T/CAAMTB 181-2023 车载激光雷达用激光发射器技术要求及检测方法

T/CAAMTB 181-2023 The technical requirements and testing methods for laser emitters used in on-board LiDAR systems

团体标准 中文(简体) 现行 页数:61页 | 格式:PDF

基本信息

标准号
T/CAAMTB 181-2023
标准类型
团体标准
标准状态
现行
中国标准分类号(CCS)
-
国际标准分类号(ICS)
发布日期
2023-12-29
实施日期
2024-01-01
发布单位/组织
-
归口单位
中国汽车工业协会
适用范围
主要技术内容:本文件规定了车载激光雷达用半导体激光发射器的通用要求,包括术语、定义和符号、分类、技术要求、测试规范、测试方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。本文件适用于TOF脉冲激光雷达和FMCW激光雷达用半导体激光发射器。车载激光雷达用半导体激光发射器模块及组件可参考执行

发布历史

研制信息

起草单位:
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、深圳市速腾聚创科技有限公司、吉光半导体科技有限公司、常州纵慧芯光半导体科技有限公司、欧司朗企业管理有限公司上海分公司、广电计量检测集团股份有限公司、深圳市中为检验技术有限公司、上海工程技术大学、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司、宁波舜宇车载光学技术有限公司、深圳市镭神智能系统有限公司、武汉万集光电技术有限公司、北京万集科技股份有限公司、锐驰智光(苏州)科技有限公司、吉林大学、浙江长芯光电科技有限公司、北京华为数字技术有限公司、吉林省水利水电勘测设计研究院、中国第一汽车股份有限公司、长春中科长光时空光电技术有限公司、北科天绘科技有限公司、中国科学院北京半导体研究所、中汽院智能网联科技有限公司、南德认证检测(中国)有限公司、杭州北斗时空研究院、上海一径科技有限公司、通标标准技术服务有限公司 (SGS)、禾赛科技股份有限公司、华为技术有限公司、深圳市览沃科技有限公司
起草人:
梁磊、宋悦、秦莉、汪敬、陈泳屹、金涛、童舒娜、陈旭波、李飞中、凌铭、张晓蕾、宋俊峰、杨佳、胡小波、胡攀攀、屈志巍、赵忠尧、王玉冰、朱琳、张朝帅、吕颖、张星、张慧、高健荣、杨旸、杨明来、张正正、刘兴峰、洪世泉、彭航宇、方歆怡、赵亚如、张轲殊、张冶金、邵栋、王大维、佟存柱、刘伟、李响、敦博、张鹏飞、刘基顺、沙宏博、石孟杰、陆祖年、寇银波、姜波、戴瑞宏、曹蕴涛、李斌、韩晓明、李雅彬、陈一龙、李孟麟、伯丽萍、周峰、陈晓迟、黄华、龙涛、王祎男、黄鑫峰、张高扬、关瀛洲、熊月、邵嘉平、卞婷、谢丹、李呈光、陈赟、李涛
出版信息:
页数:61页 | 字数:- | 开本: -

内容描述

ICS43.040.10

CCST36

团体标准

T/CAAMTB181—2023

车载激光雷达用激光发射器技术要求及检

测方法

ThetechnicalrequirementsandtestingmethodsforlasersusedinvehicleLiDAR

2023-12–29发布2024-01-01实施

中国汽车工业协会发布

T/CAAMTB181—2023

目次

前言.................................................................................II

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................2

4分类................................................................................5

5技术要求............................................................................5

6TOF脉冲激光测距雷达光源主要性能参数测试方法........................................6

7FMCW相干测距雷达激光光源性能参数测试方法........................................17

8检测规范...........................................................................27

9检验规则...........................................................................40

