专利名称：半导体激光器老化及寿命测试保护系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体激光器老化及寿命测试保护系统。
技术背景
高功率半导体激光器在通信、军事、医疗等许多领域得到广泛应用。其可靠性作为衡量激光器产品的重要指标越来越为人们所重视。这主要由于
(1)通过半导体激光器的可靠性研究，可以准确的判断半导体激光器的失效机制。
(2)测试半导体激光器的实际工作寿命时间。
(3)为半导体激光器的老化性研究提供依据。
(4)为改进器件设计和工艺技术来提高半导体激光器的可靠性。
然而，由于高功率半导体激光器的寿命测试往往需要在激光器工作状态下，定时且长期的测量多种激光器性能参数，不但需要测试设备具有较高的稳定性与重复性，而且需要大量的数据统计及分析。多年来，国内外多家单位在半导体激光器寿命测试中做了大量工作。其中，美国ILX Light wave公司2003年开发生产的LRS-9420/LRS9422型激光器可靠性测试系统。这种系统的测试温度范围为40°C _150°C温控准确度为士 1°C温度稳定度为士 0. 5°C，最大驱动电流500mA，所测激光器波长范围是600nm至1800nm，可提供恒定工作电流(ACC、恒定光功率(APC)、光功率一电流一电压参数测试(LIV)三种测试模式。国内激光器产品的寿命测试的手段及方法还处于理论研究阶段。如吉林大学李红岩等提出利用电导数测试法。利用电导数(V I关系一阶导数与电流I的乘积)可以用来研究半导体激光器结构参数特征，届电压饱和特征等，并依据这些参数预测激光器件的寿命。
然而，现有的激光器寿命测试系统对激光器的测试功率范围一般较低，而国内所开发的激光器寿命测试系统，多数集中在手动测量，或理论推导阶段。这种方式难以保证测试的精确性与稳定性，尤其是针对大功率的激光器测试时，其数据难以反映激光器的真实寿命工作过程。
每一个半导体激光器都需要经过老化才能使其工作性能达到稳定；每一种类型的激光器在大批量生产之前都必须经过寿命测试。然而在老化和寿命过程中除了激光器性能问题和寿命短以外，其他的因素也可能会导致激光器意外死亡。如果在老化构成中出现意外的死亡，将导致大量的损失。如果在寿命测试过程中发生意外死亡会使整个寿命测试前功尽弃，损失无法估量！
目前，尚未见有关系统地针对半导体激光器老化及寿命测试的进行监控和保护的直O发明内容
为解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种半导体激光器老化及寿命测试保护系统，该系统对半导体激光器老化及寿命测试的整个过程中进行保护，以避免老化及寿命测试过程中半导体激光器意外死亡。
本发明的技术方案如下
半导体激光器老化及寿命测试保护系统，其特征在于包括半导体激光器工作平台、液冷通道、温度检测装置和计算机处理系统；所述温度检测装置包括多个温度探头和用以同时采集多路温度探头信号的温度采集模块，其中，所述多个温度探头一一对应于半导体激光器工作平台上的半导体激光器；所述温度采集模块的输出端与计算机处理系统的温度数据输入端连接，计算机处理系统的控制信号端分出多路信号线分别连接至相应的各个半导体激光器驱动电源的开关电路。
上述液冷通道可以是水流冷却回路，该水流冷却回路包括冷水机和流量计，计算机处理系统通过设置流量阈值组成用以调节冷水机出水量的反馈控制回路。这样，能够更实时可靠地同时实现水流和温度保护。
上述流量计可以采用带有涡轮或者叶轮的流量系统。
上述温度探头为接触式探头(接触式探头可以插接在平台上)。
上述每个半导体激光器还可以设置过流保护和过压保护。在激光器老化或者寿命的过程中，计算机实时采集激光器的工作电流和工作电压，如果监测到异常情况，例如电流超过或者低于设定电流，电压超过或者低于工作电压的80%，则通过计算机控制驱动电源停止输出。
