CN109798937A - 小功率半导体激光器可靠性自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，包括：工控机、温度控制模块、温度探测器、激光电源、电源控制模块、电参数采集板和光探测模块，电源控制模块用于将激光电源的输出分配到每个激光器；电参数采集板用于采集每个激光器的电参数，并将采集到的电参数传送到工控机；温度控制模块用于控制激光器的温度；温度探测器用于检测激光器的温度并将温度数据传送到工控机；光探测模块用于接收激光器发射过来的光，采集激光器的功率数据，并将采集到的功率数据传送到工控机；工控机接收来自所述电参数、温度数据和功率数据，对激光器的可靠性进行监控。本发明适合于小功率半导体激光器的自动测试，通过工控机控制，提高了系统的可靠性。

Description

小功率半导体激光器可靠性自动测试系统

技术领域

本发明涉及激光器可靠性测试技术领域，尤其涉及一种小功率半导体激光器可靠性自动测试系统。

背景技术

半导体激光器已广泛应用于各种工业领域，可靠性和寿命是其最重要的指标。目前市场上已有的半导体激光器可靠性测试系统大部分用于高功率激光器，通过将测试所用的各个独立的子系统组合起来进行监控，这种监控以人工监控为主，操作不方便，无法实现自动监控，不能实现多工位产品的自动测试。对于1～2w以下的小功率半导体激光器而言，激光器数量大，并且激光器可靠性试验时间比较长，人工监控更为困难，所以急需建立一套激光器可靠性的自动测试系统来实现对产品的实时监控和分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，实现对小功率半导体激光器的一体化自动化可靠性测试。

为了实现上述目的，本发明提供了一种小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，包括：工控机、温度控制模块、温度探测器、激光电源、电源控制模块、电参数采集板和光探测模块，所述电源控制模块用于将所述激光电源的输出分配到每个激光器；所述电参数采集板用于采集每个激光器的电参数，并将采集到的电参数传送到所述工控机；所述温度控制模块包括基于智能PID算法的精密控温槽，用于控制所述激光器的温度；所述温度探测器用于检测所述激光器的温度并将温度数据传送到所述工控机；所述光探测模块用于接收所述激光器发射过来的光，采集所述激光器的功率数据，并将采集到的功率数据传送到所述工控机；所述工控机接收来自所述电参数采集板的电参数、来自所述温度探测器的温度数据和来自所述光探测模块的功率数据，对所述激光器的可靠性进行监控。

优选地，所述小功率半导体激光器可靠性自动测试系统还包括测试箱，所述温度控制模块、温度探测器、激光电源、电源控制模块、电参数采集板和光探测模块设置于所述测试箱。

优选地，所述精密控温槽内设置有激光器夹具板，所述激光器夹具板上设置有引脚夹具，所述激光器通过所述引脚夹具固定在所述激光器夹具板上。

优选地，所述引脚夹具包括夹具罩、用于夹住所述激光器的引脚的引脚弹片和用于固定所述引脚弹片的固定块。

优选地，所述精密控温槽内还设置有发热管，所述发热管安装于所述激光器夹具板，用于加热所述激光器夹具板。

优选地，所述激光器夹具板包括上夹具板和下夹具板，所述发热管设置在所述上夹具板和下夹具板之间。

优选地，所述温度控制模块还包括温度控制器，所述温度控制器根据所述温度探测器检测的温度，控制所述发热管的加热温度。

优选地，每个激光器连接有一个继电器开关，所述电源控制模块通过控制所述继电器开关来控制对每个激光器的独立供电。

优选地，所述电参数采集板采集的电参数包括电压、电流、功率。

优选地，所述光探测模块包括光探测器和光电功率采集板，所述光探测器用于接收激光，所述光电功率采集板用于采集激光的功率数据。

本发明的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统适合于小功率半导体激光器的自动测试，通过将所有的子系统集成在一起，通过工控机控制，提高了系统的可靠性。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种实施方式的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统的构成示意图；

