專利名稱：半導(dǎo)體激光近、遠(yuǎn)場分布觀測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種直觀觀測法布里-帕羅(F-P)半導(dǎo)體激光器等效腔面近場發(fā)光情況和遠(yuǎn)場發(fā)光情況的裝置，屬于半導(dǎo)體激光器器件測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體激光器器件的教學(xué)、研究和制造過程中，需要對器件包括光電特性在內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測試，如標(biāo)示半導(dǎo)體激光器在受激發(fā)射時，法布里-帕羅(F-P)半導(dǎo)體激光器等效腔面近場發(fā)光情況和表征半導(dǎo)體激光器長、短軸光強(qiáng)度分布的遠(yuǎn)場發(fā)光情況。通過對光斑的觀測，可以幫助了解激光器的光密度分布、半功率角、發(fā)散角等半導(dǎo)體激光器性能，也能通過觀測法布里-帕羅(F-P)半導(dǎo)體激光器等效腔面近場發(fā)光情況，發(fā)現(xiàn)暗線、暗點(diǎn)。后一種措施成為分析激光器有源區(qū)腔面燒灼和內(nèi)部缺陷的一種手段。在已知技術(shù)中，不論是常規(guī)的半導(dǎo)體激光器件綜合測試儀，還是申請?zhí)枮?1124618.9的一件中國發(fā)明專利申請所公開的一項(xiàng)稱為“半導(dǎo)體激光器光、電特性綜合測量方法”的技術(shù)方案，在近場分布、遠(yuǎn)場分布的測試方面，其主要技術(shù)措施都包括將半導(dǎo)體激光光信號轉(zhuǎn)換為電信號，如后一種已知技術(shù)就是利用線列陣CCD作為探測器件，將探測到的經(jīng)過準(zhǔn)直、分光后的激光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，再將該電信號送到計算機(jī)處理，得到測試結(jié)果。在這一測量方法中，在CCD探測器焦平面上可以同時得到兩方面的信息一是激光光斑的光譜分布，二是光斑沿線列陣方向上的強(qiáng)度分布，由前者可以測出器件光譜特性，根據(jù)后者可以測出激光的近場分布，得到激光器激光發(fā)射的空間特性。

發(fā)明內(nèi)容
已知技術(shù)存在以下問題，1、半導(dǎo)體激光的近場分布、遠(yuǎn)場分布都是器件的發(fā)光現(xiàn)象，將其轉(zhuǎn)換為電信號后進(jìn)行測試缺乏直觀性，不適合教學(xué)演示，以及在生產(chǎn)中通過直接觀察對中間產(chǎn)品做快速初選；2、后一種已知技術(shù)提到了可以用于遠(yuǎn)場測量，但是，沒有說明是如何實(shí)現(xiàn)的，由于水平腔激光器激光強(qiáng)度有長、短軸之分，需要采用非線性光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光斑的準(zhǔn)直平行，并且，對于不同材料的半導(dǎo)體激光器、不同波長的激光，甚至不同批次、同一晶元不同位置都會存在長、短軸上的不同，經(jīng)過光學(xué)準(zhǔn)直平行系統(tǒng)后，仍能準(zhǔn)確和真實(shí)地再現(xiàn)激光器激光發(fā)射的空間分布是一項(xiàng)很復(fù)雜的技術(shù)過程，因此，該已知技術(shù)沒能充分公開有關(guān)遠(yuǎn)場分布測試的內(nèi)容，無法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場分布的測試。3、已知技術(shù)無法簡捷地觀測陣列芯片的近、遠(yuǎn)場分布，一般只能對單芯芯片一個一個地測試，作為初選工序，效率低下。為了克服已知技術(shù)的上述不足，直觀地觀測單芯、陣列半導(dǎo)體激光的近、遠(yuǎn)場分布，滿足教學(xué)、研究對半導(dǎo)體激光近、遠(yuǎn)場分布直觀觀察的需求，符合半導(dǎo)體激光器器件生產(chǎn)初選工序在快捷方面的要求，我們發(fā)明了本發(fā)明之半導(dǎo)體激光近、遠(yuǎn)場分布觀測裝置。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，見圖1、圖2所示，在底座1的中部安置有支柱2，載物臺3固定在支柱2的上部，待測芯片4擱置在載物臺3上；在底座1的一側(cè)固定有支桿5，光學(xué)投影系統(tǒng)6由擺臂7連接在支桿5上，由連桿8將變像管9保持在芯片4的上方，連桿8的另一端連接在支桿5上；當(dāng)觀測近場分布時，光學(xué)投影系統(tǒng)6保持在芯片4的上方，變像管9保持在光學(xué)投影系統(tǒng)6的上方；當(dāng)觀測遠(yuǎn)場分布時，擺臂7繞支桿5擺動，將光學(xué)投影系統(tǒng)6從芯片4上方移開，連桿8沿支桿5下移，使變像管9接近芯片4。
