專利名稱：激光器發(fā)散角測量儀和測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電子器件制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，更具體說是一種激光器發(fā)散角測量儀及其測量方法。
背景技術(shù)：
在光纖通信用半導(dǎo)體激光器的制備過程中，核心部件激光器芯片的性能參數(shù)直接決定了整個器件及模塊的性能。
激光器芯片的出射光束具有一定的發(fā)散角，并且在X，Y方向上有不同的角度。為提高激光器光束與光纖的耦合效率，通常在出射光束光軸上放置一透鏡，根據(jù)激光器光束和工藝要求的不同采用球面或非球面透鏡。對于不同批次的激光器芯片其發(fā)散角不一致，而透鏡的尺寸及參數(shù)都是固定的。為使不同發(fā)散角的出射光束均能通過相同的透鏡重構(gòu)出腰斑較小、能量集中的新光束，需要調(diào)整芯片與透鏡的距離。以TO封裝激光器為例，也就是調(diào)整芯片在熱沉上的位置。在TO激光器蓋帽前無法檢測通過透鏡后的光束，而蓋帽后又無法調(diào)整激光器芯片與透鏡的相對位置。因此必須首先測得芯片的發(fā)散角特性，以此作為其在熱沉上的位置選擇依據(jù)。
目前測量激光器遠(yuǎn)場發(fā)散角的方法主要有光電探測器測量法以及CCD照相法。
光電探測器測量法固定激光器，在激光光束的第一位置處放置探測器，并使探測器沿以激光器出光面為圓心的圓弧移動，在移動過程中由探測器電流測量出不同位置的相對光強(qiáng)值，同時記錄該點(diǎn)位置，直至探測器無響應(yīng)為止；沿垂直此平面方向旋轉(zhuǎn)激光器一定角度，重復(fù)前一步驟；再旋轉(zhuǎn)激光器，直至激光器旋轉(zhuǎn)90度角。經(jīng)微機(jī)處理數(shù)據(jù)后，可以得出激光器X，Y方向發(fā)散角。
上述方法無法測量口徑太小的激光光束，因?yàn)樘綔y器探測面與激光光斑可相比擬，探測器移動測量的次數(shù)就很少，致使此方法失效。
CCD照相法固定激光器，垂直于光軸方向放置CCD傳感器，微機(jī)采集傳感器輸出信號，根據(jù)各象素點(diǎn)感應(yīng)電勢可得到激光器光場的相對強(qiáng)弱，再由光場半高寬得出發(fā)散角。
由于微機(jī)處理得到的發(fā)散角直接決定于CCD傳感器，因此要求CCD有較高的線性響應(yīng)度。實(shí)踐表明CCD的線性響應(yīng)度具有較強(qiáng)的波長選擇性，此方法對于CCD傳感器要求很高，精度低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有發(fā)散角測量方法精度低，測量范圍窄的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于，提供一種發(fā)散角測量儀和測量方法，該測量儀采用全新的機(jī)械結(jié)構(gòu)，能夠測量口徑很小的激光光斑；對于各種波長的激光器都很高的測量精度。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明一種激光器發(fā)散角測量儀，其特征在于，其中包括一旋轉(zhuǎn)微調(diào)架1，該旋轉(zhuǎn)微調(diào)架可旋轉(zhuǎn)微調(diào)，該旋轉(zhuǎn)微調(diào)架安裝在底座上；一二維微調(diào)架固定于旋轉(zhuǎn)微調(diào)架上，該二維微調(diào)架可在X、Y軸方向微調(diào)；一柱型配合件，該柱型配合件固定于二維微調(diào)架上，該柱型配合件上開有一圓形凹槽；一三維微調(diào)架，該三維微調(diào)架安裝在底座上；一拉錐光纖固定于三維微調(diào)架上；一恒流電源，該恒流電源安裝在底座上，該恒流電源與激光器管腳相連；一光功率計，該光功率計與光纖相連，該光功率計安裝在底座上。
其中在柱型配合件的圓形凹槽內(nèi)卡入配合有一圓形夾具，該圓形夾具的中間有一圓形凹槽，在圓形凹槽的下方有一方形凹槽，該方形凹槽用于激光器芯片底座固定，在圓形凹槽的中心開有一圓孔；其中夾具上的圓形凹槽中心的圓孔的直徑小于圓形凹槽的直徑且大于底座管腳間距。
本發(fā)明一種激光器發(fā)散角測量方法，其特征在于，包括如下步驟1)調(diào)整微調(diào)架，使待測端激光器出光面趨近微調(diào)架圓心；2)旋轉(zhuǎn)微調(diào)架，用顯微鏡觀察待測端激光器出光面是否位于微調(diào)架圓心，重復(fù)步驟至激光器出光面處于微調(diào)架圓心；
