專利名稱：半導體激光器溫度特性參數即升即測測試裝置及方法
技術領域：
本發明是一種半導體激光器溫度特性參數測試方法。屬于激光器性能測試技術領域。
背景技術：
溫度是影響半導體激光器性能的重要因素，對半導體激光器溫度特性測試有著重要的意義。與本發明有關的已知技術是申請號為200410074308.7的一件中國發明專利申請所公開的一項名為“半導體激光器參數測試用填充液態導熱媒質控溫裝置”的技術方案。見圖1所示，在封閉的保溫箱1內填充導熱媒質2，加熱棒3安放在保溫箱1內一側下部，在加熱棒3的上方裝有控溫傳感器4，另外，在保溫箱1內上部中心部位設置一個精密溫度探測器5，由保持架6將被測器件7的被加熱部分保持在精密溫度探測器5上方的導熱媒質2中，保持架6中空，以導出被測器件7發出的激光束，安放在保溫箱1外部上方的光電探測器8對準被導出的激光束實現光電探測。另外，該裝置還在保溫箱1內的導熱媒質2的中央安置一個導流筒9；在環行空間10加熱棒3與被測器件7之間，安放若干塊網狀穩流板11。采用該裝置測試的過程是，加熱棒3給導熱媒質2加熱，在導流筒9和網狀穩流板11的共同作用下，保溫箱1中所填充的導熱媒質2的溫度逐步上升并由控溫傳感器4和精密溫度探測器5控制在一個預設的溫度上，此時，浸在液態導熱媒質2中的被測器件7的溫度與附近的液態導熱媒質2的溫度非常接近，就將精密溫度探測器5所顯示的溫度視為被測器件7的溫度，當溫度穩定時，再測試被測器件7的一系列溫度特性參數。需要測試下一個預設溫度的特性參數時，繼續升溫，重復上述過程。

發明內容
上述已知技術之裝置存在的不足主要是結構復雜。而其測試方法存在的不足是，在測試半導體激光器的溫度特性時，需要對溫度實施控制。具體來講就是當溫度升高到預設溫度時，由溫度傳感器發出信號控制加熱部件停止加熱，并且加熱總會有些慣性，又由于液態導熱媒質是被盛放在保溫箱中，所以要使溫度準確降回到預設溫度，需要等待，然后還需由控溫系統將溫度穩定在預設值上，當需要測試下一個溫度的特性參數時，再重復上述過程。另外，這種方法一般是測試有限、段續的溫度值上的半導體激光器的特性參數，因而，不能掌握半導體激光器某一種溫度特性參數的詳細數據，所繪制的溫度特性參數曲線也是近似的。為了簡化半導體溫度特性參數測試裝置以及簡便、快速、詳細地測試半導體激光器溫度特性參數，真實反映半導體激光器的性能，我們提出了一項主題為半導體激光器溫度特性參數即升即測測試裝置及方法的技術方案。
本發明之裝置是這樣實現的，見圖2所示，在保溫箱12中充滿液態導熱媒質13，加熱器14安裝在保溫箱12內的底部，待測器件半導體激光器15安裝在保溫箱12頂部中央，被加熱部分探入保溫箱12內并與導熱媒質13接觸，發光部分暴露在保溫箱12外部，并與探測部件16相對，在保溫箱12內的頂部接近半導體激光器15處安放溫度傳感器17，并且，溫度傳感器17與半導體激光器15的被加熱部分相抵；加熱器14給導熱媒質13加熱，再由導熱媒質13通過對流給半導體激光器15加熱，由溫度傳感器17檢測半導體激光器15的溫度，由探測部件16探測半導體激光器15在溫度傳感器17所檢測到的溫度下的特性參數。
本發明之方法是這樣實現的，加熱器14開始持續加熱，導熱媒質13自由升溫并給半導體激光器15加熱，溫度傳感器17隨時檢測半導體激光器15的溫度，探測部件16時刻探測半導體激光器15的溫度特性，直到完成在整個溫度變化范圍內的測試，加熱器14停止加熱，檢測過程進入自由降溫階段，在測試過程中，在每一時刻，都取得一組溫度——特性參數數據對。
與已知技術相比，本發明之裝置只采用一個溫度傳感器件，進一步還可以簡化已知技術協調兩個溫度傳感器件的外圍設施，并且省去了導流筒和網狀穩流板等部件，使得測試裝置大為簡化。
