專利名稱：：高功率半導(dǎo)體激光器可靠性檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于激光器檢測(cè)分析領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)高功率半導(dǎo)體激光器及陣列激光器的質(zhì)量和可靠性進(jìn)行檢測(cè)和篩選的方法。
背景技術(shù)：
：已有的半導(dǎo)體激光器的可靠性檢測(cè)方法是采用電老化法，在提高溫度、加大電流的情況下加速老化一定時(shí)間(如24小時(shí)或更長(zhǎng))的方法，通過(guò)測(cè)量將閾值電流或輸出光功率老化前后變化大的器件篩選掉，從而判定器件的可靠性。這種方法費(fèi)時(shí)、耗電，還要有足夠容量的老化臺(tái)。對(duì)高功率陣列激光器來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)電流一般都在幾十安培以上，老化臺(tái)要有更大的電流容量。另外，陣列激光器價(jià)格昂貴，電老化必然減低其使用壽命，如有沖擊損失嚴(yán)重。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種通過(guò)導(dǎo)數(shù)測(cè)試(包括電導(dǎo)數(shù)和光導(dǎo)數(shù))對(duì)高功率半導(dǎo)體激光器和陣列激光器的質(zhì)量和可靠性做出檢測(cè)和篩選的方法。采用導(dǎo)數(shù)測(cè)試的方法，可以得到一些與器件質(zhì)量及可靠性緊密相關(guān)的參數(shù)，通過(guò)參數(shù)的值來(lái)對(duì)激光器的質(zhì)量和可靠性作出判斷，具有簡(jiǎn)便、無(wú)損、快速的特點(diǎn)。具體的步驟如下-①測(cè)出被檢測(cè)的高功率半導(dǎo)體激光器或陣列激光器的V-I和P-I曲線，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到電導(dǎo)數(shù)曲線IdV/dII和光導(dǎo)數(shù)曲線dP/dI~I、d2P/dI2~I，其中I是激光器的驅(qū)動(dòng)電流，V是激光器的驅(qū)動(dòng)電壓，P是激光器輸出的光功率；②從光導(dǎo)數(shù)曲線d2P/dI2~I或電導(dǎo)數(shù)曲線IdV/dI~I得到被測(cè)器件的閾值電流Ith，對(duì)ldV/dlI曲線在閾值電流Ith前后兩部分曲線進(jìn)行直線擬和，得到兩個(gè)斜率和截距，閾值前部分的截距為mkT/q，斜率為Rsl，閾值后部分的截距為b，稱為b參數(shù)，斜率為Rs2。m為結(jié)特征參量，k為波爾茲曼常數(shù)，T為被測(cè)器件的絕對(duì)溫度，q為電子電荷，Rsl、Rs2為閾值前后的串聯(lián)電阻，由閾值電流Ith附近曲線的極大值與極小值的差值得到下沉高度h;③由二階光導(dǎo)數(shù)曲線閾值處的峰高H，峰寬W,峰高峰寬之比Q給出激光器激射時(shí)的光特征；④將所得的各參數(shù)與同種結(jié)構(gòu)的器件參數(shù)的正常值相比較，從而判定所檢測(cè)的高功率半導(dǎo)體激光器或陣列激光器的質(zhì)量和可靠性。上述方法中所述的合格的激光器的b(絕對(duì)值)、m、Rsl、Rs2、h應(yīng)處于該類激光器的正常值范圍內(nèi)，H、W、Q應(yīng)在一定范圍內(nèi)取值；所說(shuō)的正常值是對(duì)被檢測(cè)的一批激光器進(jìn)行抽樣，用常規(guī)的可靠性檢測(cè)方法如電老化法，或采用本專利所述方法對(duì)已知的正常工作狀態(tài)的一定數(shù)量的激光器進(jìn)行測(cè)量，統(tǒng)計(jì)確定的各項(xiàng)正常值。電導(dǎo)數(shù)曲線在閾值電流Ith處出現(xiàn)下沉，下沉高度h是激光器結(jié)電壓飽和所致，對(duì)同種類器件，h值差異是器件制備過(guò)程中材料參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)差異及工藝分散性等因素造成的，h值偏小的器件，往往可靠性差。