測量半導體激光器腔面溫度的測試系統(tǒng)技術方案

一種測量半導體激光器腔面溫度的測試系統(tǒng)，包括：一三維微位移平臺；一溫控平臺位于三維微位移平臺的上面，溫控平臺上安裝有樣品架；一激光頭模塊位于溫控平臺的正上方；一濾波片位于激光頭模塊與溫控平臺之間的光路上，使濾波片對被測樣品發(fā)射的激光形成高反，對激光頭模塊發(fā)射的激光形成高透；一脈沖電流源向激光頭模塊供電，使激光頭模塊發(fā)出一脈沖激光；一直流電流源向溫控平臺供電；一直流電流源為被測樣品提供工作電流；一監(jiān)控ＣＣＤ監(jiān)控被測樣品，利于將激光頭模塊發(fā)出的激光光斑照射于被測樣品腔面上；一三維微位移平臺控制器控制三維微位移平臺的三維移動；一鎖相放大器的輸入端與激光頭模塊的輸出端連接；一臺式萬用表的輸入端與鎖相放大器的輸出端連接。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是一種利用反射率隨溫度變化測量半導體激光器腔面溫度的測試系統(tǒng)，屬 于光電子激光器技術，特別是指一種測量半導體激光器腔面溫度的測試系統(tǒng)。
技術介紹
半導體激光器腔面COD (腔面災難性失效)是由于腔面局部溫度過熱導致大功率 半導體激光器燒毀的失效形式，是導致半導體激光器失效的一種重要形式，所以了解腔面 溫度分布是研究半導體激光器失效的一種重要手段。由于半導體激光器腔面尺寸為微米量 級，所以要測得半導體激光器腔面溫度、尤其是有源區(qū)溫度比較困難。熱反射測量法方法(Thermo-Reflectance，TR)是一種非接觸和非破壞的測試方 法，被廣泛的應用于半導體器件在有源情況下的溫度分布。80年代到90年代，該技術就被 應用于半導體激光器腔面的溫度分布的測量?；纠碚摕岱瓷渎蕼y量法的基本原理，利用材料的反射率隨溫度變化而變化特性來間接測量材料表面溫度。具體公式表示為「 ^ AR I BR ^rr——=--ATR RdT(1)其中R為室溫下腔面材料的反射率(相對值)，Δ R為反射率變化量，Δ T為溫度變化量定義熱反射率常數Cm = 第這樣公式⑴轉化成Δ·/ AT = Ctr —(2)熱反射率Ctk是一個與材料特性及激光頭激光波長相關的量的常數。由公式(2)可以看出樣品反射率相對變化量與ΔΤ成線性關系，可以通過測量樣品反射率的相對K變化量來間接得到樣品表面局部區(qū)域溫度。
技術實現思路
本專利技術是一種測量半導體激光器腔面溫度的測試系統(tǒng)，系統(tǒng)的空間分辨率為 65nm，腔面溫度測試分辨率達0. 1°C。在以往報導文獻中，通常都是通過搭建外圍光路來形 成微小測試光斑以及探測微小光斑的反射光，本專利技術中的激光頭模塊除了輸出微米量級大 小的光斑外，還集成了收集反射光的光路以及探測反射光的探測器，在保證信號輸出穩(wěn)定 的同時，使得裝置結構簡單、體積小、系統(tǒng)搭建成本低。本專利技術提供一種測量半導體激光器腔面溫度的測試系統(tǒng)，包括一三維微位移平臺；一溫控平臺，該溫控平臺位于三維微位移平臺的上面，溫控平臺上安裝有樣品架，方便將被測樣品固定在溫控平臺上；一激光頭模塊，該激光頭模塊位于溫控平臺的正上方，使激光頭模塊發(fā)出的激光 光斑照射于溫控平臺上；一濾波片，該濾波片位于激光頭模塊與溫控平臺之間的光路上，使濾波片對被測 樣品發(fā)射的激光形成高反，對激光頭模塊發(fā)射的激光形成高透；一脈沖電流源，該脈沖電流源向激光頭模塊供電，使激光頭模塊發(fā)出一脈沖激光；一直流電流源，該直流電流源向溫控平臺供電；一直流電流源，該直流電流源為被測樣品提供工作電流；一監(jiān)控(XD，該監(jiān)控CXD監(jiān)控被測樣品，利于將激光頭模塊發(fā)出的激光光斑照射于 被測樣品腔面上；一三維微位移平臺控制器，該三維微位移平臺控制器控制三維微位移平臺的三維 移動；一鎖相放大器，該鎖相放大器的輸入端與激光頭模塊的輸出端連接；一臺式萬用表，該臺式萬用表的輸入端與鎖相放大器的輸出端連接。其中激光頭模塊的激光波長為650nm，可以獲得直徑為1微米的測試光斑。其中三維微位移平臺控制器控制三維微位移平臺的三維移動，控制單步精度為 65nm,實現被測樣品的腔面溫度掃描。其中濾波片上鍍有高反、增透膜，能夠將被測樣品發(fā)射的激光濾掉，防止該激光沿 光路進入激光頭模塊中的探測器，影響激光頭模塊中的探測器的輸出信號。其中濾波片上鍍的高反膜的膜系為樣品發(fā)出激光的高反膜，增透膜的膜系為 650nm增透膜。其中臺式萬用表的精度為nV量級，以精確讀取鎖相放大器輸出信號。其中激光頭模塊中集成了收集樣品腔面反射光的光路。其中激光頭模塊中集成了探測樣品腔面反射光的探測器。其中溫控平臺位于三維微位移平臺的上面，溫控平臺上安裝有樣品架，方便將樣 品固定在溫控平臺上。其中溫控平臺能夠起到制冷或加熱的作用，其控制溫度范圍為10°C -120°C。 