夜深了|技术大咖测试笔记之2601B-PULSE让VCSEL设计有信心夜深了

夜深了，你正开车回家。你很累，想赶紧上床睡觉。突然，路中间出现了一个庞然大物。汽车紧急制动，防止撞上动物，同时防止脱离道路。通过光线检测和定距技术，也称为LIDAR ，您的汽车成功地防止了一起车祸。

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LIDAR是一种3D传感技术，采用各种波长的脉冲式激光，测量可变距离，检测车辆前方、后方或侧面的物体。 LIDAR系统的核心是垂直腔表面发射激光器(VCSEL) ，这种半导体器件从顶部表面垂直发射激光。 VCSEL从表面垂直发出光，使其成为LIDAR系统的完美器件。
VCSEL的优势之一，是能够在半导体晶圆上制造，可以简便地测试电气性能和光学性能。此外，由于LIDAR系统在阵列中要求数千个单独的VCSEL来执行关键事务型应用，因此必须在生产工作流程的各个阶段执行有效测试。通过各阶段测试，可以在早期剔除不良VCSEL ，让结果更可预测，让良品率更可控，并降低铸造成本。

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那么问题来了：VCSEL测试面临着一长串挑战，而且挑战只会随着技术进步不断提高。这篇博文意在更深入地考察这些挑战，以及泰克科技旗下公司吉时利最新推出的2601B-Pulse脉冲器/SMU仪器可以怎样帮助设计人员克服这些挑战。
使用传统SMU进行VCSEL测试的挑战
设计人员通常使用传统仪器测试VCSEL ，如源测量单元(SMUs) ，但随着技术不断进步，测试挑战数量正不断增多。下面是其中五个最大的挑战。
第一， LIDAR使用的VCSEL要求更高的功率，因此需要更高的测试电流。引入更高的测试电流因自热提高了器件损坏的风险，在晶圆上测试时，这可能会成为问题，因为它会严重降低良品率。
第二，要求在晶圆上进行脉冲电流测试，以使器件热量达到最小，一般要求几十微秒的脉宽及一位数微秒或以下的上升时间。
【夜深了|技术大咖测试笔记之2601B-PULSE让VCSEL设计有信心】第三，测试系统中使用的电缆长度及相关电感影响着仪器提供干净的、快速上升时间、无过冲、无下冲的脉冲的能力。
第四，对LIDAR应用， VCSEL通常被驱动到高达10A ，包括在阵列中。但巨大的挑战是生成短脉冲，短达10微秒，且上升时间非常短，通常不到2微秒。这一点非常关键，因为90%以上的VCSEL客户要求脉冲电流波形稳定，以保证光峰值功率、近场和远场测量的准确度。
第五，遗憾的是，并不是所有脉冲器/SMU仪器都会输出高质量脉冲。某些仪器容易过冲，上升时间长，下降时间长。许多仪器要求手动调谐来改善脉冲波形形状，特别是在为VCSEL提供电流脉冲时，其电感可能会在不同器件之间及因测试电缆电感而变化。

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在电流以非常小的脉宽发送脉冲时，某些SMUs容易过冲，下降时间长。
最首要的，即使在特定电流电平下调谐脉冲输出，仍不能保证手动调谐可以得到一致的脉冲波形，特别是在测试脉冲式IV幅度扫描的VCSEL时。某些脉冲器/SMU解决方案要求大量的调谐参数，如带宽、补偿频率、零极点、负载阻抗和上升时间。但在生产测试中，在车间里调谐脉冲输出要么不方便，要么效率差。因此，行业一直要求泰克/吉时利这样的公司开发速度更快、电流更高的源和测量设备，以便提供他们所需的性能。
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