一种分区点亮半导体激光器模组的自动化LIV测试方法技术

本发明专利技术提供了一种分区点亮半导体激光器模组的自动化LIV测试方法，将被测的VCSEL阵列模组通过载台水平安装于所述二维可程控精密平移台上，获取相机的定位系统中心位置拍摄到的原始图像，并通过畸变校正单元得到原始图像的图像像素与真实世界坐标的映射关系；获取VCSEL阵列模组的尺寸、芯片总数量和每个芯片的位置坐标，通过可驱动运动控制卡的控制软件换算成测试位坐标；二维可程控精密平移台逐一将每个芯片移动至测试位坐标，由积分球进行收光后，对每个芯片进行光功率测试并生成LIV曲线；本发明专利技术克服了现有针对单孔或小阵列等面积较小的激光器的测试系统测试速度慢、对准难的问题，为激光雷达等高功率设备研发阶段和量产阶段的试验和测试提供了新的测试方法。阶段的试验和测试提供了新的测试方法。阶段的试验和测试提供了新的测试方法。

【技术实现步骤摘要】
一种分区点亮半导体激光器模组的自动化LIV测试方法


[0001]本专利技术属于半导体激光器测试系统
，具体涉及一种分区点亮半导体激光器模组的自动化LIV测试方法。

技术介绍

[0002]新兴车载激光雷达等需要用到的大功率激光器近年来得到长足发展，分区点亮的大阵列VCSEL激光器应运而生。这种激光器和传统非分区激光器相比，有总功率大、面积大、驱动脉冲宽度窄、驱动电流大、物理分区多变、控制复杂等特点。同时，作为一种激光器，其LIV测试数据是评估其性能的重要指标。通过测试LIV性能，可以了解VCSEL的最佳工作电压及相关的输出光功率。对于分区点亮的VCSEL，由于其应用场景为车载激光雷达等方向，其功率一般较大，芯片需要分区点亮来满足功率要求和散热要求。
[0003]分区点亮VCSEL激光器兼具可寻址功能和高功率、窄脉冲工作特性，这些特性在其目标应用中可以得到很好的峰值功率，可以让其支持的激光雷达等系统拥有更好的探测距离和适应不同环境状况的能力。但这些特性大大增加了其生产过程中的测试复杂性，事实上影响着其量产效率。因此，开创一种自动化的光电特性（LIV）测试装置成为产业链的迫切需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决现有的基于源表的测试技术，只能针对面积较小的单个激光器的测试系统，无法满足未来分区点亮的阵列式激光器测试的需求，为此提供了分区点亮半导体激光器模组的自动化LIV测试方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种分区点亮半导体激光器模组的自动化LIV测试方法，包括相机、积分球以及二维可程控精密平移台，所述相机通过龙门测试架安装于所述二维可程控精密平移台的正上方；将被测的VCSEL阵列模组通过载台水平安装于所述二维可程控精密平移台上，并调整所述二维可程控精密平移台，使所述VCSEL阵列模组表面的其中一个芯片移动到所述相机的定位系统中心位置；基于所述相机的焦距和视场已经确保被测目标可以清晰地占满大多数视场；获取所述相机的定位系统中心位置拍摄到的所述VCSEL阵列模组的原始图像，并通过畸变校正单元得到原始图像的图像像素与真实世界坐标的映射关系；基于原始图像的图像像素与真实世界坐标的映射关系，获取所述VCSEL阵列模组的尺寸、所述芯片总数量和每个所述芯片的位置坐标，存储于PC端，并通过PC端换算成测试位坐标；基于测试位坐标已被确定，则所述二维可程控精密平移台逐一将每个所述芯片移动至光功率测试系统的测试区域，由所述积分球进行收光后，依靠光功率测试系统对每个
所述芯片进行光功率测试并生成LIV曲线。
[0006]较佳的，基于原始图像中既存在径向畸变又存在切向畸变，则可以综合两种模型来表示所述相机的图像畸变，畸变校正的公式如下：来表示所述相机的图像畸变，畸变校正的公式如下：：畸变图像像素到坐标原点的距离；：发生畸变的图像像素点的坐标；：对应畸变图像点的坐标；和：为切向畸变系数；：为常数。较佳的，基于对所述芯片测试位坐标的分区驱动及测试，还包括一套多通道切换电路，每组通道均包含四路；每个四路通道均与所述VCSEL阵列模组上所述芯片所在分区相对应。
[0007]较佳的，所述光功率测试系统中包括所述积分球、高速PD、高速激光器驱动板、信号发生器、可调程控稳压电源、示波器和计算机。
[0008]较佳的，在光功率测试过程中，所述信号发生器作为驱动信号源，会产生脉冲驱动信号，接收到脉冲驱动信号的高速激光器驱动板会驱动激光器产生激光，通过所述积分球收光后再通过所述高速PD进行信号探测。
[0009]较佳的，对所述高速PD探测到的信号进行放大处理后，通过50Ω的同轴线进入所述示波器，经由光功率公式计算得到所述激光器输出的光功率。
