半导体激光器总规范

半导体激光器总规范

国家标准 GB/T31358一2015 半导体激光器总规范 Generalspecifcationforsemiconductor laserS 2015-02-04发布 2015-08-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T31358一2015 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 分类 4.I按波长分类 4.2按半导体芯片衬底材料分类 4.3按激励方式分类 4.4按照输出光模式分类 4.5按用途分类 4.6按激光芯片出光方向分类 4.7按封装方式分类 4.8按工作方式分类 4.9按冷却方式分类 4.10按发光单元排列方式分类 4.11按功率分类 4.12按能量分类 技术要求 5.！外观质量要求 5.2性能、结构和使用条件要求 5.3环境适应性要求 5.！寿命要求 5.5安全要求 测试要求 -般要求 6.1 6.2外观检查 6.3性能和结构参数测试 6.4环境适应性测试 6.5寿命测试 6.6安全测试 检验规则 7.1总则 7.2检验分类 7.3批的组成 7.4抽样方案及合格判定 7.5检验分组
GB/T31358一2015 7.6型式检验 7.7逐批检验 7.8周期检验 12 标志、包装、运输和贮存 12 8.1标志 . .. 12 8.2包装 12 8.3运输和贮存
GB/T31358一2015 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由机械工业联合会提出 本标准由全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会(SAC/TC284)归口 本标准起草单位:西安炬光科技有限公司、科学院西安光学精密机械研究所、科学院半导 体研究所、北京国科世纪激光技术有限公司,武汉华工正源光子技术有限公司、电子科技集团公司 第十三研究所 本标准主要起草人:刘兴胜、赵卫、许国栋、张艳春、杨军红、马晓宇、王警卫、王贞福、谢彦虎、昊迪、 李小宁,史俊红.,唐琦,王家赞、张国新、伸莉、石朝辉,张恩,许海明,陈海蓉、王晓燕 川
GB/T31358一2015 半导体激光器总规范 范围 本标准规定了半导体激光器的通用要求,包括术语和定义,分类,技术要求,测试要求、检验规则、标 志、包装、运输和贮存 本标准适用于半导体激光器的研制、生产和交付等 半导体激光器组件可参考执行 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T191 包装储运图示标志 GBy/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验A;低温 B/T2123.2电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验B;高温 电工电子产品环境试验第2部分,试验方法 GB/T2423.3 试验Cab:恒定湿热试验 2123.5电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验Ea和导则;冲击 GB/T2423.10电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验Fe:振动正弦) 2828.1计数抽样检验程序第1部分;按接收质量(AQL)检索的逐批检验抽样计划 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验 2829 安全标志及其使用导则 GB2894 运输包装收发货标志 6388 激光产品的安全第1部分;设备分类、要求 GB7247.1 GB/T7247.13激光产品的安全第13部分;激光产品的分类测量 GB:/T10320激光设备和设施的电气安全 GB/T12339防护用内包装材料 GB/T15313激光术语 GB/T31359半导体激光器测试方法 术语和定义 GB/T15313界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 半导体激光器semconduectorlaser 以半导体材料为激光介质的激光器 3.2 垂直腔面发射半导体激光器vertiealeavitysurlaeeemitinglaser 出光方向垂直于p-n结平面的半导体激光器 注:改写GB/T153132008,定义2.4.21
