一种脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统及测试方法技术方案

本发明专利技术涉及一种脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统及测试方法，属于半导体激光器技术领域。系统包括水冷金属板、脉冲电源、功率检测组件、工控机和光学平台，其中，光学平台上设置有水冷金属板，水冷金属板上设置有激光器，激光器连接有脉冲电源，水冷金属板一侧的光学平台上设置有功率检测组件，脉冲电源和功率检测组件均连接有工控机。本发明专利技术改变了原有的高功率半导体激光器反射镜耦合采用的直流驱动模式，创造性的引入脉冲驱动，使得封装过程与成品使用电流一致，避免了低电流反射镜耦合导致的光束质量差及光路轮廓存在差异变化的问题，大幅度提升了耦合功率一致性，减少了余热的产生，降低了工作温度。降低了工作温度。降低了工作温度。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统及测试方法


[0001]本专利技术涉及一种脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统及测试方法，属于半导体激光器


技术介绍

[0002]随着半导体技术的日趋成熟，半导体激光器以其转换效率高、体积小、重量轻、可靠性高、能直接调制等特点，在科研、工业、军事、医疗等领域得到了日益广泛的应用，并在诸多领域引起了革命性的突破，市场需求量及发展潜力巨大。高功率光纤耦合半导体激光器具备复杂的制造工艺与生产流程，其中高功率半导体激光器的反射镜耦合的功率测试环节是不可或缺的一项要求，多路光束通过反射镜进行空间合束，为了光纤耦合最大限度甚至无损失的输出，必须单独对每一路光束进行反射镜耦合的功率测试，多路反射镜耦合叠加有效光束的功率测试满足线性计算，通过测试实现反射镜位置最优、耦合功率可量化、效率可追溯，反射镜耦合工艺全程可控，确保产品质量稳定性。
[0003]目前在半导体激光器封装领域，高功率半导体激光器的反射镜耦合的功率测试主要是由直流电源驱动，通过积分球上安装的功率计进行读取记数，此种方式只能使用低电流驱动激光器，每路逐一放置反射镜进行耦合，功率计线性计算多路叠加光束的功率数值总和。因为高功率激光安全及散热控温等问题，此种方式无法使用工作电流进行反射镜耦合，这样就导致了封装电流与使用电流不一致，引起激光器封装过程与使用状态的光束质量及光路轮廓等存在差异变化，激光器输出功率会有一定的损失，降低耦合效率，同时产生的余热进一步增加，温度过高影响激光器可靠性及性能指标，甚至缩短使用寿命。
[0004]中国专利文件CN113036585A公开了一种高功率半导体光纤耦合激光器封装方法，该方法包括：获取准直器安装后的目标激光器；对所述目标激光器进行第一温度循环，获取第一温度循环后的目标激光器；基于第一温度循环后的目标激光器，进行反射镜耦合，以使得反射镜耦合后继续进行正常生产。该方法通过在激光器安装步骤和反射镜耦合步骤之间增加温度循环步骤，释放前面步骤的胶水应力，从而提高了激光器最终的耦合效率，但未对电源驱动方式改进，仍然存在封装电流与使用电流不一致的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统，使用工作电流驱动高功率半导体激光器的反射镜耦合，保证反射镜耦合位置最优化、耦合功率最大，避免了直流电源驱动模式只能使用低电流进行反射镜耦合的弊端，解决了封装电流与使用电流不一致引起激光器封装过程与使用状态的光束质量及光路轮廓存在差异变化的问题，大幅度提升了耦合功率一致性，减少了余热的产生，降低了工作温度。同时，使得一路及多路叠加的反射镜耦合后的激光光束的功率稳定有效的测试成为可能，显著提升了耦合精准度。
[0006]本专利技术还提供上述脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统的测试方法。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统，包括水冷金属板、脉冲电源、功率检测组件、工控机和光学平台，其中，
[0009]光学平台上设置有水冷金属板，水冷金属板上设置有激光器，通过水冷金属板对激光器进行散热控温，激光器连接有脉冲电源，通过脉冲电源驱动激光器工作，水冷金属板一侧的光学平台上设置有功率检测组件，通过功率检测组件进行脉冲电源驱动激光器的功率测试，脉冲电源和功率检测组件均连接有工控机。
[0010]优选的，功率检测组件包括积分球、光电探测器和数据采集设备，积分球上一个输入端连接有激光器的光纤输出端，一个输出端通过光纤连接有光电探测器，光电探测器连接有数据采集设备，积分球、光电探测器及数据采集设备均固定于光学平台上，数据采集设备连接有工控机。积分球用于接收激光器的光纤输出端发射的激光，激光在积分球和光纤内部经过多次反射后均匀地散射在积分球内部，使用积分球和光纤来测量光通量时，测量结果更为可靠，积分球和光纤可降低并除去由光的形状、发散角度、强度过饱和及光电探测器上不同位置的响应度差异所造成地测量误差，然后通过工控机实现有效功率峰值数据的读取、记录和存储。
