光学设备测试系统技术方案

一种用于光学设备的表征电路，包括：光学设备、开关、开关驱动器、一个或多个电阻器以及一个或多个电容器。开关驱动器被配置为从外部脉冲发生器接收触发脉冲，并将触发脉冲提供给开关，这使得开关处于接通状态。一个或多个电容器被配置为当开关处于断开状态时，经由一个或多个电阻器从外部驱动电压源接收充电电流(例如，具有大于50纳秒的上升时间)；并且，当开关处于接通状态时，向光学设备放电电流脉冲(例如，具有小于10纳秒的脉冲宽度)。光学设备被配置为接收电流脉冲，并基于电流脉冲发射光输出脉冲。输出脉冲。输出脉冲。

【技术实现步骤摘要】
光学设备测试系统
[0001]相关申请
[0002]本申请要求要求2021年3月10日提交的美国临时专利申请第63/159,206号的优先权，该申请题为“用于VCSEL阵列的高速和高电流表征和可靠性测试的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR HIGH
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SPEED AND HIGH
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CURRENT CHARACTERIZATION AND RELIABILITY TESTING OF VCSEL ARRAYS)，其内容通过引用整体结合于此。


[0003]本公开总体上涉及一种光学设备测试系统，并且便于使用纳秒范围内的高电流脉冲来测试光学设备。

技术介绍

[0004]光学设备可以包括发射器的阵列。在一些应用中，例如在汽车和/或光检测和测距(LIDAR)应用中，光学设备可能需要产生具有高峰值光功率的光输出脉冲。

技术实现思路

[0005]在一些实施方式中，用于光学设备的表征电路包括光学设备；开关；开关驱动器；一个或多个电阻器；以及一个或多个电容器，其中：开关驱动器被配置为经由第一卡边缘连接器迹线接收来自外部脉冲发生器的触发脉冲，并被配置为将触发脉冲提供给开关，其中触发脉冲的脉冲宽度大于或等于第一阈值；开关被配置为从外部脉冲发生器接收触发脉冲，并且被配置为当接收到触发脉冲时处于接通状态；该开关被配置为当没有接收到触发脉冲时处于断开状态；所述一个或多个电容器被配置为当开关处于断开状态时，经由第二卡边缘连接器迹线经由一个或多个电阻器从外部驱动电压源接收充电电流，其中充电电流的上升时间大于第二阈值；该一个或多个电容器被配置为当开关处于接通状态时，向光学设备放电电流脉冲，其中电流脉冲的脉冲宽度小于第三阈值，其中与从外部驱动电压源通过一个或多个电阻器到一个或多个电容器的充电电流的流(flow)相关联的平均电流与与通过光学设备的电流脉冲的流相关联的平均电流匹配；并且光学设备被配置为从一个或多个电容器接收电流脉冲，并且基于通过光学设备的电流脉冲的流来发射光输出脉冲。
[0006]在一些实施方式中，光学设备测试系统包括印刷电路板(PCB)，该印刷电路板包括包含光学设备的电驱动电路；卡边缘连接器；直流(DC)电源；驱动电压源；脉冲发生器；以及一个或多个测试组件，其中：卡边缘连接器经由PCB的一个或多个卡边缘连接器迹线电连接到PCB；DC电源被配置为向PCB的电驱动电路供电；驱动电压源被配置为向电驱动电路的一个或多个电容器提供充电电流；脉冲发生器被配置为向电驱动电路的场效应晶体管(FET)开关提供触发脉冲，其中触发脉冲的脉冲宽度大于或等于10纳秒，其中向FET开关提供触发脉冲导致电驱动电路的一个或多个电容器向光学设备放电电流脉冲，这导致光学设备发射光输出脉冲，并且其中电流脉冲的脉冲宽度小于10纳秒；并且光学设备测试系统被配置为执行光学设备的表征测试。
[0007]在一些实施方式中，光学设备测试系统包括光脉冲发生器，该光脉冲发生器包括包含光学设备的电驱动电路；直流(DC)电源；驱动电压源；脉冲发生器；卡边缘连接器；主板；以及环境室，其中：卡边缘连接器经由光脉冲发生器的一个或多个卡边缘连接器迹线电连接到光脉冲发生器，卡边缘连接器电连接到主板，DC电源电连接到主板，并且被配置为经由主板、卡边缘连接器和一个或多个卡边缘连接器迹线的第一卡边缘连接器迹线向光脉冲发生器的电驱动电路供电，驱动电压源电连接到主板，并且被配置为经由主板、卡边缘连接器和一个或多个卡边缘连接器迹线的第二卡边缘连接器迹线向电驱动电路的一个或多个电容器提供充电电流，其中充电电流的上升时间大于50纳秒，脉冲发生器电连接到主板，并且被配置为经由主板、卡边缘连接器和一个或多个卡边缘连接器迹线的第三卡边缘连接器迹线向电驱动电路的开关提供触发脉冲，其中触发脉冲的脉冲宽度大于或等于10纳秒，其中向开关提供触发脉冲导致电驱动电路的一个或多个电容器向光学设备放电电流脉冲，这导致光学设备发射光输出脉冲，并且其中电流脉冲的脉冲宽度小于10纳秒，环境腔室被配置为将主板、卡边缘连接器和具有光学设备的光脉冲发生器保持在环境腔室的内部，并且光学设备测试系统被配置为执行光学设备的可靠性应力测试。
