CN109163803A - 一种半导体激光器测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种半导体激光器测试系统及方法，用于环形半导体激光器，包括：具有至少两组发光单元的环形半导体激光器光源、第一导光件、转动机构、测试元件。基于本发明提供的半导体激光器测试系统及方法，能够在环形半导体激光器光源正常工作状态下，对各发光单元发出的激光进行逐一测试，并且还可以将不需测试的激光另外导出，提高了测试的精确度和准确性。

Description

一种半导体激光器测试系统及方法

技术领域

本发明涉及半导体激光器领域，尤其涉及一种半导体激光器测试系统及方法。

背景技术

现有技术中，对于环形的半导体激光器来说，若需要测试其光谱和功率等情况，通常在其他发光单元处于关闭状态时，对环形半导体激光器的某个发光单元进行独立加电测试，这种测试方法存在一些缺点：

第一，环形半导体激光器光源的每个发光单元较小，独立加电测试通常为机械接触探针式加电，容易出现接触不良和打火的现象，增加了损伤光源的风险；

第二，在实际应用场景下，环形半导体激光器光源的所有发光单元都处于发光状态，各发光单元之间存在一定程度的热串扰现象，所以上述每个发光单元独立加电测试的方法无法精确反应出各发光单元在整个光源工作状态下的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的主要目的之一在于提供一种半导体激光器测试系统及方法，主要可用于环形的半导体激光器光源，能够在环形半导体激光器光源正常工作状态下，对各发光单元发出的激光进行逐一测试，并且还可以将不需测试的激光另外导出，提高了测试的精确度和准确性。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种半导体激光器测试系统，用于环形半导体激光器，包括：具有至少两组发光单元的环形半导体激光器光源、第一导光件、转动机构、测试元件；其中，所述第一导光件固定在所述转动机构上，且具有光输入端和光输出端，所述光输入端用于接收所述环形半导体激光器光源的一组发光单元发出的待测光，并将其传输至光输出端；所述光输出端，用于将光输入端输入的待测光传输至测试元件进行测试；所述转动机构，用于在外部动力的作用下，带动所述第一导光件转动至下一组发光单元，第一导光件将下一组发光单元发出的待测光传输至所述测试单元，以此实现各组发光单元的测试。

上述方案中，所述环形半导体激光器光源的发光方向为：沿环形径向方向向内，其中，所述第一导光件的光输入端为楔形结构，楔形结构的内表面用于通过全反射的方式使径向的待测光偏转为轴向，待测光在第一导光件的内壁发生至少一次全反射后由光输出端射出。

上述方案中，所述系统还包括：设置于第一导光件光输入端侧的第二导光件，其中，所述第二导光件设置有与第一导光件的楔形结构相匹配的开口结构，第一导光件的楔形结构插入所述开口结构中，两者在所述转动机构的带动下共同转动。

上述方案中，所述第二导光件，用于导出除待测光以外的非测光，其中，所述第二导光件面向所述楔形结构的一侧为凹陷的几何形状，该凹陷几何形状的反面为非测光的接收面，该接收面用于通过全反射的方式使接收的径向的非测光偏转为轴向并导出。

上述方案中，所述环形半导体激光器光源的发光方向为：朝向环形半导体激光器光源的轴向方向，所述第一导光件的光输入端为平面结构，将输入的待测光传输至光输出端；其中，所述系统还包括：设置于第一导光件光输入端侧的第二导光件，所述第二导光件设置有与第一导光件的光输入端相配合的开口结构，第一导光件的光输入端插入所述开口结构中，两者在所述转动机构的带动下共同转动。

上述方案中，所述第二导光件用于导出除待测光以外的非测光；其中，所述第二导光件面向所述第一导光件的一侧为凹陷的几何形状，该凹陷的几何形状的反面为非测光的接收面，该接收面用于通过全反射的方式使接收的轴向的非测光偏转为径向并导出。