GB/T31358一2015 3.3 边发射半导体激光器elgeemitingsemionduetorlaser 出光方向平行于pn结平面的半导体激光器 3.4 快轴发散角fastaxisdive vergenceangle 对于边发射半导体激光器,输出激光在垂直于pn结平面的最大张角,如图1所示 n面 pn结平面 p面 图1快轴发散角和慢轴发散角示意图 3.5 慢轴发散角slowaxisdivergenceangle 0n" 对于边发射半导体激光器,输出激光在平行于pn结平面的最大张角,如图1所示 3.6 电光转换效率eleetricat0optiealconversionefieieney , 半导体激光器输出的激光功率与输人的电功率比值,通常以百分数表示 3.7 值电流thresholdeurrent 1 使激光器内光子增益等于或大于腔内总损耗,从而产生激光的最小驱动电流,单位是A或mA 3.8 占空比dutyeycle 半导体激光器在准连续或者脉冲工作模式时，一个工作周期内脉冲宽度占工作周期的百分比 注;本标准中占空比用脉冲宽度和重复频率的乘积表示 峰值波长 peakwavelength 激光辐射光谱中发光强度或辐射功率最大处所对应的波长,单位是nm,如图2所示 注1:连续谱中峰值波长为光强度或辐射功率最大处所对应的波长 注2:多波长半导体激光器会有多个峰值波长
GB/T31358一2015 强度 )4 波长2) 图2峰值波长示意图 3.10 中心波长centralwaveength 光谱强度最大值的一半处所对应的上升沿和下降沿最大宽度的中点对应的波长,单位是nm,如 图3所示 强度(D 100%(M 50% 波长(A) 图3中心波长示意图 3.11 波长-温度漂移系数cefricientofwaveength-emperatureshint 半导体激光器稳定工作时,pn结单位温度变化所引起的峰值波长变化量，单位是 nm/K或 nm/ 分类 4.1 按波长分类 650nm、808nm、1550nm、多波长等 4.2按半导体芯片衬底材料分类 呻化嫁激光器、,磷化锻激光器、氮化激光器等
GB/T31358一2015 4.3按激励方式分类 电激励,光激励、电子束激励等 4.4按照输出光模式分类 单模、多模 4.5按用途分类 通信类,加工类,医疗类,照明类,测距类等 4.6按激光芯片出光方向分类 边发射,垂直腔面发射 按封装方式分类 带尾纤型、带光窗封装型、开放式等 4.8按工作方式分类 连续、脉冲、准连续 4.9按冷却方式分类 自然冷却型,强制冷却型 4.10按发光单元排列方式分类 单管、一维阵列,二维阵列,面阵等 4.11按功率分类 毫瓦级、瓦级、百瓦级等 4.12按能量分类 毫焦级、焦级、百焦级等 技术要求 5.1外观质量要求 半导体激光器的外观质量应符合以下规定 a)激光器外表面应干净,不得有锈蚀迹、密封胶和油脂的堆积,不得有明显的损伤以及其他影响 外观或使用性能的缺陷; b产品的引出端应牢固、可靠,无松动迹象; 产品标志和激光安全标志应明确、齐全、清晰、牢固; d)产品详细规范中规定的其他要求
GB/T31358一2015 5.2性能、结构和使用条件要求 5.2.1光电性能参数 除非另有规定,在半导体激光器的详细规范中应规定表1所列的光电性能参数 半导体激光器参 数经规定的测量方法测量后,应符合详细规范的规定 表1光电性能参数 序号 光电性能参数 连续半导体激光器 准连续半导体激光器 脉冲半导体激光器 中心波长 峰值波长 谱宽度 输出光功率 平均功率 峰值功率 脉冲能量 工作电压 工作电流 值电流 10 斜率效率 1 脉冲宽度 12 重复频率 13 14 电光转换效率 波长-温度漂移系数 15 快轴发散角 16 17 慢轴发散角 18 偏振度 光束宽度 19 20 光强分布 21 输出功率不稳定度 输出能量不稳定度 22 占空比 23 24 边模抑制比 25 截止频率 注;“”表示适用;“o”"表示可选;“×”表示不适用
GB/T31358一2015 5.2.2结构参数 结构参数要求如下 a)发光尺寸及排列方式(适用时); 引出端定义; b 安装尺寸和外形尺寸; c d)光纤合输出端定义(适用时);光纤芯径、数值孔径,光纤连接器类型等; 质量(适用时. 5.2.3使用条件 使用条件要求如下 供电电源条件(电流、电压、脉冲宽度、重复频率等). a b 环境条件(温度,湿度、洁净度.电磁干扰.光干找》 冷却条件(适用时),包括水流量水压、温度控制等 C d防静电(适用时. 5.3环境适应性要求 除非另有规定,半导体激光器应进行表2所列的环境试验,并满足所对应的要求 针对特殊结构的 半导体激光器,在不影响测试结果的前提下,测试前可进行适当防护 表2环境适应性要求 序号 试验 条 件 要 求 温度和时间从以下条件中选取: 试验结束后,按照产品详细规范对" 高温贮存 温度;十45C、十55C、十65C,十85C; 品性能进行检测,检测结果应满足产 持续时间;2h,16h、72h、.96h 品详细规范要求 温度和时间从以下条件中选取: 试验结束后,按照产品详细规范对产 低温贮存 温度;一5C、一25C、一40、一55C、一65C; 品性能进行检测,检测结果应满足产 (适用时 品详细规范要求 持续时间2h,16h、72h.96h 温度和时间从以下条件中选取 在高温环境条件下,按产品详细规范 高温工作 温度;十30C、十45C、十55、十65、十85; 要求对产品性能进行测试,检测结果 (适用时y 持续时间在详细规范中具体制定 应满足产品详细规范要求 温度和时间从以下条件中选取 在低温环境条件下,按产品详细规范 低温工作 温度 要求对产品性能进行测试,检测结果 25 -40C -55C 适用时 持续时间在详细规范中具体制定 应满足产品详细规范要求 温度、湿度和持续时间从以下条件中选取 a温度;(30士2C,相对湿度;(93士3)%; 试验结束后,按照产品详细规范对产 85士3)% 恒定湿热 温度; ,相对湿度 b 30士2)C 品性能进行检测,检测结果应满足产 适用时 c温度;(40士2C,相对湿度;(93士3)%; 品详细规范要求 小温度;(40士2)C,相对湿度(85士3)% e持续时间:12h、16h,24h、48h、4d、10d21d,56d
