《車(chē)載激光雷達(dá)用激光發(fā)射器 技術(shù)要求及檢測(cè)方法》

CCST36

T/t

中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CAMMTBXX—XXXX

車(chē)載激光雷達(dá)用激光發(fā)射器

技術(shù)要求及檢測(cè)方法

(征求意見(jiàn)稿)

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布

T/CAAMTBXX-XXXX

車(chē)載激光雷達(dá)用激光發(fā)射器技術(shù)要求及檢測(cè)方法

1范圍

本文件規(guī)定了車(chē)載激光雷達(dá)用半導(dǎo)體激光發(fā)射器的通用要求，包括術(shù)語(yǔ)、定義和符號(hào)、分類(lèi)、技術(shù)要

求、測(cè)試規(guī)范、測(cè)試方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存。

本文件適用于TOF脈沖激光雷達(dá)和FMCW激光雷達(dá)用半導(dǎo)體激光發(fā)射器。車(chē)載激光雷達(dá)用半導(dǎo)體激

光發(fā)射器模塊及組件可參考執(zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。凡是注日期的引用文件，僅

注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T191包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志

GB/T2423.1-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)A：低溫

GB/T2423.2-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)B：高溫

GB/T2423.3-2016環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Cab：恒定濕熱試驗(yàn)

GB2894安全標(biāo)志及其使用導(dǎo)則

GB/T3358.1統(tǒng)計(jì)學(xué)詞匯及符號(hào)第1部分：一般統(tǒng)計(jì)術(shù)語(yǔ)與用于概率的術(shù)語(yǔ)（ISO3354-1：2006，IDT）

GB/T6388運(yùn)輸包裝收發(fā)貨標(biāo)志

GB7247.1激光產(chǎn)品安全第1部分：設(shè)備分類(lèi)、要求。

GB8965.1-2020防護(hù)服裝阻燃服

GB/T10320-2011激光設(shè)備和設(shè)施的電氣安全

GB/T12339防護(hù)用內(nèi)包裝材料

GB/T13863激光輻射功率和功率不穩(wěn)定度測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)

GB/T15175-2012固體激光器主要參數(shù)測(cè)量方法

GB/T15313-2008激光術(shù)語(yǔ)

GB/T17736-1999激光防護(hù)鏡主要參數(shù)測(cè)試方法（已廢止）

GB/T21548-2021光通信用高速直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器的測(cè)量方法

GB/T28046.1道路車(chē)輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)第1部分：一般規(guī)定

GB/T28046.2道路車(chē)輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)第2部分：電氣負(fù)荷

GB/T28046.4-2011道路車(chē)輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)第4部分：氣候負(fù)荷

GB/T30038道路車(chē)輛電氣電子設(shè)備防護(hù)等級(jí)（IP代碼）

GB30863-2014個(gè)體防護(hù)裝備眼面部防護(hù)激光防護(hù)鏡

GB/T31358-2015半導(dǎo)體激光器總規(guī)范

GB/T31359-2015半導(dǎo)體激光器測(cè)試方法

GB34660-2017道路車(chē)輛電磁兼容性要求和試驗(yàn)方法

GB/T41643-2022高功率激光制造設(shè)備安全和使用指南

GB/T2423.22電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法

GB/T2423.51環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Ke：流動(dòng)混合氣體腐蝕試驗(yàn)

GR-468-CORE用于電信設(shè)備的光電子器件的一般可靠性保證要求（原文題名：GenericReliability

AssuranceRequirementsforOptoelectronicDevicesUsedInTelecommunicationsEquipment）

JJF1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示

QC/T413汽車(chē)電器基本技術(shù)條件

3

T/CAAMTBXX-XXXX

SJ/T11587電子產(chǎn)品防靜電包裝技術(shù)要求

T/CAAMTB58-2021車(chē)載激光雷達(dá)檢測(cè)方法

IEC60747-5-4-2006半導(dǎo)體器件-分立器件第5-4部分：光電器件-半導(dǎo)體激光器（原文題名：

Semiconductordevices-DiscretedevicesPart5-4:Optoelectronicdevices-Semiconductorlasers）

ISO11145:2018光學(xué)和光子學(xué)-激光和激光相關(guān)設(shè)備-詞匯和符號(hào)（原文題名：Opticsandphotonics

-Lasersandlaser-relatedequipment-Termsanddefinitions）

ISO11554:2017光學(xué)和光子學(xué)-激光和激光相關(guān)設(shè)備-激光束功率、能量和時(shí)間特性參數(shù)的測(cè)試方法

（原文題名：Opticsandphotonics-Lasersandlaser-relatedequipment-Termsanddefinitions）

ISO13695-2004光學(xué)和光子學(xué)-激光和激光相關(guān)設(shè)備-激光器光譜特性的測(cè)試方法（原文題名：Opticsand

photonics-Lasersandlaser-relatedequipment-Testmethodsforthespectralcharacteristicsoflasers）

ISO17915-2018光學(xué)和光子學(xué)-用于感測(cè)的半導(dǎo)體激光器的測(cè)量方法（原文題名：Opticsandphotonics

-Measurementmethodofsemiconductorlasersforsensing）

ISO11146-1：2005（E）《激光和激光相關(guān)設(shè)備——激光光束寬度、發(fā)散角、光束傳播比的測(cè)試方法》

（Lasersandlaser-relatedequipment-Testmethodsforlaserbeamwidths,divergenceanglesandbeampropagation

ratios）

VW80000:2022-12Electricandelectroniccomponentsinmotorvehiclesupto3.5t-generalrequirement,test

conditions,andtests.

