一种激光器测试用双轴旋转扫描机构及激光器远场测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光器测试用双轴旋转扫描机构及激光器远场测试装置，该双轴旋转扫描机构，包括外壳、激光器探测器、第一电机、第二电机和水平垂直导向架，水平垂直导向架包含水平向安装臂和一个垂直向安装臂，水平向安装臂的端部安装第一电机，第一电机连接扫描旋转臂，扫描旋转臂上安装激光器探测器，垂直向安装臂与第二电机连接，第二电机固定于外壳上。本发明专利技术的远场测试装置基于该双轴旋转扫描机构，其采用光功率信号采集与处理同步的方式，在完成远场扫描结束后立即给出快轴及慢轴ＦＷＨＭ，１／ｅ２能量范围，９５％能量等参数测试结果，并且该装置在测试后，可自动提供数据报表。本装置采用模块化的设计方式，具备良好的设备兼容性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光器测试领域，涉及一种半导体激光器远场测试装置，尤其是一种 激光器测试用双轴旋转扫描机构及激光器远场测试装置。
技术介绍
半导体激光器又称激光二极管(LD)。具有体积小，效率高，能直接调制等特点。随 着其制造技术的不断提高，半导体激光器正向着增加功率、提高可靠性、降低光谱宽度、提 高亮度和无铟化方向发展。半导体激光器制造技术的发展也推动了其测试测量技术的不断 进步。多年来，国内外多家单位在半导体激光器参数测试都做了大量工作。其中，国外有美 国的Keithley公司、ILxlightwave公司、Newport公司以及加拿大Telops公司都开发出LD 参数测量系统。其系统采用模块化设计方式，可实现激光器参数的自动或半自动测试。国 内北京科技大学等单位也对激光器参数测试做了大量研究工作，其开发出一套综合激光器 测试系统，可以测量激光器的输出功率，分析激光器的光谱成分，以及计算LIV参数等。然而，在半导体激光器的大量测试参数中，远场测试一直是其中的难点。由于半导 体激光器光束发散角较大(快轴发散角一股大于40度，慢轴发散角一股大于8度)，一股 的测试方法很难对其远场特性进行全面描述。而半导体激光器远场参数又为后期光学整形 提供重要依据，因此，远场测试设备的开发越来越为人们所重视。目前通用测量方法是使用 步进电机带动探测器，以垂直于激光器发光轴线的垂直平面移动至激光器发光范围区域， 测量不同位置处的激光器光功率，达到远场测试的目的。然而，这种方法存在以下明显的缺 陷1)激光探测器水平运动至激光器发光区域时，各参考位置相对于激光器的绝对位置不 同，测试光功率误差随其相对位置变小而急剧增大。2)这种方式一股只能实现单一方向的光功率测试，而难以对激光器的整个远场特 性进行描述。3)这种方式数据采集比较单一，使用数据记录仪进行数据分析，自动化程度偏低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种激光器测试用双轴旋转扫 描机构及基于该机构的激光器远场测试装置，其设计采用全自动化的控制方式，控制运动 旋转机构，对被测试的半导体激光器发光区快慢轴进行自动扫描，从而实现对激光器远场 各项参数的计算与测量。本装置采用模块化的设计方式，可实现与其他半导体激光器测试 设备的方便兼容。本专利技术是通过以下技术方案实现的这种激光器测试用双轴旋转扫描机构，包括 外壳、激光器探测器、第一电机和第二电机。另外还包括一个水平垂直导向架，水平垂直导 向架包含有一个水平向安装臂和一个垂直向安装臂，水平向安装臂的端部安装有轴向垂直 的第一电机，第一电机的输出轴通过联轴器连接有扫描旋转臂，扫描旋转臂的下端安装有激光器探测器，垂直向安装臂的端部与第二电机的输出轴端固定连接，所述第二电机的输出轴水平设置且第二电机固定于外壳上。上述水平向安装臂和垂直向安装臂相互垂直且成一体式结构。上述第一电机和第二电机为步进电机或者伺服电机。上述扫描旋转臂由设置于上下两端的垂直连杆和连接两垂直连杆的水平连杆组 成，上端的垂直连杆与第一电机的输出轴连接，下端的垂直连杆端部固定有激光器探测器。上述扫描旋转臂的水平连杆是一伸缩杆，使得激光探测器的臂长可以根据激光器 参数的不同进行长短调整。本专利技术还提供一种基于上述双轴旋转扫描机构的半导体激光器远场测试装置，包 括计算机、数据采集卡和电机运动控制模块。所述计算机通过数据采集卡接收来自激光器 探测器的信号，所述电机运动控制模块分别与计算机、第一电机和第二电机连接，计算机通 过电机运动控制模块控制第一电机和第二电机；第二电机固定于外壳内的上部，所述激光 器探测器的下方设置有支撑架，支撑架垂直固定于外壳内的底部。