快轴透镜综合性能测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体激光器技术领域，特别涉及快轴透镜综合性能测试装置。


背景技术：

2.半导体激光器输出光束在两个相互垂直的平面内的发散角相差很大，光束横截面的光斑是椭圆斑。需要将输出光束在两个平面内分别整形，通常是用一前一后两个柱形透镜分别整形，紧贴激光芯片的是快轴准直透镜，后跟的是慢轴准直透镜。快轴准直透镜的凸柱面是非球面，加工困难而价贵，其性能直接决定了激光器输出光束向光纤的耦合性能。
3.快轴透镜能否满足客户使用，通常有三个重要性能指标需测试，即光斑检测、功率检测和温升检测，行业现有技术是：非球面透镜对发散激光的准直效果的判断方法是，用类似于ccd相机的光斑分析仪检测准直后的光斑形状，然后做定性或定量的判断；非球面透镜对激光的能量耦合效果的判断方法是，用类似于碳斗的功率检测设备检测输出光束的光能量，然后做定性或定量的判断；在通强电流输出强光时，非球面透镜自身的温升的判断方法是，用类似于非接触红外热像仪的设备检测非球面透镜的温度，然后做定性或定量的判断。
4.目前，对于上述三个指标的检测，分三个工位进行检测与生产：第一步，先在小电流，即小输出光功率下，用ccd监控检测光斑形状是否合格，合格则将fac透镜粘接在芯片上。向激光器芯片提供电流的方法，通常是用两个弹簧探针，接触芯片的正负极，因为通过的电流小，所以探针是合适的。第二步，将粘接好fac透镜的激光器通上中等电流，测试输出光功率。第三步将激光器模块放置在制冷散热设备上通上高电流，即高输出光功率，然后用热像仪测试fac透镜的温度。显然，第二步和第三步时弹簧探针电极已不太适用，需要激光器绑定好金线和电极后，通大电流进行测试。
5.以上过程繁杂且不经济，不能迅速判断快轴透镜合格与否，需要将快轴透镜固定之后，发现性能不佳时再做破坏性拆解。对于半导体光纤激光器生产厂商而言，需要在将快轴透镜胶合固定于激光器、激光器绑定金线与电极之前，检验其综合光学性能。


技术实现要素：

6.（一）要解决的技术问题
7.本实用新型可以解决现有的快轴透镜性能检测不便，难以对多个参数进行检测，影响检测的效率，且容易损坏快轴透镜的难题。
8.（二）技术方案
9.为了实现上述目的，第一方面，本实用新型提供了一种快轴透镜综合性能测试装置，包括：
10.激光器，所述激光器用于提供激光光束作为测试光源；
11.被测快轴透镜，所述被测快轴透镜通过夹持机构设置于激光器输出端；
12.慢轴透镜；
13.衰减分光膜片；
14.光斑测试组件，所述光斑测试组件包括光斑分析仪或感光卡，所述光斑测试组件用于对所述被测快轴透镜进行光斑检测；
15.功率测试组件，所述功率测试组件包括光功率计、碳斗或积分球，所述功率测试组件用于测试所述被测快轴透镜的输出光能量；
16.温度测试组件，所述温度测试组件包括非接触式温度检测仪或接触式热敏探测设备，所述温度测试组件用于测试所述被测快轴透镜的工作温度；
17.所述被测快轴透镜、慢轴透镜和衰减分光膜片沿所述激光器的激光光束方向依次设置；
18.所述激光器的激光光束经所述被测快轴透镜后，经所述慢轴透镜形成准直光斑，再经过所述衰减分光膜片分为透射光和反射光，透射光和反射光中的一束光进入光斑测试组件，另一束光进入功率测试组件；
19.所述温度测试组件设置于被测快轴透镜侧方。
20.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述激光器为半导体激光器，所述激光器与热沉、制冷器中的至少一个相连接，或者所述激光器依次与热沉、制冷器相连接。
21.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述激光器与可调恒流电源之间通过电连接，所述激光器的驱动功率可调节。
22.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述激光器、夹持机构、慢轴透镜、衰减分光膜片、光斑测试组件、功率测试组件、温度测试组件分别固定或者可调节的设置在测试平台上。
23.第二方面，本实用新型提供一种快轴透镜综合性能测试装置的使用方法，包括以下步骤：
24.夹持机构将被测快轴透镜置于激光器输出端；
25.激光器的激光光束经快轴透镜、慢轴透镜后形成近方形光斑，经衰减分光膜片后分束；
26.通过可调恒流电源调节激光器的驱动功率，分别通过光斑测试组件、功率测试组件或温度测试组件测试被测快轴透镜的输出光斑分布、输出光能量或工作温度的至少一个性能，获取测试数据后，夹持机构移动并取出被测快轴透镜。
27.所述可调恒流电源、光斑测试组件、功率测试组件、温度测试组件分别与控制终端相连接，由控制终端控制测试操作及数据记录，所述控制终端包括计算机或平板电脑。
28.第三方面，本实用新型还提供了一种用于快轴透镜综合性能测试装置的测试平台，所述测试平台包括支撑座、移动件、第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架。
29.所述支撑座安装于所述测试平台的上部，所述激光器安装于所述支撑座上。
30.所述移动件安装于所述测试平台邻近所述支撑座的上部，所述光斑测试组件安装于所述移动件的输出端。
