专利名称：一种半导体激光器管芯检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件检测装置，特别是指一种半导体激光器管芯特性检测设备。
背景技术：
在半导体激光器的大规模生产中特别是其后封装生产阶段，激光器管芯Chip是最为关键的部件，也是占材料成本最多的部件，激光器管芯的性能直接决定了半导体激光器成品的性能。为了在大规模生产中得到更高的良品率和更高质量的半导体激光器成品，通常需在激光器管芯使用前对激光器管芯进行全面检测。
在传统的检验激光器管芯的设备中，通常只检验激光器管芯是否激射，即检验激光器管芯激射的出射功率、工作电流、结电压、斜率效率等等。而在半导体激光器的实际应用当中，必须利用激光器管芯的背端光通过安装在激光器内部的监视探测器PD而形成监视探测器电流Imo，通过控制监视探测器电流Imo以达到控制激光器工作特性的目的，故对激光器管芯的前后端面出光比进行测量是非常重要的。
发明内容
我们知道，半导体激光器的谐振腔是以前后端面的解理面通过镀以一定反射率的膜而实现的，而对管芯的前后端面出光比进行测量，对完善激光器的设计非常有帮助。本发明旨在提供一种激光器管芯检测设备，它既能按传统方法检测出并判断激光器管芯的良莠，又能检测出每一只激光器管芯前后端面出光功率的绝对值，通过前后端面的出光功率计算出每一只激光器管芯的前后端面出光比，并利用激光器管芯的前后端面出光比参数改进激光器管芯的设计以及激光器的装配工艺。
根据上述目的设计了一种半导体激光器管芯检测装置，由一台中央控制计算机、一组激光器管芯驱动电路、一组数据采集电路、一组温度控制电路、两个探测器、一套包含探针台和加热制冷部件的测试夹具、以及一组干燥气体喷嘴气路组成，其中计算机分别与激光器管芯驱动电路、数据采集电路、温度控制电路之间可通过串行口RS-232、并行口PARALLELPORT、通用串行总线USB接口相连，也可以通过工业标准体系结构ISA总线、外部设备互连PCI总线相连，还可以采用专用接口连接；探针台的探针一端通过导线连接到激光器管芯驱动电路；两个探测器分别与数据采集电路通过导线相连；加热制冷部件与温度控制电路通过导线相连；干燥气体喷嘴正对着测试夹具和待测激光器管芯。
所述的用于提供不同的驱动电流给被测激光器管芯的激光器管芯驱动电路包括，与中央控制计算机联接的数字电位器RS1，以及与该数字电位器顺序联接的比较器、驱动三极管，其中，驱动三极管与待测激光器管芯间通过探针联接，通过探针的驱动电流还同时送到比较器作为反馈信号。
所述的测试夹具由探针台和加热制冷部件组成，探针台由管芯托座、可上下移动的球头探针、移动滑块组成，两个探测器分别置于管芯托座的两边，当待测激光器管芯置放于管芯托座的上面时，两个探测器正好可以分别接收到待测激光器管芯前、后端面发出的光；加热制冷部件采用半导体加热制冷部件，紧贴在管芯托座的侧面，受温度控制电路控制，使待测激光器管芯的表面温度升高或降低。
另外，干燥气体喷嘴通过将干燥气体(例如CO2、N2等，但不限于)喷在待测激光器管芯以及探针台和加热制冷部件周围以驱赶周围的温湿气体，从而避免降温时结水结霜，该喷嘴通过输气管道与输气泵或气瓶上的减压阀连通。
