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1、半導(dǎo)體激光器(LD)性能的高低是通過其特性參數(shù)表現(xiàn)出來的,用戶對(duì)于LD的高可靠性和低成本的期望越來越高。無論是研發(fā)者、生產(chǎn)商和用戶都需要根據(jù)自身需求,對(duì)LD的各項(xiàng)特性參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)試,達(dá)到改進(jìn)產(chǎn)品性能或掌握產(chǎn)品性能指標(biāo)的目的。因此本課題就LD參數(shù)測(cè)試方法和測(cè)試設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的研究,為L(zhǎng)D參數(shù)測(cè)試設(shè)備產(chǎn)業(yè)化提供必要的理論與技術(shù)依據(jù)。
本文首先對(duì)LD綜合參數(shù)的測(cè)試方法和對(duì)LD組件系統(tǒng)地進(jìn)行了介紹。LD組件是指除LD芯片外
2、,保證LD穩(wěn)定可靠工作所必須的電路及元器件。LD驅(qū)動(dòng)電源作為L(zhǎng)D的組件之一在LD工作中起著至關(guān)重要的作用。本文在傳統(tǒng)LD驅(qū)動(dòng)電源的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種新型LD驅(qū)動(dòng)電源,具有效率高,恒流范圍大等特點(diǎn),目前已經(jīng)被實(shí)際應(yīng)用于激光輔助照明系統(tǒng)中。
本文重點(diǎn)對(duì)LD的熱特性做了測(cè)試實(shí)驗(yàn),歸納并總結(jié)了LD的熱特性規(guī)律。重點(diǎn)對(duì)LD熱阻進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,發(fā)現(xiàn)LD在不同溫度下的PIV曲線、光譜曲線和遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角是不同的,隨溫度升高分別表現(xiàn)為:PI曲
3、線的斜率效率變小,外微分量子效率降低,閾值電流升高,光譜曲線表現(xiàn)為發(fā)生紅移,峰值波長(zhǎng)變長(zhǎng),遠(yuǎn)場(chǎng)特性表現(xiàn)為發(fā)散角變大,光束質(zhì)量變壞。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到LD的波長(zhǎng)溫度系數(shù)k,采用波長(zhǎng)紅移法計(jì)算LD的熱阻,結(jié)果表明熱阻值隨驅(qū)動(dòng)電流變化區(qū)間的變化而變化,因此,對(duì)熱阻的測(cè)量需要給出熱阻的具體測(cè)試條件,或者用熱阻在不同驅(qū)動(dòng)電流區(qū)間內(nèi)的統(tǒng)計(jì)平均值來衡量熱阻特性。
LD遠(yuǎn)場(chǎng)特性體現(xiàn)的是光束強(qiáng)度在空間幾何上的分布。本文主要針對(duì)傳統(tǒng)LD遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試
4、成本高的缺點(diǎn),提出了探測(cè)器逐角掃描組合遠(yuǎn)場(chǎng)法,即采用單片機(jī)控制水平電機(jī)和垂直電機(jī),首先讓水平步進(jìn)電機(jī)帶著光電探測(cè)器掃過LD光束的一個(gè)主軸,得到該軸上的光強(qiáng)分布數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)組合起來是一個(gè)二維光強(qiáng)分布曲線,然后讓垂直步進(jìn)電機(jī)按照固定值α帶動(dòng)LD在垂直面上轉(zhuǎn)動(dòng),每轉(zhuǎn)過α°,都讓光電探測(cè)器掃描一周,垂直電機(jī)轉(zhuǎn)過180°時(shí),垂直電機(jī)和水平電機(jī)復(fù)位,同時(shí)所有測(cè)試數(shù)據(jù)會(huì)上傳至上位機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ),上位機(jī)利用MATLAB軟件繪制出LD的三維光強(qiáng)分布圖,從而
5、完成LD的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試,該遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試模塊可以認(rèn)為是一種“新型LD遠(yuǎn)場(chǎng)特性測(cè)試儀”。
儀器硬件部分由51單片機(jī)控制模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、LD驅(qū)動(dòng)電源模塊及電流顯示模塊組成。軟件部分由串口通信程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序和模數(shù)轉(zhuǎn)換程序三部分組成。LD電源模塊和電流顯示模塊負(fù)責(zé)為L(zhǎng)D提供驅(qū)動(dòng)電流并實(shí)時(shí)顯示輸出電流值,電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)垂直電機(jī)與水平電機(jī)分別帶動(dòng)LD和光電探測(cè)器以各自角度轉(zhuǎn)動(dòng),光
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