附图说明
[0008]图1A
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图1B是本文描述的示例实施方式的示意图。
[0009]图2是本文描述的示例光学设备测试系统的示意图。
[0010]图3是本文描述的另一个示例光学设备测试系统的示意图。
[0011]图4是本文描述的示例时钟信号的图。
具体实施方式
[0012]以下示例实施方式的详细描述参考了附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。
[0013]光学设备可以包括发射器的阵列，例如垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列。在一些应用中，例如在汽车和/或光检测和测距(LIDAR)应用中，光学设备可以包括需要产生具有高峰值光功率的光输出脉冲的数百个发射器。因此，为了执行光学设备的表征和可靠性测试，用于产生光输出脉冲的电脉冲需要以高速(例如，具有短持续时间的脉冲，例如小于10纳秒)和高电流(例如，具有高峰值电流的脉冲，例如大于大约200安培)产生。这对于用于测试与数据通信(datacom)应用或移动设备应用相关联的VCSEL阵列的传统平台和/或方法来说是一个挑战。例如，与数据通信应用相关联的VCSEL阵列通常包括单个发射器，该发射器需要电流小于10毫安的电脉冲来测试发射器。作为另一个示例，与用于三维(3D)感测的移动设备应用相关联的VCSEL阵列通常包括数十到数百个发射器，这些发射器需要具有持续时间为几毫秒的电脉冲。此外，用于LIDAR应用的光学设备的高速和高电流测试经常受到与传统测试平台相关联的寄生电感的限制(例如，在与测试平台相关联的电路中，该电路被配置为向光学设备提供电脉冲以测试光学设备)。
[0014]此外，一些传统的高速和/或高电流系统使用射频(RF)技术，例如用于输入和/或输出的超小型版本A(SMA)连接器和同轴电缆，和/或内置在印刷电路板(PCB)上的测试点处的传输线探针原理，用于阻抗匹配和波形保真度。通常，电流检测是通过测量分流电阻器的
电压波形来完成的。虽然这些技术可以在PCB中用于VCSEL阵列表征，但这些技术在物理上和成本上都不切实际，因为可靠性测试需要同时对大量(例如数百个)样品进行应力测试(stress test)。虽然目标是测试或评估VCSEL阵列芯片的性能和可靠性，但这种传统测试平台和/或系统的复杂性带来了其自身的可靠性风险。此外，用于电流感测的分流电阻器也是不希望的，因为它们给谐振电路增加了寄生电感。此外，分流电阻器可能无法提供峰值电流的准确测量。对于高电流，0.1欧姆的分流电阻相当于高功率VCSEL阵列的串联电阻，这会影响驱动器性能。
[0015]本文描述的一些实施方式提供了包括电驱动电路(electrical driver circuit)的印刷电路板(PCB)。电驱动电路可以包括光学设备、场本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光学设备的表征电路，包括：光学设备；开关；开关驱动器；一个或多个电阻器；以及一个或多个电容器，其中：所述开关驱动器被配置为经由第一卡边缘连接器迹线接收来自外部脉冲发生器的触发脉冲，并被配置为将所述触发脉冲提供给所述开关，其中所述触发脉冲的脉冲宽度大于或等于第一阈值；所述开关被配置为从所述外部脉冲发生器接收所述触发脉冲，并且被配置为当接收到所述触发脉冲时处于接通状态；所述开关被配置为当没有接收到所述触发脉冲时处于断开状态；所述一个或多个电容器被配置为当所述开关处于断开状态时，经由第二卡边缘连接器迹线，经由所述一个或多个电阻器从外部驱动电压源接收充电电流，其中所述充电电流的上升时间大于第二阈值；所述一个或多个电容器被配置为当所述开关处于接通状态时，向所述光学设备释放电流脉冲，其中所述电流脉冲的脉冲宽度小于第三阈值，其中与从所述外部驱动电压源通过所述一个或多个电阻器到所述一个或多个电容器的充电电流的流相关联的平均电流与与通过所述光学设备的电流脉冲的流相关联的平均电流匹配；并且所述光学设备被配置为从所述一个或多个电容器接收所述电流脉冲，并且基于通过所述光学设备的电流脉冲的流来发射光输出脉冲。