上述方案中，所述环形半导体激光器光源的发光方向为：沿环形径向方向向外，其中，所述第一导光件的光输入端为楔形结构，楔形的内表面用于通过全反射的方式使径向的待测光偏转为轴向，待测光在第一导光件的内壁发生至少一次全反射后由光输出端射出，除待测光以外的非测光沿径向向外射出。

上述方案中，所述系统还包括：吸光腔，用于吸收所述第二导光件导出、或所述环形半导体激光器光源沿径向向外射出的非测光。

上述方案中，所述系统还包括：第三导光件，所述第三导光件设置于所述第一导光件与测试元件之间，其中，所述第三导光件位于第一导光件的一端为锥形，用于使各束待测光出射到测试元件的同一位置。

本发明实施例还提供一种半导体激光器测试方法，用于具有至少两组发光单元的环形半导体激光器光源，所述方法包括：利用以上所述的测试系统将所述环形半导体激光器光源的每组发光单元发出的待测光分别导出，进行测试。

上述方案中，所述方法还包括：将所述环形半导体激光器光源输出的除待测光以外的非测光导出至吸光腔。

本发明能够实现的有益技术效果如下：

第一，能够在环形半导体激光器光源工作状态下，在线监测每个发光单元的状态；

第二，相比于传统测试方法，本方案属于非接触性测试，由外部电机驱动，降低了损伤光源的风险，高效、安全；

第三，将待测光和非测光分离各自导出，避免了非测光对待测光的干扰，并且，非测光的导出及处理降低了其损伤人眼的风险；

第四，第三导光件的设置能够调节光心，使得进入测试元件的光心保持不变，提高测试的精确度；

第五，由电机驱动第一导光件以实现对各发光单元发出的待测光的逐一导出，效率较高，大幅度降低了人工操作的工时。

附图说明

图1为本发明实施例一的环形半导体激光器光源结构示意图；

图2为本发明实施例一的测试系统光路示意图一；

图3为本发明实施例一的测试系统光路示意图二；

图4为本发明实施例一的测试系统光路示意图三；

图5为本发明实施例一的测试系统光路示意图四；

图6为本发明实施例一的测试系统光路示意图五；

图7为本发明实施例二的环形半导体激光器光源结构示意图；

图8为本发明实施例二的测试系统光路示意图一；

图9为本发明实施例二的测试系统光路示意图二；

图10为本发明实施例二的测试系统光路示意图三；

图11为本发明实施例三的环形半导体激光器光源结构示意图；

图12为本发明实施例三的测试系统光路示意图一；

图13为本发明实施例三的测试系统结构示意图。

附图标记说明：1为环形半导体激光器光源，11为发光单元，12为待测光，13为非测光，2为第一导光件，21为光输入端，211为楔形结构，212为楔形结构内表面，22为光输出端，3为转动机构，4为测试元件，5为第二导光件，51为开口结构，52为凹陷的几何形状，53为非测光接收面，6为第三导光件，61为锥形结构，7为吸光腔，8为基座，9为转动机构，91为步进电机，92为转子，93为皮带。

具体实施方式

本发明实施例所公开的半导体激光器测试系统具体可用于环形半导体激光器，主要实现思路是：通过特定结构的第一导光件将一组发光单元发出的需要测试的待测光导出，进行测试；为了实现对环形半导体激光器光源上其他各发光单元的测试，本发明引入特定的转动机构，该转动机构能够带动第一导光件沿各发光单元的排列方向转动，进而使得第一导光件可以将其他相应位置的发光单元发出的需要测试的待测光一一导出进行测试。

进一步的，为了使测试的结构更加精确，本发明引入第二导光件，在第一导光件导出待测光的同时，该第二导光件能够将其他发光单元发出的此时不需测试的非测光导出至吸光腔，既避免了非测光对待测光的干扰，又降低了非测光损伤人眼的风险。

具体的，该测试系统包括：具有至少两组发光单元11的环形半导体激光器光源1、第一导光件2、转动机构9、测试元件4；其中，所述第一导光件2固定在所述转动机构9上，且具有光输入端21和光输出端22，所述光输入端21用于接收所述环形半导体激光器光源1的一组发光单元11发出的待测光12，并将其传输至光输出端22；所述光输出端22，用于将光输入端21输入的待测光12传输至测试元件4进行测试；所述转动机构9，用于在外部动力的作用下，带动所述第一导光件2转动至下一组发光单元11，第一导光件2将下一组发光单元11发出的待测光12传输至所述测试单元4，以此实现各组发光单元的测试。

