专利名称：激光器发散角测量仪和测量方法
技术领域：
本发明属于光电子器件制造工艺技术领域，更具体说是一种激光器发散角测量仪及其测量方法。
背景技术：
在光纤通信用半导体激光器的制备过程中，核心部件激光器芯片的性能参数直接决定了整个器件及模块的性能。
激光器芯片的出射光束具有一定的发散角，并且在X，Y方向上有不同的角度。为提高激光器光束与光纤的耦合效率，通常在出射光束光轴上放置一透镜，根据激光器光束和工艺要求的不同采用球面或非球面透镜。对于不同批次的激光器芯片其发散角不一致，而透镜的尺寸及参数都是固定的。为使不同发散角的出射光束均能通过相同的透镜重构出腰斑较小、能量集中的新光束，需要调整芯片与透镜的距离。以TO封装激光器为例，也就是调整芯片在热沉上的位置。在TO激光器盖帽前无法检测通过透镜后的光束，而盖帽后又无法调整激光器芯片与透镜的相对位置。因此必须首先测得芯片的发散角特性，以此作为其在热沉上的位置选择依据。
目前测量激光器远场发散角的方法主要有光电探测器测量法以及CCD照相法。
光电探测器测量法固定激光器，在激光光束的第一位置处放置探测器，并使探测器沿以激光器出光面为圆心的圆弧移动，在移动过程中由探测器电流测量出不同位置的相对光强值，同时记录该点位置，直至探测器无响应为止；沿垂直此平面方向旋转激光器一定角度，重复前一步骤；再旋转激光器，直至激光器旋转90度角。经微机处理数据后，可以得出激光器X，Y方向发散角。
上述方法无法测量口径太小的激光光束，因为探测器探测面与激光光斑可相比拟，探测器移动测量的次数就很少，致使此方法失效。
CCD照相法固定激光器，垂直于光轴方向放置CCD传感器，微机采集传感器输出信号，根据各象素点感应电势可得到激光器光场的相对强弱，再由光场半高宽得出发散角。
由于微机处理得到的发散角直接决定于CCD传感器，因此要求CCD有较高的线性响应度。实践表明CCD的线性响应度具有较强的波长选择性，此方法对于CCD传感器要求很高，精度低。

发明内容
为了解决现有发散角测量方法精度低，测量范围窄的缺点，本发明的目的在于，提供一种发散角测量仪和测量方法，该测量仪采用全新的机械结构，能够测量口径很小的激光光斑；对于各种波长的激光器都很高的测量精度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明一种激光器发散角测量仪，其特征在于，其中包括一旋转微调架1，该旋转微调架可旋转微调，该旋转微调架安装在底座上；一二维微调架固定于旋转微调架上，该二维微调架可在X、Y轴方向微调；一柱型配合件，该柱型配合件固定于二维微调架上，该柱型配合件上开有一圆形凹槽；一三维微调架，该三维微调架安装在底座上；一拉锥光纤固定于三维微调架上；一恒流电源，该恒流电源安装在底座上，该恒流电源与激光器管脚相连；一光功率计，该光功率计与光纤相连，该光功率计安装在底座上。
其中在柱型配合件的圆形凹槽内卡入配合有一圆形夹具，该圆形夹具的中间有一圆形凹槽，在圆形凹槽的下方有一方形凹槽，该方形凹槽用于激光器芯片底座固定，在圆形凹槽的中心开有一圆孔；其中夹具上的圆形凹槽中心的圆孔的直径小于圆形凹槽的直径且大于底座管脚间距。
本发明一种激光器发散角测量方法，其特征在于，包括如下步骤1)调整微调架，使待测端激光器出光面趋近微调架圆心；2)旋转微调架，用显微镜观察待测端激光器出光面是否位于微调架圆心，重复步骤至激光器出光面处于微调架圆心；