10标志、包装、运输和贮存............................................................41

附录A(资料性)符号和单位..........................................................43

附录B(规范性)高温耐久试验加速模型................................................44

附录C(规范性)恒定湿热试验加速模型................................................45

附录D(规范性)温度循环耐久试验加速模型............................................47

附录E(资料性)脉冲稳定性表达式推导过程.............................................49

附录F(规范性)激光模块的辐射测量...................................................51

附录G(规范性)激光模块的AEL和MPE评估限值.......................................55

I

T/CAAMTB181—2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国汽车工业协会标准法规工作委员会北斗应用专业委会提出。

本文件由中国汽车工业协会归口。

本文件起草单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、深圳市速腾聚创科技有限公司、

吉光半导体科技有限公司、常州纵慧芯光半导体科技有限公司、欧司朗企业管理有限公司上海分公司、

广电计量检测集团股份有限公司、深圳市中为检验技术有限公司、上海工程技术大学、上海机动车检

测认证技术研究中心有限公司、宁波舜宇车载光学技术有限公司、深圳市镭神智能系统有限公司、武

汉万集光电技术有限公司、北京万集科技股份有限公司、锐驰智光(苏州)科技有限公司、吉林大学、

浙江长芯光电科技有限公司、北京华为数字技术有限公司、吉林省水利水电勘测设计研究院、中国第

一汽车股份有限公司、长春中科长光时空光电技术有限公司、北科天绘科技有限公司、中国科学院北

京半导体研究所、中汽院智能网联科技有限公司、南德认证检测(中国)有限公司、杭州北斗时空研

究院、上海一径科技有限公司、通标标准技术服务有限公司(SGS)、禾赛科技股份有限公司、华为技

术有限公司、深圳市览沃科技有限公司。

本文件主要起草人:梁磊、宋悦、秦莉、汪敬、陈泳屹、金涛、童舒娜、陈旭波、李飞中、凌铭、

张晓蕾、宋俊峰、杨佳、胡小波、胡攀攀、屈志巍、赵忠尧、王玉冰、朱琳、张朝帅、吕颖、张星、

张慧、高健荣、杨旸、杨明来、张正正、刘兴峰、洪世泉、彭航宇、方歆怡、赵亚如、张轲殊、张冶

金、邵栋、王大维、佟存柱、刘伟、李响、敦博、张鹏飞、刘基顺、沙宏博、石孟杰、陆祖年、寇银

波、姜波、戴瑞宏、曹蕴涛、李斌、韩晓明、李雅彬、陈一龙、李孟麟、伯丽萍、周峰、陈晓迟、黄

华、龙涛、王祎男、黄鑫峰、张高扬、关瀛洲、熊月、邵嘉平、卞婷、谢丹、李呈光、陈赟、李涛。

II

T/CAAMTB181—2023

车载激光雷达用激光发射器技术要求及检测方法

1范围

本文件规定了车载激光雷达用半导体激光发射器的通用要求,包括术语、定义和符号、分类、技

术要求、测试规范、测试方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。

本文件适用于TOF脉冲激光雷达和FMCW激光雷达用半导体激光发射器。车载激光雷达用半导体

激光发射器模块及组件可参考执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文

件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适

用于本文件。

GB/T191包装储运图示标志

GB/T2423.1-2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验A:低温

GB/T2423.2-2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验B:高温

GB/T2423.3-2016环境试验第2部分:试验方法试验Cab:恒定湿热试验

GB/T2423.22电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验N:温度变化

GB/T2423.51环境试验第2部分:试验方法试验Ke:流动混合气体腐蚀试验

GB2894安全标志及其使用导则

GB/T3358.1-2009统计学词汇及符号第1部分:一般统计术语与用于概率的术语(ISO3354-1:

2006)

GB/T6388-1986运输包装收发货标志

GB7247.1激光产品的安全第1部分:设备分类、要求

GB8965.1-2020防护服装阻燃服

GB/T10320-2011激光设备和设施的电气安全

GB/T12339防护用内包装材料

GB/T13863激光辐射功率和功率不稳定度测试方法

GB/T15313-2008激光术语

GB/T15175-2012固体激光器主要参数测量方法

GB/T17736-1999激光防护镜主要参数测试方法(已废止)

