激光发散角测试
发布时间:2023-11-10

1.应用背景

随着VCSEL芯片技术的成熟,以其作为核心元件的3D Sensing走入应用,在活体检测、VR(虚拟现实)/AR(增强现实)/MR(混合现实)技术、人脸识别、虹膜识别、汽车自动驾驶、智能设备的3D感测、3D成像、物联网、数据中心/云计算、手势侦测以及机器人识别和机器人避险、自动驾驶辅助等应用领域得到发展。

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2.原理

在存在的激光束形式中,最具典型意义的就是基模光束。基模在横截面上的光强分布为一圆斑,中心处的光强最强,边缘方向光强逐渐减弱,呈高斯型分布。因此将基模激光束称为高斯光束。理想的激光器发射TEM00基模高斯光束。

image.png 

用四种不同的标准出发定义光斑直径来完成对光束远场发散角特性的测量:

① 半高宽(FWHM):以最高光强点为中心,在强度降低至50%的两个点间作为光束直径;

② 1/e:是光斑强度最高值1/e(0.367)处的光束宽度作为光束直径;

③ 1/e2:是光斑强度最高值1/e20.135)处的光束宽度作为光束直径;

④  :采用二阶矩法定义,ISO11146标准中推荐用于任意光束,包括高阶模光束。

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• 光源发散角(全角):

• 光斑直径:2R

• 光源距匀化膜位置:L

• tanθ=R/L  →  θ

3.实验

3.1实验目的

测量1310nm波长的发光芯片的发散角。

3.2实验仪器列表

仪器/设备名称

型号&序列号

配置明细

远场测试系统

LS-VCS-FF

光谱范围1000-1700nm

样品芯片

TO56

1310nm3

 

3.3实验内容

image.png 

TO46样品

 

 

远场设备测量示意图:

image.png 

原理示意图:

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3.4实验结果

第一组样品:

距离:17.5mm


第一次

第二次

第三次

第四次

第五次

平均值

横向直径

8.76mm

8.76mm

8.91mm

8.76mm

8.91mm

8.82mm

横向发散角

28.10°

28.10°

28.55°

28.55°

28.55°

28.37°

纵向直径

9.50mm

9.50mm

9.50mm

9.50mm

9.50mm

9.50mm

纵向发散角

30.37°

30.37°

30.37°

30.37°

30.37°

30.37°

第一组测试图片:

image.png 

 

第二组样品:

距离:17.5mm


第一次

第二次

第三次

第四次

第五次

平均值

横向直径

9.05mm

9.05mm

8.91mm

8.91mm

8.76mm

8.94mm

横向发散角

29.01°

29.01°

28.55°

28.55°

28.10°

28.64°

纵向直径

11.13mm

11.13mm

10.98mm

10.98mm

10.98mm

11.04mm

纵向发散角

35.29°

35.29°

34.85°

34.85°

34.85°

35.026°


第二组测试图片:

image.png 

 

第三组样品:

距离:17.5mm


第一次

第二次

第三次

第四次

第五次

平均值

横向直径

8.76mm

8.76mm

8.61mm

8.76mm

8.76mm

8.73mm

横向发散角

28.10°

28.10°

27.64°

28.10°

28.10°

28.008°

纵向直径

10.54mm

10.54mm

10.69mm

10.69mm

10.69mm

10.63mm

纵向发散角

33.52°

33.52°

33.96°

33.96°

33.96°

33.784°


第三组测试图片:

image.png 

 

4.结论

1、第一颗样品芯片的横向发散角为28.37°,纵向发散角为30.37°;第二颗样品芯片的横向发散角为28.644°,纵向发散角为35.026°;第三颗样品芯片的横向发散角为28.008°,纵向发散角为33.784°。

2、利用LS-VCS-FF远场测试系统可以很清楚的看到发光芯片的实际光斑信息,包括一定距离下的大小,轮廓和发光的发散角。

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