GB/T 31359-2015 半导体激光器测试方法

ICS31.260

L51@B

中华人民共和国国彖标准

GB/T31359—2015

半导体激光器测试方法

Testmethodsofsemiconductorlasers

2015-02-04发布2015-08-01实施

GB/T31359—2015

目次

前言m

i范1

2规范性引用文件1

3术语、定义和符号1

3.1术语和定义1

3.2符号和单位1

4测试条件及要求2

4.1环境要求2

4.2测试仪器及计量要求2

4.3激光安全要求2

4.4被测产品正常工作要求3

4.5其他要求3

5测试方法3

5.1输出光功率测试3

5.2平均功率测试4

5.3峰值功率测试4

5.4脉冲能量测试6

5.5输出功率不稳定度测试7

5.6输出能量不稳定度测试8

5.7工作电流9

5.8工作电压10

5.9阈值电流11

5.10斜率效率12

5.11电光转换效率13

5.12波长-温度漂移系数14

5.13峰值波长15

5.14谱宽度16

5.15中心波长16

5.16偏振度17

5.17重复频率18

5.18脉冲宽度19

5.19光强分布19

5.20光束宽度23

5.21快轴发散角和慢轴发散角23

5.22边模抑制比25

5.23截止频率26

附录A（资料性附录）光强分布举例28

T

GB/T31359—2015

■ir■■i

刖吕

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由中国机械工业联合会提出。

本标准由全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会(SAC/TC284)归口。

本标准起草单位：西安炬光科技有限公司、中国科学院西安光学精密机械研究所、中国科学院半导

体研究所、北京国科世纪激光技术有限公司、武汉华T正源光子技术有限公司、中国电子科技集团公司

第十三研究所。

本标准主要起草人：刘兴胜、赵卫、许国栋、张艳春、杨军红、马晓宇、唐琦、吴迪、王贞福、王警卫、

谢彦虎、王家赞、李小宁、史俊红、陈海蓉、仲莉、石朝辉、张恩、许海明、张国新。

m

GB/T31359—2015

半导体激光器测试方法

1范

本标准规定了半导体激光器主要光电参数的测试方法。

本标准适用于半导体激光器主要光电参数的测试。半导体激光器组件可参考执行。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是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。

GB7247.1激光产品的安全第1部分:设备分类、要求

GB/T10320激光设备和设施的电气安全

GB/T15313激光术语

GB/T31358—2015半导体激光器总规范

3术语、定义和符号

3.1术语和定义

GB/T15313.GB/T31358—2015界定的术语和定义适用于本文件。

3.2符号和单位

表1所列的符号和单位适用于本文件。

表1符号和单位

术语符号单位

输出光功率F..,.mW,W

平均功率几、.gmW,W

脉冲能量EJ，mJ

峰值功率FPmW,W

输出功率不稳定度Spi

输出能量不稳定度Sei

峰值波长Apnm

谱宽度△AFWHMnm

中心波长A..nm

T作电流JopmA,A

工作电压V,„.mV,

1

GB/T31359—2015

表1（续）

术语符号单位

阈值电流7,.hmA,A

斜率效率SEW/A

电光转换效率7p

波长-温度漂移系数knm/K,nm/°C

偏振度p.)

脉冲宽度rms./is,ns

重复频率/Hz

快轴发散角0\(°)

慢轴发散角9//(°)

光束宽度△dmm

边模抑制比SMSR

截止频率J.Hz

4测试条件及要求

4.1环境要求

除非另有规定，测试环境条件应符合以下要求；

a）气压：86kPa〜106kPa；

b）环境温度：20°C〜25°C；

c）相对湿度：30%〜70%；

d）环境洁净度：按照产品详细规范规定；

e）无光噪声和明显气流；

f）屏蔽电磁辐射（适用时,按照产品详细规范规定）；

g）防止机械振动；

h）防静电（适用时）。

4.2测试仪器及计量要求

除非另有规定，测试仪器应满足以下要求：

a）测试仪器量程满足被测半导体激光器参数范；

b）精度范围至少优于被测指标误差4倍以上，一般情况下数字仪表示值至少3位有效数字;

