一種大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置及光斑檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置及光斑檢測(cè)方法。該光斑檢測(cè)裝置包括透鏡本體、夾具和散熱底座，透鏡本體安裝在夾具上，夾具安裝在散熱底座上。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的光斑質(zhì)量的快速檢測(cè)，使用方便，操作簡(jiǎn)單；適合批量生產(chǎn)的C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器器件的光斑質(zhì)量檢測(cè)；本發(fā)明對(duì)C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器光斑質(zhì)量的檢測(cè)效果很好，檢測(cè)速度快，透鏡能夠根據(jù)情況適時(shí)更換，使用更加靈活方便。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置及光斑檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置及光斑檢測(cè)方法，尤其是C-monut封裝的半導(dǎo)體激光器的光斑的檢測(cè)裝置及光斑檢測(cè)方法，屬于半導(dǎo)體光電子【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景
[0002]半導(dǎo)體激光器作為高可靠光源，具有功耗低、重量輕、壽命長(zhǎng)、體積小、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于泵浦固態(tài)激光器，激光顯示技術(shù)，光動(dòng)力醫(yī)療、舞臺(tái)燈光、激光照明等領(lǐng)域。上述諸多領(lǐng)域中對(duì)于激光器本身都有較為嚴(yán)格的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，在滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)之后才能達(dá)到使用要求。然而，半導(dǎo)體激光器本身有著比較明顯的缺陷，比如發(fā)散角過(guò)大、光束質(zhì)量差等。雖然已經(jīng)出現(xiàn)光學(xué)整形等新興技術(shù)，但是由于芯片在封裝裝配過(guò)程中可能出現(xiàn)偏差，以及光學(xué)處理過(guò)程中手工操作的影響，在激光器的遠(yuǎn)場(chǎng)中都會(huì)成倍數(shù)的放大，影響激光器本身的光學(xué)特性，尤其是應(yīng)用于泵浦、準(zhǔn)直等領(lǐng)域，是影響半導(dǎo)體激光器市場(chǎng)推廣的主要原因之一。在批量化生產(chǎn)半導(dǎo)體激光器，如何檢驗(yàn)半導(dǎo)體激光器的光斑質(zhì)量、準(zhǔn)直度是重要的課題。
[0003]目前，單管封裝的半導(dǎo)體激光器以C-mount封裝形式為主，由于光學(xué)整形過(guò)程中全手工操作的影響，激光器的遠(yuǎn)場(chǎng)光斑可能出現(xiàn)偏離軸線、光強(qiáng)分布不均勻、變形等問(wèn)題，嚴(yán)重影響激光器的正常使用。中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN101442181A(申請(qǐng)?zhí)?200810233921.7)公開(kāi)了一種半導(dǎo)體激光器準(zhǔn)直透鏡制作裝置，該發(fā)明的主要技術(shù)方案是采用二維調(diào)節(jié)臺(tái)調(diào)整半導(dǎo)體激光器的光束位置，使之處于環(huán)形紫外光電源的中心，采用電場(chǎng)操控液滴透鏡面形技術(shù)，利用點(diǎn)擊和半導(dǎo)體激光器外殼形成的電場(chǎng)，使準(zhǔn)直透鏡的面形能夠隨電場(chǎng)作用而改變，從自然狀態(tài)下的球面變化為兩個(gè)方向曲率不同的非球面，從而制作非球面的準(zhǔn)直透鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體激光器兩個(gè)方向光束的同時(shí)準(zhǔn)直。然后采用紫外固化技術(shù)，將透鏡固化為該半導(dǎo)體激光器的固體準(zhǔn)直透鏡。但是該方法是面向半導(dǎo)體激光器的光束處理工藝，主要是對(duì)半導(dǎo)體激光器加裝透鏡進(jìn)行光束準(zhǔn)直，對(duì)批量生產(chǎn)的半導(dǎo)體激光器本身的光斑質(zhì)量起不到檢測(cè)作用，對(duì)于大量生產(chǎn)的半導(dǎo)體激光器尤其是C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器沒(méi)有篩選能力。中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102243098A (申請(qǐng)?zhí)?201110080860.7)公開(kāi)了一種強(qiáng)激光器光束質(zhì)量原位檢測(cè)系統(tǒng)，該發(fā)明的主要技術(shù)方案主要是統(tǒng)由光學(xué)測(cè)量頭單元，信息處理計(jì)算機(jī)，主控電箱，散射接收系統(tǒng)和指示激光器組成。該系統(tǒng)能對(duì)天基、地基、機(jī)載、艦載、車(chē)載多平臺(tái)激光器系統(tǒng)的光束質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)激光器光束質(zhì)量的一次性快速、原位、綜合評(píng)價(jià)；但是，沒(méi)有涉及到半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)半導(dǎo)體激光器的遠(yuǎn)場(chǎng)光斑存在的各種問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)有的C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)，本發(fā)明提供一種大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置及光斑檢測(cè)方法。尤其是提供一種可以快速、準(zhǔn)確的判定C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器遠(yuǎn)場(chǎng)光斑質(zhì)量的檢測(cè)裝置及光斑檢測(cè)方法。