图2为本发明一种实施方式的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统的测试箱的立体图；

图3为图2中的激光器夹具板的示意图；

图4为图3中的引脚夹具的结构图；

图5为本发明一种实施方式的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统的电源控制模块的原理框图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

图1为本发明一种实施方式的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统的构成示意图。如图1所示，本发明实施方式的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统包括：工控机、温度控制模块、温度探测器、激光电源、电源控制模块、电参数采集板和光探测模块，电源控制模块与激光电源连接，用于将激光电源的输出分配到每个激光器，电参数采集板实时采集每个激光器的电参数，并将采集到的电参数传送到工控机；光探测模块接收激光器发射过来的光，实时采集所述激光器的功率数据，并将采集到的功率数据传送到工控机；温度探测器与激光器连接，用于检测所述激光器的温度并将温度数据传送到工控机，温度控制模块控制激光器的温度；工控机接收来自电参数采集板的电参数、来自光探测模块的功率数据和来自温度探测器的温度数据，对激光器的可靠性进行监控。

优选地，本发明实施方式的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统形成为测试箱，便于移动，方便测试。图2为本发明一种实施方式的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统的测试箱的立体图。

如图2所示，测试箱由箱盖10和箱体20构成，箱盖10通过支架21开合，箱盖10内设置有小功率半导体激光器可靠性自动测试系统的光探测模块，包括衰减片22和设置于衰减片22里面的光电功率采集板23。支架21可以是气动弹簧支架。优选地，光探测模块还包括进行光电转换的光电转换板。

多工位的小功率半导体激光器24通过激光器夹具板25设置于箱体20内，激光器24向上发光打到箱盖上的衰减片22，然后通过光电功率采集板23将采集到的功率数据传到工控机。优选地，光电功率采集板23上设置有光探测器，由于光探测器对温度很敏感，可以通过衰减片22或者通过设置隔热风扇带走热量，或者可以在光电功率采集板23上设置制冷片，将光探测器设置于其上，或者可以将这些手段相结合保证电路板的温度稳定可控。

在本实施方式中，小功率半导体激光器可靠性自动测试系统的温度控制模块和电源控制模块均设置于测试箱的箱体20内。温度控制模块用于控制小功率半导体激光器的温度。本实施方式通过精密控温恒温槽来实现对激光器的控温，相比环境箱控温或者水冷控温，此种结构能更好实现激光器控温温度并且整体控温精度更高、温差更小。基于智能PID(Proportional Integral Derivative，比例积分微分)算法实现精密控温槽的设计，多个不同区域的多工位器件都能实现相同的温度，升温速度快，在2分钟内能快速升温到所设置的实验温度并迅速保持恒定，保证对一组器件给予相同的试验条件，从而去除外部因素的影响。

在本实施方式中，如图2所示，小功率半导体激光器24通过后述的引脚夹具固定在激光器夹具板25上，多个激光器夹具板25放置于精密控温槽内。温度控制模块包括发热管(在后文针对图3的说明中详述)，发热管安装在激光器夹具板25上，用于加热激光器夹具板25，从而对小功率半导体激光器24进行加热，实现激光器高温寿命考核。温度控制模块还包括温度控制器27，所述温度控制器27根据温度探测器(在后文针对图3的说明中详述)检测的温度，控制所述发热管的加热温度。

电源控制模块可以集成为电源控制分配板(未图示)，电源控制分配板与激光电源连接，用于将所述激光电源的输出分配到每个激光器。电参数采集板26实时采集小功率半导体激光器24的电参数，并将采集到的电参数传送到工控机。

图3为图2中的激光器夹具板的示意图。如图3所示，激光器夹具板26采用模块化设计方式，包括上夹具板33和下夹具板32，上下夹具板例如通过螺钉等连接。小功率半导体激光器24通过镶嵌在下夹具板32上的引脚夹具31固定于激光器夹具板26上。发热管34放置于上下夹具板之间，用于对激光器夹具板26进行加热，保证了整个夹具板恒定的温差。在上夹具板33上设置有温度探测器35，用于检测所述激光器24的温度并将温度数据传送到工控机。

