專利名稱：高功率半導(dǎo)體激光器模塊的檢測裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高功率半導(dǎo)體激光器模塊，特別是一種高功率半導(dǎo)體激光器模塊的測 試裝置和方法。
背景技術(shù)：
高功率半導(dǎo)體激光器具有體積小、效率高、閾值低、工作壽命長等優(yōu)點，用于作為 固體激光器泵浦光源或直接光源已進入研制系統(tǒng)，具有千瓦級的高功率半導(dǎo)體激光器陣列 也直接進入了工業(yè)應(yīng)用。在很多的應(yīng)用領(lǐng)域需要對激光介質(zhì)(棒狀)進行側(cè)面泵浦，所以 就出現(xiàn)了半圓環(huán)形或圓環(huán)形的封裝結(jié)構(gòu)的高功率半導(dǎo)體激光器模塊，目前只能通過在未封 裝之前測試每個高功率半導(dǎo)體激光器的性能來推斷封裝成形后的性能，封裝后的功率性能 影響會不大，但其波長由于封裝中散熱裝置的不同會發(fā)生漂移，模塊中波長分布不均勻會 導(dǎo)致泵浦激光介質(zhì)由于吸收不同而造成熱分布的不均勻，從而導(dǎo)致整個固體激光器的光束 質(zhì)量等性能的下降，所以需要對這兩種封裝結(jié)構(gòu)的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的波長分布和 相對功率分布等性能進行測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有測試方法的不足，提供一種高功率半導(dǎo)體激光器 模塊的測試方法和裝置，該方法和裝置對于半圓環(huán)形或圓環(huán)形的封裝結(jié)構(gòu)的高功率半導(dǎo)體 激光器的測量具有結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低、操作方便等優(yōu)點。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種高功率半導(dǎo)體激光器模塊的測試裝置，特點在于該裝置包括測試棒、測試棒 固定夾具、聚焦透鏡、導(dǎo)光光纖和探測器，所述的測試棒是由一端具有45°斜截面并鍍有對 激光二極管波長的高反膜，另一端截面為正圓面的兩根結(jié)構(gòu)相同的透明材料棒且所述的斜 截面相對共軸膠合而成，測試棒置于所述的測試棒固定夾具上，在所述的測試棒的一端或 兩端外設(shè)置所述的聚焦透鏡，所述的導(dǎo)光光纖的一端位于所述的聚焦透鏡的焦點，另一端 接所述的探測器的輸入端。所述的測試棒為實心棒或空心棒。所述的測試棒由晶體或玻璃材料制成。所述的探測器為光譜儀或功率計。利用所述的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的測試裝置對高功率半導(dǎo)體激光器模塊進 行測試的方法，該方法包括下列步驟①所述的高功率半導(dǎo)體激光器模塊是由多個半導(dǎo)體激光二極管封裝成發(fā)光指向 軸心的圓環(huán)或半圓環(huán)的高功率半導(dǎo)體激光器模塊，將所述的測試棒穿過待測的圓環(huán)或半圓 環(huán)的高功率半導(dǎo)體激光器模塊并固定在測試棒固定夾具上，調(diào)節(jié)好測試光路；②啟動所述的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的電源，與所述的測試棒斜截面相對的半 導(dǎo)體激光二極管發(fā)出的光經(jīng)所述的測試棒斜截面反射后沿測試棒的軸向出射，由所述的聚焦透鏡聚焦，經(jīng)導(dǎo)光光纖輸入到所述的光譜儀或功率計進行波長和功率檢測；③驅(qū)使所述的測試棒繞其軸線旋轉(zhuǎn)，使所述的測試棒的斜截面與所述的圓環(huán)或半 圓環(huán)的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的半導(dǎo)體激光二極管一一地相對，所述的光譜儀或功率計 依次記錄與所述的測試棒斜截面相對的半導(dǎo)體激光二極管的激光波長和激光功率，當(dāng)所述 的測試棒繞其軸線旋轉(zhuǎn)一周，即完成一個圓環(huán)或半圓環(huán)的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的測 試；④重復(fù)步驟①②③就可以完成對另一個圓環(huán)或半圓環(huán)的激光器模塊的測試；⑤對測試結(jié)果進行分析比較，根據(jù)需要對所測試的圓環(huán)或半圓環(huán)的高功率半導(dǎo)體 激光器模塊進行篩選。所述的第①步，將所述的測試棒同時穿過多個待測的圓環(huán)或半圓環(huán)的高功率半導(dǎo) 體激光器模塊并固定在測試棒固定夾具上，則只需將測試棒沿軸線方向移動位置并進行旋 轉(zhuǎn)測試，即可完成多個圓環(huán)或半圓環(huán)的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的檢測。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1.