需说明的是，本发明实施例所述的环形半导体激光器并非严格意义上的标准圆形光源，在能够实现相同或类似技术目的的情况下，其他类似圆形的弧形、或不规则形状的光源均应包含在本发明的主旨思想之内。

所述环形半导体激光器光源1的发光方向可以包括但不限于：沿环形径向方向向内、或朝向环形半导体激光器光源的轴向方向、或沿环形径向方向向外等其他形式。

以下结合附图及具体实施例对本发明技术方案作进一步详细说明。

实施例一

本实施例以所述环形半导体激光器光源1的发光方向为沿环形径向方向向内，进行举例说明，具体参见图1至图6。

由图1可以看出，本实施例的环形半导体激光器光源1的发光方向为箭头所指方向，具体为沿环形径向方向向内，图1中所示环形半导体激光器光源1具有5个发光单元11，仅为举例示意，不构成对方案的特别限制。

由图2至图6可以看出，所述第一导光件2的光输入端21为楔形结构211。楔形结构211的内表面212用于通过全反射的方式使径向的待测光12偏转为轴向，待测光12在第一导光件2的内壁发生至少一次全反射后由光输出端22射出，具体可参见图2至图6光路图中代表待测光12的箭头走向，这里所述的第一导光件2的内壁满足产生全发射的条件。

具体的，如图4所示，所示楔形结构211的倾斜角度优选设置为45°，在使其内表面212满足全反射的条件下，楔形结构211的倾斜角度还可以设置为其他，例如30°~60°，本发明对楔形结构211的倾斜角度不做特别性限制。

另外，楔形结构211的设计主要是为了使待测光在其内表面212发生全反射，并且沿轴向导出，对于本领域技术人员应到知晓的是：能够实现待测光全反射，且沿轴向导出的结构并非局限于这一种，例如还可以在此楔形结构211的基础上做适当变形（将楔形做成凹面或凸面等形式），因此，能够实现相同或类似技术目的的其他结构形式也应包括在本发明公开方案之内。

如图2、图3所示，所述系统还可以进一步包括：设置于第一导光件2光输入端21侧的第二导光件5，其中，所述第二导光件5设置有与第一导光件2的楔形结构211相匹配的开口结构51，第一导光件2的楔形结构211插入所述开口结构51中，两者在所述转动机构9的带动下共同转动。

本发明实施例中，对开口结构51的具体尺寸和形状不做详细限制，考虑到该开口结构51的作用为方便第一导光件2的插入，并能实现两者一般程度上的配合，因此，该开口结构51的形状和尺寸只要能够使得在转动机构9带动第一导光件2转动时，第二导光件5也能同第一导光件2一起转动即可。

进一步的，所述第二导光件5，用于导出除待测光12以外的非测光13，其中，所述第二导光件5面向所述楔形结构211的一侧为凹陷的几何形状52，该凹陷几何形状的反面为非测光13的接收面53，该接收面53用于通过全反射的方式使接收的径向的非测光13偏转为轴向并导出；这里，该凹陷的几何形状52设计的主要目的是：凹陷的几何形状使得其反面能够将接收到的非测光13以全反射的方式沿轴向偏转、导出。

图2、图3中所示的第二导光件5为圆锥状结构，图5、图6中示出了另外一种第二导光件5的结构形式，其整体为圆柱状，可理解为：从外形上将图2或图3中示出的第二导光件增加一定长度，两种第二导光件5的结构形式均可，可自由选择，当然也可以根据具体情况对其进行适当变形，此处不再多余赘述。