GB/T21548-2021光通信用高速直接调制半导体激光器的测量方法

GB/T28046.1-2014道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第1部分:一般规定

GB/T28046.2-2019道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第2部分:电气负荷

GB/T28046.4-2011道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第4部分:气候负荷

GB/T30038-2013道路车辆电气电子设备防护等级(IP代码)

GB30863-2014个体防护装备眼面部防护激光防护镜

GB/T31358-2015半导体激光器总规范

GB/T31359-2015半导体激光器测试方法

GB/T41643-2022高功率激光制造设备安全和使用指南

JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示

QC/T413-2002汽车电气设备基本技术条件

SJ/T11587电子产品防静电包装技术要求

T/CAAMTB58-2021车载激光雷达检测方法

ISO11554:2017光学和光子学-激光和激光相关设备-激光束功率、能量和时间特性参数的测试

方法(Opticsandphotonics-Lasersandlaser-relatedequipment-Testmethodsforlaserbeampower,energy

andtemporalcharacteristics)

1

T/CAAMTB181—2023

VW80000:20173.5吨以下汽车电气和电子部件试验项目、试验条件和试验要求(Electricand

ElectronicComponentsinMotorVehiclesupto3.5t-GeneralRequirements,testconditions,andtests)

3术语和定义

GB/T15313-2008、GB/T31358-2015、GB/T15175-2012、T/CAAMTB58-2021、ISO11554:

2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

激光雷达lightdetectionandranging(lidar)

发射激光束并接收回波以获取目标三维和/或速度信息的系统。

[来源:T/CAAMTB58-2021,3.1]

3.2

半导体激光器semiconductorlaser

以半导体材料为激光介质的激光器。

[来源:GB/T31358-2015,3.1]

3.3

垂直腔面发射激光器verticalcavitysurfaceemittinglaser(VCSEL)

出光方向垂直于p-n结平面的半导体激光器。

[来源:GB/T31358-2015,3.2]

3.4

边发射半导体激光器edgeemittingsemiconductorlaser(EEL)

出光方向平行于p-n结平面的半导体激光器。

[来源:GB/T31358-2015,3.3]

3.5

激光组件laserassembly

由激光装置与专门用来处理光束的光、机、电部件所组成的组件。

[来源:GB/T15313-2008,2.1.100]

3.6

激光装置laserdevice

由激光器和使激光器工作所必须的外围器件(即:冷却、温控、供电和供气等单元)所组成的装

置。

[来源:GB/T15313-2008,2.1.99]

3.7

飞行时间timeofflight(TOF)

发射激光脉冲,激光脉冲到达物体后又反射回到传感器,而系统通过计算激光到达目标物体并返

回的时间,就可以计算物体距离传感器的距离。

3.8

调频连续波FrequencyModulatedContinuousWave(FMCW)

发射波为高频连续波,其频率随时间按照三角波规律变化。

3.9

中心波长centralwavelength

光谱强度最大值的一半处所对应的上升沿和下降沿最大宽度的中点对应的波长。

[来源:GB/T31358-2015,3.10]

3.10

连续功率CW-power

连续激光器的输出功率。

[来源:GB/T15313-2008,2.1.76]

2

T/CAAMTB181—2023

3.11

平均功率averagepower

脉冲能量与脉冲重复频率的乘积。

[来源:GB/T15313-2008,2.1.81]

3.12

峰值功率peakpower

功率时间函数的最大值。

[来源:GB/T15313-2008,2.1.82]

3.13

脉冲能量pulseenergy

脉冲能量与脉冲持续时间之比。

[来源:GB/T15313-2008,2.1.80]

3.14

谱宽度spectralbandwidth

谱功率(或能量)为其峰值一半处所对应波长(或频率)的最大间隔。Δλ表示波长谱宽度,∆𝑣表

示光频率谱宽度。

[来源:GB/T15313-2008,2.1.23]

3.15

斜率效率slopeefficiency

激光器的直接测试输出功率(或能量)随电流变化曲线的斜率。

3.16

发散角divergenceangle

θu,θx,u,θy,u[ISO]