通過沿該測試棒的軸線進行旋轉(zhuǎn)和沿其軸線進行移動，可以測試半圓形或圓形 高功率半導(dǎo)體激光器模塊的波長分布和相對功率分布，為激光器波長篩選與其封裝次序提 供可靠的數(shù)據(jù)，從而提高泵浦效率和固體激光器光束質(zhì)量等性能。2.測試過程中，構(gòu)成模塊的每個半導(dǎo)體激光器同時工作不會由于相互照射造成其 性能下降和工作性能的不穩(wěn)定性。因此該測試方法和裝置具有安全、操作方便、成本低廉、 測量準(zhǔn)確等優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例6的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明。先請參閱圖1，圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；本實施例高功率半導(dǎo)體激光 器模塊的測試裝置，包括測試棒、測試棒固定夾具19、聚焦透鏡16、導(dǎo)光光纖17和探測器 18，所述的測試棒是由一端具有45°斜截面13、14并鍍有對激光二極管波長的高反膜15， 另一端截面為正圓面的兩根結(jié)構(gòu)相同的晶體或玻璃棒且所述的斜截面13和14相對共軸膠 合而成，測試棒置于所述的測試棒固定夾具19上，在所述的測試棒的一端外設(shè)置所述的聚 焦透鏡16，所述的導(dǎo)光光纖17的一端位于所述的聚焦透鏡16的焦點，另一端接所述的探測 器18的輸入端。為了增加導(dǎo)出LD的功率可以將晶體(玻璃)棒做成空心狀，如圖2所示。圖2為 本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖，該測試棒由空心晶體(玻璃)棒21、22，其一端面有45°斜面23、24，和一雙面鍍有對LD波長具有高反性能膜層25的平板26膠合而成。測試方法如下將測試棒穿過(半)圓環(huán)形激光器模塊，固定在測試棒夾具19上，激光器模塊的光經(jīng)過測試棒斜面23或24反射后，由聚焦透鏡16進行聚焦，經(jīng)導(dǎo)光光纖 17輸入到光譜儀或功率計18中進行波長和功率檢測。將測試棒繞其軸線旋轉(zhuǎn)，可以測試 360°各個方向上的波長和功率分布；將測試棒沿軸線方向移動可以測試，軸線方向的波長 和功率分布。圖3為本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖，是利用實心測試棒對單排半圓形或圓形高 功率半導(dǎo)體激光器模塊進行測試的剖面圖。單排半圓形或圓形高功率半導(dǎo)體激光器模塊的 半導(dǎo)體激光器37的輸出光經(jīng)過測試棒32 —端鍍有高反模35的45°斜面34反射后沿其向 右傳輸?shù)搅硪欢嗣娼?jīng)透鏡39和導(dǎo)光光纖310，用光譜儀和光功率計311進行檢測。通過繞 測試棒31、32軸線旋轉(zhuǎn)可以測試周圍半導(dǎo)體激光器的功率和波長分布。圖4為本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖，是利用空心測試棒實現(xiàn)對半圓形或圓形單 環(huán)高功率半導(dǎo)體激光器進行檢測。圖4為利用圖2空心測試棒實現(xiàn)對半圓形或圓形單環(huán)高 功率半導(dǎo)體激光器進行檢測。半導(dǎo)體激光器47的的輸出光經(jīng)過測試棒42具有45°斜面一 端的平板45的高反膜46反射后沿其軸線向右傳輸?shù)狡淞硪欢嗣嬗霉庾V儀或光功率計412 進行檢測。半導(dǎo)體激光器46的輸出光經(jīng)過測試棒41具有45°斜面一端的平板45的高反 膜46進行反射沿其軸線向左傳輸?shù)搅硪欢嗣娼?jīng)透鏡410和光纖411到光譜儀或光功率計 413進行檢測。通過繞測試棒41、42軸線旋轉(zhuǎn)可以測試周圍半導(dǎo)體激光器的功率和波長分 布。該實施例與實施例1相比，其輸出功率相對較大，檢測較方便。圖5為本發(fā)明實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖，利用圖1實心測試棒實現(xiàn)對半圓形或圓形 多環(huán)高功率半導(dǎo)體激光器進行檢測。半導(dǎo)體激光器56中間一個的輸出光經(jīng)過測試棒51 — 端鍍有高反模55的45°斜面53反射后沿其軸線向左傳輸?shù)搅硪欢嗣嬗霉庾V儀和光功率計 進行檢測。半導(dǎo)體激光器57的的輸出光經(jīng)過測試棒52 —端鍍有高反模55的45°斜面54 反射后沿其軸線向右傳輸?shù)狡淞硪欢嗣娼?jīng)透鏡59和光纖510到光譜儀和光功率計511進 行檢測。通過繞測試棒51、52軸線旋轉(zhuǎn)可以測試周圍半導(dǎo)體激光器的功率和波長分布。如 果將測試棒51、52沿其軸線向左和向右移動一定位置并繞其軸線旋轉(zhuǎn)，可以測到模塊左邊 圓環(huán)和右邊圓環(huán)的功率和波長分布。圖6為本發(fā)明實施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為利用圖2空心測試棒實現(xiàn)對半圓形 或圓形多環(huán)高功率半導(dǎo)體激光器進行檢測。半導(dǎo)體激光器68的輸出光經(jīng)過測試棒61具有 45°斜面一端的平板65的高反膜66反射沿其軸線向左傳輸?shù)搅硪欢嗣嬗霉庾V儀和光功率 計進行檢測。半導(dǎo)體激光器67的的輸出光經(jīng)過測試棒62具有45°斜面一端的平板65的 高反膜66反射后沿其軸線向右傳輸?shù)狡淞硪欢嗣娼?jīng)透鏡610和光纖611到光譜儀和光功 率計612進行檢測。通過沿測試棒61、62軸線旋轉(zhuǎn)可以測試周圍半導(dǎo)體激光器的功率和波 長分布。如果將測試棒61、62沿其軸線向左和向右移動一定位置并繞其軸線旋轉(zhuǎn)，可以測 到模塊左邊圓環(huán)和右邊圓環(huán)的功率和波長分布。該實施例與實施例3相比，其輸出功率相 對較大，檢測較方便。