ITU-TG.698.2SERIESG:TRANSMISSIONSYSTEMSANDMEDIA,DIGITALSYSTEMSAND

NETWORKS

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T15313-2008、GB/T31358-2015、GB/T15175-2012、T/CAAMTB58-2021、ISO11554:2017界定的

術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復(fù)列出了GB/T15313-2008、GB/T31358-2015、GB/T

15175-2012、T/CAAMTB58-2021、ISO11554:2017中的一些術(shù)語(yǔ)和定義。

3.1

激光雷達(dá)lightdetectionandranging（lidar）

發(fā)射激光束并接收回波以獲取目標(biāo)三維和/或速度信息的系統(tǒng)。

注：引自T/CAAMTB58-2021，定義3.1

3.2

半導(dǎo)體激光器semiconductorlaser

以半導(dǎo)體材料為激光介質(zhì)的激光器。

注：引自GB/T31358-2015，定義3.1

3.3

垂直腔面發(fā)射激光器verticalcavitysurfaceemittinglaser（VCSEL）

出光方向垂直于p-n結(jié)平面的半導(dǎo)體激光器。

注：引自GB/T31358-2015，定義3.2

3.4

邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器edgeemittingsemiconductorlaser（EEL）

出光方向平行于p-n結(jié)平面的半導(dǎo)體激光器

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T/CAAMTBXX-XXXX

注：引自GB/T31358-2015，定義3.3

3.5

激光組件laserassembly

由激光裝置與專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理光束的光、機(jī)、電部件所組成的組件。

注：引自GB/T15313-2008，定義2.1.100

3.6

激光裝置laserdevice

由激光器和使激光器工作所必須的外圍器件（即：冷卻、溫控、供電和供氣等單元）所組成的裝置。

注：引自GB/T15313-2008，定義2.1.99

3.7

中心波長(zhǎng)centralwavelength(符號(hào)：λc,單位：nm)

光譜強(qiáng)度最大值的一半處所對(duì)應(yīng)的上升沿和下降沿最大寬度的中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。

注：引自GB/T31358-2015，定義3.10

3.8

連續(xù)功率CW-power(符號(hào)：P,單位：mW,W)

連續(xù)激光器的輸出功率。

注：引自GB/T15313-2008，定義2.1.76

3.9

平均功率averagepower(符號(hào)：Pav,單位：mW,W)

脈沖能量與脈沖重復(fù)頻率的乘積。

注：引自GB/T15313-2008，定義2.1.81

3.10

峰值功率peakpower(符號(hào)：Pp,單位：mW,W)

功率時(shí)間函數(shù)的最大值。

注：引自GB/T15313-2008，定義2.1.82

3.11

脈沖能量pulseenergy(符號(hào)：Q,單位：mJ,J)

脈沖能量與脈沖持續(xù)時(shí)間之比。

注：引自GB/T15313-2008，定義2.1.80

3.12

光譜線寬spectrallinewidth(符號(hào)：Δλ、??,單位：nm、Hz)

光譜功率（或能量）為其峰值一半處所對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的最大間隔。

注：引自GB/T15313-2008，定義2.1.23

3.13

斜率效率slopeefficiency(符號(hào)：SE,單位：W/A)

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激光器的直接測(cè)試輸出功率（或能量）隨電流變化曲線的斜率。

3.14

發(fā)散角divergenceangle(符號(hào)：θ,單位：°)

θu，θx,u，θy,u[ISO]

光束寬度[內(nèi)含功率（或能量）定義的]在遠(yuǎn)場(chǎng)增大形成的漸近面錐所構(gòu)成的全角度。

注1：對(duì)圓橫截面，光束寬度為光束直徑du。對(duì)于非圓橫截面，束散角分別由相應(yīng)的x方向和y方向

的光束寬度dx,u和dy,u確定。

注2：當(dāng)規(guī)定束散角時(shí)，應(yīng)使用下標(biāo)說(shuō)明相關(guān)的光束寬度，如θx,50說(shuō)明光束寬度為dx,50。

注3：這里坐標(biāo)系的定義和光束寬度的定義不包含一般像散情況。

注：引自GB/T15313-2008，定義2.1.65.1

3.15

快軸發(fā)散角fastaxisdivergenceangle(符號(hào)：θ⊥,單位：°)

對(duì)于邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器，輸出激光在垂直于p-n結(jié)平面的最大張角。

注：引自GB/T31358-2015，定義3.4

3.16

慢軸發(fā)散角slowaxisdivergenceangle(符號(hào)：θ∥,單位：°)

對(duì)于邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器，輸出激光在平行于p-n結(jié)平面的最大張角。

注：引自GB/T31358-2015，定義3.5

3.17

光束半徑beamradius(符號(hào)：d,單位：mm)