附圖說明為進一步說明本專利技術的技術特征，結合以下附圖，對本專利技術作一詳細的描述，其 中圖1是本專利技術測試系統(tǒng)的結構圖。 具體實施例方式請參閱圖1所示，本專利技術提供一種測量半導體激光器腔面溫度的測試系統(tǒng)，包括一三維微位移平臺8，三維微位移平臺控制器10控制三維微位移平臺8的三維移 動，控制單步精度為65nm，實現被測樣品5的腔面溫度掃描。一溫控平臺7，該溫控平臺7位于三維微位移平臺8的上面，溫控平臺上安裝有樣品架，方便將樣品5固定在溫控平臺7上。溫控平臺7能夠起到制冷或加熱的作用，在標定 被測樣品5腔面材料反射率與溫度關系時，溫控平臺7起加熱作用，標定得到不同溫度下， 被測樣品5腔面對激光頭模塊3發(fā)出的650nm激光發(fā)射率的大?。粧呙璞粶y樣品5腔面溫 度分布時，溫控平臺7起制冷作用，使工作臺的溫度處于室溫，減小被測樣品5的耗散功率 對測試的影響。其控制溫度范圍為10°C -120°C。一激光頭模塊3，該激光頭模塊3位于溫控平臺7的正上方，使激光頭模塊3發(fā)出 的激光照射于溫控平臺7上，該激光頭模塊3的激光波長為650nm，可以獲得直徑為1微米 左右的測試光斑。除了輸出微米量級大小的光斑外，激光頭模塊3中集成了收集樣品5腔 面反射光的光路以及探測樣品5腔面反射光的探測器。一濾波片4，該濾波片4位于激光頭模塊3與溫控平臺7之間的光路上，濾波片4 上鍍有高反、增透膜，其中高反膜能夠將被測樣品5發(fā)射的激光濾掉，防止該波長的光沿光 路進入激光頭模塊3中的探測器，影響激光頭模塊3中的探測器的輸出信號；濾波片4上鍍 增透膜的膜系為650nm增透膜，使激光頭模塊3的發(fā)出的650nm波長激光透射通過濾波片 4。一脈沖電流源1，該脈沖電流源1向激光頭模塊3供電，脈沖電流源1給激光頭模 塊3施加一定頻率的脈沖電流，使激光頭模塊3發(fā)出該頻率的650nm脈沖激光，脈沖激光經 過濾波片4到達被測樣品5腔面，反射后，該脈沖激光再由激光頭模塊3中的探測器收集， 輸出信號經由鎖相放大器放大。一直流電流源2，該直流電流源2向溫控平臺7供電，使溫控平臺7控制溫度范圍 為 10°C -120°c ；一直流電流源6，該直流電流源6為被測樣品5提供工作電流。一監(jiān)控(XD9，該監(jiān)控(XD9可以實時在位監(jiān)測激光頭模塊3發(fā)出的650nm激光光斑 照射在被測樣品5腔面上的位置，為腔面溫度掃描提供操作指導。一三維微位移平臺控制器10，該三維微位移平臺控制器10控制三維微位移平臺8 的三維移動，控制單步精度為65nm，實現被測樣品5的腔面溫度掃描；—鎖相放大器12，該鎖相放大器12的輸入端與激光頭模塊3的輸出端連接，將激 光頭模塊3中探測器收集的650nm激光的反射信號提取出來，并放大輸出。一臺式萬用表11，該臺式萬用表11的輸入端與鎖相放大器12的輸出端連接，該臺 式萬用表11的精度為ην量級，以精確讀取鎖相放大器12輸出信號。一三維微位移平臺控制器10，該三維微位移平臺控制器10可以電動控制三維微 位移平臺8的三維移動，使激光頭模塊3發(fā)射的激光光斑在被測樣品5的腔面上掃描移動。下面結合附圖對本專利技術的工作過程加以說明這里我們以808nm半導體激光器為被測樣品5。激光頭模塊3與808nm被測樣品 5之間放置鍍有808nm高反、650nm增透膜的濾波片4，防止808nm波長的光沿激光頭模塊3 光路進入探測器，影響探測器的輸出信號；650nm增透膜使激光頭模塊3本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種測量半導體激光器腔面溫度的測試系統(tǒng)，包括：一三維微位移平臺；一溫控平臺，該溫控平臺位于三維微位移平臺的上面，溫控平臺上安裝有樣品架，方便將被測樣品固定在溫控平臺上；一激光頭模塊，該激光頭模塊位于溫控平臺的正上方，使激光頭模塊發(fā)出的激光光斑照射于溫控平臺上；一濾波片，該濾波片位于激光頭模塊與溫控平臺之間的光路上，使濾波片對被測樣品發(fā)射的激光形成高反，對激光頭模塊發(fā)射的激光形成高透；一脈沖電流源，該脈沖電流源向激光頭模塊供電，使激光頭模塊發(fā)出一脈沖激光；一直流電流源，該直流電流源向溫控平臺供電；一直流電流源，該直流電流源為被測樣品提供工作電流；一監(jiān)控ＣＣＤ，該監(jiān)控ＣＣＤ監(jiān)控被測樣品，利于將激光頭模塊發(fā)出的激光光斑照射于被測樣品腔面上；一三維微位移平臺控制器，該三維微位移平臺控制器控制三維微位移平臺的三維移動；一鎖相放大器，該鎖相放大器的輸入端與激光頭模塊的輸出端連接；一臺式萬用表，該臺式萬用表的輸入端與鎖相放大器的輸出端連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：裘利平，饒?zhí)m，
申請(專利權)人：中國科學院半導體研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：11[中國|北京]