上述电机运动控制模块包括运动控制卡、电机细分驱动器、电机编码器和直流电 源模块，所述运动控制卡分别与电机细分驱动器和电机编码器连接，电机细分驱动器与直 流电源模块连接；所述电机细分驱动器、运动控制卡和电机编码器均与第一、二电动机连 接，运动控制卡还与所述计算机连接。上述激光器探测器与数据采集卡之间设置有信号调理单元。上述外壳内的底部和侧边各设置有一个位置指示器，两个位置指示器指向外壳的 中心位置；所述位置指示器可为红光指示器，也可采用其他光指示器。本专利技术可以对半导体激光器的远场参数进行精确测量，其主要具有以下优点(1) 本专利技术的激光器测试用双轴旋转扫描机构采用双轴联动机械结构，旋转臂仅带动单个激光 器探测器即可完成半导体激光器远场快轴与慢轴参数描述，结构简单，易于实现。(2)本专利技术的半导体激光器远场测试装置采用闭环控制方式，对第一、二电机驱动 的两个旋转部件的旋转位置进行精确控制，确保了其测量参数的可靠性。附图说明图1是本专利技术远场硬件功能原理框图；图2是本专利技术的远场测试装置整体结构示 意图；图3是本专利技术的双轴旋转扫描机构的结构示意图；图4是本专利技术的半导体激光器远 场参数测试数据图。其中1为激光器；2为位置指示器；3为支撑架；4为外壳；5为第一电机；6为水平 垂直导向架；7为激光探测器；8为扫描旋转臂；9为联轴器；10为第二电机；11为光功率衰 减片。具体实施方案以下结合附图对本专利技术作进一步详细描述本专利技术首先提出了一种激光器测试用 双轴旋转扫描机构，如图2和图3所示，它包括外壳4、激光器探测器7、第一电机5、第二电 机10，和一个水平垂直导向架6。其中水平垂直导向架6包含有一个水平向安装臂和一个 垂直向安装臂，本专利技术的水平向安装臂和垂直向安装臂相互垂直且成一体式结构。水平向安装臂的端部安装有轴向垂直的第一电机5，第一电机5的输出轴通过联轴器9连接有扫描 旋转臂8，扫描旋转臂8由设置于上下两端的垂直连杆和连接两垂直连杆的水平连杆组成， 上端的垂直连杆通过联轴器与第一电机5的输出轴连接，下端的垂直连杆端部固定有激光 器探测器7，当第一电机5驱动扫描旋转臂8转动时，扫描旋转臂8的下端带着激光器探测 器7 —起做圆周运动。扫描旋转臂8的水平连杆可以设计为一伸缩杆，使得激光探测器的 臂长可以根据激光器参数的不同进行长短调整。水平垂直导向架6的垂直向安装臂的端部与第二电机10的输出轴端固定连接，第二电机10的输出轴水平设置且第二电机10固定于外壳4上。本专利技术所提的第一电机5和 第二电机10都采用步进电机，也可以采用伺服电机。基于上述的双轴旋转扫描机构，本专利技术设计出一种半导体激光器远场测试装置， 参见图1的连接框图并结合图2和图3，该装置包括计算机、数据采集卡和电机运动控制模 块。其中计算机通过数据采集卡接收来自激光器探测器7的信号，电机运动控制模块分别 与计算机、第一电机5和第二电机10连接，计算机通过电机运动控制模块控制第一电机5 和第二电机10 ；第二电机10固定于外壳4内的上部，激光器探测器7的下方设有支撑架3， 支撑架3垂直固定于外壳4内的底部，且在支撑架3的上端设有夹设激光器1的夹具。电 机运动控制模块包括运动控制卡、电机细分驱动器、电机编码器和直流电源模块，所述运动 控制卡分别与电机细分驱动器和电机编码器连接，电机细分驱动器与直流电源模块连接； 所述电机细分驱动器、运动控制卡和电机编码器均与第一电动机5和第二电动机10连接， 运动控制卡还与所述计算机连接。本专利技术在激光器探测器7与数据采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光器测试用双轴旋转扫描机构，包括外壳（４）、激光器探测器（７）、第一电机（５）和第二电机（１０），其特征在于：还包括水平垂直导向架（６），所述水平垂直导向架（６）包含有水平向安装臂和垂直向安装臂，水平向安装臂的端部安装有轴向垂直的第一电机（５），第一电机（５）的输出轴通过联轴器（９）连接有扫描旋转臂（８），扫描旋转臂（８）的下端安装有激光器探测器（７），垂直向安装臂的端部与第二电机（１０）的输出轴端固定连接，所述第二电机（１０）的输出轴水平设置且第二电机（１０）固定于外壳（４）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴胜，代华斌，郑艳芳，
申请(专利权)人：西安炬光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]