3)給激光器上電，調(diào)節(jié)微調(diào)架使光功率計讀數(shù)最大，即進(jìn)入探測端光纖頭的光強(qiáng)最大；4)細(xì)調(diào)微調(diào)架，并記錄相同間隔旋轉(zhuǎn)角度及相對應(yīng)的光功率讀數(shù)直至光功率計讀數(shù)無變化為止；5)反方向調(diào)整微調(diào)架，重復(fù)步驟4；6)將夾具旋轉(zhuǎn)一角度，重復(fù)步驟4、5至夾具旋轉(zhuǎn)超過90度；7)將數(shù)據(jù)送計算機(jī)處理，即可得到完整光場分布及X、Y方向發(fā)散角數(shù)值。
其中在測量過程中探測端固定不動。
其中在測量過程中待測端自轉(zhuǎn)而無平移。
本發(fā)明的有益效果是采用光纖頭探測光場強(qiáng)度，探測范圍小，可以測量口徑很小的激光光斑；光強(qiáng)信號輸入光功率計，可以設(shè)置光功率計參數(shù)以適應(yīng)不同波長光場的測量；在測量過程中，僅僅有激光器的自轉(zhuǎn)而光纖沒有移動，大大提高了測試精度。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，其中圖1是本發(fā)明一種發(fā)散角測量儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明一種發(fā)散角測量儀夾具正面圖。
圖3是本發(fā)明一種發(fā)散角測量儀夾具剖面?zhèn)纫晥D。
圖4是本發(fā)明一種發(fā)散角測量儀柱型配合件正面圖。
圖5是本發(fā)明一種發(fā)散角測量儀柱型配合件俯視圖。
具體實(shí)施例方式請參閱圖1、圖2、圖3、圖4及圖5所示，本發(fā)明一種激光器發(fā)散角測量儀，其中包括一旋轉(zhuǎn)微調(diào)架1，該旋轉(zhuǎn)微調(diào)架1可旋轉(zhuǎn)微調(diào)，該旋轉(zhuǎn)微調(diào)架1安裝在底座10上(圖1中)；一二維微調(diào)架2固定于旋轉(zhuǎn)微調(diào)架1上，該二維微調(diào)架2可在X，Y軸方向微調(diào)；一柱型配合件3，該柱型配合件3固定于二維微調(diào)架2上，該柱型配合件3上開有一圓形凹槽31(圖4、圖5中)；其中在柱型配合件3的圓形凹槽31內(nèi)卡入配合有一圓形夾具5，該圓形夾具5的中間有一圓形凹槽51(圖2、圖3中)，在圓形凹槽51的下方有一方形凹槽52，該方形凹槽52用于激光器芯片底座4固定，在圓形凹槽51的中心開有一圓孔53；其中夾具5上的圓形凹槽51中心的圓孔53的直徑小于圓形凹槽51的直徑且大于底座4管腳間距。
一三維微調(diào)架7，該三維微調(diào)架7安裝在底座10上；一拉錐光纖6固定于三維微調(diào)架7上；一恒流電源8(恒流電源8為現(xiàn)有技術(shù))，該恒流電源8安裝在底座10上，該恒流電源8與激光器管腳相連；一光功率計9(光功率計9為現(xiàn)有技術(shù))，該光功率計9與光纖6相連，該光功率計9安裝在底座10上。
本發(fā)明一種激光器發(fā)散角測量方法，包括如下步驟1)調(diào)整微調(diào)架2，使待測端激光器出光面趨近微調(diào)架1圓心；2)旋轉(zhuǎn)微調(diào)架1，用顯微鏡觀察待測端激光器出光面是否位于微調(diào)架1圓心，重復(fù)步驟1至激光器出光面處于微調(diào)架1圓心；3)給激光器上電，調(diào)節(jié)微調(diào)架7使光功率計讀數(shù)最大，即進(jìn)入探測端光纖頭的光強(qiáng)最大；4)細(xì)調(diào)微調(diào)架1，并記錄相同間隔旋轉(zhuǎn)角度及相對應(yīng)的光功率讀數(shù)直至光功率計讀數(shù)無變化為止；5)反方向調(diào)整微調(diào)架1，重復(fù)步驟4；6)將夾具5旋轉(zhuǎn)一角度，重復(fù)步驟4、5至夾具5旋轉(zhuǎn)超過90度；7)將數(shù)據(jù)送計算機(jī)處理，即可得到完整光場分布及X，Y方向發(fā)散角數(shù)值。
其中在測量過程中探測端固定不動。
其中在測量過程中待測端自轉(zhuǎn)而無平移。
在圖2、圖3、圖4、圖5的實(shí)施例中，配合件3及夾具5為不銹鋼材料。采用機(jī)械加工技術(shù)，得到一高5mm，直徑30mm的圓柱體，即激光器夾具5雛形。在此圓柱體前表面刻上角度，其作用是在測量過程中可以據(jù)此確定夾具5的轉(zhuǎn)動角度；在此圓柱體前表面中心鉆一直徑5.6mm深1.5mm的圓形凹槽51，其作用是提供激光器底座4的固定位置；在其中心再鉆一直徑3mm的圓孔53，其作用是可以使激光器底座4管腳引至夾具5背面；在圓形凹槽51下部銑出一深1.5mm的方形凹槽52，其大小由楔形物及其固定螺絲決定；在方形凹槽中心鉆一螺孔以固定楔形物。采用機(jī)械加工技術(shù)得到一長為36mm高60mm寬10mm的長方體，即柱型配合件3雛形。在其底部有前后兩個固定螺絲的凸出部位，其作用是使柱型配合件3固定于二維微調(diào)架2上；在其頂部銑一內(nèi)徑為30mm深5mm的半圓凹槽32，夾具5卡入此凹槽并可自由轉(zhuǎn)動；在配合件3上再加一與其吻合的固定件保證夾具5的穩(wěn)定。配合件3背面銑一大于夾具5背面圓孔53的缺口31。其目的是可以使激光器底座管腳引至配合件3背面。
