一步地，所述的支架主体外圆周上设置有多个用于放置待测试元件的容纳槽，所述的容纳槽对应的支架主体的端面设置有容纳缺口，容纳缺口用于容纳待测试元件上的导线，所述的支架主体上远离容纳缺口的端面上固定安装有固定环，所述的固定环上通过第四电缸安装有定位环，定位环用于实现待测试元件在支架主体轴线方向的定位，支架主体上位于每个容纳槽的同一侧均设置有挡板，所述的挡板上通过第六电缸安装有固定板，所述的固定板用于实现待测试元件在支架主体圆周方向的定位。

9、进一步地，所述的支架主体上靠近容纳缺口的一端转动安装有转盘，所述的转盘与支架主体之间滑动安装有多个压杆，压杆的数量与待测试元件相同，所述的压杆上固定安装有滑块，滑块穿过转盘，所述的转盘上通过第五电缸安装有滑环，所述的滑环与滑块之间通过铰接杆铰接，所述的转盘上固定安装有第二电机，第二电机的输出轴上固定安装有第二驱动齿轮，所述的支架主体的内侧设置有固定齿圈，所述的第二驱动齿轮与固定齿圈形成齿轮传动。

10、进一步地，所述的安装架通过第一电缸安装在底座上，所述的转动驱动组件包括齿环，所述的安装架上设置有弧形槽，弧形槽内部滑动安装有限位板，限位板上固定安装有电机座，所述的电机座上设置有第三电机，第三电机的输出轴上固定安装有第三驱动齿轮，所述的第三驱动齿轮与齿环形成齿轮传动，限位板与第一限位筒固定连接，第一限位筒上固定安装有第一连接板，第一限位筒内部设置为中空结构，第一连接板上还固定安装有第七电缸，第七电缸的输出轴与第一联动板的一端固定连接，第一联动板的另一端与第一滑动杆固定连接，第一滑动杆滑动安装在第一限位筒内部，所述的第一滑动杆下端设置有插板，支架主体上设置有与插板配合使用的插入孔；

11、所述的电源连接组件包括固定安装在安装架上的第二限位筒，所述的第二限位筒内部滑动安装有第二滑动杆，第二滑动杆的下方设置有弯板，第二滑动杆上靠近下端的部分设置有第三连接板，第三连接板上滑动安装有活动板，所述的第二限位筒上固定安装有第二连接板，所述的第二连接板上还固定安装有第八电缸，所述的第八电缸的活动端上固定安装有第二联动板，所述的第二联动板与第二滑动杆固定连接；

12、所述的激光接收组件包括三角架，所述的三角架滑动安装在安装架上，三角架的端部与安装架之间设置有第九电缸，所述的三角架上设置有用于改变激光方向的转向镜。

13、本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明提出的半导体激光器将激光芯片与快轴准直镜单独封装，避免了在测试以及维修阶段，激光芯片可能会暴露在反应性气体或空气中，导致激光芯片失效的问题，延长了激光器的使用寿命，将多个发光单元竖直放置并沿纵向紧密排列，提高了激光器内部的空间利用率，实现了激光器对于小体积与高功率的要求；（2）本发明公开的测试装置通过单一设备同时实现了密封性测试和电学参数测试，结构简单，有效缩短了测试周期；（3）本发明公开的测试装置将转换待测试元件的功能与电源连接结合起来，将多个待测试元件的导线同时固定，然后依次连接电源正极，激光接收器单独接收每个窗口镜射出的激光，结构巧妙，测试结果精准可靠。