結(jié)特征參量m受接觸的非線性、異質(zhì)結(jié)界面狀況、非輻射復(fù)合、漏電等因素的影響。對(duì)一個(gè)半導(dǎo)體激光器，m值的大小與材料質(zhì)量及工藝水平有關(guān)。因此，一般來(lái)說(shuō)可靠性好的器件m值應(yīng)在一定范圍內(nèi)取值。串聯(lián)電阻Rsl—般表示器件的接觸好壞，Rsl偏大可能與圖形尺寸或壓焊質(zhì)量及帽層電阻率偏高等有關(guān)。串聯(lián)電阻偏大的激光器，熱耗散功率大、結(jié)溫升高、閾值變大，且是惡性循環(huán)。在大電流驅(qū)動(dòng)下串聯(lián)電阻變化明顯，如果有源區(qū)有過(guò)剩載流子存儲(chǔ)會(huì)使Rs2變大，如果載流子漏明顯會(huì)使Rs2變小。電導(dǎo)數(shù)曲線在大于閾值電流Ith的部分向下彎曲，通常是由于器件存在一個(gè)和結(jié)相并聯(lián)的非線性通道等有關(guān)，b參數(shù)變大，如果有源區(qū)有載流子積累，b參數(shù)會(huì)變負(fù)。光導(dǎo)數(shù)給出激光器與激射過(guò)程和狀態(tài)相關(guān)的參數(shù)，如果激射在某一電流下(閾值電流)瞬間發(fā)生，則二階光導(dǎo)數(shù)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)陡的峰，H大、W小、Q大。高功率激光器有源區(qū)尺寸大，會(huì)出現(xiàn)絲狀發(fā)光區(qū)或模式跳變等，這與有源區(qū)材料的均勻性有關(guān)。如果有源區(qū)均勻性不好、有絲狀發(fā)光區(qū)出現(xiàn)或陣列器件中的單元器件一致性不好對(duì)激光器可靠性有重要影響。一、導(dǎo)數(shù)測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介-本系統(tǒng)采用虛擬儀器技術(shù)。所謂虛擬儀器，就是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義，具有虛擬面板，測(cè)試功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)，其實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來(lái)模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達(dá)輸出測(cè)試結(jié)果，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理，利用I/0接口設(shè)備完成信號(hào)的采集、測(cè)量與調(diào)理，從而完成各種測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)框圖如圖1和圖6所示測(cè)試系統(tǒng)的硬件由以下部分構(gòu)成1、一臺(tái)PC機(jī)利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來(lái)模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，同時(shí)實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理，包括數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和打印。2、數(shù)據(jù)采集卡本系統(tǒng)采用NI的多功能數(shù)據(jù)采集卡PCI-6014，其主要特性為*200kS/s采樣率、16位精度的16路模擬輸入*2路模擬輸出、16位精度*8條數(shù)字I/0線(5VTTL/CMOS);*2路24位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器；*數(shù)字觸發(fā)；*4組不同的模擬輸入范圍；PCI-6014數(shù)據(jù)采集卡有100GQ的輸入阻抗，能探測(cè)到模擬輸入信號(hào)4pV范圍內(nèi)的變化。