本发明由计算机控制激光器管芯驱动电路产生指定大小的驱动电流，通过探针导电使驱动电流加到激光器管芯的电极上，从而给激光器管芯提供指定大小的驱动电流Io；在电流加到激光器管芯的同时，计算机控制数据采集电路，将两个探测器探测到的激光器管芯的前端面输出光功率Po、后端面输出光功率Pmo、激光器管芯的结电压Vo的值采集到计算机并储存起来；改变驱动电流Io的值，即可测得对应于不同电流Io的参数Po、Pmo、Vo值；通过快速多点控制及多点数据采集即可得到激光器管芯的Po--Io特性曲线和Vo--Io特性曲线。计算机通过对激光器管芯的Po--Io特性曲线和Vo--Io特性曲线进行分析即可判别激光器管芯的好坏，同时计算机可根据前端面输出光功率Po、后端面输出光功率Pmo计算出激光器管芯的前后端面出光比Po/Pmo。计算机还可以通过控制温度控制电路控制加热制冷部件，使待测激光器管芯进行加热或制冷，使得激光器管芯处在不同的温度条件下，从而可以测量处于不同温度下的激光器管芯各种参数。而对于不同前后端面出光比Po/Pmo的激光器管芯，在装配成激光器成品时，为了使成品半导体激光器参数Imo有较好的一致性，可以通过Pmo的分类，作出不同的装配配合。
因此，本发明中主要体现了同时测试激光器管芯前后端面的出光比，进而确定了管芯前后端面的透射率，从而使半导体激光器的参数Imo一致性更好，降低批量生产中因Imo参数不良造成激光器管芯、其它物料以及生产工时的浪费，提高批量生产成品率和生产效率。
附图1是本发明的原理框图；附图2是本发明中的激光器管芯驱动电路原理图；附图3是本发明中激光器管芯测试夹具主视示意图；附图4是本发明的工作过程流程图。
具体实施方案由附图1可知，本发明由以下几部分组成一台计算机、一组激光器管芯驱动电路、一组数据采集电路、一组温度控制电路、两个探测器、一套包含探针台和加热制冷部件的测试夹具、以及一组干燥气体喷嘴气路。在本实施例中，计算机与激光器管芯驱动电路、数据采集电路之间采用PCI总线相连，即将激光器管芯驱动电路和数据采集电路制作成一块插卡，插在计算机的PCI插槽里；计算机与温度控制电路之间通过串行口RS--232连接；温度控制电路通过导线连接加热制冷部件，加热制冷部件为半导体加热制冷器；温度控制电路与加热制冷部件一起组成由计算机控制的温度控制装置；探针台的探针一端通过导线连接到激光器管芯驱动电路；两个探测器分别与数据采集电路通过导线相连。其中的数据采集电路是通用的数据采集电路，主要包括三个运算放大器和三个16位的模/数转换集成电路，分别对待测激光器管芯的前端面输出光功率Po、后端面输出光功率Pmo、激光器管芯的结电压Vo的值进行放大和作模/数转换；干燥气体(CO2、N2等)通过喷嘴喷在待测激光器管芯、探针台和加热制冷部件周围以驱赶周围的温湿气体，从而避免降温时结水结霜。
附图2所示为激光器管芯驱动电路的原理图，由驱动三极管通过探针提供给激光器管芯的电流被反馈到运算放大器的反相输入端，从而形成负反�。辜す馄鞴苄厩缏烦晌懔髟吹缏�。运算放大器的同相输入端联接有数字电位器RS1，数字电位器RS1与计算机之间通过串行外设接口SPI总线相连，计算机通过SPI总线改变数字电位器RS1的大�。捎赗1、RS1和R2形成分压电路，因此改变数字电位器RS1的大小可以改变运算放大器的同向输入端的电压，该电压值的大小作为运算放大器的参考电压决定了驱动三极管向激光器管芯提供电流的大小。
图3是本发明中激光器管芯测试夹具主视示意图，图4是图3的左视示意图。测试夹具由探针台和加热制冷部件组成，而探针台又由管芯托座3、探针1、移动滑块4组成，管芯托座3装在移动滑块4的上面；加热及制冷部件采用半导体制冷器，半导体制冷器紧贴在管芯托座3的侧面。由附图3和附图4可以看出，两个探测器2分别置于管芯托座3的两边，当待测激光器管芯置放于管芯托座3的上面时，两个探测器2正好可以分别接收到待测激光器管芯的前、后端面出光功率。
