适用于光通信发光器件的在线综合测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于光通信发光器件的在线综合测试系统和方法，其系统包括：LED/LD负载电路板、电参数发生及测试装置、交流小信号发生装置、温度控制及探测装置、光信号探测装置、LED/LD调制特性测试系统中央监控及处理计算机。本发明专利技术不仅仅可测试其光学特性，而且可以原位进行器件的电学特性、热学特性和交流小信号下器件的频率响应特性随器件结温的变化进行监控。

【技术实现步骤摘要】
适用于光通信发光器件的在线综合测试系统及方法
本专利技术属于半导体发光器件检测
，尤其涉及一种适用于光通信发光器件的在线综合测试系统及方法。
技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode，LED)是一种基于半导体PN结的固体发光器件。半导体PN结在外加电场的情况下，通过注入电子空穴复合发光，直接将电能转换成光能。LED最早于1907年被英国无线电工程师HenryJosephRound意外专利技术。60年代，可见光波段的LED作为半导体激光器研制的副产品应运而生，从此拉开研究LED的序幕。随后，经过约半个世纪的发展，发光二极管的材料经历了SiC、III-V族化合物等。90年代中期，随着GaN外延材料、P型掺杂、芯片结构设计等技术难题的不断突破，大量创新技术的应用，比如多量子阱结构、图形衬底、ITO透明导电层、表面粗化、电流阻挡层等等，促使LED的发光效率不断获得突破，使得以氮化物LED为代表的蓝光、白光以及紫外发光器件得到了突飞猛进的发展，在日常生活中也得到了越来越广泛的应用。在LED大范围的应用普及的同时，基于LED的诸多智能控制功能也得以逐步实现。其中，最引人注目的当属可见光通信技术(VisibleLightCommunication，VLC)。中村修二曾在2015年预言，LED的下一个杀手锏就是光通信。与传统照明设备不同，氮化物LED除效率远超其他光源之外，还可以以人眼察觉不到的速率进行信号调制，调节速率甚至达纳秒量级；另外，基于AlInGaN材料体系带隙连续可调的特性，其中心波长亦可根据载频需要进行选择，从而实现波分复用(WavelengthDivisionMultiplexer，WDM)。因此，基于氮化物LED的可见光通信技术越来越引起人们的关注，而作为可见光通信系统的光源LED是可见光通信技术研究的重中之重。目前，世界发达国家为了抢占LED研究的制高点，都非常重视LED测试方法及标准的研究和制定，在LED测试和标准方面投入了大量的人力物力。目前，美国国家标准检测研究所(NIST)组织国际知名测试专家展开LED测试的研究，重点研究LED发光特性、温度特性及光衰特性等测试方法，试图建立整套的LED测试方法和技术标准。国际照明委员会发表的CIE127-2007LED测试方法，把LED强度测试确定为平均强度的概念，并且规定了统一的测试结构和探测器大小，这样就为LED准确测试比对奠定了基础。但是随着技术的快速发展，许多新的LED技术特性CIE27-2007LED测试方法没有涉及。2008年，北美照明学会正式公布《IESNALM80-2008测量LED光源光通量维持的方法》，对于LED光源的额定流明维持寿命做了定义。我国最近几年在半导体照明材料、芯片技术、产品封装检测和测试方法上也取得了突破性的进展，并相继制定了相关的半导体照明行业标准，这对半导体照明产业的发展具有积极的引导作用。其中发布的《SJ/T11399-2009：半导体发光二极管芯片测试方法》和《SJ/T11394-2009：半导体发光二极管测试方法》对LED的光、电、色度、辐射度、静电放电敏感性、热学等参数的测试方法做了相应的规定。适用于光通信系统发光器件LEDs/LDs的光电热及调制特性测试是全面检验光通信发光器件性能的重要手段，相应的测试结果是评价和反映当前光通信发光器件研发水平和应用潜力的依据。虽然目前国内外市场上有测量发光器件光、电、热的测试装置，也有对光通信用发光器件调制特性的测试系统，但是一般情况下都是在不同的操作台上独立进行，需要操作人员人工将发光器件从一个测试设备上取下来，放置到另外的发光器件光、电、热及调制特性测试装置上进行测试，不能实施光通信用发光器件多个性能参数的综合检测，在进行光通信发光器件光电热及调制特性性能分析方面存在着一定的局限性。因此，迫切需要一种新的检测系统和方法，可以在对光通信用发光器件进行直流交流小信号光电热调制特性综合测试时，不仅仅对其光学特性进行监控，而且可以原位进行器件的电学特性、热学特性和交流小信号下器件的调制特性随温度的变化。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于以上技术问题，本专利技术提供了一种适用于光通信发光器件的在线综合测试系统及方法，以至少部分解决上述技术问题。(二)技术方案根据本专利技术的一方面，提供一种适用于光通信发光器件的在线综合测试系统，包括：LED/LD负载电路板，用于放置单颗或多颗待测光通信发光器件；电参数发生及测试装置，用于输出并控制点亮待测光通信发光器件所需的直流电信号，以及测量所述光通信发光器件的电学特性；交流小信号发生装置，用于提供交流小信号使之与所述直流电信号叠加在一起，以对待测光通信发光器件的光信号调制；温度控制及探测装置，用于给待测光通信发光器件提供一个恒定的温度并实时监测所述LED/LD负载电路板的基底温度；光信号探测装置，用于接收从待测光通信发光器件发出的光信号，并将接收到的光信号转换成电信号，以及测量所述光通信发光器件的光学特性；LED/LD调制特性测试系统，用于测试发光器件的频率响应特性；中央监控及处理计算机，用于测量所述光通信发光器件的热学特性，以及实现测试数据的传输、采集和分析功能。在进一步的实施方案中，所述待测光通信发光器件是基于III族半导体的适用于光通信的发光二极管或半导体激光器，且其发光波长范围覆盖深紫外到可见光区域。在进一步的实施方案中，所述LED/LD负载电路板上各所述待测光通信发光器件采用串联或并联连接方式。在进一步的实施方案中，所述电参数发生及测试装置测量所述光通信发光器件的电学特性包括测试电流下的电压值和电流-电压扫描曲线。在进一步的实施方案中，所述的适用于光通信发光器件的在线综合测试系统还包括：多通道驱动控制装置，用于对所述光通信发光器件提供驱动电信号，以及进行多颗发光器件之间的测试切换并控制整个系统的各部分组件；光探测控制装置，用于为光信号探测装置提供正常的工作电压；光信号处理分析装置，用于分析处理所述光信号探测装置探测到的光信号；三通偏置器，用于使所述交流小信号与所述直流电信号叠加在一起，以实现对所述交流小信号调制。根据本专利技术的另一方面，提供一种适用于光通信发光器件的在线综合测试方法，包括：将单颗或多颗待测光通信发光器件置于LED/LD负载电路板上；将所述LED/LD负载电路板贴合温度控制及探测装置，并使用所述温度控制及探测装置调节环境温度到设定值；测得各所述光通信发光器件在测试电流下电压值与温度之间的对应关系，并根据所述对应关系在中央监控及处理计算机计算得到各所述光通信发光器件在一恒定的电输入状态下的热学特性；通过所述温度控制及探测装置设定不同的温度变化，使各所述光通信发光器件在不同的结温条件下通过电参数发生及测试装置和光信号探测装置分别测试各所述光通信发光器件的电学特性和光学特性；在所述电参数发生及测试装置提供的直流电和交本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于光通信发光器件的在线综合测试系统，包括：/nLED/LD负载电路板(1)，用于放置单颗或多颗待测光通信发光器件；/n电参数发生及测试装置(2)，用于输出并控制点亮待测光通信发光器件所需的直流电信号，以及测量所述光通信发光器件的电学特性；/n交流小信号发生装置(3)，用于提供交流小信号使之与所述直流电信号叠加在一起，以对待测光通信发光器件的光信号调制；/n温度控制及探测装置(5)，用于给待测光通信发光器件提供一个恒定的温度并实时监测所述LED/LD负载电路板(1)的基底温度；/n光信号探测装置(6)，用于接收从待测光通信发光器件发出的光信号，并将接收到的光信号转换成电信号，以及测量所述光通信发光器件的光学特性；/nLED/LD调制特性测试系统(9)，用于测试发光器件的频率响应特性；/n中央监控及处理计算机(10)，用于测量所述光通信发光器件的热学特性，以及实现测试数据的传输、采集和分析功能。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于光通信发光器件的在线综合测试系统，包括：
LED/LD负载电路板(1)，用于放置单颗或多颗待测光通信发光器件；
电参数发生及测试装置(2)，用于输出并控制点亮待测光通信发光器件所需的直流电信号，以及测量所述光通信发光器件的电学特性；
交流小信号发生装置(3)，用于提供交流小信号使之与所述直流电信号叠加在一起，以对待测光通信发光器件的光信号调制；
温度控制及探测装置(5)，用于给待测光通信发光器件提供一个恒定的温度并实时监测所述LED/LD负载电路板(1)的基底温度；
光信号探测装置(6)，用于接收从待测光通信发光器件发出的光信号，并将接收到的光信号转换成电信号，以及测量所述光通信发光器件的光学特性；
LED/LD调制特性测试系统(9)，用于测试发光器件的频率响应特性；
中央监控及处理计算机(10)，用于测量所述光通信发光器件的热学特性，以及实现测试数据的传输、采集和分析功能。