由它完成被測(cè)輸入信號(hào)的采集、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換，能確保系統(tǒng)有很高的測(cè)量精度。3、高功率程控電源本系統(tǒng)采用的程控電流源SM35-45是荷蘭DELTA公司生產(chǎn)的大功率直流電源，最大輸出電流可達(dá)45A，主要用于為待測(cè)試的高功率陣列激光器提供工作電流。該電源提供RS-232或IEEE488接口，控制精度為14位，可用以實(shí)現(xiàn)電壓、電流輸出的程控功能，所支持的儀器語(yǔ)言有IEEE488.2公用命令、SCPI語(yǔ)言、DPL(DELTA編程語(yǔ)言)等三種。本系統(tǒng)選用了RS-232接口、SCPI語(yǔ)言。4、光電轉(zhuǎn)換電路光電轉(zhuǎn)換電路在系統(tǒng)中的基本作用是測(cè)量激光器的光功率曲線尸/,本系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換模塊的電路圖如圖2所示。該電路中光電池處于零偏置狀態(tài)，其等效負(fù)載電阻為零，此時(shí)光電池輸出電流I與光照度E有極好的線性關(guān)系，運(yùn)算放大器輸出電壓等于光電池短路電流Isc與放大器反饋電阻R1的乘積，即仏="而在光電池的伏安特性線性區(qū)光電流的大小與入射的光功率是線性關(guān)系，即ISC^P，從而f/。-C，其中C為一常系數(shù)，通過(guò)校準(zhǔn)獲得。一般用相應(yīng)范圍的功率計(jì)校準(zhǔn)即可。本系統(tǒng)中的光電轉(zhuǎn)換電路有較高的線性度和足夠的動(dòng)態(tài)范　圍。5、壓控恒流源如圖7所示，系自制壓控恒流源，其有較大的輸出電流以滿足單管高功率激光器的驅(qū)動(dòng)，而且有較高的線性度和穩(wěn)定度。原理如圖7所示，其中F,為控制電壓，i^為取樣電阻，^為反饋網(wǎng)絡(luò)的電壓放大倍數(shù)，如圖可知負(fù)載電流為理想情況下^、凡均為定值，可見(jiàn)負(fù)載電流/與控制電壓K成正比。實(shí)際電路中，反饋網(wǎng)絡(luò)增益^4設(shè)定為50，取樣電阻采用0.1Q的高精度金屬線繞電阻，溫度系數(shù)很低，穩(wěn)定性好，控制電壓010V取自數(shù)據(jù)采集卡PCI-6014的模擬輸出端，壓控恒流源輸出電流范圍為02A。6、樣品室樣品室要根據(jù)所測(cè)激光器封裝不同而不同，主要要求清潔的、能滿足所測(cè)激光器的散熱要求、避免強(qiáng)光干擾即可。測(cè)試系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)基于MeasurementSutdio平臺(tái)中的Visual0++^￡丁語(yǔ)言，由MFC生成應(yīng)用程序框架，使用文檔/視圖結(jié)構(gòu)、并將視圖類的基類選為"CFormView"，添加了MSComm控件用于PC機(jī)與SM35-45的通信使用，實(shí)現(xiàn)虛擬面板功能的前面板軟件程序并定義測(cè)試功能的流程。應(yīng)用程序中加入了NI的類庫(kù)，包括NI提供的用于測(cè)試、領(lǐng)懂、控制的許多專用組件，以及NI數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動(dòng)程序DAQmx為VisualC++.NET提供的編程接口，以完成特定外部硬件設(shè)備的擴(kuò)展、驅(qū)動(dòng)與通信。整個(gè)程序是面向?qū)ο蠼Y(jié)構(gòu)的，但其中測(cè)試部分是面向過(guò)程的，可畫出如圖4所示流程圖。程序開始執(zhí)行后，進(jìn)入輸入最大掃描電流值及激光器編號(hào)的界面，完成輸入并確定后，程序讀入我們根據(jù)所測(cè)激光器設(shè)定的最大掃描電流值，計(jì)算出相應(yīng)的掃描電流步長(zhǎng)值。