[0010]较佳的，所述信号发生器产生的信号为ns级的脉冲驱动信号，所述高速PD的带宽大于1.2G。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术利用工业相机对大阵列激光器进行扫描，通过处理单元实现畸变校正和大阵列激光器中包含的激光器数量、尺寸、间距识别（Mapping），从而实现大阵列激光器的自动测试；2、本专利技术采用分区测试的思路，实现了对面积较大、总功率可变的分区点亮式VCSEL激光器的各发光区域的测试完整覆盖，兼顾快速响应的纳秒级电压脉冲，从而驱动VCSEL，实现对应的LIV测试；3、本专利技术克服了现有的针对单孔或小阵列等面积较小的激光器的测试系统，只能实现对亚毫米级尺寸的激光器进行测试，对毫米级或亚厘米级的高功率分区点亮型阵列激光器无法满足全部区域全部测试项全覆盖的缺陷，为激光雷达等高功率设备研发阶段和量产阶段的试验和测试提供了新的测试方法。
附图说明
[0012]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0013]图1为本专利技术实施例的多通道切换电路与VCSEL阵列模组关系图；图2为本专利技术实施例的光功率测试系统结构图；图3为本专利技术实施例的二维可程控精密平移台示意图；图4为本专利技术实施例的电压测量原理图；图5为本专利技术实施例的光脉冲在进入积分球前后的波形图；图中：1、计算机； 2、可程控稳压电源；3、高速激光器驱动板；4、信号发生器；5、积分球；6、高速PD；7、示波器；8、二维可程控精密平移台；9、载台；10、直线导轨组件；11、光栅尺；12、螺母座、13、滚珠丝杆；14、支撑侧组件；15、底座、16伺服电机。
具体实施方式
[0014]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]请参考图1
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5，本专利技术是基于二维可程控精密平移台8来实现对VCSEL阵列模组进行平移的，该平台为精度达到10um级精度、行程≥200mm的XY轴精密移动平台，在受到运动控制卡的驱动后，依靠伺服电机16驱动滚珠丝杆13旋转，在减少电磁干扰的同时令直线导轨组件10做到x轴y轴上的双向平移。而二维可程控精密平移台8上方的龙门式测试架、相机以及积分球（龙门式测试架和相机图中未画出）是固定不动的。其中，所选相机传感器的尺寸应能支持系统要求的最小分辨率，且相机镜头的焦距和视场应能确保被测目标清晰地占满大多数视场，相机镜头的景深应能保证被测目标清晰成像。线光源应能提供足以使观测目标与背景分割开来的对比度。
[0016]在平台与相机准备就绪后，将被测的VCSEL阵列模组通过载台水平安装于二维可程控精密平移台8上，开始对VCSEL阵列模组进行芯片识别，平移台会将被测件移动到相机定位系统的中心位置，进行拍摄，拍摄后的原始图像会通过畸变校正单元得到图像像素与真实世界坐标的映射关系。基于图像中不变的目标特征，指定参考坐标系，使用这些信息直接计算得到图像中的目标在真实世界坐标系中的位置、距离、面积、角度信息，获得修正后的图像。在实际测试时，相机拍摄的图片既存在径向畸变又本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分区点亮半导体激光器模组的自动化LIV测试方法，包括相机、积分球以及二维可程控精密平移台，所述相机通过龙门测试架安装于所述二维可程控精密平移台的正上方；其特征在于：将被测的VCSEL阵列模组通过载台水平安装于所述二维可程控精密平移台上，并调整所述二维可程控精密平移台，使所述VCSEL阵列模组表面的其中一个芯片移动到所述相机的定位系统中心位置；基于所述相机的焦距和视场已经确保被测目标可以清晰地占满大多数视场；获取所述相机的定位系统中心位置拍摄到的所述VCSEL阵列模组的原始图像，并通过畸变校正单元得到原始图像的图像像素与真实世界坐标的映射关系；基于原始图像的图像像素与真实世界坐标的映射关系，获取所述VCSEL阵列模组的尺寸、所述芯片总数量和每个所述芯片的位置坐标，存储于PC端，并通过PC端换算成测试位坐标；基于测试位坐标已被确定，则所述二维可程控精密平移台逐一将每个所述芯片移动至光功率测试系统的测试区域，由所述积分球进行收光后，依靠光功率测试系统对每个所述芯片进行光功率测试并生成LIV曲线。2.根据权利要求1所述的分区点亮半导体激光器模组的自动化LIV测试方法，其特征在于：基于原始图像中既存在径向畸变又存在切向畸变，则可以综合两种模型来表示所述相机的图像畸变，畸变校正的公式如下：机的图像畸变，畸变校正的公式如下：：畸变图像像素到坐标原点的距离；：发...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力维，田铮，葛斌，
申请(专利权)人：柯泰光芯常州测试技术有限公司，
类型：发明
国别省市：