在垂直光束軸平面內(nèi)，內(nèi)含功率（或能量）占光束功率（能量）規(guī)定比例（u%）的最小孔徑的半徑。

注：引自GB/T15313-2008，定義2.1.50.1

光斑尺寸為光強(qiáng)降為最大光強(qiáng)1/e2處的光束直徑。包含光束總功率x%的半徑，r(86.5%)為1/e2光束半

徑。

3.18

波長(zhǎng)-溫度漂移系數(shù)coefficientofwavelength-temperatureshift(符號(hào)：k,單位：nm/K，nm/℃)

半導(dǎo)體激光器穩(wěn)定工作時(shí)，p-n結(jié)單位溫度變化所引起的峰值波長(zhǎng)變化量。

注：引自GB/T31358-2015，定義3.11

3.19

光功率-溫度漂移系數(shù)coefficientofopticalpower-temperatureshift(符號(hào)：ΔP/Δk,單位：

mW/K,mW/℃)

半導(dǎo)體激光器穩(wěn)定工作時(shí)，p-n結(jié)單位溫度變化所引起的輸出光功率變化量。

3.20

電光轉(zhuǎn)換效率electrical-to-opticalconversionefficiency(符號(hào)：ηp)

半導(dǎo)體激光器輸出的激光功率與輸入的電功率比值，通常以百分?jǐn)?shù)表示。

注：引自GB/T31358-2015，定義3.6

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3.21

閾值電流thresholdcurrent(符號(hào)：Ith,單位：mA,A)

使激光器內(nèi)光子增益等于或大于腔內(nèi)總損耗，從而產(chǎn)生激光的最小驅(qū)動(dòng)電流。

注：引自GB/T31358-2015，定義3.7

3.22

脈沖（脈沖持續(xù)時(shí)間）寬度pulsewidth(符號(hào)：τ,單位：ms,s,ns)

激光脈沖上升和下降到它的50%峰值功率點(diǎn)之間的間隔時(shí)間。激光脈沖波形半腰處的時(shí)間寬度，及脈

沖波形的半高寬。

注：引自GB/T15313-2008，定義2.1.74

3.23

脈沖能量不穩(wěn)定度pulseenergyinstability(符號(hào)：SQ)

激光器正常工作時(shí)脈沖能量在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)隨時(shí)間波動(dòng)的特性。

注：引自GB/T15175-2012，定義3.3.2

3.24

脈沖持續(xù)時(shí)間不穩(wěn)定度pulsedurationinstability(符號(hào)：Sτ)

激光器正常工作時(shí)脈沖寬度在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)的變化特性。

注：引自ISO11554:2017，定義8.7

3.25

脈沖重復(fù)頻率pulserepetitionrate(符號(hào)：f,單位：Hz)

重復(fù)脈沖激光器每秒鐘發(fā)出的激光脈沖數(shù)。

注：引自GB/T15313-2008，定義2.1.77

脈沖重復(fù)頻率是指激光器每秒輸出的脈沖數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)：PRF，是脈沖重復(fù)間隔（pulserepetitioninterval,PRI）

的倒數(shù)。脈沖重復(fù)間隔就是一個(gè)脈沖和下一個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔。如果脈沖串是規(guī)則的，并且脈沖之間

是相干的，在頻譜(或光譜)上其就為頻率梳，而頻率梳的梳齒間隔就是重復(fù)頻率。

3.26

波長(zhǎng)穩(wěn)定性wavelengthstability(符號(hào)：Sλt)

在采樣時(shí)間內(nèi)，激光波長(zhǎng)的漂移量與在這段時(shí)間內(nèi)的平均波長(zhǎng)的比值。

3.27

線寬穩(wěn)定性linewidthstability(符號(hào)：SΔ?t)

在采樣時(shí)間內(nèi)，激光線寬的漂移量與在這段時(shí)間內(nèi)的平均波長(zhǎng)的比值。

3.28

相對(duì)強(qiáng)度噪聲r(shí)elativeintensitynoise（RIN）(符號(hào)：R(f),單位：dBc/Hz,Hz-1)

功率起伏歸一化到平均功率平方時(shí)的單邊譜密度，它是頻率f的函數(shù)。（注：?jiǎn)挝粠挼墓鈴?qiáng)度均方

噪聲與平均光功率平方的比值，也稱(chēng)相對(duì)強(qiáng)度噪聲譜密度。）

注：引自GB/T15313-2008，定義2.1.111

3.29

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調(diào)制帶寬modulationbandwidth(符號(hào)：B,單位：Hz)

激光器最大頻率調(diào)諧帶寬。

3.30

調(diào)頻線性度f(wàn)requencymodulationlinearity(符號(hào)：γ)

頻率隨時(shí)間變化的規(guī)律。

或者：在采樣時(shí)間內(nèi)，調(diào)頻偏差與調(diào)制帶寬的關(guān)系。

3.31

邊模抑制比(符號(hào)：SMSR,單位：dB)

主模強(qiáng)度和邊模強(qiáng)度的最大值之比。

3.32

偏振消光比(符號(hào)：PER,單位：dB)

光束主偏振分量的功率與正交偏振分量的功率之比。

4分類(lèi)

4.1按激光器的工作方式分類(lèi)

脈沖型、連續(xù)型。

4.2按測(cè)距方式分類(lèi)