3)给激光器上电，调节微调架使光功率计读数最大，即进入探测端光纤头的光强最大；4)细调微调架，并记录相同间隔旋转角度及相对应的光功率读数直至光功率计读数无变化为止；5)反方向调整微调架，重复步骤4；6)将夹具旋转一角度，重复步骤4、5至夹具旋转超过90度；7)将数据送计算机处理，即可得到完整光场分布及X、Y方向发散角数值。
其中在测量过程中探测端固定不动。
其中在测量过程中待测端自转而无平移。
本发明的有益效果是采用光纤头探测光场强度，探测范围小，可以测量口径很小的激光光斑；光强信号输入光功率计，可以设置光功率计参数以适应不同波长光场的测量；在测量过程中，仅仅有激光器的自转而光纤没有移动，大大提高了测试精度。


为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，其中图1是本发明一种发散角测量仪的结构示意图。
图2是本发明一种发散角测量仪夹具正面图。
图3是本发明一种发散角测量仪夹具剖面侧视图。
图4是本发明一种发散角测量仪柱型配合件正面图。
图5是本发明一种发散角测量仪柱型配合件俯视图。
具体实施例方式请参阅图1、图2、图3、图4及图5所示，本发明一种激光器发散角测量仪，其中包括一旋转微调架1，该旋转微调架1可旋转微调，该旋转微调架1安装在底座10上(图1中)；一二维微调架2固定于旋转微调架1上，该二维微调架2可在X，Y轴方向微调；一柱型配合件3，该柱型配合件3固定于二维微调架2上，该柱型配合件3上开有一圆形凹槽31(图4、图5中)；其中在柱型配合件3的圆形凹槽31内卡入配合有一圆形夹具5，该圆形夹具5的中间有一圆形凹槽51(图2、图3中)，在圆形凹槽51的下方有一方形凹槽52，该方形凹槽52用于激光器芯片底座4固定，在圆形凹槽51的中心开有一圆孔53；其中夹具5上的圆形凹槽51中心的圆孔53的直径小于圆形凹槽51的直径且大于底座4管脚间距。
一三维微调架7，该三维微调架7安装在底座10上；一拉锥光纤6固定于三维微调架7上；一恒流电源8(恒流电源8为现有技术)，该恒流电源8安装在底座10上，该恒流电源8与激光器管脚相连；一光功率计9(光功率计9为现有技术)，该光功率计9与光纤6相连，该光功率计9安装在底座10上。
本发明一种激光器发散角测量方法，包括如下步骤1)调整微调架2，使待测端激光器出光面趋近微调架1圆心；2)旋转微调架1，用显微镜观察待测端激光器出光面是否位于微调架1圆心，重复步骤1至激光器出光面处于微调架1圆心；3)给激光器上电，调节微调架7使光功率计读数最大，即进入探测端光纤头的光强最大；4)细调微调架1，并记录相同间隔旋转角度及相对应的光功率读数直至光功率计读数无变化为止；5)反方向调整微调架1，重复步骤4；6)将夹具5旋转一角度，重复步骤4、5至夹具5旋转超过90度；7)将数据送计算机处理，即可得到完整光场分布及X，Y方向发散角数值。
其中在测量过程中探测端固定不动。
其中在测量过程中待测端自转而无平移。
在图2、图3、图4、图5的实施例中，配合件3及夹具5为不锈钢材料。采用机械加工技术，得到一高5mm，直径30mm的圆柱体，即激光器夹具5雏形。在此圆柱体前表面刻上角度，其作用是在测量过程中可以据此确定夹具5的转动角度；在此圆柱体前表面中心钻一直径5.6mm深1.5mm的圆形凹槽51，其作用是提供激光器底座4的固定位置；在其中心再钻一直径3mm的圆孔53，其作用是可以使激光器底座4管脚引至夹具5背面；在圆形凹槽51下部铣出一深1.5mm的方形凹槽52，其大小由楔形物及其固定螺丝决定；在方形凹槽中心钻一螺孔以固定楔形物。采用机械加工技术得到一长为36mm高60mm宽10mm的长方体，即柱型配合件3雏形。在其底部有前后两个固定螺丝的凸出部位，其作用是使柱型配合件3固定于二维微调架2上；在其顶部铣一内径为30mm深5mm的半圆凹槽32，夹具5卡入此凹槽并可自由转动；在配合件3上再加一与其吻合的固定件保证夹具5的稳定。配合件3背面铣一大于夹具5背面圆孔53的缺口31。其目的是可以使激光器底座管脚引至配合件3背面。