測(cè)量任務(wù)初始化完成后，程序開始發(fā)出控制指令，供電電源開始輸出第一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的掃描電流，適當(dāng)延遲時(shí)間后，程序開始從采集卡讀入光功率和激光器工作電壓，多次讀取后取平均值存入相應(yīng)位置，該點(diǎn)測(cè)試完成后，開始發(fā)出新的指令，使供電電源開始輸出下一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的掃描電流、進(jìn)行下一點(diǎn)的測(cè)試。這樣逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，直到測(cè)至最大掃描電流結(jié)束。接著進(jìn)行掃描電流歸零，同時(shí)開始數(shù)據(jù)處理畫出測(cè)試曲線，回到開始界面。二、系統(tǒng)功能各曲線的測(cè)量是由導(dǎo)數(shù)測(cè)量系統(tǒng)完成的，該系統(tǒng)由PC機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、高功率程控電源或自制壓控恒流源、光電轉(zhuǎn)換電路組成。系統(tǒng)的工作原理為PC機(jī)通過(guò)自身的RS232串口控制高功率程控電源，為半導(dǎo)體陣列激光器提供步進(jìn)掃描電流I，或者通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡控制壓控恒流源為半導(dǎo)體單管激光器提供步進(jìn)掃描電流I，激光器的端電壓V和由光電轉(zhuǎn)換電路測(cè)量得到的激光器光功率P分別由數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸入端(AIo、AI,)采集回PC機(jī)，于是得到數(shù)字化的F~/、P/曲線，在PC機(jī)中F~/、戶~/曲線進(jìn)一步通過(guò)軟件數(shù)值微分處理，獲得似r/必/、W/必/、^尸AZ//曲線以及各相關(guān)參數(shù)。相關(guān)參數(shù)有m、h、b、Ith、Rsl、Rs2、F、W、H、Q等。上述工作都是由微機(jī)軟件控制，快速完成的，具有智能化、自動(dòng)化的特點(diǎn)。陣列激光器由于其工作時(shí)的等效電阻非常小、驅(qū)動(dòng)電流非常大，為避免導(dǎo)線電阻的影響，我們?cè)陉嚵屑す馄鞯碾姌O上另外引出一對(duì)電壓測(cè)試線到數(shù)據(jù)釆集卡的電壓測(cè)試輸入端口，利用數(shù)據(jù)采集卡的輸入高阻抗特性精確測(cè)量激光器的工作電壓，也稱四線電阻法。三、系統(tǒng)操作掃描電流(如圖3所示)的能夠達(dá)到的最小步進(jìn)值與D/A轉(zhuǎn)換的精度以及掃描電流范圍有關(guān)。本系統(tǒng)中PCI-6014模擬輸出的精度為16位，實(shí)際測(cè)量中考慮到系統(tǒng)的精度和應(yīng)用的需要，共采集500個(gè)點(diǎn)即可滿足應(yīng)用的需要。掃描點(diǎn)數(shù)為500點(diǎn)，因此掃描步進(jìn)電流為Imax/500。為了消除隨機(jī)噪聲的影響，對(duì)每個(gè)掃描點(diǎn)的電壓值和光功率各取樣5000次取其均值，整支激光器的測(cè)試時(shí)間為35秒60秒之間。在數(shù)據(jù)處理中，先采用中點(diǎn)法公式f，[i]=(f!i+l]-f[i-l])*i/2/2+(f[i+2]-f[i-2])*i/4/2得到數(shù)值微分結(jié)果，從而得出每點(diǎn)麗dl,dP/dl，勿(112的值。(1)光導(dǎo)數(shù)曲線fP/dfI計(jì)算閾值Ith:求光導(dǎo)數(shù)平均值A(chǔ)，找出光導(dǎo)數(shù)首次到達(dá)1/2*八時(shí)的點(diǎn)？