在圖1的實(shí)施例中，完成貼片的激光器底座4固定在夾具5中央；夾具5卡入配合件3凹槽中；要保證激光器管腳不接觸到夾具3或配合件5。在旋轉(zhuǎn)微調(diào)架1上固定二維微調(diào)架2；在微調(diào)架2上固定柱型配合件3；拉錐光纖6固定于三維微調(diào)架7上并送光功率計9檢測。恒流電源8能提供從零至50毫安電流。其輸出端與激光器管腳連接。光功率計9能提供各種半導(dǎo)體激光器波長測量范圍。
權(quán)利要求
1.一種激光器發(fā)散角測量儀，其特征在于，其中包括一旋轉(zhuǎn)微調(diào)架1，該旋轉(zhuǎn)微調(diào)架可旋轉(zhuǎn)微調(diào)，該旋轉(zhuǎn)微調(diào)架安裝在底座上；一二維微調(diào)架固定于旋轉(zhuǎn)微調(diào)架上，該二維微調(diào)架可在X、Y軸方向微調(diào)；一柱型配合件，該柱型配合件固定于二維微調(diào)架上，該柱型配合件上開有一圓形凹槽；一三維微調(diào)架，該三維微調(diào)架安裝在底座上；一拉錐光纖固定于三維微調(diào)架上；一恒流電源，該恒流電源安裝在底座上，該恒流電源與激光器管腳相連；一光功率計，該光功率計與光纖相連，該光功率計安裝在底座上。
2.如權(quán)利要求1所述的激光器發(fā)散角測量儀，其特征在于，其中在柱型配合件的圓形凹槽內(nèi)卡入配合有一圓形夾具，該圓形夾具的中間有一圓形凹槽，在圓形凹槽的下方有一方形凹槽，該方形凹槽用于激光器芯片底座固定，在圓形凹槽的中心開有一圓孔；
3.如權(quán)利要求2所述的激光器發(fā)散角測量儀，其特征在于，其中夾具上的圓形凹槽中心的圓孔的直徑小于圓形凹槽的直徑且大于底座管腳間距。
4.一種激光器發(fā)散角測量方法，其特征在于，包括如下步驟1)調(diào)整微調(diào)架，使待測端激光器出光面趨近微調(diào)架圓心；2)旋轉(zhuǎn)微調(diào)架，用顯微鏡觀察待測端激光器出光面是否位于微調(diào)架圓心，重復(fù)步驟至激光器出光面處于微調(diào)架圓心；3)給激光器上電，調(diào)節(jié)微調(diào)架使光功率計讀數(shù)最大，即進(jìn)入探測端光纖頭的光強(qiáng)最大；4)細(xì)調(diào)微調(diào)架，并記錄相同間隔旋轉(zhuǎn)角度及相對應(yīng)的光功率讀數(shù)直至光功率計讀數(shù)無變化為止；5)反方向調(diào)整微調(diào)架，重復(fù)步驟4；6)將夾具旋轉(zhuǎn)一角度，重復(fù)步驟4、5至夾具旋轉(zhuǎn)超過90度；7)將數(shù)據(jù)送計算機(jī)處理，即可得到完整光場分布及X、Y方向發(fā)散角數(shù)值。
5.如權(quán)利要求4所述的激光器發(fā)散角測量方法，其特征在于，其中在測量過程中探測端固定不動。
6.如權(quán)利要求4所述的激光器發(fā)散角測量方法，其特征在于，其中在測量過程中待測端自轉(zhuǎn)而無平移。
全文摘要
一種激光器發(fā)散角測量儀，其中包括一旋轉(zhuǎn)微調(diào)架1，該旋轉(zhuǎn)微調(diào)架可旋轉(zhuǎn)微調(diào)，該旋轉(zhuǎn)微調(diào)架安裝在底座上；一二維微調(diào)架固定于旋轉(zhuǎn)微調(diào)架上，該二維微調(diào)架可在X、Y軸方向微調(diào)；一柱型配合件，該柱型配合件固定于二維微調(diào)架上，該柱型配合件上開有一圓形凹槽；一三維微調(diào)架，該三維微調(diào)架安裝在底座上；一拉錐光纖固定于三維微調(diào)架上；一恒流電源，該恒流電源安裝在底座上，該恒流電源與激光器管腳相連；一光功率計，該光功率計與光纖相連，該光功率計安裝在底座上。
文檔編號G01M11/02GK1635354SQ200310123408
公開日2005年7月6日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者祝寧華, 宋海鵬, 劉戩, 袁海慶 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所