31.所述第一支撑架安装于所述测试平台邻近所述激光器的上部，所述温度测试组件安装于所述第一支撑架的下部。
32.所述第二支撑架安装于所述测试平台邻近所述支撑座的上部，所述功率检测仪安装于所述第二支撑架的上部。
33.所述第三支撑架安装于所述测试平台邻近激光器的侧部，所述第三支撑架的侧部
安装有两个摄像头，一个所述摄像头处于激光器的上部，另一个所述摄像头处于激光器的侧部。
34.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述夹持机构包括六维调节架和夹爪，所述六维调节架安装于所述测试平台的上部，所述夹爪安装于所述六维调节架的输出端，所述夹爪的内侧安装被测快轴透镜，被测快轴透镜经所述六维调节架调整后与激光器的输出端相对。
35.所述夹爪设置有两个，两个所述夹爪与所述六维调节架的输出端之间分别设置有推杆，所述推杆是电动推杆或者气动推杆，所述推杆的输出端与所述夹爪相连。
36.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述被测快轴透镜的装载和卸载可以通过人工或者机械臂完成。
37.作为本实用新型的一种优选技术方案，六维调节架和夹爪的控制均通过控制终端完成。
38.（三）有益效果
39.1.本实用新型提供的快轴透镜综合性能测试装置，分别通过光斑测试组件、功率测试组件或温度测试组件测试被测快轴透镜的输出光斑分布、输出光能量或工作温度的至少一个性能，简便的实现综合性能的检测；
40.2.本实用新型提供的快轴透镜综合性能测试装置，在进行综合测试时，仅需要固定一次被测快轴透镜，即可完成三种性能的检测，避免了现有的检测需要不断拆装被测快轴透镜，使得检测的效率更高；
41.3.本实用新型提供的快轴透镜综合性能测试装置，通过设置衰减分光膜片，可在激光器输出高功率时有效保护光斑测试组件。
附图说明
42.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
43.图1是本实用新型实施例1的结构示意图；
44.图2是本实用新型实施例2的部分结构主视示意图；
45.图3是本实用新型实施例2的部分结构俯视示意图；
46.图4是本实用新型实施例2的图3中a-a处剖面示意图；
47.图5是本实用新型实施例2的图3中b-b处剖面示意图；
48.图6是本实用新型实施例2的移动件部分结构主视剖面示意图。
49.图中：100、测试平台；110、第三支撑架；120、摄像头；200、支撑组件；210、电源；220、支撑座；230、制冷器；240、热沉；250、激光器；300、夹持机构；310、六维调节架；320、夹爪；321、推杆；330、被测快轴透镜；400、光斑测试组件；410、慢轴透镜；420、衰减分光膜片；421、托板；430、移动件；431、滑轨；432、电机；433、丝杠；434、丝杠座；440、光斑分析仪；500、温度测试组件；510、第一支撑架；520、温度检测仪；600、功率测试组件；610、第二支撑架；620、功率检测仪。
50.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
51.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
52.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
53.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
54.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
55.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
56.实施例1
57.请参阅图1，快轴透镜综合性能测试装置，包括：
58.激光器250，激光器250用于提供激光光束作为测试光源；
59.被测快轴透镜330；
60.慢轴透镜410；
61.衰减分光膜片420；
62.光斑测试组件400；
63.功率测试组件600；
64.温度测试组件500；
65.被测快轴透镜330、慢轴透镜410和衰减分光膜片420沿激光器250的激光光束方向依次设置；
66.激光器250的激光光束经被测快轴透镜330后，经慢轴透镜410形成准直光斑，再经过衰减分光膜片420分为透射光和反射光，透射光和反射光中的一束光进入光斑测试组件400，另一束光进入功率测试组件600；
67.温度测试组件500设置于被测快轴透镜330侧方。
68.在本实施例中，激光器250为半导体激光器，激光器250与热沉240、制冷器230中的至少一个相连接，或者激光器250依次与热沉240和制冷器230相连接。
69.在本实施例中，被测快轴透镜330通过夹持机构300设置于激光器250输出端。
70.在本实施例中，光斑测试组件400设置为光斑分析仪或感光卡。
71.在本实施例中，功率测试组件600设置为光功率计、碳斗或积分球。
72.在本实施例中，温度测试组件500设置为非接触式温度检测仪或接触式热敏探测设备。
73.在本实施例中，激光器250与可调恒流电源210之间通过电连接，激光器250的驱动功率可调节。