，最后在P點(diǎn)附近找二階導(dǎo)數(shù)的最大值點(diǎn)，即為閾值點(diǎn)。電導(dǎo)數(shù)曲線IdV/dlI計(jì)算閾值Ith:計(jì)算dV/dl+Id/d12，求其平均值A(chǔ)2，找出其在測(cè)試點(diǎn)數(shù)i>50后首次到達(dá)1/2*A2時(shí)的點(diǎn)P2，最后在P2點(diǎn)附近找其最小值點(diǎn)，即為閾值點(diǎn)。(2)初始峰F:通過(guò)最小二乘法對(duì)閾值前IdV/dI~I進(jìn)行直線擬合，y=al*x+bl，在0-30測(cè)試點(diǎn)范圍內(nèi)，尋找"偏離(大于)擬合直線最大的點(diǎn)"，該點(diǎn)的電導(dǎo)數(shù)值，即初始峰。(3)m，h，Rsl，Rs2:通過(guò)最小二乘法對(duì)閾值前和閾值后的IdV/dlI進(jìn)行直線擬合，若分別有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>，則<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(4)H，W，Q:在c^P/df上找出閾值左側(cè)的第一個(gè)零點(diǎn)XI，閾值右側(cè)的第一個(gè)零點(diǎn)X2(零點(diǎn)并不真的等于零，小于d2P/dIth2/10的點(diǎn)即可視為零點(diǎn))。W=X2-X1，H=d2P/dIth2,Q=H/W。四、具體操作陣列測(cè)試步驟1、檢査硬件連接無(wú)誤后在微機(jī)上打開測(cè)試程序；2、打開SM35-45電源開關(guān)，穩(wěn)定后檢査其電壓與電流顯示是否為O，如不為O通過(guò)手動(dòng)旋鈕將輸出電壓調(diào)整為0，打開光功率測(cè)試電路的供電電源；3、將測(cè)試激光器安裝在相應(yīng)夾具上，連接好電源線；4、進(jìn)行陣列激光器的各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試；5、等待測(cè)試完成后存儲(chǔ)結(jié)果、打印測(cè)試曲線；6、關(guān)閉激光器供電電源，更換器件重復(fù)步驟26繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量；7、全部測(cè)試結(jié)束后關(guān)閉激光器供電電源和光功率測(cè)試電路電源，退出測(cè)試程序。單管測(cè)試步驟1、檢査硬件連接無(wú)誤后在微機(jī)上打開測(cè)試程序；2、打開壓控恒流源的供電電源開關(guān)，打開光功率測(cè)試電路的供電電源；3、將測(cè)試激光器安裝在相應(yīng)夾具上，連接好電源線；4、進(jìn)行單管激光器的各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試；5、等待測(cè)試完成后存儲(chǔ)結(jié)果、打印測(cè)試曲線；6、關(guān)閉激光器供電電源，更換器件重復(fù)步驟26繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量；7、全部測(cè)試結(jié)束后關(guān)閉壓控恒流源的供電電源開關(guān)和光功率測(cè)試電路電源，退出測(cè)試程序。本發(fā)明有如下特點(diǎn)1、是對(duì)高功率及陣列半導(dǎo)體激光器質(zhì)量及可靠性檢測(cè)分析的，對(duì)器件的篩選具有無(wú)損快速簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，并可對(duì)影響器件質(zhì)量和可靠性的因素進(jìn)行分析；2、發(fā)明的方法可用具有微機(jī)化、智能化、自動(dòng)化的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。