權(quán)利要求
一種高功率半導(dǎo)體激光器模塊的測試裝置，特征在于該裝置包括測試棒、測試棒固定夾具、聚焦透鏡、導(dǎo)光光纖和探測器，所述的測試棒是由一端具有45°斜截面并鍍有對激光二極管波長的高反膜，另一端截面為正圓面的兩根結(jié)構(gòu)相同的透明材料棒且所述的斜截面相對共軸膠合而成，測試棒置于所述的測試棒固定夾具上，在所述的測試棒的一端或兩端外設(shè)置所述的聚焦透鏡，所述的導(dǎo)光光纖的一端位于所述的聚焦透鏡的焦點，另一端接所述的探測器的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的測試裝置，其特征在于所述的測 試棒為實心棒或空心棒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的測試裝置，其特征在于所述 的測試棒由晶體或玻璃材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的測試裝置，其特征在于所述 的探測器為光譜儀或功率計。
5.利用權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的測試裝置進行測試的方法，特征 在于該方法包括下列步驟①所述的高功率半導(dǎo)體激光器模塊是由多個半導(dǎo)體激光二極管封裝成發(fā)光指向軸心 的圓環(huán)或半圓環(huán)的高功率半導(dǎo)體激光器模塊，將所述的測試棒穿過待測的圓環(huán)或半圓環(huán)的 高功率半導(dǎo)體激光器模塊并固定在測試棒固定夾具上，調(diào)節(jié)好測試光路；②啟動所述的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的電源，與所述的測試棒斜截面相對的半導(dǎo)體 激光二極管發(fā)出的光經(jīng)所述的測試棒斜截面反射后沿測試棒的軸向出射，由所述的聚焦透 鏡聚焦，經(jīng)導(dǎo)光光纖輸入到所述的光譜儀或功率計進行波長和功率檢測；③驅(qū)使所述的測試棒繞其軸線旋轉(zhuǎn)，使所述的測試棒的斜截面與所述的圓環(huán)或半圓 環(huán)的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的半導(dǎo)體激光二極管一一地相對，所述的光譜儀或功率計依 次記錄與所述的測試棒斜截面相對的半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射的激光波長和激光功率，當(dāng)所 述的測試棒繞其軸線旋轉(zhuǎn)一周，即完成一個圓環(huán)或半圓環(huán)的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的測 試；④重復(fù)步驟①②③就可以完成對另一個圓環(huán)或半圓環(huán)的激光器模塊的測試；⑤對測試結(jié)果進行分析比較，根據(jù)需要對所測試的圓環(huán)或半圓環(huán)的高功率半導(dǎo)體激光 器模塊進行篩選。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試的方法，其特征在于所述的第①步，將所述的測試棒同 時穿過多個待測的圓環(huán)或半圓環(huán)的高功率半導(dǎo)體激光器模塊并固定在測試棒固定夾具上， 則只需將測試棒沿軸線方向移動位置并進行旋轉(zhuǎn)測試，即可完成多個圓環(huán)或半圓環(huán)的高功 率半導(dǎo)體激光器模塊的檢測。
全文摘要
一種高功率半導(dǎo)體激光器模塊的測試裝置和方法，該裝置包括測試棒、測試棒固定夾具、聚焦透鏡、導(dǎo)光光纖和探測器，所述的測試棒是由一端具有45°斜截面并鍍有對激光二極管波長的高反膜，另一端截面為正圓面的兩根結(jié)構(gòu)相同的透明材料棒且所述的斜截面相對共軸膠合而成，測試棒置于所述的測試棒固定夾具上，在所述的測試棒的一端或兩端外設(shè)置所述的聚焦透鏡，所述的導(dǎo)光光纖的一端位于所述的聚焦透鏡的焦點，另一端接所述的探測器的輸入端。本發(fā)明適于半圓環(huán)形或圓環(huán)形的封裝結(jié)構(gòu)的高功率半導(dǎo)體激光器模塊的測量，具有結(jié)構(gòu)簡單和測試操作方便的優(yōu)點。
文檔編號G01J9/00GK101839771SQ20101018239
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者方祖捷, 沈力, 皮浩洋, 瞿榮輝, 蔡海文, 辛國鋒, 陳高庭 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所