实施例二

本实施例以所述环形半导体激光器光源1的发光方向为朝向环形半导体激光器光源的轴向方向，进行举例说明，具体参见图7至图10。

由图7可以看出，本实施例的环形半导体激光器光源1的发光方向为箭头所指方向，具体朝向环形半导体激光器光源的轴向方向，图7中所示环形半导体激光器光源1具有8个发光单元11，仅为举例示意，不构成对方案的特别限制。

由图8、图9可以看出，由于各发光单元11的发光方向为沿轴向方向，因此所述第一导光件2的光输入端21设置为平面结构即可，不需再设置为楔形结构调整光路，待测光12直接透过第一导光件2输出。第一导光件2将输入的待测光12传输至光输出端22；其中，所述系统还包括：设置于第一导光件2光输入端21侧的第二导光件5，所述第二导光件5设置有与第一导光件2的光输入端21相配合的开口结构51，第一导光件的光输入端21插入所述开口结构51中，两者在所述转动机构9的带动下共同转动。

进一步的，所述第二导光件5用于导出除待测光12以外的非测光13；其中，所述第二导光件5面向所述第一导光件2的一侧为凹陷的几何形状52，该凹陷的几何形状52的反面为非测光的接收面53，该接收面53用于通过全反射的方式使接收的轴向的非测光13偏转为径向并导出。

以上关于实施例二的阐述主要针对其与实施例一的不同之处进行描述，与实施例一相同的结构、动作、原理、效果等进行了适当省略，具体可参考实施例一内容进行理解，这里不再进行多余详述。

实施例三

本实施例以所述环形半导体激光器光源1的发光方向为沿环形径向方向向外，进行举例说明，具体参见图11至图13。

由图11可以看出，本实施例的环形半导体激光器光源1的发光方向为箭头所指方向，具体沿环形径向方向向外，图11中所示环形半导体激光器光源1具有8个发光单元11，仅为举例示意，不构成对方案的特别限制。

由图12、图13可以看出，所述第一导光件2的光输入端21为楔形结构211，楔形的内表面212用于通过全反射的方式使径向的待测光12偏转为轴向，待测光12在第一导光件2的内壁发生至少一次全反射后由光输出端22射出，除待测光12以外的非测光13沿径向向外射出。

以上关于实施例三的阐述主要针对其与实施例一的不同之处进行描述，与实施例一相同的结构、动作、原理、效果等进行了适当省略，具体可参考实施例一内容进行理解，这里不再进行多余详述。

本发明以上三个实施例中，所述系统还可以进一步包括：吸光腔7，用于吸收所述第二导光件5导出（实施例一、实施例二）、或所述环形半导体激光器光源1沿径向向外射出（实施例三）的非测光13。

本发明实施例对所述吸光腔7的结构形式不做具体限定，在可实现其技术目的的情况下，可以为圆形（例如实施例一）、方形（例如实施例一）、圆环形（例如实施例二或实施例三）等任意形式。

进一步的，优选的，所述系统还可以包括：第三导光件6，所述第三导光件6设置于所述第一导光件2与测试元件4之间，其中，所述第三导光件6位于第一导光件2的一端为锥形，用于使各束待测光12出射到测试元件4的同一位置。

进一步的，本发明实施例中，所述测试元件4可以包括但不限于：积分球、或功率计等。

需说明的是，所述第三导光件6并非必须的结构件，例如，当所述测试元件4为积分球时，为保证测试的光谱等指标的精确度，可引入第三导光件6调节各束待测光12的轴心，以使得各束待测光12能够出射到积分球的同一位置；当所述测试元件4为功率计时，可不引入第三导光件6，直接测试功率。

优选的，所述转动机构9可以包括但不限于：步进电机91、转子92、皮带93；其中，所述步进电机91用于带动所述转子92和皮带93转动；这里只列出可实现本发明技术目的的转动机构9的一种常见可用的结构形式，但并不能穷尽所有，此处不再列出其他形式。本申请人认为其他可实现相同或类似目的的结构形式，也应在本发明公开技术方案的范围之内。