不僅為可靠性檢測(cè)分析提供了直觀的圖象，而且給出量化數(shù)據(jù)；3、批量檢測(cè)可通過(guò)多通道轉(zhuǎn)換電路一次逐一完成測(cè)試工作；4、發(fā)明的方法的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單易行，在對(duì)可靠性篩選的同時(shí)可迅速得到功率、效率、閾值電流、電阻等激光器的質(zhì)量的主要參數(shù)。即可用于生產(chǎn)單位，也可用于激光器的研究或使用單位；5、與以前的中小功率單管測(cè)試系統(tǒng)相比，我們的電導(dǎo)數(shù)測(cè)量系統(tǒng)基于PC-DAQ系統(tǒng)，加大了測(cè)試電流范圍。其中圖5.1中的單管我們使用的是自己設(shè)計(jì)的0~2安培程控電流源，圖5.2中的陣列則使用荷蘭DELTA公司生產(chǎn)的大功率程控直流電源SM35-45，可提供0~45安培測(cè)試電流。6、我們進(jìn)一步給出了二階光導(dǎo)數(shù)曲線以及H、W、Q參數(shù)，可以直觀的看出在閾值處激光器的激射情況，H大、Q大、W小、二階光導(dǎo)數(shù)曲線平滑說(shuō)明該激光器的有源區(qū)均勻性較好。因?yàn)閷?duì)于高功率單管和陣列激光器其有源區(qū)面積較大，易出現(xiàn)絲狀發(fā)光和模式跳變，所以這幾個(gè)參數(shù)對(duì)評(píng)估高功率器件質(zhì)量有著重要意義。7、如圖5.2所示，陣列的等效串聯(lián)電阻為mQ量級(jí)，為保證測(cè)試精度，在陣列測(cè)試中我們采用四線電阻法，且采用電導(dǎo)數(shù)方法可以對(duì)閾值前后分別給出不同的微分電阻，對(duì)于分析激光器的工作狀態(tài)進(jìn)而判斷其可靠性有更好的效果。圖l:基于PC-DAQ系統(tǒng)、大功率程控直流電源的陣列電導(dǎo)數(shù)測(cè)量系統(tǒng)框圖2:光電轉(zhuǎn)換電路圖3:線性掃描電流示意圖4:測(cè)試過(guò)程流程圖5(1):單管高功率激光器的測(cè)試結(jié)果；圖5(2):陣列激光器的測(cè)試結(jié)果；圖6:基于PC-DAQ系統(tǒng)、自制電流源的單管電導(dǎo)數(shù)測(cè)量系統(tǒng)框圖；圖7:自制壓控恒流源原理圖。如圖l、圖6所示，各部件名稱為PC機(jī)1、數(shù)據(jù)采集卡2、程控電流源3、光電轉(zhuǎn)換電路4、壓控恒流源5、樣品室6。具體實(shí)施例方式實(shí)施例l:測(cè)試單管高功率激光器我們測(cè)量的兩支長(zhǎng)春光機(jī)與物理研究所所制備的單管高功率808nrn量子阱激光器，其額定輸出光功率均為CW1W。采用本專利所述方法，測(cè)試最大電流值設(shè)定為1A、步進(jìn)電流2mA，采用光導(dǎo)數(shù)曲線d^/dl^I判定閾值，測(cè)得的各曲線見(jiàn)圖5(la)和圖5(lb)。他們所提供的參數(shù)見(jiàn)表h<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>我們的導(dǎo)數(shù)測(cè)試給出結(jié)果見(jiàn)表2:表2:;<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從長(zhǎng)春光機(jī)與物理研究所提供的t53和t32的數(shù)據(jù)中可知，t53激光器優(yōu)于t32。而我們的結(jié)果表明，t32的m值較大、h值偏小、b值偏大、W大、H小、Q小，都說(shuō)明了t32的質(zhì)量較差，且從我們的測(cè)試方法中可以獲得m、h、b、Ith、Rsl、Rs2、F、W、H、Q等更多判定激光器質(zhì)量的有效參數(shù)，與激光器質(zhì)量的關(guān)系詳見(jiàn)