GB/T31358一2015 表2(续 条 件 要 求 序号 试验 振动方向为三个互相垂直方向,加速度、频率,循环次 数、持续时间从以下条件中选取 加速度:50.0m/s5.0g),频率范围:5Hz55Hz a 扫频循环次数;10次; 试验结束后,按照产品详细规范对产 振动 b)加速度;100.0m/s10.0g),频率范围10Hz 品性能进行检测,检测结果应满足产 500Hz,扫频循环次数;5次; 品详细规范要求 e加速度:200.0m/s20.0g,频率范围:20Hz 2000Hz,扫频循环次数:4次; 持续时间;4min.10min,30min,90nmin " 个互相垂直方向,每一方向连续施加三次冲击,加速 度从以下条件中选取 a》加速度;50.0m/s(5.0g). 试验结束后,按照产品详细规范对产 D 冲击 加速度:150.0m/s(15.0g); 品性能进行检测,检测结果应满足产 品详细规范要求 加速度;300.0m/s(30.0g); 0m/s'(5o. 加速度;500.6 dD 50.0g. 波形、持续时间、循环次数应按照产品详细规范规定 5.4寿命要求 除非另有规定,寿命要求应在产品详细规范中规定,表3为半导体激光器寿命要求 在寿命测试 时,输出光功率或能量衰减到初始值的80%以下时,判定半导体激光器失效 表3寿命要求 脉冲 准连续 连续 表征方式 半导体激光器 半导体激光器 半导体激光器 工作时间(h) 脉冲次数( shots 注1;“ ”表示适用;“o”表示可选;“×"表示不适用 注2:对于脉冲半导体激光器和准连续半导体激光器的寿命表征方式优先选用脉冲次数 5.5安全要求 半导体激光器的安全和防护要求应符合以下规定: a)半导体激光器的辐射安全和防护应符合GB7247.1的规定; b)半导体激光器配套的电系统应符合GB/T10320的规定
GB/T31358一2015 6 测试要求 6.1 -般要求 6.1.1环境要求 除非另有规定,应在以下条件下进行 a)气压:86kPa~106kPa; b)环境温度;20C25C 相对湿度;30%一70%; C D 环境洁净度:按照产品详细规范规定; 无光噪声和明显气流 e 屏蔽电磁辐射(适用时,按照产品详细规范规定); g防止机械振动; 防静电(适用时. 6.1.2测试仪器及计量要求 除非另有规定,测试仪器应满足以下要求 测试仪器量程满足被测半导体激光器参数范围 a b) 精度范围至少高于被测指标误差4倍以上,一般情况下数字仪表示值至少3位有效数字; 符合计量检定要求,且在计量有效期内 e) 6.1.3被测产品正常工作要求 除非另有规定,被测产品正常工作应满足以下要求: a)被测半导体激光器应在产品详细规范规定的工作条件下稳定工作后,进行相关参数测试; b)测试时应按照产品详细规范要求采取必要的保护槽施 6.2外观检查 目视或借助显微镜,对受检验对象进行检查,应满足5.1的要求 性能和结构参数测试 6.3 6.3.1 性能测试 半导体激光器的光电性能测试应依据GB/T31359进行,应满足产品详细规范要求 6.3.2结构参数测试 半导体激光器的结构参数测试应按照产品详绷规范进行测试,测试结果应满足产晶详绸规范要求 6.4 环境适应性测试 半导体激光器的环境适应性测试应依据下列有关试验方法进行,并满足5.3的要求 必要时,测试 前可对半导体激光器进行适当防护 高温贮存试验按GB/T2423.2进行;
GB/T31358一2015 b低温贮存试验按GB/T2423.1进行; e)高温工作按GB/T2423.2进行; 低温工作按GB/T2423.1进行; D 恒定湿热试验按GB/T2423.3进行; e 振动正弦)试验按GB/T2423.10进行; g)冲击试验按GB/T2423.5进行 6.5寿命测试 半导体激光器的寿命测试按产品详细规范进行并满足5.4的要求 6.6安全测试 半导体激光器的安全测试应符合以下规定 半导体激光器辐射的安全测试应按GB7247.1和GB/T7247.13的规定进行 a b半导体激光器配套电系统的安全测试应按GB/T10320的规定进行 检验规则 7.1总则 制造方应负责完成本标准和详细规范规定的全部检验 7.2检验分类 本标准规定的检验分为: a)型式检验 b逐批检验; 周期检验 7.3批的组成 7.3.1生产批 在同一生产线上采用相同的设计、相同的材料和工艺,在详细规范规定的一定时间间隔内制造的同 型号的半导体激光器组成一个生产批 7.3.2检验批 在详细规范规定的周期内制造的同一型号的全部生产批组成一个检验批 7.4抽样方案及合格判定 除非另有规定,产品抽样方案及产品的合格判定应符合GB/T2828.1或者GB/T2829的规定 具体选用的抽样方案、样品分组及合格判定应在详细规范中加以规定,样品母体数量应满足产品抽 样方案及AQL值规定;如果母体数量无法满足规定时,母体数量至少为分组试验样品数量的1.5倍 随机抽取的检验样品可分开进行各分组检验项目