2.根据权利要求1所述的适用于光通信发光器件的在线综合测试系统，其特征在于，所述待测光通信发光器件是基于III族半导体的适用于光通信的发光二极管或半导体激光器，且其发光波长范围覆盖深紫外到可见光区域。


3.根据权利要求1所述的适用于光通信发光器件的在线综合测试系统，其特征在于，所述LED/LD负载电路板(1)上各所述待测光通信发光器件采用串联或并联连接方式。


4.根据权利要求1所述的适用于光通信发光器件的在线综合测试系统，其特征在于，所述电参数发生及测试装置(2)测量所述光通信发光器件的电学特性包括测试电流下的电压值和电流-电压扫描曲线。


5.根据权利要求1所述的适用于光通信发光器件的在线综合测试系统，其特征在于，还包括：
多通道驱动控制装置(4)，用于对所述光通信发光器件提供驱动电信号，以及进行多颗发光器件之间的测试切换并控制整个系统的各部分组件；
光探测控制装置(7)，用于为光信号探测装置(6)提供正常的工作电压；
光信号处理分析装置(8)，用于分析处理所述光信号探测装置(6)探测到的光信号；
三通偏置器(11)，用于使所述交流小信号与所述直流电信号叠加在一起，以实现对所述交流小信号调制。


6.一种适用于光通信发光器件的在线综合测试方法，其特征在于，包括：
将单颗或多颗待测光通信发光器件置于LED/LD负载电路板(1)上；
将所述LED/LD负载电路板(1)贴合温度控制及探测装置(5)，并使用所述温度控制及探测装置(5)调节环境温度到设定值；
测得各所述光通信发光器件在测试电流下电压值与温度之间的对应关系，并根据所述对应关系在中央监控及处理计算机(10)计算得到各所述光通信发光器件在一恒定的电输入状态下的热学特性；
通过所述温度控制及探测装置(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丽霞，马占红，林杉，陈弘达，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11