优选的，所述系统还可以包括至少一个基座8，优选为两个基座8，其中一个基座8用于固定第三导光件6，另外一个基座8可以用于固定第一导光件2及转动机构9。

图13中的基座8仅为举例示意，即基座8并不限于图13所示结构，其他可实现相同或类似目的的结构形式，也应在本发明公开技术方案的范围之内。

本发明实施例还提供一种半导体激光器测试方法，该方法用于具有至少两组发光单元11的环形半导体激光器光源1，所述方法包括：利用以上所述的测试系统将所述环形半导体激光器光源1的每组发光单元11发出的待测光分别导出，进行测试。

进一步的，所述方法还可以包括：将所述环形半导体激光器光源1输出的除待测光12以外的非测光13导出至吸光腔7。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种半导体激光器测试系统，其特征在于，用于环形半导体激光器，包括：具有至少两组发光单元的环形半导体激光器光源、第一导光件、转动机构、测试元件；其中，

所述第一导光件固定在所述转动机构上，且具有光输入端和光输出端，所述光输入端用于接收所述环形半导体激光器光源的一组发光单元发出的待测光，并将其传输至光输出端；

所述光输出端，用于将光输入端输入的待测光传输至测试元件进行测试；

所述转动机构，用于在外部动力的作用下，带动所述第一导光件转动至下一组发光单元，第一导光件将下一组发光单元发出的待测光传输至所述测试单元，以此实现各组发光单元的测试。

2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述环形半导体激光器光源的发光方向为：沿环形径向方向向内，其中，

所述第一导光件的光输入端为楔形结构，楔形结构的内表面用于通过全反射的方式使径向的待测光偏转为轴向，待测光在第一导光件的内壁发生至少一次全反射后由光输出端射出。

3.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述系统还包括：设置于第一导光件光输入端侧的第二导光件，其中，

所述第二导光件设置有与第一导光件的楔形结构相匹配的开口结构，第一导光件的楔形结构插入所述开口结构中，两者在所述转动机构的带动下共同转动。

4.根据权利要求3所述的测试系统，其特征在于，所述第二导光件，用于导出除待测光以外的非测光，其中，

所述第二导光件面向所述楔形结构的一侧为凹陷的几何形状，该凹陷几何形状的反面为非测光的接收面，该接收面用于通过全反射的方式使接收的径向的非测光偏转为轴向并导出。

5.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述环形半导体激光器光源的发光方向为：朝向环形半导体激光器光源的轴向方向，所述第一导光件的光输入端为平面结构，将输入的待测光传输至光输出端；其中，

所述系统还包括：设置于第一导光件光输入端侧的第二导光件，所述第二导光件设置有与第一导光件的光输入端相配合的开口结构，第一导光件的光输入端插入所述开口结构中，两者在所述转动机构的带动下共同转动。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二导光件用于导出除待测光以外的非测光；其中，

所述第二导光件面向所述第一导光件的一侧为凹陷的几何形状，该凹陷的几何形状的反面为非测光的接收面，该接收面用于通过全反射的方式使接收的轴向的非测光偏转为径向并导出。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环形半导体激光器光源的发光方向为：沿环形径向方向向外，其中，

所述第一导光件的光输入端为楔形结构，楔形的内表面用于通过全反射的方式使径向的待测光偏转为轴向，待测光在第一导光件的内壁发生至少一次全反射后由光输出端射出，除待测光以外的非测光沿径向向外射出。

8.根据权利要求4或6或7所述的测试系统，其特征在于，所述系统还包括：吸光腔，用于吸收所述第二导光件导出、或所述环形半导体激光器光源沿径向向外射出的非测光。

9.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述系统还包括：第三导光件，所述第三导光件设置于所述第一导光件与测试元件之间，其中，

所述第三导光件位于第一导光件的一端为锥形，用于使各束待测光出射到测试元件的同一位置。

10.一种半导体激光器测试方法，其特征在于，用于具有至少两组发光单元的环形半导体激光器光源，所述方法包括：

利用权利要求1至9任一项所述的测试系统将所述环形半导体激光器光源的每组发光单元发出的待测光分别导出，进行测试。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述环形半导体激光器光源输出的除待测光以外的非测光导出至吸光腔。