[发明专利]多发光单元半导体激光器空间光束轮廓的测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于半导体激光器测试技术领域，涉及一种多发光单元半导体激光器空间光束轮廓的测试方法及装置。

背景技术

高功率半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点，已广泛用于激光加工、激光医疗、激光显示及科学研究领域，因此半导体激光器技术成为新世纪发展快、成果多、学科渗透广、应用范围大的综合性高新技术。目前，对于半导体激光器输出光特性通过诸如光谱、功率、偏振等物理量来表征。半导体激光器正朝着高可靠性高功率的方向发展。可靠性对于半导体激光器在工业中的应用显得尤为重要，可靠性的表征也采用对光谱、功率、偏振等物理量来间接反映，如光谱出现双峰、功率下降、偏振度下降等现象；或者通过扫描声学显微镜的方式，观测焊料层的空洞分布，研究局部热累积对可靠性的影响，但是属于破坏性的探测方法。检测半导体激光器腔面的光斑强度分布和发光点空间相对位置更是一种无损检测方法，光斑强度分布能够反映发光区尺寸、发光区内部强度的强弱分布（腔面输出模式）；发光点空间相对位置直接反映半导体激光器在生长、封装、工作中所受的机械应力和热应力。由于半导体激光器的快慢轴发散角相差很大，半导体激光器腔面的光斑强度分布和发光点空间相对位置存在快轴和慢轴两个方向上的分量。

传统的强度探测方式是将半导体激光器经过光学系统入射到CCD上成像，获取相应的灰度值来表征强度，同时相应的半导体激光器在慢轴方向上的空间相对位置也能表征，但是快轴方向上微小位置偏移（近场非线性）无法测量。通常近场非线性采用获取放大快轴方向的光斑图样，分析半导体激光器的近场非线性（Smile效应）。为此通常的强度探测和Smile探测都是建立在单一方向的测试。因此，输出光斑既要反映强度分布又要反映近场非线性（smile效应），但是在快慢轴方向上放大倍率相差约1000倍，无法实现同时反映快慢轴两方向上的光斑特性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提出快慢轴两个方向上的发光点强度和空间相对位置信息同时测量，定义为空间光束轮廓，同时能够表征半导体激光器在快慢轴两个方向上的光斑分析；是表征半导体激光器输出光斑特性的重要参数，能够同时获取快慢轴两个方向上的发光点强度和相对位置信息。

对于多发光单元半导体激光器而言，空间光束轮廓主要表征半导体激光器发光点腔面处内部发光强度和发光点之间的空间相对位置。因此既可以定量反映半导体激光器在芯片生长中或封装中，由于局域热而产生应力带来的近场非线性（Smile效应），同时又可以定量反映半导体激光器输出腔面处的强度分布。通过对空间光束轮廓的表征，可以定性和定量地分析半导体激光器内部及封装中的缺陷、热、应力等因素对半导体激光器输出特性的影响，能够为研制高性能半导体激光器提供指导。

本发明的技术方案如下：

多发光单元半导体激光器空间光束轮廓的测试方法包括以下步骤：

（1）步骤一：将多发光单元半导体激光器出射的光进行分束，分成光束A及光束B；

（2）步骤二：对光束A在快轴方向上进行光学放大，使用图像传感器M探测光束A中各个发光单元的强度，并探测各个发光单元在快轴方向的相对位置偏移，测试图像参数记录为S1；

（3）步骤三：对光束B在慢轴方向上进行光学放大，使用图像传感器N探测光束B各个发光单元的强度，并探测各个发光单元在慢轴方向的相对位置偏移，测试图像参数记录为S2；

（4）步骤四：通过工控机将步骤二所得的测试图像参数S1及步骤三所得的测试图像参数S2进行图像合成，该合成图像即为多发光单元半导体激光器空间光束轮廓，图像参数记录为S3。

S3反映了多发光单元在快轴和慢轴上的光斑强度分布及发光单元之间的相对偏移位置。

上述步骤一中，所述的光束A和光束B的光强比为1:1，上述步骤二中所述的图像传感器N为电荷耦合器件或者互补性金属氧化物半导体传感器，上述步骤三中所述的图像传感器M为电荷耦合器件或者互补性金属氧化物半导体传感器。