GB/T31358一2015 7.5检验分组 质量检验分为A,B,c,D四组,具体检验项目见表4 表4检验项目表 序号 检验项目 A组 B组 C组 D组 要求章条号 试验方法章条号 5.1 外观质量 6.2 中心波长 5.2.1 6.3.l 峰值波长 5.2.1 6.3.1 谱宽度 5.2.1 6.3.1 输出光功率 5.2.1 6.3.1 平均功率 5.2.1 6,3.1 峰值功率 6.3.1 5,2.1 5.2.1 6.3.1 脉冲能量 工作电压 6.3.1 5.2.1 10 工作电流 5.2.1 6.3.1 11 阀值电流 5.2.1 6.3.1 12 斜率效率 5.2.1 6.3.l 脉冲宽度 5.2.1 6.3.l 重复频率 5.2.l 6.3.l 15 5.2.1 6.3.1 电光转换效率 16 波长-温度漂移系数 5.2.1 6.3.l 17 快轴发散角 5.2.1 6.3.1 18 慢轴发散角 5.2.1 6.3.1 19 5.2.1 6.3.1 偏振度 20 光束宽度 5.2.1 6.3.1 光强分布 2 5.2.1 6.3.1 22 5.2.1 6.3.1 输出功率不稳定度 23 输出能量不稳定度 5.2.1 6.3.l 5.2.1 6.3.1 24 占空比 25 边模抑制比 5.2.1 6.3.1 26 截止频率 5.2.1 6.3.1 结构参数 27 5.2.2 6.3.2 高温贮存 28 5,3 6.4 29 5.3 低温贮存 6.4 30 高温工作 5." 6,4 31 低温工作 5.3 6, 10o
GB/T31358一2015 表4(续 A组 序号 检验项目 B组 C组 D组 要求章条号 试验方法章条号 32 恒定湿热 5,3 6.4 33 振动 5.3 6.4 冲击 34 5.3 6.4 35 6.5 5.4 寿命 36 安全 5.5 6.6 注;“ ”表示必检项目;“”表示不检项目 7.6型式检验 半导体激光器在下列情况下应进行型式检验 a)产品定型时; 结构、工艺、关键材料有重大改变,可能影响产品性能时 b 检验结果与上次型式检验结果有较大差异时; d)国家有关部门提出要求时 除非另有规定,型式检验的抽样方案及合格判定按照7.4进行 型式检验应对表4中所有的项目 进行检验 型式检验按照A,B,C,D四组顺序进行 型式检验不合格,则应改进设计方案和制造工艺 重新进行型式检验 7.7逐批检验 通过型式检验并已组织批量生产,为评定批量产品的质量,应进行逐批检验 逐批检验按照A组 检验项目进行 逐批检验的抽样方案及合格判定按照7.4进行 逐批检验合格,所代表的批次可以 交货 若逐批检验不合格,则制造方应对提交批的不合格项目进行100%检验 在剔除或修复不合格品 后,允许重新提交检验,重新提交检验的批次应采用加严检验方案 若重新提交检验仍不合格,则该批 产品不可以交货 7.8周期检验 周期检验是为了检验正常生产的半导体激光器是否能保持批量生产的合格稳定性 除非另有规 定,周期检验的抽样方案及合格判定按照7.4进行 对于正常批量生产的半导体激光器,检验周期应在产品详细规范中加以规定,检验周期可以按照累 计产品生产数量也可以按照具体的时间周期,但时间间隔不应超过24个月 周期检验分为A组.C组和D组检验 周期检验的样品按照A.c,D组顺序进行 若周期检验不 合格,制造方应进行失效分析 若因试验设备故障或操作原因,则不合格品通过筛选方法剔除或修复 不涉及核心元件)后,允许用经过筛选或修复后的半导体激光器进行重新检验 若非试验设备故障或 操作原因,则暂停检验所代表生产批的生产及交付活动,同时需追溯已交付产品,并协商处理 只有在 采取纠正措施后制造的半导体激光器,经周期检验合格后,才能恢复正常批量生产和逐批检验 11
GB/T31358一2015 标志,包装,运输和贮存 8.1标志 半导体激光器标志应具有以下内容 产品型号; a b)产品名称 制造日期 d)制造商名称及生产地址; 产品序列号 产品执行的规范标号和名称; 符合GB7247.1和GB2894规定的激光辐射安全标志 g 8.2包装 8.2.1内包装 半导体激光器内包装应满足以下要求 a)应在洁净室内进行防尘包装,洁净室的洁净度应按产品详细规范规定; 包装材料应符合GB/T12339防护用内包装材料的规定 有防静电要求的,应采用防静电包 b 装材料 必要时产品应采取适当的固定措施 8.2.2外包装 半导体激光器外包装应满足以下要求 装箱时应附有必要的产品测试数据、说明书、合格证明、装箱清单; a b符合GB/T191中规定的标志; e)符合GB/T6388中规定的收发货标志; D 应有防潮、防振动和其他必要的保护措施 8.3运输和贮存 半导体激光器运输和贮存应满足以下要求 包装好的半导体激光器应适应常规运输工具运输; a b)贮存条件和年限应符合产品详细规范的规定 12