[0005]術(shù)語(yǔ)說(shuō)明:
[0006]C-mount封裝:是一種LD封裝模式，簡(jiǎn)稱(chēng)C封裝，C封裝半導(dǎo)體激光器是大功率LD的常規(guī)技術(shù)，C封裝半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示?，F(xiàn)有的C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器尺寸一般確定，熱沉一般為矩形，并且發(fā)出的激光光斑一般為方形。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置，包括夾具和安裝在夾具上的透鏡本體，透鏡本體包括下端開(kāi)口的定位圓筒和設(shè)置在定位圓筒上端面的透鏡，透鏡的中心位于定位圓筒的豎直軸線上；夾具包括固定安裝有固定臺(tái)的夾具底座和絕緣墊片，固定臺(tái)為與定位圓筒具有相同半徑的圓弧形平臺(tái)結(jié)構(gòu)，透鏡的中心和固定臺(tái)所在圓的中心處于同一軸線上，固定臺(tái)的上端面固定安裝有定位臺(tái)階兼正電極，定位臺(tái)階兼正電極設(shè)置有豎直方向的側(cè)面，絕緣墊片上固定安裝有負(fù)電極，定位臺(tái)階兼正電極和負(fù)電極分別通過(guò)引線固定孔固定連接正電極引線和負(fù)電極引線。由于定位臺(tái)階兼正電極設(shè)置有豎直方向的側(cè)面，被檢測(cè)的C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器靠在定位臺(tái)階兼正電極的側(cè)面上并保證了相對(duì)夾具底座上表面垂直不偏斜，從而精確定位在夾具上，并使得C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片中心(即發(fā)光點(diǎn))、透鏡的中心和固定臺(tái)所在圓的中心處于同一軸線上。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的透鏡為凸透鏡，更優(yōu)選直徑為I?3cm的凸透鏡。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的定位圓筒下端的側(cè)面設(shè)置有缺口，用于通過(guò)正電極引線和負(fù)電極引線。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的固定臺(tái)與夾具底座的固定連接方式為粘連接，更優(yōu)選，在固定臺(tái)上設(shè)置有固定孔，固定臺(tái)與夾具底座緊固連接。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的夾具底座的下端面設(shè)置有定位栓，用于固定夾具底座，定位栓的個(gè)數(shù)優(yōu)選2個(gè)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置還包括散熱底座，散熱底座設(shè)置有與定位栓相對(duì)應(yīng)的定位孔，夾具通過(guò)定位栓和定位孔與散熱底座固定連接。
[0014]本發(fā)明透鏡可以從透鏡本體上取下適時(shí)更換。
[0015]本發(fā)明的固定臺(tái)、絕緣墊墊片、定位臺(tái)階兼正電極和負(fù)電極總共的分布區(qū)域在定位圓筒圓面的區(qū)域內(nèi)使得定位圓筒安裝后，固定臺(tái)、絕緣墊墊片、定位臺(tái)階兼正電極和負(fù)電極都在定位圓筒內(nèi)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的透鏡本體的材質(zhì)為塑料；散熱底座的材質(zhì)為鋁或者無(wú)氧銅，保證了良好的熱傳導(dǎo)。絕緣墊墊片用于防止大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置使用過(guò)程中短路。
[0017]由于固定臺(tái)是與定位圓筒具有相同半徑的圓弧形平臺(tái)結(jié)構(gòu)，保證了定位圓筒快速準(zhǔn)確的安裝在夾具上；由于固定臺(tái)的上端面固定安裝有定位臺(tái)階兼正電極，保證了C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器能夠精確定位在夾具上，并使得半導(dǎo)體激光器的芯片中心(即發(fā)光點(diǎn))、固定臺(tái)所在圓的中心和透鏡的中心處于同一軸線上。
[0018]本發(fā)明還提供一種利用上述裝置對(duì)大功率半導(dǎo)體激光器的光斑進(jìn)行檢測(cè)的方法，技術(shù)方案如下:
[0019]一種大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)方法，步驟如下:
[0020]將C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的熱沉貼靠在定位臺(tái)階兼正電極的側(cè)面上并相對(duì)夾具底座上表面垂直不偏斜，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的螺孔對(duì)準(zhǔn)定位臺(tái)階兼正電極的側(cè)面，從而精確定位在夾具上，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的過(guò)渡電極片與夾具上的負(fù)電極相連接，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片中心和透鏡中心處于同一軸線上，通電后，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光，在透鏡上匯聚成光斑的圖像，根據(jù)光斑的圖像質(zhì)量判斷C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器芯片裝配的準(zhǔn)直度；