图4为图3中的引脚夹具的结构图。如图4所示，引脚夹具31包括夹具罩41、用于夹住激光器24的引脚的引脚弹片42和用于固定引脚弹片42的固定块43。激光器24的引脚从夹具罩41上方插入引脚夹具31，激光器24的每个引脚都插入一个夹具。图3中表示出每个激光器24有两个引脚、安装了两个引脚夹具31的情况。图中第1排表示尚未安装激光器24的情形，第2排和第2排表示已经安装了激光器24的情形。引脚夹具31例如通过螺旋连接设置在激光器夹具板26上。

图5为本发明一种实施方式的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统的电源控制模块的工作原理图。如图所示，电源控制模块与激光电源连接，用于将所述激光电源的输出分配到每个激光器。在本实施方式中，工控机控制所述电源控制模块为每个工位的小功率半导体激光器独立供电，保证激光器的长时间工作，然后电参数采集板26采集激光器的电参数(电压、电流、功率等)发送给工控机，当工控机发现数据有异常，则切断相应的激光器的电源。因为激光器工位很多，电源控制模块将激光电源输出分配到每个激光器上，实现每个激光器的独立电路控制。每个激光器连接有一个继电器开关，工控机通过软件可对每个激光器进行独立控制。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，其特征在于，包括：

工控机、温度控制模块、温度探测器、激光电源、电源控制模块、电参数采集板和光探测模块，

所述电源控制模块用于将所述激光电源的输出分配到每个激光器；

所述电参数采集板用于采集每个激光器的电参数，并将采集到的电参数传送到所述工控机；

所述温度控制模块包括基于智能PID算法的精密控温槽，用于控制所述激光器的温度；

所述温度探测器用于检测所述激光器的温度并将温度数据传送到所述工控机；

所述光探测模块用于接收所述激光器发射过来的光，采集所述激光器的功率数据，并将采集到的功率数据传送到所述工控机；

所述工控机接收来自所述电参数采集板的电参数、来自所述温度探测器的温度数据和来自所述光探测模块的功率数据，对所述激光器的可靠性进行监控。

2.根据权利要求1所述的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，其特征在于，还包括测试箱，所述温度控制模块、温度探测器、激光电源、电源控制模块、电参数采集板和光探测模块设置于所述测试箱。

3.根据权利要求1或2所述的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，其特征在于，所述精密控温槽内设置有激光器夹具板，所述激光器夹具板上设置有引脚夹具，所述激光器通过所述引脚夹具固定在所述激光器夹具板上。

4.根据权利要求3所述的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，其特征在于，所述引脚夹具包括夹具罩、用于夹住所述激光器的引脚的引脚弹片和用于固定所述引脚弹片的固定块。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，其特征在于，所述精密控温槽内还设置有发热管，所述发热管安装于所述激光器夹具板，用于加热所述激光器夹具板。

6.根据权利要求5所述的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，其特征在于，所述激光器夹具板包括上夹具板和下夹具板，所述发热管设置在所述上夹具板和下夹具板之间。

7.根据权利要求5或6所述的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，其特征在于，所述温度控制模块还包括温度控制器，所述温度控制器根据所述温度探测器检测的温度，控制所述发热管的加热温度。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，其特征在于，每个激光器连接有一个继电器开关，所述电源控制模块通过控制所述继电器开关来控制对每个激光器的独立供电。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，其特征在于，所述电参数采集板采集的电参数包括电压、电流、功率。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的小功率半导体激光器可靠性自动测试系统，其特征在于，所述光探测模块包括光探测器和光电功率采集板，所述光探测器用于接收激光，所述光电功率采集板用于采集激光的功率数据。