[0011]优选的，水冷金属板为长方形金属板，水冷金属板内设置有供回水管路，供回水管路通过供回水球阀连接有厂务水管，通过供回水管路内的冷却水流动实现水冷金属板的冷却，进而完成激光器的散热。
[0012]优选的，脉冲电源连接有激光器的加电针正负极，形成闭合回路，通过工控机控制脉冲电源以斜坡模式增加输出电流至激光器工作电流,完成耦合测试后自动将输出电流减小至0，再关闭输出，有助于保护激光器，避免过冲造成损坏。
[0013]优选的，工控机连接有显示器，通过显示器显示读数。
[0014]上述脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统的测试方法，步骤如下：
[0015](1)水冷金属板通入循环冷却的厂务水，将激光器固定于水冷金属板上，完全接触，无间隙贴合；
[0016](2)将激光器的光纤输出端插入积分球输入端；
[0017](3)将脉冲电源的输出端连接至激光器的加电针正负极；
[0018](4)使用工控机控制脉冲电源以斜坡模式增加输出电流至工作电流，此时积分球同步接收到激光，通过光纤将光信号传输至光电探测器，光电探测器将光信号转换为标准电信号，然后发送至数据采集设备，数据采集设备将已处理的机器可识别的数据传输至工控机，由工控机读取并通过显示器可视化；
[0019](5)持续调整激光器一条光路的反射镜耦合，待功率测试数值最大后，停止动作，将反射镜位置固化，有效功率的最大值记录并存储；
[0020](6)保持当前通电状态，重复步骤(5)，直至激光器剩余光路的反射镜耦合功率测试完成，功率检测组件线性叠加计算所有光路的反射镜耦合功率，判断激光器每条光路的反射镜耦合功率是否合格及所有光路的叠加输出功率总和是否达标；
[0021](7)完成耦合测试后，工控机控制脉冲电源自动将输出电流减小至0，然后关闭输出，等待下一个激光器耦合测试。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023]1、本专利技术改变了原有的高功率半导体激光器反射镜耦合采用的直流驱动模式，创造性的引入脉冲驱动，使得封装过程与成品使用电流一致，避免了低电流反射镜耦合导致的光束质量差及光路轮廓存在差异变化的问题，大幅度提升了耦合功率一致性，减少了余热的产生，降低了工作温度。
[0024]2、本专利技术实现了脉冲驱动单路激光器反射镜耦合功率的稳定有效检测，更是解决了多路激光器反射镜耦合功率检测的非线性问题，实现了线性计算，为单路及多路反射镜耦合功率数据是否合格达标提供了精准有效的量化判断依据。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的结构示意图；
[0026]其中：1、水冷金属板；2、脉冲电源；3、积分球；4、光电探测器；5、数据采集设备；6、工控机；7、显示器；8、光学平台。
具体实施方式
[0027]下面通过实施例并结合附图对本专利技术做进一步说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统，其特征在于，包括水冷金属板、脉冲电源、功率检测组件、工控机和光学平台，其中，光学平台上设置有水冷金属板，水冷金属板上设置有激光器，激光器连接有脉冲电源，水冷金属板一侧的光学平台上设置有功率检测组件，通过功率检测组件进行脉冲电源驱动激光器的功率测试，脉冲电源和功率检测组件均连接有工控机。2.如权利要求1所述的脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统，其特征在于，功率检测组件包括积分球、光电探测器和数据采集设备，积分球上一个输入端连接有激光器的光纤输出端，一个输出端通过光纤连接有光电探测器，光电探测器连接有数据采集设备。3.如权利要求2所述的脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统，其特征在于，水冷金属板为长方形金属板，水冷金属板内设置有供回水管路，供回水管路通过供回水球阀连接有厂务水管。4.如权利要求3所述的脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统，其特征在于，脉冲电源连接有激光器的加电针正负极。5.如权利要求4所述的脉冲驱动高功率半导体激光器的耦合测试系统，其特征在于，工控机连接有显示器。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝立，秦华兵，汤庆敏，
申请(专利权)人：山东华光光电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：