c）符合计量检定要求,且在计量有效期内。

4.3激光安全要求

半导体激光器的安全要求应符合以下规定：

a）半导体激光器的辐射安全和防护应符合GB7247.1的规定；

b）半导体激光器配套的电系统应符合GB/T10320的规定。

GB/T31359—2015

4.4被测产品正常工作要求

除非另有规定，被测产品应满足以下工作要求：

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

b）测试时应按照产品详细规范要求采取必要的保护措施。

4.5其他要求

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“$10；

b）记录必要T作条件（丁作电流、热沉温度等）。

5测试方法

5.1输出光功率测试

5.1.1测试装置

测试装置框图见图lo

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——激光功率计。

图1输出光功率、平均功率和输出功率不稳定度测试装置框图

5.1.2测试步骤

输出光功率测试按照以下步骤进行：

a）按图1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功率计光接收面直径

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）和激光功率计

光接收面的中心入射；

c）使用光闸（适用时），可阻挡进入激光功率计的光，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）按规定的时间间隔记录激光功率计的读数P,。

5.1.3数据处理

按式（1）计算输出光功率:

3

GB/T31359—2015

式中：

Pop——输出光功率，单位为瓦（W）；

rj衰减器透射比，％;

»测试次数；

P,——第，次记录的激光功率计读数，单位为瓦（W）。

5.2平均功率测试

5.2.1测试装置

测试装置框图见图lo

5.2.2测试步骤

平均功率测试按照以下步骤进行：

a）测试步骤见5.1.2a）〜d）；

b）根据5.1.3计算尸呦。

5.2.3数据处理

按式（2）计算平均功率：

式中：

Pnvs——平均功率，单位为瓦（W）；

»测试次数；

Pop,——第i次测得的输出光功率，单位为瓦（W）。

5.3峰值功率测试

5.3.1方法一：通过脉冲能量测试峰值功率

5.3.1.1测试装置

测试装置框图见图2。

说明：

1——半导体激光盎；

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——激光能量计或激光功率计。

图2脉冲能量、峰值功率和输出能量不稳定度测试装置框图

4

GB/T31359—2015

5.3.1.2测试步骤

峰值功率测试按照以下步骤进行：

a）按图2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；

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T作电流；

e）按规定时间间隔记录激光能量计的读数E,。

5.3.1.3数据处理

按式（3）计算峰值功率：

式中：

Pp——峰值功率，单位为瓦（W）；

rj——衰减器的透射比，％;

M测试次数；

E.——第,次记录的激光能量计读数，单位为焦（J）;

r脉冲宽度，单位为秒（s）。

注：本方法中的峰值功率是指脉冲宽度内的平均功率。

5.3.2方法二：直接测试峰值功率法

5.3.2.1测试装置

测试装置框图见图3。

说明：

1——半导体激光盎；

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——峰值功率计。

图3直接测试峰值功率装置框图

5.3.2.2测试步骤

峰值功率测试按照以下步骤进行:

5

GB/T31359—2015

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峰值功率计光接收面直径

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）和峰值功率计

光接收面的中心入射；

c）使用光闸（适用时），可阻挡进入峰值功率计的光，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峰值功率计的读数Pp,o

5.3.2.3数据处理

按式（4）计算峰值功率：

式中：

Pp——峰值功率，单位为瓦（W）；

rj——衰减器的透射比，％;

M测试次数；

Pp,——第,次记录的峰值功率计的读数，单位为瓦（W）。

5.4脉冲能量测试

5.4.1方法一：直接测试脉冲能量法

5.4.1.1测试装置

测试装置框图见图20

5.4.1.2测试步骤

测试步骤见5.3.1.2a）〜e）。

5.4.1.3数据处理

按式（5）计算脉冲能量：

E=丄丄亍E：（5）

式中：

E——脉冲能量，单位为焦（J）;

rj——衰减器的透射比，％;

«测试次数；

E;——第/次记录的激光能量计读数，单位为焦（J）。

5.4.2方法二：通过平均功率测试脉冲能量

5.4.2.1测试装置

测试装置框图见图lo

5.4.2.2测试步骤

按照5.2的测试方法测出平均功率。

6

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5.4.2.3数据处理

按式(6)计算脉冲能量：

E=丄亍字(6)

“，-!f

式中：