光束宽度[内含功率(或能量)定义的]在远场增大形成的渐近面锥所构成的全角度。

对圆横截面,光束宽度为光束直径du。对于非圆横截面,束散角分别由相应的x方向和y方向的光

束宽度dx,u和dy,u确定。

当规定束散角时,应使用下标说明相关的光束宽度,如θx,50说明光束宽度为dx,50。

这里坐标系的定义和光束宽度的定义不包含一般像散情况。

[来源:GB/T15313-2008,2.1.65.1]

3.17

快轴发散角fastaxisdivergenceangle

对于边发射半导体激光器,输出激光在垂直于p-n结平面的最大张角。

[来源:GB/T31358-2015,3.4]

3.18

慢轴发散角slowaxisdivergenceangle

对于边发射半导体激光器,输出激光在平行于p-n结平面的最大张角。

[来源:GB/T31358-2015,3.5]

3.19

光束半径beamradius

在垂直光束轴平面内,内含功率(或能量)占光束功率(能量)规定比例(u%)的最小孔径的半

径。

[来源:GB/T15313-2008,2.1.50.1]

光斑尺寸为光强降为最大光强1/e²处的光束直径。包含光束总功率x%的半径,r(86.5%)为1/e²光束

半径。

3.20

波长-温度漂移系数coefficientofwavelength-temperatureshift

半导体激光器稳定工作时,p-n结单位温度变化所引起的峰值波长变化量。

[来源:GB/T31358-2015,3.11]

3

T/CAAMTB181—2023

3.21

光功率-温度漂移系数coefficientofopticalpower-temperatureshift

半导体激光器稳定工作时,p-n结单位温度变化所引起的输出光功率变化量。

3.22

电光转换效率electrical-to-opticalconversionefficiency

半导体激光器输出的激光功率与输入的电功率比值,通常以百分数表示。

[来源:GB/T31358-2015,3.6]

3.23

阈值电流thresholdcurrent

使激光器内光子增益等于或大于腔内总损耗,从而产生激光的最小驱动电流。

[来源:GB/T31358-2015,3.7]

3.24

脉冲(脉冲持续时间)宽度pulsewidth

激光脉冲上升和下降到它的50%峰值功率点之间的间隔时间。激光脉冲波形半腰处的时间宽度,

及脉冲波形的半高宽。

[来源:GB/T15313-2008,2.1.74]

3.25

脉冲能量不稳定度pulseenergyinstability

激光器正常工作时脉冲能量在规定的时间间隔内随时间波动的特性。

[来源:GB/T15175-2012,3.3.2]

3.26

脉冲持续时间不稳定度pulsedurationinstability

激光器正常工作时脉冲宽度在规定的时间间隔内的变化特性。

[来源:ISO11554:2017,8.7]

3.27

脉冲重复频率pulserepetitionrate

重复脉冲激光器每秒钟发出的激光脉冲数。

[来源:GB/T15313-2008,2.1.77]

脉冲重复频率是指激光器每秒输出的脉冲数,简称:PRF,是脉冲重复间隔(pulserepetition

interval,PRI)的倒数。脉冲重复间隔就是一个脉冲和下一个脉冲之间的时间间隔。如果脉冲串是规则

的,并且脉冲之间是相干的,在频谱(或光谱)上其就为频率梳,而频率梳的梳齿间隔就是重复频率。

3.28

波长稳定性wavelengthstability

在采样时间内,激光波长的漂移量与在这段时间内的平均波长的比值。

3.29

线宽稳定性linewidthstability

在采样时间内,激光线宽的漂移量与在这段时间内的平均波长的比值。

3.30

相对强度噪声relativeintensitynoise(RIN)

功率起伏归一化到平均功率平方时的单边谱密度,它是频率f的函数。

注:单位带宽的光强度均方噪声与平均光功率平方的比值,也称相对强度噪声谱密度。

[来源:GB/T15313-2008,2.1.111]

