[发明专利]通用半导体激光器电导数测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器可靠性的测试，特别涉及一种广泛适用于连续半导体激光器、脉冲半导体激光器以及激光器裸芯片的通用电导数测试仪，属于半导体激光器性能测试技术领域。

背景技术

电导数方法是一种评价半导体激光器可靠性的有效手段。电导数（V～I关系的一阶导数与电流I的乘积，即IdV/dI）可以用来研究半导体激光器结特征参量、结电压饱和特性、并联漏电通道、载流子泄漏、串联线性电阻和非线性电阻（欧姆接触质量）、电流扩展、非辐射复合中心等与器件可靠性密切相关的因素。根据电导数曲线和参数不但可以预测器件寿命，还能对器件进行质量评价和可靠性筛选。

与本发明有关的已知技术是申请号为95107991.3的一件中国发明专利申请，所公开了一项名为“半导体激光器可靠性检测分析方法及其装置”的技术方案。见图1所示，该发明的半导体激光器可靠性检测分析仪的结构，主要包括有微机1、主机2、样品箱3三个部分。其中主机2中有数据采集板4、电压-电流变换电路7以及单片机控温系统9；样品箱3内有样品架、电流-电压变换电路10、光电探测器30等。所说的数据采集板4包含有数模转换器5和模数转换器6，插在微机1扩展槽上，数模转换器5跟电压-电流变换电路7电连接，由微机1软件控制，使数模转换器5输出的电压信号经电压-电流变换电路7变为随时间线性变换的驱动电流I加载被测器件29上；所说的光电探测器30将被测器件29输出的光电流，经电流-电压变换电路10转换为电压信号输出给模数转换器6，完成对P-I曲线及dP/dI～I曲线的测试；被检测器件29给出的结电压信号输出给模数转换器6，完成伏安特性曲线V～I曲线的测量；主机2内还装有锁相放大器8和信号源11，锁相放大器8的输入端跟信号源11及被检测器件29电接通，输出端跟模数转换器6电接通；信号源11输出的正弦信号以恒流方式调制由电压-电流变换器电路7输出给被测器件29的驱动电流I，经锁相放大器8检出基频分量dV/dI，经模数转换器6送入微机1，由软件完成dV/dI与I的乘积，得到电导数曲线。

概况地说，该发明中电导数曲线的测试采用以下方法：由微机控制电压-电流转换电路给被测激光器注入驱动电流I，同时用一个正弦信号对驱动电流I进行调制，经锁相放大器检出其基频分量得到dV/dI，再经模数转换后与电流I进行软件相乘，得到IdV/dI～I曲线。上述已知技术采用正弦信号源、锁相放大器等单元获取电导数，结构复杂、成本高，而且只能测量连续半导体激光器（即CW器件），不能测量脉冲激光器（即QCW器件）以及只能工作在窄脉冲模式下的未封装的激光器裸片，应用局限性很大。QCW器件以及激光器裸片由于热的原因，仅能工作在占空比很低且脉冲宽度很窄的条件下，不能加注连续工作电流，因此无法采用上述已知技术之测试系统对其进行电导数测试。

发明内容

为了克服已知技术系统复杂成本高且不能测试脉冲半导体激光器和激光器芯片的缺点，本发明采用数字技术实现电导数测量，通过数值微分获取电导数曲线，省去了正弦信号发生器、锁相放大器等设备，而且引入脉冲压控电流源，通过产生脉冲步进电流的方法可以测试仅能工作在脉冲条件下的脉冲激光器和激光器芯片。

本发明提供了一种适用于连续激光器、脉冲激光器以及激光器芯片的通用电导数测试仪，该测试仪系统简洁成本低，能很好地克服已知技术之电导数测试系统无法测量脉冲激光器和激光器裸芯片的问题，使电导数方法可安全、准确、高效地应用于各种半导体激光器。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下。

通用半导体激光器电导数测试仪，该测试仪包括：计算机、数据采集卡、脉冲压控电流源、被测激光器、光电探测器、采样保持器。计算机通过数据总线控制数据采集卡，数据采集卡具有模拟输入（即ADC）、模拟输出（即DAC）、数字输入输出（即数字I/O）功能；脉冲压控电流源与数据采集卡的模拟输出端和数字I/O口连接，可给被测激光器注入矩形脉冲驱动电流，电流幅度和脉冲宽度可控；被测激光器的结电压由数据采集卡的模拟输入端测量，光功率由光电探测器转换为电信号，再经采样保持器，由数据采集卡的模拟输入端测量。这样，给激光器提供脉冲步进扫描电流，即可获得不同电流下的结电压、光功率值，也就是数字化的V-I、P-I曲线，再经数字微分等运算即可获得电导数曲线IdV/dI～I。