在图1的实施例中，完成贴片的激光器底座4固定在夹具5中央；夹具5卡入配合件3凹槽中；要保证激光器管脚不接触到夹具3或配合件5。在旋转微调架1上固定二维微调架2；在微调架2上固定柱型配合件3；拉锥光纤6固定于三维微调架7上并送光功率计9检测。恒流电源8能提供从零至50毫安电流。其输出端与激光器管脚连接。光功率计9能提供各种半导体激光器波长测量范围。
权利要求
1.一种激光器发散角测量仪，其特征在于，其中包括一旋转微调架1，该旋转微调架可旋转微调，该旋转微调架安装在底座上；一二维微调架固定于旋转微调架上，该二维微调架可在X、Y轴方向微调；一柱型配合件，该柱型配合件固定于二维微调架上，该柱型配合件上开有一圆形凹槽；一三维微调架，该三维微调架安装在底座上；一拉锥光纤固定于三维微调架上；一恒流电源，该恒流电源安装在底座上，该恒流电源与激光器管脚相连；一光功率计，该光功率计与光纤相连，该光功率计安装在底座上。
2.如权利要求1所述的激光器发散角测量仪，其特征在于，其中在柱型配合件的圆形凹槽内卡入配合有一圆形夹具，该圆形夹具的中间有一圆形凹槽，在圆形凹槽的下方有一方形凹槽，该方形凹槽用于激光器芯片底座固定，在圆形凹槽的中心开有一圆孔；
3.如权利要求2所述的激光器发散角测量仪，其特征在于，其中夹具上的圆形凹槽中心的圆孔的直径小于圆形凹槽的直径且大于底座管脚间距。
4.一种激光器发散角测量方法，其特征在于，包括如下步骤1)调整微调架，使待测端激光器出光面趋近微调架圆心；2)旋转微调架，用显微镜观察待测端激光器出光面是否位于微调架圆心，重复步骤至激光器出光面处于微调架圆心；3)给激光器上电，调节微调架使光功率计读数最大，即进入探测端光纤头的光强最大；4)细调微调架，并记录相同间隔旋转角度及相对应的光功率读数直至光功率计读数无变化为止；5)反方向调整微调架，重复步骤4；6)将夹具旋转一角度，重复步骤4、5至夹具旋转超过90度；7)将数据送计算机处理，即可得到完整光场分布及X、Y方向发散角数值。
5.如权利要求4所述的激光器发散角测量方法，其特征在于，其中在测量过程中探测端固定不动。
6.如权利要求4所述的激光器发散角测量方法，其特征在于，其中在测量过程中待测端自转而无平移。
全文摘要
一种激光器发散角测量仪，其中包括一旋转微调架1，该旋转微调架可旋转微调，该旋转微调架安装在底座上；一二维微调架固定于旋转微调架上，该二维微调架可在X、Y轴方向微调；一柱型配合件，该柱型配合件固定于二维微调架上，该柱型配合件上开有一圆形凹槽；一三维微调架，该三维微调架安装在底座上；一拉锥光纤固定于三维微调架上；一恒流电源，该恒流电源安装在底座上，该恒流电源与激光器管脚相连；一光功率计，该光功率计与光纤相连，该光功率计安装在底座上。
文档编号G01M11/02GK1635354SQ200310123408
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月26日 优先权日2003年12月26日
发明者祝宁华, 宋海鹏, 刘戬, 袁海庆 申请人:中国科学院半导体研究所