TOF脈沖激光發(fā)射器、FMCW激光發(fā)射器。

5技術(shù)要求

5.1外觀質(zhì)量要求

車(chē)載激光雷達(dá)用半導(dǎo)體激光發(fā)射器的外觀質(zhì)量應(yīng)符合以下規(guī)定：

a)激光器外表面應(yīng)干凈，不得有銹蝕跡、密封膠和油脂的堆積、不得有明顯損傷以及其他影響外觀

或使用性能的缺陷；

b)產(chǎn)品的引出端應(yīng)牢固、可靠、無(wú)松動(dòng)跡象；

c)產(chǎn)品標(biāo)志和激光安全標(biāo)志應(yīng)明確、齊全、清晰、牢固；

d)產(chǎn)品詳細(xì)規(guī)范中規(guī)定的其他要求；

e)滿(mǎn)足上述條件下應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足各廠商自定的詳細(xì)要求。

5.2性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)和使用條件要求

5.2.1光電性能參數(shù)

除非另有規(guī)定，在車(chē)載激光雷達(dá)用激光發(fā)射器的詳細(xì)規(guī)范中應(yīng)規(guī)定表1所列的光電性能參數(shù)。車(chē)載激

光雷達(dá)用激光發(fā)射器參數(shù)應(yīng)采用規(guī)定的測(cè)量方法測(cè)量。

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表1光電性能參數(shù)

光電性能參數(shù)FMCW相干測(cè)距雷達(dá)激光發(fā)射器TOF脈沖激光測(cè)距雷達(dá)發(fā)射器

平均功率

峰值功率

脈沖能量

中心波長(zhǎng)

光譜線寬

斜率效率

電光轉(zhuǎn)換效率

光束發(fā)散角（VCSEL）

快軸發(fā)散角（EEL）

慢軸發(fā)散角（EEL）

光斑尺寸

波長(zhǎng)-溫度漂移系數(shù)

光功率-溫度漂移系數(shù)

閾值電流

脈沖寬度

重復(fù)頻率

波長(zhǎng)穩(wěn)定性

線寬穩(wěn)定性

相對(duì)強(qiáng)度噪聲

調(diào)制帶寬

調(diào)頻線性度

邊模抑制比

偏振消光比

注：“”表示適用；“”表示可選；“”表示不適用。

5.2.2結(jié)構(gòu)參數(shù)

結(jié)構(gòu)參數(shù)要求如下：

a)發(fā)光尺寸及排列方式（適用時(shí)）；

b)引出端定義；

c)安裝尺寸和外形尺寸；

d)質(zhì)量（適用時(shí)）。

5.2.3使用條件

使用條件要求如下：

a)供電電源條件（適用時(shí)），包括電流、電壓、脈沖寬度、重復(fù)頻率等；

b)環(huán)境條件（適用時(shí)），包括溫度、濕度、潔凈度、電磁干擾、光干擾等；

c)冷卻條件（適用時(shí)），包括水流量、水壓、溫度控制等；

d)防靜電（適用時(shí)）。

6TOF脈沖激光測(cè)距雷達(dá)光源主要性能參數(shù)測(cè)試方法

6.1中心波長(zhǎng)

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6.1.1測(cè)試裝置

中心波長(zhǎng)測(cè)試裝置框圖見(jiàn)圖1。

圖1中心波長(zhǎng)測(cè)試裝置框圖

說(shuō)明:

1——半導(dǎo)體激光器；

2——驅(qū)動(dòng)電源；

3——激光導(dǎo)入裝置（適用時(shí)）；

4——光譜儀。

6.1.2測(cè)試步驟

中心波長(zhǎng)的測(cè)試按照以下步驟進(jìn)行：

a)按照?qǐng)D1測(cè)試裝置，首先按圖示順序擺放和連接測(cè)試儀器；

b)將半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光通過(guò)激光導(dǎo)入裝置（含衰減器、積分球等）導(dǎo)入光譜分析儀中；

c)根據(jù)被測(cè)激光器光譜范圍設(shè)置光譜分析儀的掃描范圍、掃描分辨率和掃描靈敏度；

d)給被測(cè)激光器施加正向電流到規(guī)定值，光譜分析儀在所設(shè)置的波段內(nèi)掃描，記錄波長(zhǎng)λ與該波長(zhǎng)

對(duì)應(yīng)的相對(duì)光譜強(qiáng)度I。

6.1.3計(jì)算方法

按以下方法計(jì)算中心波長(zhǎng)：

a)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)得到相對(duì)光譜強(qiáng)度與波長(zhǎng)的分布曲線（I-λ曲線），見(jiàn)圖2；

b)按式（1）計(jì)算中心波長(zhǎng)；

c)對(duì)于有多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器，可分別獨(dú)立測(cè)試。

λ+λ

λ=12(1)