驱动电源控制半导体激光器工作时，每一个半导体激光器安装有温度探测器，每一个温度探测器均连接在温度采集模块上，温度采集模块的输出端连接有计算机用于输出每一半导体激光器的实时温度，若计算机监控到其中有半导体激光器温度出现异常，将通过计算机控制驱动电源停止工作。
在进行半导体激光器老化及寿命测试时，将半导体激光器放置于工作平台上，驱动电源控制半导体激光器工作，冷水机中的液体通过通过带有涡轮或者叶轮的流量系统后达到工作平台给半导体激光器制冷，然后再流入冷水机进行循环。通过计算机设定流量计的上限流量和下限流量，当实际流量高于设定的上限流量时，系统报警，通过计算机控制驱动电源停止输出；同理当实际流量低于设定的下限流量时，系统报警，通过计算机控制驱动电源停止输出，驱动电源停止工作，则半导体激光器停止工作，半导体激光器将不再释放热量。
在反馈控制回路中，流量系统可以将涡轮的转速转化成电流信号(作为流量计)， 某一电流信号对应某一流量，计算机通过数据采集卡或者数字万用表读取电流值。
本发明实现了实时监测半导体激光器老化及寿命测试过程中各个半导体激光器的状态，设置多个重要监测指标，能够综合体现半导体激光器的运行状态，及时对冷却系统进行调节，必要时有针对地终止某个半导体激光器的老化及寿命测试工作，避免了老化及寿命测试过程中半导体激光器意外死亡。
图1为本发明的系统结构原理图。
图2为本发明系统中温度保护部分示意图。
图3为本发明系统中水流冷却回路示意图。
其中1为半导体激光器；2为温度探测器；3为工作平台。
具体实施方式
鉴于半导体激光器老化及寿命测试保护的重要性，本发明提出的保护方案由水流保护、温度保护组成。
图1为本发明的水流温度保护系统原理图。可同时实现水流和温度保护。
半导体激光器在正常工作的时候需要液体制冷，为了能把激光器产生的热量全部带走，需要监测液体的流量。若液体的流量过大，则液体压力较大，连接器件承受不住较大压力，若液体流量较小，则不能把热量带走。在液体流量大于或小于设定值范围的时候，系统报警，通过软件控制电源停止输出。
液体通过带有涡轮或者叶轮的流量系统，此系统可以将涡轮的转速转化成电流信号(作为流量计)，某一电流信号对应某一流量，计算机通过数据采集卡或者数字万用表读取电流值。
如图1所示，在进行半导体激光器老化及寿命测试时，将半导体激光器1放置于工作平台3上，驱动电源控制半导体激光器1工作，冷水机中的水通过流量计后达到工作平台给半导体激光器1制冷，然后再流入冷水机进行循环。通过计算机设定流量计的上限流量和下限流量，当实际流量高于设定的上限流量时，系统报警，通过计算机控制驱动电源停止输出；同理当实际流量低于设定的下限流量时，系统报警，通过计算机控制驱动电源停止输出，驱动电源停止工作，则半导体激光器1停止工作，半导体激光器1将不再释放热量。
驱动电源控制半导体激光器1工作时，每一个半导体激光器1安装有温度探测器 2，每一个温度探测器2均连接在温度采集模块上，温度采集模块的输出端连接有计算机用于输出每一半导体激光器1的实时温度，若计算机监控到其中有半导体激光器1温度出现异常，将通过计算机控制驱动电源停止工作。
同时还可在水流温度保护系统中设置过流保护和过压保护，在激光器老化或者寿命的过程中，计算机实时采集激光器的工作电流和工作电压，如果监测到异常情况，例如 电流超过或者低于设定电流，电压超过或者低于工作电压的80%，则通过计算机控制驱动电源停止输出。
图2为本发明温度保护示意图。
温度保护在半导体激光器老化或者寿命测试的过程中，由于半导体激光器自身原因或者外部原因可能导致半导体激光器发热，当老化或者寿命系统中某个半导体激光器出现温度异常的时候，计算机监控到有温度异常，将通过计算机控制驱动电源停止工作。
本发明中的温度保护系统包括计算机、温度采集模块、温度探测器2、工作平台3、 半导体激光器1。驱动电源控制半导体激光器1工作，每一个半导体激光器1安装有温度探测器2，每一个温度探测器2均连接在温度采集模块上，温度采集模块的输出端连接有计算机用于输出每一半导体激光器1的实时温度，若计算机监控到其中有半导体激光器1温度出现异常，将通过控制该驱动电源停止工作。