3.31

调制带宽modulationbandwidth

激光器最大频率调谐带宽。

3.32

调频线性度frequencymodulationlinearity

4

T/CAAMTB181—2023

频率随时间变化的规律。

注:或者定义为在采样时间内,调频偏差与调制带宽的关系。

3.33

边模抑制比sidemodesuppressionratio(SMSR)

主模强度和边模强度的最大值之比。

3.34

偏振消光比polarizationextinctionratio(PER)

光束主偏振分量的功率与正交偏振分量的功率之比。

4分类

4.1按激光器的工作方式分类

脉冲型、连续型。

4.2按测距方式分类

TOF脉冲激光发射器、FMCW激光发射器。

5技术要求

5.1外观质量要求

车载激光雷达用半导体激光发射器的外观质量应符合以下规定:

a)激光器外表面应干净,不得有锈蚀迹、密封胶和油脂的堆积、不得有明显损伤以及其他影响

外观或使用性能的缺陷;

b)产品的引出端应牢固、可靠、无松动迹象;

c)产品标志和激光安全标志应明确、齐全、清晰、牢固;

d)产品详细规范中规定的其他要求;

e)满足上述条件下应同时满足各厂商自定的详细要求。

5.2性能参数、结构和使用条件要求

5.2.1光电性能参数

除非另有规定,在车载激光雷达用激光发射器的详细规范中应规定表1所列的光电性能参数。车载

激光雷达用激光发射器参数应采用规定的测量方法测量。

表1光电性能参数

光电性能参数FMCW相干测距雷达激光发射器TOF脉冲激光测距雷达发射器

平均功率

峰值功率

脉冲能量

中心波长

光谱线宽

光谱宽度

斜率效率

电光转换效率

光束发散角(VCSEL)

快轴发散角(EEL)

慢轴发散角(EEL)

光斑尺寸

波长-温度漂移系数

光功率-温度漂移系数

阈值电流

5

T/CAAMTB181—2023

表1光电性能参数(续)

光电性能参数FMCW相干测距雷达激光发射器TOF脉冲激光测距雷达发射器

脉冲宽度

重复频率

波长稳定性

线宽稳定性

相对强度噪声

调制带宽

调频线性度

边模抑制比

偏振消光比

注:“”表示适用;“”表示可选;“”表示不适用。

5.2.2结构参数

结构参数要求如下:

a)发光尺寸及排列方式(适用时);

b)引出端定义;

c)安装尺寸和外形尺寸;

d)质量(适用时)。

5.2.3使用条件

使用条件要求如下:

a)供电电源条件(适用时),包括电流、电压、脉冲宽度、重复频率等;

b)环境条件(适用时),包括温度、湿度、洁净度、电磁干扰、光干扰等;

c)冷却条件(适用时),包括水流量、水压、温度控制等;

d)防静电(适用时)。

6TOF脉冲激光测距雷达光源主要性能参数测试方法

6.1中心波长

6.1.1测试装置

中心波长测试装置框图见图1。

标引序号说明:

1——半导体激光器;

2——驱动电源;

3——激光导入装置(适用时);

4——光谱仪。

图1中心波长测试装置框图

6.1.2测试步骤

中心波长的测试按照以下步骤进行:

a)按照图1测试装置,首先按图示顺序摆放和连接测试仪器;

b)将半导体激光器发出的激光通过激光导入装置(含衰减器、积分球等)导入光谱分析仪中;

6

T/CAAMTB181—2023

c)根据被测激光器光谱范围设置光谱分析仪的扫描范围、扫描分辨率和扫描灵敏度;

d)给被测激光器施加正向电流到规定值,光谱分析仪在所设置的波段内扫描,记录波长λ与该

波长对应的相对光谱强度I。

6.1.3计算方法

按以下方法计算中心波长:

a)根据记录的数据得到相对光谱强度与波长的分布曲线(I-λ曲线),见图2;

b)按式(1)计算中心波长;

c)对于有多波长半导体激光器,可分别独立测试。

𝜆+𝜆

𝜆=12························································(1)