C2

式中：

λC——中心波長(zhǎng)，單位為納米（nm）；

λ1——在I-λ曲線上，最大相對(duì)光譜強(qiáng)度50%處對(duì)應(yīng)的最短波長(zhǎng)，單位為納米（nm）；

λ2——在I-λ曲線上，最大相對(duì)光譜強(qiáng)度50%處對(duì)應(yīng)的最長(zhǎng)波長(zhǎng)，單位為納米（nm）。

圖2中心波長(zhǎng)示意圖

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6.2峰值功率

6.2.1測(cè)試裝置

測(cè)試裝置框圖見(jiàn)圖3。

圖3脈沖能量測(cè)試裝置框圖

說(shuō)明：

1——半導(dǎo)體激光器；

2——驅(qū)動(dòng)電源；

3——光束整形器（適用時(shí)）；

4——衰減器（適用時(shí)）；

5——光閘（適用時(shí)）；

6——激光能量計(jì)或功率計(jì)。

6.2.2測(cè)試步驟

峰值功率測(cè)試按照以下步驟進(jìn)行：

a)按圖3建立測(cè)試裝置，首先按圖示順序擺放和連接測(cè)試儀器；

b)選取光束整形器（適用時(shí)）和衰減器（適用時(shí)），保證被測(cè)光斑投射到激光能量計(jì)光接收面直徑

的2/3區(qū)域內(nèi)；調(diào)整被測(cè)半導(dǎo)體激光器的位置，保證光束從光束整形器（適用時(shí)）和激光能量計(jì)光

接收面的中心入射；

c)使用光閘（適用時(shí)），可阻擋進(jìn)入激光能量計(jì)的光，選擇合適量程，并調(diào)整零點(diǎn)；

d)調(diào)節(jié)電源，給被測(cè)半導(dǎo)體激光器施加規(guī)定的工作電流；

e)按規(guī)定時(shí)間間隔記錄激光能量計(jì)的讀數(shù)Ei。

6.2.3計(jì)算方法

按式（2）計(jì)算峰值功率：

?

11Ei

Pp=∑(2)

τjnτ

??=1

式中：

Pp——峰值功率，單位為瓦（W）；

τj——衰減器的透射比，%；

n——測(cè)試次數(shù)；

Ei——第i次記錄的激光能量計(jì)讀數(shù)，單位為焦（J）；

τ——脈沖寬度，單位為秒（s）。

6.3脈沖寬度及重復(fù)頻率

6.3.1測(cè)試裝置

測(cè)試裝置框圖見(jiàn)圖4。

11

T/CAAMTBXX-XXXX

圖4脈沖寬度及重復(fù)頻率測(cè)試裝置框圖

說(shuō)明：

1——半導(dǎo)體激光器；

2——驅(qū)動(dòng)電源；

3——光閘（適用時(shí)）；

4——光電探測(cè)器；

5——示波器。

6.3.2測(cè)試步驟

脈沖寬度及重復(fù)頻率的測(cè)試按照以下步驟進(jìn)行：

a)按照?qǐng)D4建立測(cè)試裝置，首先按圖示順序擺放和連接測(cè)試儀器，使用光閘（適用時(shí)），調(diào)節(jié)進(jìn)入

光電探測(cè)器（激光波形探測(cè)器）的光；

b)根據(jù)被測(cè)半導(dǎo)體激光器輸出光強(qiáng)設(shè)置示波器的擋位；

c)給被測(cè)激光器加電到規(guī)定的工作狀態(tài)；

d)示波器記錄光脈沖波形（見(jiàn)圖5）。

6.3.3計(jì)算方法

按式（3）計(jì)算脈沖寬度:

τ=t2?t1(3)

式中:

τ——脈沖寬度，單位為（ns）;

t1和t2——脈沖最大值的50%處對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，單位為（ns）。

按式（4）計(jì)算重復(fù)頻率:

1

?=(4)

TP

式中:

?——重復(fù)頻率，單位為（Hz）；

TP——脈沖周期，單位為（s）。

圖5示波器記錄的光脈沖波形

12

T/CAAMTBXX-XXXX

6.4脈沖能量穩(wěn)定性

6.4.1脈沖能量不穩(wěn)定度

在一定時(shí)間間隔內(nèi)（按詳細(xì)規(guī)范規(guī)定）按前述6.2中的方法等間隔測(cè)量n（型式試驗(yàn)情況n不宜少于

10，仲裁試驗(yàn)情況n不宜少于100）個(gè)脈沖能量Ei，按式（5）和（6）計(jì)算脈沖能量不穩(wěn)定度。

n

21

s=√∑(E?E?)2(5)

QE?n?1i

i=1

n

1

E?=∑E(6)

ni

i=1

式中：

SQ——輸出能量不穩(wěn)定度；

Ei——第i次測(cè)得脈沖能量，單位為（J）；

E?——脈沖能量平均值，單位為（J）；

n——取值次數(shù)。

6.4.2脈沖持續(xù)時(shí)間不穩(wěn)定度

在一定時(shí)間間隔內(nèi)（按詳細(xì)規(guī)范規(guī)定）按前述6.2中的方法等間隔測(cè)量n（型式試驗(yàn)情況n不宜少于

10，仲裁試驗(yàn)情況n不宜少于100）個(gè)脈沖寬度τi，按式（7）和（8）計(jì)算脈沖持續(xù)時(shí)間不穩(wěn)定度。

n

21

s=√∑(τ?τ?)2(7)

