半导体激光近、远场分布观测装置制造方法及图纸

半导体激光近、远场分布观测装置属于半导体激光器器件测试技术领域。现有技术是将激光近、远场分布光斑转换为电信号后进行测试，缺乏直观性；另外，在远场分布测试上缺乏确定的方案，在列阵芯片测试方面手段欠便捷，效率低。本发明专利技术采用光学透镜系统和变像管这两个主要观测部件，并可构成两种工作状态，从而可以通过肉眼直接观测，包括单芯、阵列芯片的近、远场分布。本发明专利技术可应用半导体物理的教学和科研领域，还可以应用于半导体激光器器件的生产领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种直观观测法布里-帕罗(F-P)半导体激光器等效腔面近场发光情况和远场发光情况的装置，属于半导体激光器器件测试

技术介绍
在半导体激光器器件的教学、研究和制造过程中，需要对器件包括光电特性在内的各项参数进行测试，如标示半导体激光器在受激发射时，法布里-帕罗(F-P)半导体激光器等效腔面近场发光情况和表征半导体激光器长、短轴光强度分布的远场发光情况。通过对光斑的观测，可以帮助了解激光器的光密度分布、半功率角、发散角等半导体激光器性能，也能通过观测法布里-帕罗(F-P)半导体激光器等效腔面近场发光情况，发现暗线、暗点。后一种措施成为分析激光器有源区腔面烧灼和内部缺陷的一种手段。在已知技术中，不论是常规的半导体激光器件综合测试仪，还是申请号为01124618.9的一件中国专利技术专利申请所公开的一项称为“半导体激光器光、电特性综合测量方法”的技术方案，在近场分布、远场分布的测试方面，其主要技术措施都包括将半导体激光光信号转换为电信号，如后一种已知技术就是利用线列阵CCD作为探测器件，将探测到的经过准直、分光后的激光进行光电转换，再将该电信号送到计算机处理，得到测试结果。在这一测量方法中，在CCD探测器焦平面上可以同时得到两方面的信息一是激光光斑的光谱分布，二是光斑沿线列阵方向上的强度分布，由前者可以测出器件光谱特性，根据后者可以测出激光的近场分布，得到激光器激光发射的空间特性。
技术实现思路
已知技术存在以下问题，1、半导体激光的近场分布、远场分布都是器件的发光现象，将其转换为电信号后进行测试缺乏直观性，不适合教学演示，以及在生产中通过直接观察对中间产品做快速初选；2、后一种已知技术提到了可以用于远场测量，但是，没有说明是如何实现的，由于水平腔激光器激光强度有长、短轴之分，需要采用非线性光学系统实现光斑的准直平行，并且，对于不同材料的半导体激光器、不同波长的激光，甚至不同批次、同一晶元不同位置都会存在长、短轴上的不同，经过光学准直平行系统后，仍能准确和真实地再现激光器激光发射的空间分布是一项很复杂的技术过程，因此，该已知技术没能充分公开有关远场分布测试的内容，无法准确实现远场分布的测试。3、已知技术无法简捷地观测阵列芯片的近、远场分布，一般只能对单芯芯片一个一个地测试，作为初选工序，效率低下。为了克服已知技术的上述不足，直观地观测单芯、阵列半导体激光的近、远场分布，满足教学、研究对半导体激光近、远场分布直观观察的需求，符合半导体激光器器件生产初选工序在快捷方面的要求，我们专利技术了本专利技术之半导体激光近、远场分布观测装置。本专利技术是这样实现的，见图1、图2所示，在底座1的中部安置有支柱2，载物台3固定在支柱2的上部，待测芯片4搁置在载物台3上；在底座1的一侧固定有支杆5，光学投影系统6由摆臂7连接在支杆5上，由连杆8将变像管9保持在芯片4的上方，连杆8的另一端连接在支杆5上；当观测近场分布时，光学投影系统6保持在芯片4的上方，变像管9保持在光学投影系统6的上方；当观测远场分布时，摆臂7绕支杆5摆动，将光学投影系统6从芯片4上方移开，连杆8沿支杆5下移，使变像管9接近芯片4。本专利技术的效果在于，待测芯片4不论是单芯芯片还是阵列芯片，只需将其放置于载物台3上，调整至光学投影系统6或/和变像管9的视场内即可被该装置观测。由于光学投影系统6和变像管9这两个观测部件有两种工作状态，一种专门观测近场分布，一种专门观测远场分布，从而实现了一套装置实现两种观测的目的。光学投影系统6可以将待测芯片4光腔表面的光斑放大，并将该光斑传至变像管9的接收端面。由于所采用的变像管9可以将红外光转换为可见光，从而在观测的过程中可以把半导体激光器发射的红外激光变换为可见光，这样完全可以由观测者凭肉眼观察半导体激光器的发光情况及所发射的半导体激光的近、远场分布；另外，变像管9还有像增强功能，它是一种电子倍增器件，增益大于1万倍，可提高观测灵敏度，进一步确保凭肉眼对半导体激光近、远场分布的直观观测。