附图5给出了本发明实施例的工作顺序。首先，装好待测激光器管芯并将探针台管芯托座前推至探针针尖下方，通过计算机指挥温度控制装置设定激光器管芯处的温度，然后用探针压紧激光器管芯，确保激光器管芯有良好的电气联接；其次，计算机控制激光器管芯驱动电路，依次调节加到激光器管芯的驱动电流，每调节一步驱动电流，计算机控制数据采集电路分别测出对应该电流值的前端面输出光功率Po、后端面输出光功率Pmo、激光器管芯的结电压Vo的值，并加以保存；最后，计算机通过与标准激光器管芯参数比较，确定该激光器管芯品质好坏，同时将良品激光器管芯根据前后端面出光比Po/Pmo分档。
权利要求
1.一种半导体激光器管芯检测装置，由一台中央控制计算机、一组激光器管芯驱动电路、一组数据采集电路、及包含有激光器管芯测试夹具的激光器管芯检测用探针台、前面出光及后面出光两个探测器、一组温度控制电路组成，其中计算机分别与激光器管芯驱动电路、数据采集电路、温度控制电路之间采用通用的接口相连；探针台的探针一端通过导线连接到激光器管芯驱动电路；两个探测器分别与数据采集电路通过导线相连。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征是所述的通过通用接口相连是指采用周边元件扩展接口PCI插槽及PCI总线相连，或通过串行口RS-232、并行口PARALLEL PORT、通用串行总线USB接口相连，或是通过工业标准体系结构ISA总线、外部设备互联PCI总线相连，或采用专用接口连接。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征是用于提供不同的驱动电流给被测激光器管芯的激光器管芯驱动电路包括与中央控制计算机联接的数字电位器RS1、以及与该数字电位器顺序联接的比较器、驱动三极管、激光器管芯。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征是驱动三极管与激光器管芯间通过探针联接，驱动三极管向激光器管芯提供的电流还同时反馈到比较器的反向输入端。
5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征是所述的探针台由管芯托座(3)、探针(1)、移动滑块(4)组成，两个探测器(2)分别置于管芯托座的两边，当待测激光器管芯置放于管芯托座的上面时，两个探测器正好可以分别接收到待测激光器管芯的前、后端面出光功率。
6.根据权利要求1或5所述的检测装置，其特征是与温度控制电路配套并与之通过导线联接的是采用半导体制冷器的加热及制冷部件，该加热及制冷部件紧贴在管芯托座的侧面使待测激光器管芯的表面温度升高或降低。
7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征是在探针台上测试夹具和待测激光器管芯的一侧设置有干燥气体喷嘴，该喷嘴通过输气管道与输气泵或气瓶上的减压阀连通。
全文摘要
一种半导体激光器管芯检测装置，由计算机、激光器管芯驱动电路、数据采集电路、激光器管芯测试夹具及检测用探针台、前后两个探测器、温度控制装置组成，其中计算机分别与激光器管芯驱动电路、数据采集电路之间采用周边元件扩展接口及总线相连；计算机与温度控制装置之间通过串行接口及总线连接；探针台的探针一端通过导线连接到激光器管芯驱动电路；两个探测器分别与数据采集电路通过导线相连。本发明测试激光器管芯前后端面的出光比，借此确定管芯前后端面的透射率，从而使器件参数一致性更好，降低批量生产中因参数不良造成的物料及工时的浪费，提高批量生产成品率和生产效率。
文档编号G01R31/26GK1588105SQ20041005122
公开日2005年3月2日 申请日期2004年8月24日 优先权日2004年8月24日
发明者唐宽平, 孙睦光, 徐翔, 马军 申请人:惠州市中科光电有限公司
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