ττ?n?1i

i=1

n

1

τ?=∑τ(8)

ni

i=1

式中：

sτ——脈沖持續(xù)時(shí)間不穩(wěn)定度；

τi——第i次測(cè)得脈沖寬度，單位為（ns）；

τ?——脈沖寬度平均值，單位為（ns）；

n——取值次數(shù)。

6.5光譜寬度

6.5.1測(cè)試裝置

測(cè)試裝置框圖見(jiàn)圖6。

圖6光譜線寬測(cè)試裝置框圖

13

T/CAAMTBXX-XXXX

說(shuō)明：

1——半導(dǎo)體激光器；

2——驅(qū)動(dòng)電源；

3——激光導(dǎo)入裝置（適用時(shí)）；

4——光譜儀。

6.5.2測(cè)試步驟

a)按圖6所示順序擺放和連接測(cè)試儀器；

b)將半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光導(dǎo)入光譜儀中；

c)根據(jù)被測(cè)激光器光譜范圍設(shè)置光譜儀的掃描范圍、掃描分辨率和掃描靈敏度；

d)被測(cè)半導(dǎo)體激光器應(yīng)在產(chǎn)品詳細(xì)規(guī)范規(guī)定的工作條件下穩(wěn)定工作后，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測(cè)試；

e)給被測(cè)激光器施加正向電流到規(guī)定值，光譜儀在所設(shè)置的波段內(nèi)掃描，記錄波長(zhǎng)λ與該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)

相對(duì)光譜強(qiáng)度I。

6.5.3計(jì)算方法

圖7光譜線寬示意圖

按式（9）計(jì)算光譜線寬：

?λ=λ2?λ1(9)

式中：

Δλ——光譜線寬，單位為納米（nm）；

λ1——在I-λ曲線上，最大相對(duì)光譜強(qiáng)度50%處對(duì)應(yīng)的最短波長(zhǎng)，單位為納米（nm）；

λ2——在I-λ曲線上，最大相對(duì)光譜強(qiáng)度50%處對(duì)應(yīng)的最長(zhǎng)波長(zhǎng)，單位為納米（nm）。

測(cè)試時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：

a)標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)試的數(shù)據(jù)應(yīng)是在該參數(shù)重復(fù)測(cè)試n次的平均值，通常n≥10；

b)記錄必要工作條件（工作電流、熱沉溫度等）。

6.6斜率效率

6.6.1測(cè)試裝置

14

T/CAAMTBXX-XXXX

689

3

1

4710

2

5

圖8斜率效率測(cè)試裝置框圖

圖中：

1——短脈沖信號(hào)發(fā)生器；

2——控溫系統(tǒng)；

3——電流表；

4——半導(dǎo)體激光器；

5——驅(qū)動(dòng)電源；

6——?jiǎng)蚬馄鳎ㄟm用時(shí)）；

7——光束整形器（適用時(shí)）；

8——光電探測(cè)器；

9——示波器；

10——積分球/光功率計(jì)。

6.6.2測(cè)試步驟

a)在相同的測(cè)試熱沉控制溫度下調(diào)整驅(qū)動(dòng)電源和短脈沖信號(hào)發(fā)生器從而調(diào)整出一系列正向激光器

驅(qū)動(dòng)脈沖電流。脈沖條件下輸入的峰值電流可通過(guò)平均電流除以電流占空比得到。其中平均電流

可由串接在激光器回路中的電流表讀出（扣除零點(diǎn)后）；電脈寬可用光電探測(cè)器測(cè)得的光脈寬近

似，脈沖寬度由6.3方法計(jì)算得出。占空比由電脈寬乘重復(fù)頻率計(jì)算得出；

b)峰值光功率可由6.2方法計(jì)算得出；

c)通過(guò)在一系列不同的峰值電流下計(jì)算得出的峰值功率繪制峰值功率-峰值電流曲線。

圖9斜率效率計(jì)算方法示意圖

6.6.3計(jì)算方法

15

T/CAAMTBXX-XXXX

a)擬合法：通過(guò)測(cè)量繪制激光器峰值輸出光功率-峰值電流曲線。取曲線在非零輸出功率之上線性區(qū)

間進(jìn)行線性擬合，擬合所得的斜率值即為激光器斜率效率。

b)取點(diǎn)計(jì)算法：在峰值功率-峰值電流曲線中選取工作電流值90%的電流點(diǎn)I1，對(duì)應(yīng)的峰值光功率為

P1，在曲線的線性區(qū)間再取一電流點(diǎn)（例如工作電流值的30%）I2，對(duì)應(yīng)的峰值光功率為P2，則

斜率效率可由式（10）計(jì)算得出：

P?P

SE=12(10)

I1?I2

6.7光束發(fā)散角

6.7.1測(cè)試裝置

3

1

4678

2

5

圖10光束發(fā)散角測(cè)試裝置框圖

圖中：

1——短脈沖信號(hào)發(fā)生器；

2——控溫系統(tǒng)；

3——電流表；

4——半導(dǎo)體激光器；

5——驅(qū)動(dòng)電源；

6——衰減器（適用時(shí)）；

7——白屏；

8——電荷耦合元件（CCD）。

6.7.2測(cè)試步驟

a)利用控溫系統(tǒng)，調(diào)整短脈沖信號(hào)發(fā)生器和驅(qū)動(dòng)電源至半導(dǎo)體激光器工作條件，調(diào)整接收采集激光