發(fā)明內(nèi)容。對(duì)我們所測(cè)的長(zhǎng)春光機(jī)與物理研究所提供的百余支同種類CW1W激光器，結(jié)合其原始數(shù)據(jù)、激光器使用情況和我們的測(cè)試結(jié)果，所給出的參數(shù)范圍如下m=1.3~2，h>5，|b|<0.1，Q>3。合格的同種類器件應(yīng)滿足上訴參數(shù)范圍。實(shí)施例2:測(cè)試陣列高功率激光器我們測(cè)量的兩支高功率808nm量子阱陣列激光器，其額定輸出光功率均為CW20W，其中一支由于使用了一段時(shí)間已發(fā)生功率劣化，采用本專利所述方法，測(cè)試最大電流值設(shè)定為8A、步進(jìn)電流16mA，釆用光導(dǎo)數(shù)曲線d2P/dI2~I判定閾值，測(cè)得的各曲線見(jiàn)圖5(2a)圖5(2b)。他們所提供的原始的測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表表3:兩種高功率S08nm量子阱陣列激光器的參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>從其原測(cè)量結(jié)果中我們可以了解到陣列激光器031233—163已嚴(yán)重劣化，而與劣化單管相似的仍有m偏大、h值偏小、b值偏大、W大、H小、Q小，從表中的數(shù)據(jù)及電導(dǎo)數(shù)曲線、光二階導(dǎo)數(shù)曲線可看出，031233—163的發(fā)光區(qū)離散性較大，且存在部分接觸不良。對(duì)我們所測(cè)的40余支同種類CW20W激光器，結(jié)合其原始數(shù)據(jù)、激光器使用情況和我們的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，所給出的參數(shù)范圍如下m=1.2~1.7，h>5，|b|<0.05，Q>4。合格的同種類器件應(yīng)滿足上訴參數(shù)范圍。從上面的兩個(gè)實(shí)施例，可以看出以下內(nèi)容由所得的曲線和給出的參數(shù)，與這種器件合格產(chǎn)品的曲線和參數(shù)比較可對(duì)被被測(cè)器件的質(zhì)量和可靠性作出判斷。合格產(chǎn)品的參數(shù)是由對(duì)被測(cè)器件的一定量的同種合格激光器以本發(fā)明方法檢測(cè)獲得。對(duì)高功率GaAs量子阱808nm高功率激光器，主要數(shù)據(jù)可由m、b、h、Q值獲得。權(quán)利要求1、高功率半導(dǎo)體激光器及陣列激光器質(zhì)量和可靠性檢測(cè)和篩選的方法，其步驟如下①測(cè)出被檢測(cè)的高功率半導(dǎo)體激光器或陣列激光器的V-1和P-I曲線，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到電導(dǎo)數(shù)曲線IdV/dI～I(xiàn)和光導(dǎo)數(shù)曲線dP/dI～I(xiàn)、d2P/dI2～I(xiàn)，其中I是激光器的驅(qū)動(dòng)電流，V是激光器的驅(qū)動(dòng)電壓，P是激光器輸出的光功率；②從光導(dǎo)數(shù)曲線d2P/dI2～I(xiàn)或電導(dǎo)數(shù)曲線IdV/dI～I(xiàn)得到被測(cè)器件的閾值電流Ith，對(duì)IdV/dI～I(xiàn)曲線在閾值電流Ith前后兩部分曲線進(jìn)行直線擬和，得到兩個(gè)斜率和截距，閾值前部分的截距為mkT/q，斜率為Rs1，閾值后部分的截距為b，稱為b參數(shù)，斜率為Rs2，m為結(jié)特征參量，k為波爾茲曼常數(shù)，T為被測(cè)器件的絕對(duì)溫度，q為電子電荷，Rs1、Rs2為閾值前后的串聯(lián)電阻，由閾值電流Ith附近曲線的極大值與極小值的差值得到下沉高度h；③由二階光導(dǎo)數(shù)曲線閾值處的峰高H，峰寬W，峰高峰寬之比Q給出激光器激射時(shí)的光特征；④將所得的各參數(shù)與同種結(jié)構(gòu)的器件參數(shù)的正常值相比較，從而判定所檢測(cè)的高功率半導(dǎo)體激光器或陣列激光器的質(zhì)量和可靠性。2、如權(quán)利要求1所述高功率半導(dǎo)體激光器及陣列激光器質(zhì)量和可靠性檢測(cè)和篩選的方法，其特征在于器件參數(shù)的正常值是由常規(guī)檢測(cè)方法獲得的。3、如權(quán)利要求2所述高功率半導(dǎo)體激光器及陣列激光器質(zhì)量和可靠性檢測(cè)和篩選的方法，其特征在于器件參數(shù)的正常值是由電老化方法獲得的。