半导体激光器总规范GB/T31358-2015解读

半导体激光器是一种将电能转换成光能的器件，具有小型化、低功耗、高效率、快速响应等优点，在通信、医疗、工业加工等领域得到广泛应用。为了保证半导体激光器的质量和性能，我国制定了《半导体激光器总规范GB/T31358-2015》。

一、规范适用范围

该规范适用于生产、测试和使用半导体激光器的单位和个人，主要包括以下内容：

• 术语和定义；
• 产品分类与代号；
• 技术要求与试验方法；
• 标志、包装、运输、存储。

二、术语和定义

该规范中包含了大量的术语和定义，这些术语和定义是保证规范实施的基础。例如，该规范中定义了波长、光功率、温度系数等概念，为后续的规范解读和应用提供了准确的依据。

三、产品分类与代号

半导体激光器的种类繁多，为了方便管理和使用，该规范将其分为以下几类：

• 按波长分类；
• 按结构分类；
• 按用途分类；
• 按封装形式分类。

对于每种激光器，规范中都规定了相应的代号，以便于识别和区分。

四、技术要求与试验方法

该规范中详细规定了各类半导体激光器的技术要求和试验方法，主要包括：

• 外观和尺寸；
• 电学性能；
• 光学性能；
• 环境适应性。

通过严格执行这些要求和试验方法，可以保证半导体激光器的质量和性能。

五、标志、包装、运输、存储

该规范还规定了半导体激光器的标志、包装、运输、存储等内容。例如，在激光器上应标明波长、功率等重要参数，在包装和运输过程中要注意防震、防尘、防静电等措施。

六、总结

《半导体激光器总规范GB/T31358-2015》是我国对半导体激光器质量和性能进行规范管理的基本依据。通过本文的介绍，我们了解到该规范的主要内容和应用范围，为相关单位和个人在生产、测试和使用半导体激光器时提供了明确的指导。只有严格按照规范要求进行生产、测试和使用，才能保证半导体激光器的质量和性能，促进行业的健康发展。

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