𝐶2

式中:

𝜆𝐶——中心波长,单位为纳米(nm);

𝜆1——在I-λ曲线上,最大相对光谱强度50%处对应的最短波长,单位为纳米(nm);

𝜆2——在I-λ曲线上,最大相对光谱强度50%处对应的最长波长,单位为纳米(nm)。

图2中心波长示意图

6.2峰值功率

6.2.1测试装置

测试装置框图见图3。

标引序号说明:

1——半导体激光器;

2——驱动电源;

3——光束整形器(适用时);

4——衰减器(适用时);

5——光闸(适用时);

6——激光能量计或功率计。

图3脉冲能量测试装置框图

6.2.2测试步骤

峰值功率测试按照以下步骤进行:

a)按图3建立测试装置,首先按图示顺序摆放和连接测试仪器;

b)选取光束整形器(适用时)和衰减器(适用时),保证被测光斑投射到激光能量计光接收面

直径的2/3区域内;调整被测半导体激光器的位置,保证光束从光束整形器(适用时)和激

光能量计光接收面的中心入射;

7

T/CAAMTB181—2023

c)使用光闸(适用时),可阻挡进入激光能量计的光,选择合适量程,并调整零点;

d)调节电源,给被测半导体激光器施加规定的工作电流;

e)按规定时间间隔记录激光能量计的读数Ei。

6.2.3计算方法

按式(2)计算峰值功率:

11𝑛𝐸𝑖

𝑃𝑝=∑𝑖=1·····················································(2)

𝜏𝑗𝑛𝜏

式中:

𝑃𝑝——峰值功率,单位为瓦(W);

𝜏𝑗——衰减器的透射比,%;

𝑛——测试次数;

𝐸𝑖——第𝑖次记录的激光能量计读数,单位为焦(J);

𝜏——脉冲宽度,单位为秒(s)。

6.3脉冲宽度及重复频率

6.3.1测试装置

测试装置框图见图4。

标引序号说明:

1——半导体激光器;

2——驱动电源;

3——光闸(适用时);

4——光电探测器;

5——示波器。

图4脉冲宽度及重复频率测试装置框图

6.3.2测试步骤

脉冲宽度及重复频率的测试按照以下步骤进行:

a)按照图4建立测试装置,首先按图示顺序摆放和连接测试仪器,使用光闸(适用时),调节

进入光电探测器(激光波形探测器)的光;

b)根据被测半导体激光器输出光强设置示波器的挡位;

c)给被测激光器加电到规定的工作状态;

d)示波器记录光脉冲波形(见图5)。

6.3.3计算方法

按式(3)计算脉冲宽度:

3

𝜏=𝑡2−𝑡1························································()

式中:

𝜏——脉冲宽度,单位为(ns);

𝑡1和𝑡2——脉冲最大值的50%处对应的时间点,单位为(ns)。

按式(4)计算重复频率:

8

T/CAAMTB181—2023

1

𝑓=···························································(4)

TP

式中:

𝑓——重复频率,单位为(Hz);

TP——脉冲周期,单位为(s)。

图5示波器记录的光脉冲波形

6.4脉冲能量稳定性

6.4.1脉冲能量不稳定度

在一定时间间隔内(按详细规范规定)按前述6.2中的方法等间隔测量𝑛(型式试验情况𝑛不宜少于

10,仲裁试验情况𝑛不宜少于100)个脉冲能量𝐸𝑖,按式(5)和(6)计算脉冲能量不稳定度。

21

𝑠=√∑𝑛(𝐸−𝐸̅)2··············································(5)

𝑄𝐸̅𝑛−1𝑖=1𝑖

1

𝐸̅=∑𝑛𝐸·······················································(6)

𝑛𝑖=1𝑖

式中:

𝑠𝑄——输出能量不稳定度;

𝐸𝑖——第𝑖次测得脉冲能量,单位为(J);

𝐸̅——脉冲能量平均值,单位为(J);