这种直观观测使得观测者获得对半导体激光近、远场分布情况的感性认识，更适合于有关的教学、科研的某些环节，也可快捷地筛选半导体激光器器件生产的中间产品，如可直接观察到芯片是否发光，发光强度如何，对于阵列芯片中各个单芯的近、远场分布情况可一目了然，及时剔除不合格产品。比如垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)芯片的检测，VCSEL与边发射激光器相比所具有的一个优点是可以在解理成管芯之前，进行单个器件的基本性能检测，进行初步测量，淘汰劣质管芯，对于性能不好的管芯没有必要继续进行后面的工艺，节省人力、资金。通过变像管9能够看到当电流加到一定值，增益等于或大于损耗时，半导体激光器激射发光的情况，而这个电流值就称为半导体激光器的阈值电流。可观测到随着电流的增加，输出光越来越强。本专利技术采用变像管6观测还可以避免激光对人眼的可能伤害。附图说明图1是本专利技术之装置结构示意图，也是用于观测近场分布时的工作状态示意图。该幅图同时还作为摘要附图。图2是本专利技术之装置用于观测远场分布时的工作状态示意图。具体实施例方式见图1、图2所示，在底座1的中部安置有支柱2，载物台3固定在支柱2的上部，待测芯片4搁置在载物台3上，载物台3接激光器驱动电源的负极，正极由导线连至待测芯片4的正电极上；载物台3通过常规的辅助装置可以在上下、左右、前后三个方向上做微小位移，以精确调整其上面的待测芯片4的空间位置。在底座1的一侧固定有支杆5，光学投影系统6由摆臂7连接在支杆5上，由连杆8将变像管9保持在芯片4的上方，连杆8的另一端连接在支杆5上；光学投影系统6与变像管9光学同轴，待测芯片4所发射的激光束在理论上也应当与二者光学同轴。当观测近场分布时，光学投影系统6保持在芯片4的上方，上下调整载物台3，使光学投影系统6的物方焦平面与待测芯片4的光腔表面重合；变像管9保持在光学投影系统6的上方，沿支杆5上下调整连杆8，使变像管9的接收端面与光学投影系统6的像方焦平面重合；当观测远场分布时，摆臂7绕支杆5摆动，将光学投影系统6从芯片4上方移开，连杆8沿支杆5下移，使变像管9接近芯片4，接近到发散的半导体激光全部落入变像管9即可，一般设定为变像管9的接收端面距待测芯片4的光腔表面5mm。可以在变像管9上方用照相机拍摄光斑图像，用来演示、比较观测结果等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光近、远场分布观测装置，其特征在于：①在底座（１）的中部安置有支柱（２），载物台（３）固定在支柱（２）的上部，待测芯片（４）搁置在载物台（３）上；②在底座（１）的一侧固定有支杆（５），光学投影系统（６）由摆臂（７ ）连接在支杆（５）上，由连杆（８）将变像管（９）保持在芯片（４）的上方，连杆（８）的另一端连接在支杆（５）上；③当观测近场分布时，光学投影系统（６）保持在芯片（４）的上方，变像管（９）保持在光学投影系统（６）的上方；④当观测 远场分布时，摆臂（７）绕支杆（５）摆动，将光学投影系统（６）从芯片（４）上方移开，连杆（８）沿支杆（５）下移，使变像管（９）接近芯片（４）。

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光近、远场分布观测装置，其特征在于①在底座(1)的中部安置有支柱(2)，载物台(3)固定在支柱(2)的上部，待测芯片(4)搁置在载物台(3)上；②在底座(1)的一侧固定有支杆(5)，光学投影系统(6)由摆臂(7)连接在支杆(5)上，由连杆(8)将变像管(9)保持在芯片(4)的上方，连杆(8)的另一端连接在支杆(5)上；③当观测近场分布时，光学投影系统(6)保持在芯片(4)的上方，变像管(9)保持在光学投影系统(6)的上方；④当观测远场分布时，摆臂(7)绕支杆(5)摆动，将光学投影系统(6)从芯片(4)上方移开，连杆(8)沿支杆(5)下移，使变像管(9)接近芯片(4)。2.根据权利要求1所述的半导体激光近、远场分布观测装置，其特征在于，载物台(3)接激光器驱动电源的负极，正极由导线连至待测芯片(4)的正电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓华，王勇，赵英杰，姜晓光，刘波，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]