與已知技術相比，本發明之方法采用自由升溫，隨時測試，也就是即升即測，無須停頓，無須精密控溫，對于像光功率、電壓、光譜等參數，不管升溫速率是多少，均可以在某一溫度間隔如1度內逐點完成測試。因此，實現了簡便、快速、詳細地測試半導體激光器的溫度特性參數。


圖1是已知技術控溫裝置示意圖。圖2是本發明半導體激光器溫度特性參數測試裝置示意圖。此圖兼作摘要附圖。圖3是本發明半導體激光器溫度特性參數測試裝置附帶外圍設施示意圖。圖4是本發明半導體激光器溫度特性參數測試方法流程示意圖。
具體實施例方式
見圖2、3所示，本發明之裝置由保溫箱12、在保溫箱12中填充的液態導熱媒質13、加熱器14、探測部件16以及溫度傳感器17組成。加熱器14給導熱媒質13加熱，再由導熱媒質13通過對流給半導體激光器15加熱。其中，導熱媒質13采用變壓器油，加熱器14為環形電熱部件，經繼電器與加熱器電源相連，繼電器由控制系統控制通、斷。控制系統是一個單片機，選用mega64。探測部件16的選用因所測試的溫度特性參數的不同而不同，如測試光功率，探測部件16則選用光功率探測器，光功率探測器接放大器A和平均值電路A，其后是控制系統中的10位A/D轉換器A。如測試光譜，則選用光纖耦合器，經光譜儀接入控制系統。溫度傳感器17與半導體激光器15的被加熱部分相抵，溫度傳感器17是一個一線制數字溫度傳感器DS18B20，其精確度為0.0625℃，測溫范圍為-55～+125℃。；由溫度傳感器17檢測半導體激光器15的溫度，送入控制系統。半導體激光器15接電流可調式脈沖驅動源；還與差動放大器B、平均值電路B，其后是控制系統中的8位A/D轉換器B。控制系統外圍接有時鐘芯片DS1302，提供秒、分、時、日等信息。還接有顯示器，顯示測試結果。在控制系統中設有存儲器，存儲溫度數據、器件參數以及時間信息。
下面以測試光功率和器件電壓為例介紹本發明之方法，見圖3、4所示，控制系統控制繼電器打開加熱器電源，加熱器14開始持續加熱，導熱媒質13自由升溫并給半導體激光器15加熱，測試溫度范圍為從室溫到80℃，溫度上升速率符合以下規律k=dTdt=PheatCoilm]]>式中Pheat為加熱器功率，Coil為導熱媒質的比熱，m是導熱媒質的質量。溫度傳感器17隨時檢測半導體激光器15的溫度，并由控制系統每隔一段時間如一分鐘讀取并存入存儲器。半導體激光器15在0.1％窄脈沖占空比的脈沖驅動源驅動下開始工作。當測試光功率參數時，探測部件16是一種光功率探測器，時刻探測半導體激光器15的光功率輸出，直到完成在整個溫度變化范圍內的測試，經放大器A和平均值電路A對所探測到的信號的處理，得到脈沖光功率平均值，送入10位A/D轉換器A轉換，得到光功率的數據，存入存儲器。當測試光譜參數時，探測部件16則是一種光纖耦合器，將激光光束耦合傳輸到光譜儀中，由光譜儀輸出的光譜參數如中心波長、譜線寬度等，送入控制系統，存入存儲器。來自半導體激光器15兩端的電壓信號由差動放大器B測出，經平均值電路B送至8位A/D轉換器B后，得到器件電壓的數據，存入存儲器。時鐘芯片DS1302提供秒、分、時、日等信息，控制系統將同一時刻的溫度數據、光功率數據或者器件電壓數據與此時的時間一同存入存儲器。隨著時間的推移、溫度的上升，一組組溫度、器件參數被檢測和存儲。存儲器每記錄一次包括日期、小時、分鐘、溫度、光功率和器件電壓6個量，共占用8個字節，控制系統內部存儲容量完全能滿足要求。當溫度升到結束測試溫度值時，控制系統控制繼電器斷開加熱器電源，加熱器14停止加熱，測試過程進入自由降溫階段，測試結束。測試結果可以從顯示器上讀出。
權利要求