𝑛——取值次数。

6.4.2脉冲持续时间不稳定度

在一定时间间隔内(按详细规范规定)按前述6.2中的方法等间隔测量𝑛(型式试验情况𝑛不宜少于

10,仲裁试验情况𝑛不宜少于100)个脉冲宽度𝜏𝑖,按式(7)和(8)计算脉冲持续时间不稳定度。

21

𝑠=√∑𝑛(𝜏−𝜏̅)2···············································(7)

𝜏𝜏̅𝑛−1𝑖=1𝑖

1

𝜏̅=∑𝑛𝜏·······················································(8)

𝑛𝑖=1𝑖

式中:

𝑠𝜏——脉冲持续时间不稳定度;

𝜏𝑖——第𝑖次测得脉冲宽度,单位为(ns);

𝜏̅——脉冲宽度平均值,单位为(ns);

𝑛——取值次数。

6.5光谱宽度

6.5.1测试装置

测试装置框图见图6。

9

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标引序号说明:

1——半导体激光器;

2——驱动电源;

3——激光导入装置(适用时);

4——光谱仪。

图6光谱宽度测试装置框图

6.5.2测试步骤

按照以下步骤进行测试:

a)按图6所示顺序摆放和连接测试仪器;

b)将半导体激光器发出的激光导入光谱仪中;

c)根据被测激光器光谱范围设置光谱仪的扫描范围、扫描分辨率和扫描灵敏度;

d)被测半导体激光器应在产品详细规范规定的工作条件下稳定工作后,进行相关参数测试;

e)给被测激光器施加正向电流到规定值,光谱仪在所设置的波段内扫描,记录波长λ与该波长

对应相对光谱强度I。

6.5.3计算方法

图7光谱宽度示意图

按式(9)计算光谱宽度:

∆𝜆=𝜆2−𝜆1·······················································(9)

式中:

∆𝜆——光谱宽度,单位为纳米(nm);

𝜆1——在I-λ曲线上,最大相对光谱强度50%处对应的最短波长,单位为纳米(nm);

𝜆2——在I-λ曲线上,最大相对光谱强度50%处对应的最长波长,单位为纳米(nm)。

测试时应满足以下要求:

a)标准中测试的数据应是在该参数重复测试𝑛次的平均值,通常𝑛≥10;

10

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b)记录必要工作条件(工作电流、热沉温度等)。

6.6斜率效率

6.6.1测试装置

689

3

1

4

710

2

5

标引序号说明:

1——短脉冲信号发生器;

2——控温系统;

3——电流表;

4——半导体激光器;

5——驱动电源;

6——匀光器(适用时);

7——光束整形器(适用时);

8——光电探测器;

9——示波器;

10——积分球/光功率计。

图8斜率效率测试装置框图

6.6.2测试步骤

按照以下步骤进行测试:

a)在相同的测试热沉控制温度下调整驱动电源和短脉冲信号发生器从而调整出一系列正向激光

器驱动脉冲电流。脉冲条件下输入的峰值电流可通过平均电流除以电流占空比得到。其中平

均电流可由串接在激光器回路中的电流表读出(扣除零点后);电脉宽可用光电探测器测得

的光脉宽近似,脉冲宽度由6.3方法计算得出。占空比由电脉宽乘重复频率计算得出;

b)峰值光功率可由6.2方法计算得出;

c)通过在一系列不同的峰值电流下计算得出的峰值功率绘制峰值功率-峰值电流曲线。

图9斜率效率计算方法示意图

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6.6.3计算方法

按照以下方法进行计算:

a)拟合法:通过测量绘制激光器峰值输出光功率-峰值电流曲线。取曲线在非零输出功率之上线

性区间进行线性拟合,拟合所得的斜率值即为激光器斜率效率。

b)取点计算法:在峰值功率-峰值电流曲线中选取工作电流值90%的电流点𝐼1,对应的峰值光功

率为𝑃1,在曲线的线性区间再取一电流点(例如工作电流值

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