一种激光器芯片偏角检测装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种激光器芯片偏角检测装置及其使用方法，属于半导体激光器。

背景技术：

1、相较于固体、气体及液体激光器，半导体激光器具有效率高、体积小、寿命长、结构简单等优点。随着半导体激光器技术的日趋成熟，其应用亦逐渐拓宽，覆盖了工业加工、通讯互联、传感测量、消费娱乐等诸多领域。为充分发挥激光方向性好的，在激光器封装过程中，对芯片装配角度要求较高。以最常见的to类封装为例，通常需要激光器芯片腔面与to管座基板平行，从而保证激光激射方向垂直于to管座基板。

2、在to类封装激光器的制造流程中，为检测激光器芯片是否存在偏角，常见的方法主要有使用三次元测量仪测量芯片腔面与to管座基座平行度，或在封装后通电测量光束方向。以上方法均可有效识别芯片偏角异常，但均需单只进行测试，检测效率相对偏低，不适合批量化快速检测；且后一种方法需在激光器主体结构封装完毕、内部电路连接已建立后方可进行测试，工步后置，不利于提前拦截不良品、减少材料浪费。

3、为解决以上问题，亟需设计一种激光器芯片偏角检测装置，在激光器芯片固晶后即可快速、批量进行芯片偏角检测。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种激光器芯片偏角检测装置及其使用方法，通过外部激光光束照射激光器腔面反光，根据反射光束偏离中心是否超出特定范围，判定激光器芯片腔面偏角是否在合格范围内；并可同时完成多只激光器芯片偏角检测，实现高效率、低成本不良品筛选。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种激光器芯片偏角检测装置，包括测试底座、测试平台、扫描模块和标尺，测试平台架起在测试底座之上，测试底座与测试平台平行设置；

4、所述扫描模块位于测试平台一端，标尺设置于测试平台的中心线上；所述测试底座上设置有滑轨，用于安装激光器托盘，滑轨宽度与被测激光器托盘的宽度一致，确保激光器托盘能够在滑轨内沿测试底座的宽度方向(前后)滑动；所述测试底座的中心线上设置有对标线，对标线与测试底座的长边平行，对标线与标尺位置对应；

5、对标线的作用有两个，一个是检查激光束是否因为扫描模块固定不牢产生偏转；二是可作为激光器托盘滑动的参考，每次测试时被测激光器与对标线对齐，可确保光束照射到芯片腔面上。

6、所述标尺包括对标纸和标尺支架，对标纸上设置有对标图案，所述扫描模块上设置有光束出射口，扫描模块用于出射扇形的光束，并照射至激光器托盘的整排激光器中，当光束照射到激光器芯片腔面后反射并照向标尺上，通过判断光斑是否落在各自的对标图案上判断是否偏角合格。

7、优选的，所述测试底座上设置有支柱，优选为4条，4条支柱将测试平台架起，使测试平台与测试底座保持一定距离；所述测试平台上设置有与支柱配合的支柱凹槽，安装时支柱一端插在支柱凹槽内即可。

8、优选的，所述测试平台一端设置有空槽a，用于放置扫描模块，中心设置有空槽b，用于放置标尺。空槽a、空槽b均为通孔槽，不影响光束出射及光斑传播。

9、优选的，所述扫描模块内前后设置有两个腔室，其中一个腔室内安装有激光点模组、反射镜和振镜，另一腔室内安装有驱动电路板，用于为激光点模组和振镜供电；激光点模组用于发射准直后的激光光束并投向反射镜，光斑为点状，经反射镜反射后投向振镜，经振镜反射的光束通过光束出射口出射。

10、优选的，所述扫描模块上设置有螺丝固定孔，通过螺丝固定于空槽a中，安装后，振镜中心与标尺上表面应位于同一水平高度。扫描模块上还设置有电源线口，方便驱动电路板连接电源。