每一个半导体激光器1安装有温度探测器2用于实时监测半导体激光器1的温度，温度探测器2把监测到的温度传送给温度采集模块，温度采集模块可实现多路温度同时采集，温度采集模块的输出端连接在计算机上，计算机可输出每一个半导体激光器1的实时温度，在激光器老化或者寿命测试的过程中，由于产品自身原因或者外部原因可能导致激光器发热，当老化或者寿命系统中某个半导体激光器1出现温度异常的时候，计算机监控到有温度异常，将通过驱动电源停止工作。
图3为本发明水流保护示意图。
水流保护半导体激光器在正常工作的时候需要工业水制冷，为了能把激光器产生的热量全部带走，需要监测水的流量。若水的流量过大，则水压力较大，连接器件承受不住较大压力，若水流量较小，则不能把热量带走。在水流量大于或小于设定值范围的时候， 系统报警，通过计算机控制驱动电源停止输出。
如图3所示本发明水流保护系统包括计算机、冷水机、流量计、工作平台3、半导体激光器1。冷水机中的水通过流量计后达到工作平台给半导体激光器制冷，然后再流入冷水机进行循环。通过计算机设定流量计的上限流量和下限流量，当实际流量高于设定的上限流量时，系统报警，通过计算机软控制驱动电源停止输出；同理当实际流量低于设定的下限流量时，系统报警，通过计算机控制驱动电源停止输出
所述的流量计是带有涡轮或者叶轮的流量系统，此系统可以将涡轮的转速转化成电流信号，某一电流信号对应某一流量，计算机通过数据采集卡或者数字万用表读取电流值。
权利要求
1.半导体激光器老化及寿命测试保护系统，其特征在于包括半导体激光器工作平台、液冷通道、温度检测装置和计算机处理系统；所述温度检测装置包括多个温度探头和用以同时采集多路温度探头信号的温度采集模块，其中，所述多个温度探头一一对应于半导体激光器工作平台上的半导体激光器；所述温度采集模块的输出端与计算机处理系统的温度数据输入端连接，计算机处理系统的控制信号端分出多路信号线分别连接至相应的各个半导体激光器驱动电源的开关电路。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器老化及寿命测试保护系统，其特征在于所述液冷通道为水流冷却回路，该水流冷却回路包括冷水机和流量计，计算机处理系统通过设置流量阈值组成用以调节冷水机出水量的反馈控制回路。
3.根据权利要求2所述的半导体激光器老化及寿命测试保护系统，其特征在于所述的流量计是带有涡轮或者叶轮的流量系统。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器老化及寿命测试保护系统，其特征在于所述温度探头为接触式探头。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器老化及寿命测试保护系统，其特征在于每个半导体激光器均设置有过压保护和过流保护。
全文摘要
本发明提供一种半导体激光器老化及寿命测试保护系统，该系统包括半导体激光器工作平台、液冷通道、温度检测装置和计算机处理系统。若计算机监控到其中有半导体激光器温度出现异常，将通过计算机控制驱动电源停止工作；通过计算机设定流量计的上限流量和下限流量，当实际流量高于设定的上限流量或者低于设定的下限流量时，系统报警，通过计算机控制驱动电源停止输出。本发明实现了实时监测半导体激光器老化及寿命测试过程中各个半导体激光器的状态，设置多个重要监测指标，及时对冷却系统进行调节，必要时有针对地终止某个半导体激光器的老化及寿命测试工作，避免了老化及寿命测试过程中半导体激光器意外死亡。
文档编号G01R31/26GK102520336SQ20111045316
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者刘兴胜, 吴迪, 王江勃 申请人:西安炬光科技有限公司