器光斑信息的電荷耦合元件（CCD）與激光器距離至一系列特定值（例如25/30/40/45/50mm）；

b)在一系列特定的激光器與CCD的距離（z）下根據(jù)6.7中方法測(cè)量計(jì)算激光器在快軸/慢軸方向上

的光斑尺寸大?。╠⊥/d∥），注意需保證在特定距離下CCD可以采集到完整的光斑且不過(guò)曝，否

則需調(diào)整距離值及衰減器重新測(cè)量；

c)利用灰度質(zhì)心法確定光斑質(zhì)心坐標(biāo)：

∑x?g

x=(11)

0∑g

∑y?g

y=(12)

0∑g

其中（x0,y0）為光斑質(zhì)心坐標(biāo)，g為坐標(biāo)值為（x,y）處的光斑灰度值。

16

T/CAAMTBXX-XXXX

d)以光斑質(zhì)心為中心，繪制出沿快軸和慢軸方向的灰度值-坐標(biāo)曲線。從中心向曲線兩端作灰度值累

加，直至累加值為曲線上灰度值總和的86%,對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的范圍即為D86定義下的快慢軸光斑直

22

徑（d⊥/d∥）；以灰度值-坐標(biāo)曲線的最大灰度值的1/e倍對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的范圍即為1/e定義下的快

慢軸光斑直徑，對(duì)于VCSEL，則以光斑質(zhì)心為圓心，包含86%的灰度值累加和的圓的直徑為D86

定義下的光斑直徑d，以光斑質(zhì)心為中心，繪制出沿特定方向的灰度值-坐標(biāo)曲線，以灰度值-坐標(biāo)

曲線的最大灰度值的1/e2倍對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的范圍即為1/e2定義下的光斑直徑；

e)通過(guò)在一系列不同的距離（z）下測(cè)得的（快慢軸）光斑直徑（d⊥/d∥/d）繪制d⊥和d∥或d關(guān)于

z的曲線。

圖11灰度值-坐標(biāo)曲線圖

圖12光束發(fā)散角計(jì)算方法示意圖

6.7.3計(jì)算方法

a)直接計(jì)算法：可通過(guò)以式（13）和式（14）在某個(gè)特定的激光器-CCD距離下計(jì)算發(fā)散角：

0.5d

θ=2×arctan(⊥)(13)

⊥?

0.5d

θ=2×arctan(∥)(14)

∥?

17

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θ⊥——快軸發(fā)散角；θ∥——慢軸發(fā)散角；（對(duì)于VCSEL，則把公式中θ⊥/θ∥及d⊥/d∥更換為θ和

d，其中θ為發(fā)散角，d為光斑直徑）；

b)擬合計(jì)算法：對(duì)d⊥和d∥關(guān)于z的曲線進(jìn)行線性擬合，記擬合所得的斜率值為k⊥和k∥，則發(fā)散角

可由以式（15）和式（16）計(jì)算：

θ⊥=2×arctan(0.5k⊥)(15)

θ∥=2×arctan(0.5k∥)(16)

對(duì)于VCSEL，則把公式中θ⊥/θ∥及k⊥/k∥更換為θ和k，其中θ為發(fā)散角，k為θ-d曲線的擬合斜

率值。

6.8光斑尺寸

6.8.1測(cè)試裝置

測(cè)量裝置見(jiàn)圖13。

123

45

圖13光斑直徑測(cè)試裝置框圖

圖中：

1——溫度控制系統(tǒng)；

2——激光器；

3——光闌；

4——激光光源；

5——功率計(jì)。

6.8.2測(cè)試步驟

在激光輸出的近場(chǎng)位置放置可變光闌，并在光闌后放置激光功率計(jì)，分別測(cè)試經(jīng)過(guò)光闌和不經(jīng)過(guò)光闌

的功率Pg和Pt。

6.8.3計(jì)算方法

根據(jù)式（17）計(jì)算出光闌透過(guò)率T。

Pg

T=(17)

Pt

當(dāng)光闌透過(guò)率T為86.5%時(shí)，光闌尺寸d’為激光的光斑尺寸d，

為了測(cè)試高功率，所采用的光闌固定孔徑光闌，需要進(jìn)行換算，測(cè)試透過(guò)率T’與86.5%相近的光闌孔

徑d’，然后通公式（18）換算成包含86.5%的光斑尺寸d。

18

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2

??=??′?√?(18)

ln(1??′)

6.9溫度系數(shù)和曲線

6.9.1波長(zhǎng)溫度系數(shù)