1.一種半導體激光器溫度特性參數即升即測測試裝置，其特征在于，由保溫箱(12)、液態導熱媒質(13)、加熱器(14)、探測部件(16)以及溫度傳感器(17)組成，在保溫箱(12)中充滿液態導熱媒質(13)，加熱器(14)安裝在保溫箱(12)內的底部，待測器件半導體激光器(15)安裝在保溫箱(12)頂部中央，被加熱部分探入保溫箱(12)內并與導熱媒質(13)接觸，發光部分暴露在保溫箱(12)外部，并與探測部件(16)相對，在保溫箱(12)內的頂部接近半導體激光器(15)處安放溫度傳感器(17)，并且，溫度傳感器(17)與半導體激光器(15)的被加熱部分相抵。
2.根據權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，加熱器(14)為環形電熱部件，經繼電器與加熱器電源相連，繼電器由控制系統控制通、斷。
3.根據權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，探測部件(16)的選用因所測試的溫度特性參數的不同而不同①測試光功率，探測部件(16)則選用光功率探測器，光功率探測器接放大器A和平均值電路A，其后是控制系統中的10位A/D轉換器A。②測試光譜，則選用光纖耦合器，經光譜儀接入控制系統。
4.根據權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，半導體激光器(15)接差動放大器B、平均值電路B，其后是控制系統中的8位A/D轉換器B。
5.根據權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，在控制系統中設有存儲器，存儲溫度數據、器件參數以及時間信息。
6.一種與權利要求1所述測試裝置配套的半導體激光器溫度特性參數即升即測測試方法，其特征在于，加熱器(14)開始持續加熱，導熱媒質(13)自由升溫并給半導體激光器(15)加熱，溫度傳感器(17)隨時檢測半導體激光器(15)的溫度，探測部件(16)時刻探測半導體激光器(15)的溫度特性，直到完成在整個溫度變化范圍內的測試，加熱器(14)停止加熱，檢測過程進入自由降溫階段，在測試過程中，在每一時刻，都取得一組溫度——特性參數數據對。
7.根據權利要求6所述的測試方法，其特征在于，測試溫度范圍為從室溫到80℃。
8.根據權利要求6所述的測試方法，其特征在于，控制系統每隔一段時間讀取溫度傳感器(17)檢測的溫度，并存入存儲器。
9.根據權利要求6所述的測試方法，其特征在于，來自半導體激光器(15)兩端的電壓信號由差動放大器B測出，經平均值電路B送至8位A/D轉換器B后，得到器件電壓的數據，存入存儲器。
10.根據權利要求6所述的測試方法，其特征在于，控制系統將同一時刻的溫度數據、光功率數據或者器件電壓數據與此時的時間一同存入存儲器。
全文摘要
半導體激光器溫度特性參數即升即測測試裝置及方法屬于激光器性能測試技術領域。已知技術之裝置存在的不足主要是結構復雜。而其測試方法存在的不足是，在測試半導體激光器的溫度特性時，需要對溫度實施控制。本發明之裝置僅由保溫箱、導熱媒質、加熱器、待測器件、探測部件以及溫度傳感器組成。本發明之方法為，加熱器開始持續加熱，導熱媒質自由升溫并給半導體激光器加熱，溫度傳感器隨時檢測半導體激光器的溫度，探測部件時刻探測半導體激光器的溫度特性，直到完成在整個溫度變化范圍內的測試，加熱器停止加熱，檢測過程進入自由降溫階段，在測試過程中，在每一時刻，都取得一組溫度——特性參數數據對。本發明可應用于半導體激光器教學、研究和制造領域。
文檔編號H01S5/00GK1888928SQ200610104149
公開日2007年1月3日 申請日期2006年8月2日 優先權日2006年8月2日
發明者馬建立, 鐘景昌, 郝永芹, 趙英杰, 史全林, 李海軍 申請人:長春理工大學