11、优选的，所述标尺支架为矩形框架，对标纸边缘粘贴在标尺支架上，标尺支架与对标纸边缘平齐，标尺支架放置于空槽b中。标尺支架的主要作用：为对标纸提供支撑，方便将对标纸安放在测试平台的空槽b上，方便更换，并确保对标纸高度与振镜中心一致。

12、优选的，对标图案的数量与激光器托盘中激光器的数量对应，每一激光器对应一个对标图案，对标图案由对标纸到被测激光器腔面距离、被测激光器到振镜中心投影距离、允许的激光器芯片最大偏角决定，可以为每只激光器绘制一个用于标记最大光斑偏转范围的对标图案。

13、对标图案即为在对标纸上绘制的一只或多只矩形线。对标图案位于对标纸的上表面，下方空槽b为贯通的通孔，标尺支架也是矩形框架，中间为通孔。当反射的光束照射到对标纸下表面时，其形成的光斑可透过对标纸，此时从对标纸上表面可同时观察到对标图案及光斑。对标纸材质为普通纸张即可。

14、优选的，对标图案的确定方式为：假设振镜中心线为o，即扇形光束的发射原点，待测激光器腔面为b，o点在腔面所在平面的投影为a，oa距离为h，ab距离为d，od为对标纸所在平面，当激光器腔面水平无偏角时，光束沿o→b→c路径传播，假设激光器水平偏角合格最大值为θ，则当激光器腔面水平有偏角θ时，反射光束将产生2θ角度的偏转，光束沿o→b→c’或o→b→c”传播，点c’及点c”即应为对标图案方框的最左、最右处，求得oc’、oc”长度，即可绘制对标图案的左右边界；

15、oc’长度的计算方法如下：

16、

17、其中，α为bc与bd之间的夹角；

18、则

19、oc”长度的计算方法如下：

20、

21、

22、一种上述的激光器芯片偏角检测装置的使用方法，包括如下步骤：

23、s1：确定对标图案的位置；

24、s2：将激光器托盘安装在测试底座的滑轨上，并将待测的某一排激光器位于对标线上，装置启动，扫描模块内激光点模组指向反射镜，会发射准直后的激光光束，光斑为点状；光束经反射镜反射，照向振镜中心；振镜振动偏转，偏转角度要求扫描形成的扇形光束可覆盖照射整排被测激光器，将单根光束扫描成扇面，从光束出射口中发射；

25、扇形光束从扫描模块发射后，照向测试底座激光器托盘内的一排待测激光器，整排激光器各芯片腔面均在光束扫描范围内，由于激光器上表面仅有芯片腔面为光滑反射面，可形成镜面反射，而其他部位均为粗糙反射面，仅能形成漫反射，通过激光器的芯片腔面上表面反射并照向标尺，在对标纸上形成反射光斑，每只激光器对应一个反射光斑；

26、s3：若每只激光器芯片腔面无偏角，则反射光斑应恰好落在各自对应的对标图案中心；若被测激光器芯片装配存在偏角时，沿激光束扫描平面方向发生偏斜，则反射光斑将发生偏移；当反射后光斑落在对标图案范围内时，表明激光器芯片偏角在合格范围内，当反射后光斑落在对标图案范围外时，表明当只激光器芯片偏角在合格范围外；

27、s4：将激光器托盘在滑轨内滑动，使得下一排待测激光器位于对标线上，重复步骤s2～s3，直至完全所有的激光器偏角检测。

28、优选的，只要被测激光器所用托盘规格不变、合格标准不变，便可使用同一标尺进行连续测试，每次测试一排激光器，当激光器托盘的规格或偏角合格标准改变时，需要重新标定对标图案，即可继续检测。

29、本发明的有益效果为：

30、本发明的一种激光器芯片偏角检测装置及使用方法，可将芯片偏角转换为反射光束光斑偏移，仅需观察光斑偏移情况，便可快速确认芯片偏角是否合格。该装置在激光器芯片固晶后即可快速、批量进行芯片偏角检测，具有较高效率及较低成本，适合在生产对激光方向有较高要求的产品时使用。