[0021]若透過(guò)透鏡成像的光斑不是方形或沒(méi)有完全落在透鏡的圓形成像區(qū)域內(nèi)，則C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片裝配有偏斜，準(zhǔn)直度較差；若透過(guò)透鏡成像的光斑是方形或完全落在透鏡的圓形成像區(qū)域內(nèi)，則C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片裝配無(wú)偏斜，準(zhǔn)直度較好。
[0022]本發(fā)明C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片中心(即發(fā)光點(diǎn))、固定臺(tái)所在圓的中心和透鏡的中心處于同一軸線上，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片裝配出現(xiàn)偏斜，透過(guò)透鏡成像的光斑不是方形或沒(méi)有完全落在透鏡的圓形成像區(qū)域內(nèi)(比如光斑的一個(gè)角落在透鏡的圓形成像區(qū)域外)，由此可以判斷C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片裝配的準(zhǔn)直度。
[0023]本發(fā)明的有益效果:
[0024]1、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器光斑質(zhì)量的快速檢測(cè)，使用方便，操作簡(jiǎn)單。適合批量生產(chǎn)的C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器器件的光斑質(zhì)量檢測(cè)。
[0025]2、本發(fā)明對(duì)Cnount封裝的半導(dǎo)體激光器光斑質(zhì)量的檢測(cè)效果很好,檢測(cè)速度快，透鏡能夠根據(jù)情況適時(shí)更換，使用更加靈活方便。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明實(shí)施例2的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2透鏡本體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4是本發(fā)明實(shí)施例2夾具結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0030]圖5是本發(fā)明實(shí)施例2散熱底座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖6是現(xiàn)有技術(shù)中C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖中:1、透鏡本體，2、夾具，3、散熱底座，4、透鏡，5、定位圓筒，6、夾具底座，7、固定臺(tái)，8、固定孔，9、定位臺(tái)階兼正電極，10、負(fù)電極，11、絕緣墊墊片，12、正電極引線，13、負(fù)電極引線，14、引線固定孔，15、定位栓，16、定位孔，17、過(guò)渡電極片，18、熱沉，19、螺孔，20、激光器的芯片。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面通過(guò)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。
[0034]實(shí)施例1、
[0035]一種大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置，包括夾具2和安裝在夾具2上的透鏡本體1，透鏡本體I包括下端開(kāi)口的定位圓筒5和設(shè)置在定位圓筒5上端面的透鏡4，透鏡4的中心位于定位圓筒5的豎直軸線上；夾具2包括固定安裝有固定臺(tái)7的夾具底座6和絕緣墊片11，固定臺(tái)7為與定位圓筒5具有相同半徑的圓弧形平臺(tái)結(jié)構(gòu)，透鏡4的中心和固定臺(tái)7所在圓的中心處于同一軸線上，固定臺(tái)7的上端面固定安裝有定位臺(tái)階兼正電極9,定位臺(tái)階兼正電極9設(shè)置有豎直方向的側(cè)面，絕緣墊片11上固定安裝有負(fù)電極10，定位臺(tái)階兼正電極9和負(fù)電極10分別通過(guò)引線固定孔14固定連接正電極引線12和負(fù)電極引線13。
[0036]實(shí)施例2、
[0037]—種大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置，主體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同的是:
[0038]所述的定位圓筒5下端的側(cè)面設(shè)置有缺口，用于通過(guò)正電極引線12和負(fù)電極引線13 ；
[0039]所述的固定臺(tái)7上設(shè)置有固定孔8，固定臺(tái)7與夾具底座6緊固連接；
[0040]所述的夾具底座6的下端面設(shè)置有2個(gè)定位栓15，所述的大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置還包括散熱底座3，散熱底座3設(shè)置有2個(gè)與定位栓15相對(duì)應(yīng)的定位孔16，夾具2通過(guò)定位栓15和定位孔16與散熱底座3固定連接。
[0041]本實(shí)施例中透鏡4為直徑是Icm的凸透鏡并能夠從透鏡本體I上取下適時(shí)更換，透鏡本體I的材質(zhì)為塑料；散熱底座3的材質(zhì)為鋁或者無(wú)氧銅，保證了良好的熱傳導(dǎo)。
[0042]實(shí)施例3、
[0043]一種大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)方法，步驟如下:
[0044]將C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的熱沉18貼靠在定位臺(tái)階兼正電極9的側(cè)面上并相對(duì)夾具底座6上表面垂直不偏斜，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的螺孔19對(duì)準(zhǔn)定位臺(tái)階兼正電極9的側(cè)面，從而精確定位在夾具2上，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的過(guò)渡電極片17與夾具2上的負(fù)電極10相連接，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片20中心和透鏡4中心處于同一軸線上，通電后，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光，在透鏡上匯聚成光斑的圖像，根據(jù)光斑的圖像質(zhì)量判斷C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器芯片20裝配的準(zhǔn)直度；
[0045]若透過(guò)透鏡4成像的光斑不是方形或沒(méi)有完全落在透鏡4的圓形成像區(qū)域內(nèi)，則C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片20裝配有偏斜,準(zhǔn)直度較差；若透過(guò)透鏡4成像的光斑是方形或完全落在透鏡4的圓形成像區(qū)域內(nèi)，則C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片20裝配無(wú)偏斜，準(zhǔn)直度較好。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置，包括夾具和安裝在夾具上的透鏡本體，其特征在于，透鏡本體包括下端開(kāi)口的定位圓筒和設(shè)置在定位圓筒上端面的透鏡，透鏡的中心位于定位圓筒的豎直軸線上；夾具包括固定安裝有固定臺(tái)的夾具底座和絕緣墊片，固定臺(tái)為與定位圓筒具有相同半徑的圓弧形平臺(tái)結(jié)構(gòu)，透鏡的中心和固定臺(tái)所在圓的中心處于同一軸線上，固定臺(tái)的上端面固定安裝有定位臺(tái)階兼正電極，定位臺(tái)階兼正電極設(shè)置有豎直方向的側(cè)面，絕緣墊片上固定安裝有負(fù)電極，定位臺(tái)階兼正電極和負(fù)電極分別通過(guò)引線固定孔固定連接正電極引線和負(fù)電極引線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的透鏡為凸透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的凸透鏡直徑為I?3cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的定位圓筒下端的側(cè)面設(shè)置有缺口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的固定臺(tái)與夾具底座的固定連接方式為粘連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置，其特征在于，在固定臺(tái)上設(shè)置有固定孔，固定臺(tái)與夾具底座緊固連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的夾具底座的下端面設(shè)置有2個(gè)定位栓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置還包括散熱底座，散熱底座設(shè)置有與定位栓相對(duì)應(yīng)的定位孔，夾具通過(guò)定位栓和定位孔與散熱底座固定連接。
9.一種利用權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述的大功率半導(dǎo)體激光器的光斑檢測(cè)裝置對(duì)大功率半導(dǎo)體激光器的光斑進(jìn)行檢測(cè)的方法，其特征在于，步驟如下: 將C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的熱沉貼靠在定位臺(tái)階兼正電極的側(cè)面上并相對(duì)夾具底座上表面垂直不偏斜，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的螺孔對(duì)準(zhǔn)定位臺(tái)階兼正電極的側(cè)面，從而精確定位在夾具上，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的過(guò)渡電極片與夾具上的負(fù)電極相連接，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片中心和透鏡中心處于同一軸線上，通電后，C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光，在透鏡上匯聚成光斑的圖像，根據(jù)光斑的圖像質(zhì)量判斷C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器芯片裝配的準(zhǔn)直度； 若透過(guò)透鏡成像的光斑不是方形或沒(méi)有完全落在透鏡的圓形成像區(qū)域內(nèi)，則C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片裝配有偏斜，準(zhǔn)直度較差；若透過(guò)透鏡成像的光斑是方形或完全落在透鏡的圓形成像區(qū)域內(nèi)，則C-mount封裝的半導(dǎo)體激光器的芯片裝配無(wú)偏斜,準(zhǔn)直度較好。
【文檔編號(hào)】G01M11/02GK104075873SQ201310108522
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月30日
【發(fā)明者】王海衛(wèi), 劉振華, 蘇建, 湯慶敏, 徐現(xiàn)剛 申請(qǐng)人:山東華光光電子有限公司