本發(fā)明的效果在于，待測芯片4不論是單芯芯片還是陣列芯片，只需將其放置于載物臺3上，調(diào)整至光學(xué)投影系統(tǒng)6或/和變像管9的視場內(nèi)即可被該裝置觀測。由于光學(xué)投影系統(tǒng)6和變像管9這兩個觀測部件有兩種工作狀態(tài)，一種專門觀測近場分布，一種專門觀測遠(yuǎn)場分布，從而實(shí)現(xiàn)了一套裝置實(shí)現(xiàn)兩種觀測的目的。光學(xué)投影系統(tǒng)6可以將待測芯片4光腔表面的光斑放大，并將該光斑傳至變像管9的接收端面。由于所采用的變像管9可以將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光，從而在觀測的過程中可以把半導(dǎo)體激光器發(fā)射的紅外激光變換為可見光，這樣完全可以由觀測者憑肉眼觀察半導(dǎo)體激光器的發(fā)光情況及所發(fā)射的半導(dǎo)體激光的近、遠(yuǎn)場分布；另外，變像管9還有像增強(qiáng)功能，它是一種電子倍增器件，增益大于1萬倍，可提高觀測靈敏度，進(jìn)一步確保憑肉眼對半導(dǎo)體激光近、遠(yuǎn)場分布的直觀觀測。這種直觀觀測使得觀測者獲得對半導(dǎo)體激光近、遠(yuǎn)場分布情況的感性認(rèn)識，更適合于有關(guān)的教學(xué)、科研的某些環(huán)節(jié)，也可快捷地篩選半導(dǎo)體激光器器件生產(chǎn)的中間產(chǎn)品，如可直接觀察到芯片是否發(fā)光，發(fā)光強(qiáng)度如何，對于陣列芯片中各個單芯的近、遠(yuǎn)場分布情況可一目了然，及時剔除不合格產(chǎn)品。比如垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器(VCSEL)芯片的檢測，VCSEL與邊發(fā)射激光器相比所具有的一個優(yōu)點(diǎn)是可以在解理成管芯之前，進(jìn)行單個器件的基本性能檢測，進(jìn)行初步測量，淘汰劣質(zhì)管芯，對于性能不好的管芯沒有必要繼續(xù)進(jìn)行后面的工藝，節(jié)省人力、資金。通過變像管9能夠看到當(dāng)電流加到一定值，增益等于或大于損耗時，半導(dǎo)體激光器激射發(fā)光的情況，而這個電流值就稱為半導(dǎo)體激光器的閾值電流?？捎^測到隨著電流的增加，輸出光越來越強(qiáng)。本發(fā)明采用變像管6觀測還可以避免激光對人眼的可能傷害。


圖1是本發(fā)明之裝置結(jié)構(gòu)示意圖，也是用于觀測近場分布時的工作狀態(tài)示意圖。該幅圖同時還作為摘要附圖。圖2是本發(fā)明之裝置用于觀測遠(yuǎn)場分布時的工作狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式
見圖1、圖2所示，在底座1的中部安置有支柱2，載物臺3固定在支柱2的上部，待測芯片4擱置在載物臺3上，載物臺3接激光器驅(qū)動電源的負(fù)極，正極由導(dǎo)線連至待測芯片4的正電極上；載物臺3通過常規(guī)的輔助裝置可以在上下、左右、前后三個方向上做微小位移，以精確調(diào)整其上面的待測芯片4的空間位置。在底座1的一側(cè)固定有支桿5，光學(xué)投影系統(tǒng)6由擺臂7連接在支桿5上，由連桿8將變像管9保持在芯片4的上方，連桿8的另一端連接在支桿5上；光學(xué)投影系統(tǒng)6與變像管9光學(xué)同軸，待測芯片4所發(fā)射的激光束在理論上也應(yīng)當(dāng)與二者光學(xué)同軸。