2.根据权利要求1所述的表征电路，其中：所述第一阈值是10纳秒；所述第二阈值是50纳秒；和所述第三阈值是10纳秒。3.根据权利要求1所述的表征电路，其中所述光学设备是具有串联电阻的垂直腔面发射激光器VCSEL阵列。4.根据权利要求1所述的表征电路，其中所述光学设备的串联电阻、所述表征电路的寄生电感以及所述一个或多个电容器形成电阻器
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电感器
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电容器RLC谐振电路。5.根据权利要求1所述的表征电路，还包括电感器，其中所述光学设备的串联电阻、所述电感器和所述一个或多个电容器形成电阻
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电感器
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电容器RLC谐振电路。6.根据权利要求1所述的表征电路，其中所述开关是场效应晶体管FET开关，并且所述开关驱动器是FET驱动器。7.根据权利要求1所述的表征电路，其中与通过所述光学设备的电流脉冲的流相关联的峰值电流大于与从所述外部驱动电压源通过所述一个或多个电阻器到所述一个或多个电容器的充电电流的流相关联的峰值电流。
8.根据权利要求1所述的表征电路，其中：与从所述外部驱动电压源通过所述一个或多个电阻器到所述一个或多个电容器的充电电流的流相关联的峰值电流小于1安培；和与通过所述光学设备的电流脉冲的流相关联的峰值电流大于或等于200安培。9.根据权利要求1所述的表征电路，其中：与通过所述光学设备的电流脉冲的流相关联的电流波形是非方形波形；与通过所述光学设备的电流脉冲的流相关联的电压波形是非方形波形；和与所述光输出脉冲相关联的光波形是非方形波形。10.根据权利要求1所述的表征电路，其中：与通过所述光学设备的电流脉冲的流相关联的归一化电流波形是非方形波形；与通过所述光学设备的电流脉冲的流相关联的归一化电压波形是非方形波形；与所述光输出脉冲相关联的归一化光波形是非方形波形；和所述归一化电流波形和所述归一化电压波形具有与所述归一化光波形大致相同的时间相关性。11.根据权利要求1所述的表征电路，其中所述表征电路经由所述第一卡边缘连接器迹线和所述第二卡边缘连接器迹线电连接到光学设备测试系统的卡边缘连接器。12.一种光学设备测试系统，包括：印刷电路板PCB，其包括包含光学设备的电驱动电路；卡边缘连接器；直流DC电源；驱动电压源；脉冲发生器；以及一个或多个测试组件，其中：所述卡边缘连接器经由所述PCB的一个或多个卡边缘连接器迹线电连接到所述PCB；所述DC电源被配置为向所述PCB的电驱动电路供电；所述驱动电压源被配置为向所述电驱动电路的一个或多个电容器提供充电电流；所述脉冲发生器被配置为向所述电驱动电路的场效应晶体管FET开关提供触发脉冲，其中所述触发脉冲的脉冲宽度大于或等于10纳秒，其中向所述FET开关提供所述触发脉冲导致所述电驱动电路的一个或多个电容器向所述光学设备放电电流脉冲，这导致所述光学设备发射光输出脉冲，并且其中所述电流脉冲的脉冲宽度小于10纳秒；并且所述光学设备测试系统被配置为执行所述光学设备的表征测试。13.根据权利要求12所述的光学设备测试系统，其中所述一个或多个测试组件包括以下至少一个：积分球；功率计；分光计；示波器；近场相机；
远场相机；或者万用表。14.根据权利要求12所述的光学设备测试系统，还包括一个或多个处理器，其中所述一个或多个处理器被配置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：S谢，A罗希特，L莫拉莱斯，M多尔加诺夫，P特兰，
申请(专利权)人：朗美通经营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：