6.9.1.1測(cè)試裝置

6910

3

1

4711

2

5

8

圖14波長(zhǎng)溫度系數(shù)測(cè)試裝置框圖

圖中：

1——短脈沖信號(hào)發(fā)生器；

2——控溫系統(tǒng)；

3——電流表；

4——半導(dǎo)體激光器；

5——驅(qū)動(dòng)電源；

6——?jiǎng)蚬馄鳎ㄟm用時(shí)）；

7——光束整形器（適用時(shí)）；

8——光譜儀；

9——光電探測(cè)器；

10——示波器；

11——積分球/光功率計(jì)。

6.9.1.2測(cè)試步驟

a)激光器測(cè)試熱沉溫度可由控溫系統(tǒng)（如TEC）準(zhǔn)確控制并讀取溫度，在激光器基板散熱充分的條

件下，此溫度即為激光器底部溫度；

b)在不同的控制溫度下，根據(jù)6.11的方法確定激光器閾值電流；

c)在不同的控制溫度下，調(diào)整驅(qū)動(dòng)電源和短脈沖信號(hào)發(fā)生器使激光器處于剛剛超過(guò)閾值電流且能激

射的驅(qū)動(dòng)條件；

d)在對(duì)應(yīng)溫度下，由光譜儀讀取激光器激射光譜，并根據(jù)6.1中方法確定中心波長(zhǎng)。

19

T/CAAMTBXX-XXXX

圖15波長(zhǎng)溫度系數(shù)計(jì)算方法示意圖

6.9.1.3計(jì)算方法

通過(guò)測(cè)量繪制激光器中心波長(zhǎng)-溫度曲線。其中溫度區(qū)間可分為兩級(jí)：I級(jí)為-40-105℃；II級(jí)為-40-

125℃。對(duì)該曲線的線性區(qū)間可進(jìn)行線性擬合，擬合所得的斜率值即為線性區(qū)間內(nèi)的波長(zhǎng)溫度系數(shù)。對(duì)于中

心波長(zhǎng)-溫度曲線的非線性區(qū)間，波長(zhǎng)溫度系數(shù)可由特定溫度區(qū)間內(nèi)的波長(zhǎng)變化率表示：

λ?λ

k=12(19)

T1?T2

其中λ1與λ2分別為T(mén)1與T2溫度下的激光器中心波長(zhǎng)。

6.9.2光功率溫度系數(shù)

6.9.2.1測(cè)試裝置

測(cè)量裝置見(jiàn)圖3。

6.9.2.2測(cè)試步驟

a)激光器測(cè)試熱沉溫度可由控溫系統(tǒng)（如TEC）準(zhǔn)確控制并讀取溫度；

b)在不同的控制溫度下，調(diào)整驅(qū)動(dòng)電源及短脈沖信號(hào)發(fā)生器至半導(dǎo)體激光器工作條件（例如特定驅(qū)

動(dòng)電流或特定驅(qū)動(dòng)電壓）；

c)在不同的控制溫度下，根據(jù)6.2中方法測(cè)量計(jì)算激光器在固定工作條件下的峰值光功率；

d)通過(guò)測(cè)量繪制激光器峰值光功率-控制溫度曲線。其中溫度區(qū)間可分為兩級(jí)：I級(jí)為-40-105℃；II

級(jí)為-40-125℃。

6.9.2.3計(jì)算方法

激光器峰值光功率-溫度曲線通常呈非線性，一般采用計(jì)算相同工作條件特定溫度及工作溫度下的光功

率比值（P(T)/P(Top)）表征激光器光功率隨溫度的變化。對(duì)于不同溫度下P(T)/P(Top)計(jì)算結(jié)果，繪制

P(T)/P(Top)-溫度曲線表征光功率-溫度系數(shù)隨溫度的變化。

6.10電光轉(zhuǎn)換效率

20

T/CAAMTBXX-XXXX

6.10.1測(cè)試裝置

7910

14

25811

36

圖16電光轉(zhuǎn)換效率測(cè)試裝置框圖

圖中：

1——短脈沖信號(hào)發(fā)生器；

2——驅(qū)動(dòng)電源

3——控溫系統(tǒng)；

4——電流表；

5——半導(dǎo)體激光器；

6——電壓表；

7——?jiǎng)蚬馄鳎ㄟm用時(shí)）；

8——光束整形器（適用時(shí)）；

9——光電探測(cè)器；

10——示波器；

11——積分球/光功率計(jì)。

6.10.2測(cè)試步驟

a)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電源、短脈沖信號(hào)發(fā)生器和控溫系統(tǒng)至激光器工作條件。脈沖條件下輸入的峰值電流可

通過(guò)平均電流除以電流占空比得到。其中平均電流可由串接在激光器回路中的電流表讀出（扣除

零點(diǎn)后）；電脈寬可用光電探測(cè)器測(cè)得的光脈寬近似，脈沖寬度由6.3方法計(jì)算得出。占空比由

電脈寬乘重復(fù)頻率除以1s計(jì)算得出；

b)峰值光功率可由6.2方法計(jì)算得出；

c)半導(dǎo)體激光器兩端的電壓可由并聯(lián)在半導(dǎo)體激光器兩端的電壓表讀出。

6.10.3計(jì)算方法

通過(guò)測(cè)量得到特定電流I下的光功率P及施加在半導(dǎo)體激光器兩端的電壓V，則電光轉(zhuǎn)換效率ηp可由

式（20）計(jì)算得到：

P

=(20)

PIV

6.11閾值電流

6.11.1測(cè)試裝置

測(cè)量裝置見(jiàn)圖8。

6.11.2測(cè)試步驟

21

T/CAAMTBXX-XXXX

a)在相同的測(cè)試熱沉控制溫度下調(diào)整驅(qū)動(dòng)電源和短脈沖信號(hào)發(fā)生器從而調(diào)整出一系列正向激光器

驅(qū)動(dòng)脈沖電流。脈沖條件下輸入的峰值電流可通過(guò)平均電流除以電流占空比得到。其中平均電流

可由串接在激光器回路中的電流表讀出；