當(dāng)觀測近場分布時，光學(xué)投影系統(tǒng)6保持在芯片4的上方，上下調(diào)整載物臺3，使光學(xué)投影系統(tǒng)6的物方焦平面與待測芯片4的光腔表面重合；變像管9保持在光學(xué)投影系統(tǒng)6的上方，沿支桿5上下調(diào)整連桿8，使變像管9的接收端面與光學(xué)投影系統(tǒng)6的像方焦平面重合；當(dāng)觀測遠(yuǎn)場分布時，擺臂7繞支桿5擺動，將光學(xué)投影系統(tǒng)6從芯片4上方移開，連桿8沿支桿5下移，使變像管9接近芯片4，接近到發(fā)散的半導(dǎo)體激光全部落入變像管9即可，一般設(shè)定為變像管9的接收端面距待測芯片4的光腔表面5mm。可以在變像管9上方用照相機(jī)拍攝光斑圖像，用來演示、比較觀測結(jié)果等。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光近、遠(yuǎn)場分布觀測裝置，其特征在于①在底座(1)的中部安置有支柱(2)，載物臺(3)固定在支柱(2)的上部，待測芯片(4)擱置在載物臺(3)上；②在底座(1)的一側(cè)固定有支桿(5)，光學(xué)投影系統(tǒng)(6)由擺臂(7)連接在支桿(5)上，由連桿(8)將變像管(9)保持在芯片(4)的上方，連桿(8)的另一端連接在支桿(5)上；③當(dāng)觀測近場分布時，光學(xué)投影系統(tǒng)(6)保持在芯片(4)的上方，變像管(9)保持在光學(xué)投影系統(tǒng)(6)的上方；④當(dāng)觀測遠(yuǎn)場分布時，擺臂(7)繞支桿(5)擺動，將光學(xué)投影系統(tǒng)(6)從芯片(4)上方移開，連桿(8)沿支桿(5)下移，使變像管(9)接近芯片(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光近、遠(yuǎn)場分布觀測裝置，其特征在于，載物臺(3)接激光器驅(qū)動電源的負(fù)極，正極由導(dǎo)線連至待測芯片(4)的正電極上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光近、遠(yuǎn)場分布觀測裝置，其特征在于，載物臺(3)通過常規(guī)的輔助裝置可以在上下、左右、前后三個方向上做微小位移，以精確調(diào)整其上面的待測芯片(4)的空間位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光近、遠(yuǎn)場分布觀測裝置，其特征在于，光學(xué)投影系統(tǒng)(6)與變像管(9)光學(xué)同軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光近、遠(yuǎn)場分布觀測裝置，其特征在于，當(dāng)觀測近場分布時，上下調(diào)整載物臺(3)，使光學(xué)投影系統(tǒng)(6)的物方焦平面與待測芯片(4)的光腔表面重合；沿支桿(5)上下調(diào)整連桿(8)，使變像管(9)的接收端面與光學(xué)投影系統(tǒng)(6)的像方焦平面重合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光近、遠(yuǎn)場分布觀測裝置，其特征在于，當(dāng)觀測遠(yuǎn)場分布時，變像管(9)與芯片(4)接近到發(fā)散的半導(dǎo)體激光全部落入變像管(9)的程度。
全文摘要
半導(dǎo)體激光近、遠(yuǎn)場分布觀測裝置屬于半導(dǎo)體激光器器件測試技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)是將激光近、遠(yuǎn)場分布光斑轉(zhuǎn)換為電信號后進(jìn)行測試，缺乏直觀性；另外，在遠(yuǎn)場分布測試上缺乏確定的方案，在列陣芯片測試方面手段欠便捷，效率低。本發(fā)明采用光學(xué)透鏡系統(tǒng)和變像管這兩個主要觀測部件，并可構(gòu)成兩種工作狀態(tài)，從而可以通過肉眼直接觀測，包括單芯、陣列芯片的近、遠(yuǎn)場分布。本發(fā)明可應(yīng)用半導(dǎo)體物理的教學(xué)和科研領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于半導(dǎo)體激光器器件的生產(chǎn)領(lǐng)域。
文檔編號H01L33/00GK1821798SQ20061000750
公開日2006年8月23日 申請日期2006年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月13日
發(fā)明者王曉華, 王勇, 趙英杰, 姜曉光, 劉波 申請人:長春理工大學(xué)