74.在本实施例中，激光器250、夹持机构300、慢轴透镜410、衰减分光膜片420、光斑测试组件400、功率测试组件600、温度测试组件500分别固定或者可调节的设置在测试平台100上。
75.在本实施例中，可调恒流电源210、光斑测试组件400、功率测试组件600、温度测试组件500分别与控制终端相连接，由控制终端控制测试操作及数据记录，控制终端设置为计算机或平板电脑。
76.本实施例中，快轴透镜综合性能测试方法，包括以下步骤：
77.用夹持机构300夹持并移动待测试的被测快轴透镜330，置于激光器250前方合适位置，获得平行光束输出；
78.根据需要，按需求进行测试，例如：
79.中小功率驱动时，以光斑测试组件400检测光斑，定性或定量判读被测快轴透镜330合格与否；
80.中小功率驱动时，以功率测试组件600检测光功率，定量判读被测快轴透镜330合格与否；
81.大功率驱动时，以温度测试组件500测温升，定性或定量判读被测快轴透镜330合格与否；
82.降低激光器250驱动功率，用夹持机构300将被测快轴透镜330移出光路，取下被测快轴透镜330，并分类归放。
83.实施例2
84.请参阅图2-图6，快轴透镜综合性能测试装置，包括测试平台100、支撑组件200、夹持机构300、光斑测试组件400、温度测试组件500和功率测试组件600。
85.支撑组件200包括电源210、支撑座220、制冷器230和热沉240，电源210安装于测试平台100的上部，支撑座220安装于测试平台100邻近电源210的上部，制冷器230安装于支撑座220的上部，电源210与制冷器230电性相连，热沉240安装于制冷器230的上部，热沉240的上部安装激光器250，具体设置时，为了便于供电，电源210与激光器250的接线柱电性相连，为了便于对功率进行调整，电源210设置为功率可调恒流电源。
86.夹持机构300包括六维调节架310和夹爪320，六维调节架310安装于测试平台100的上部，夹爪320安装于六维调节架310的输出端，夹爪320的内侧安装被测快轴透镜330，被测快轴透镜330经六维调节架310调整后与激光器250的输出端相对，具体设置时，夹爪320设置有两个，两个夹爪320与六维调节架310的输出端之间分别设置有推杆321，推杆321的输出端与夹爪320相连，推杆321是电动推杆、气动推杆或者弹簧卡，具体使用时，通过推杆321的运行带动夹爪320移动，进而将被测快轴透镜330固定在夹爪320的内侧。
87.光斑测试组件400包括慢轴透镜410、衰减分光膜片420、移动件430和光斑分析仪440，慢轴透镜410安装于支撑座220的上部，慢轴透镜410的侧部与被测快轴透镜330的侧部相对，衰减分光膜片420安装于支撑座220的上部，衰减分光膜片420的侧部与慢轴透镜410的侧部相对，移动件430安装于测试平台100邻近支撑座220的上部，光斑分析仪440安装于移动件430的输出端，光斑分析仪440的输入端与衰减分光膜片420的弱光输出端相对，具体设置时，慢轴透镜410和衰减分光膜片420与支撑座220之间设置有托板421，托板421可采用滑块与滑槽配合的方式，滑动安装于支撑座220的上部。
88.在本实施例中，为了达到更好的检测效果，激光器250输出端的中心、被测快轴透镜330的中心、慢轴透镜410的中心、衰减分光膜片420的中心和光斑分析仪440输入端的中心同轴设置，衰减分光膜片420的倾斜角度为45
°
。
89.在本实施例中，移动件430包括滑轨431、电机432、丝杠433和丝杠座434，滑轨431和电机432分别安装于测试平台100的上部，丝杠433安装于电机432的输出端，丝杠座434螺纹安装于丝杠433的外侧，丝杠座434的下部与滑轨431滑动相连，光斑分析仪440安装于丝杠座434的上部，具体使用时，通过电机432的运行带动丝杠433转动，在滑轨431的配合下，使得丝杠座434移动，进而对光斑分析仪440的位置进行调整。
90.温度测试组件500包括第一支撑架510和温度检测仪520，第一支撑架510安装于测试平台100邻近制冷器230的上部，温度检测仪520安装于第一支撑架510的下部，温度检测仪520的检测端朝向被测快轴透镜330，温度检测仪520可设置为非接触热像仪式或接触式热敏电阻、热偶式温度检测仪。
91.功率测试组件600包括第二支撑架610和功率检测仪620，第二支撑架610安装于测试平台100邻近支撑座220的上部，功率检测仪620安装于第二支撑架610的上部，功率检测仪620的输入端朝向衰减分光膜片420的强光输出端，功率检测仪620可设置为碳斗、积分球或光敏探测器式功率检测仪。
92.在本实施例中，为了观察被测快轴透镜330移动之后，与激光器250之间的距离，测试平台100邻近激光器250的侧部安装有第三支撑架110，第三支撑架110的侧部安装有两个摄像头120，一个摄像头120处于激光器250的上部，另一个摄像头120处于激光器250的侧部。
93.综上所述，本实用新型简便的实现快轴透镜光斑、温度和功率的检测，进而便于判断快轴透镜的综合性能，便于提高检测的效率。
94.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。