4、如權(quán)利要求2所述高功率半導(dǎo)體激光器及陣列激光器質(zhì)量和可靠性檢測(cè)和篩選的方法，其特征在于器件參數(shù)的正常值是采用本專利所述方法對(duì)已知的正常工作狀態(tài)的一定數(shù)量的激光器進(jìn)行測(cè)量，統(tǒng)計(jì)確定的各項(xiàng)正常值。5、如權(quán)利要求1所述高功率半導(dǎo)體激光器及陣列激光器質(zhì)量和可靠性檢測(cè)和篩選的方法，其特征在于高功率半導(dǎo)體激光器各曲線的測(cè)量是由導(dǎo)數(shù)測(cè)量系統(tǒng)完成的，該系統(tǒng)由PC機(jī)(1)、數(shù)據(jù)采集卡(2)、高功率程控電源(3)、光電轉(zhuǎn)換電路(4)組成；PC機(jī)(1)控制高功率程控電源(3)，為半導(dǎo)體激光器提供步進(jìn)掃描電流I，激光器的端電壓V和由光電轉(zhuǎn)換電路(4)測(cè)量得到的激光器光功率P分別由數(shù)據(jù)采集卡(2)的模擬輸入端采集回PC機(jī)，于是得到數(shù)字化的F~/、戶~/曲線，在PC機(jī)中F~/、P~/曲線進(jìn)一步通過(guò)軟件數(shù)值微分處理，獲得似F/必/、d尸/必/、^尸A/戶/曲線以及各相關(guān)參數(shù)。6、如權(quán)利要求1所述高功率半導(dǎo)體激光器及陣列激光器質(zhì)量和可靠性檢測(cè)和篩選的方法，其特征在于高功率陣列激光器各曲線的測(cè)量是由導(dǎo)數(shù)測(cè)量系統(tǒng)完成的，該系統(tǒng)由PC機(jī)(1)、數(shù)據(jù)采集卡(2)、壓控恒流源(5)、光電轉(zhuǎn)換電路(4)組成；PC機(jī)(1)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡(2)控制壓控恒流源(5)，為陣列激光器提供步進(jìn)掃描電流I，激光器的端電壓V和由光電轉(zhuǎn)換電路(4)測(cè)量得到的激光器光功率P分別由數(shù)據(jù)采集卡(2)的模擬輸入端采集回PC機(jī)，于是得到數(shù)字化的F~/、尸~/曲線，在PC機(jī)中K~/、戶~/曲線進(jìn)一步通過(guò)軟件數(shù)值微分處理，獲得似F/必/、c/iVW/、^ZV必2/曲線以及各相關(guān)參數(shù)。全文摘要本發(fā)明屬于一種檢測(cè)分析方法，具體涉及一種針對(duì)高功率半導(dǎo)體激光器及陣列激光器的質(zhì)量和可靠性進(jìn)行檢測(cè)和篩選的方法。首先測(cè)出激光器V-I和P-I曲線，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到電導(dǎo)數(shù)曲線IdV/dI～I(xiàn)和光導(dǎo)數(shù)曲線dP/dI～I(xiàn)、d²P/dI²～I(xiàn)，然后從光導(dǎo)數(shù)曲線d²P/dI²～I(xiàn)或電導(dǎo)數(shù)曲線IdV/dI～I(xiàn)得到被測(cè)器件的閾值電流Ith，從而得到b、m、Rs1、Rs2、h各參數(shù)，再由二階光導(dǎo)數(shù)曲線閾值處的峰高H，峰寬W，峰高峰寬之比Q給出激光器激射時(shí)的光特征；最后將所得的各參數(shù)與同種結(jié)構(gòu)的器件參數(shù)的正常值相比較，從而判定所檢測(cè)的高功率半導(dǎo)體激光器或陣列激光器的質(zhì)量和可靠性。本發(fā)明方法對(duì)器件的篩選具有無(wú)損快速簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，適合于廣泛使用。文檔編號(hào)G01R31/26GK101183136SQ20071019356公開日2008年5月21日申請(qǐng)日期2007年12月18日優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日發(fā)明者劉奎學(xué),曹軍勝,李紅巖,梁慶成,石家緯,郭樹旭申請(qǐng)人:吉林大學(xué)