声明

本文是学习GB-T 31358-2015 半导体激光器总规范. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们

1 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。

2 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/T 191 包装储运图示标志

GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验 A: 低温

GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验 B:高温

GB/T 2423.3 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Cab:
恒定湿热试验

GB/T 2423.5 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/T 2423.10 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验 Fc:振动(正弦)

GB/T 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

GB/T 2829 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验)

GB 2894 安全标志及其使用导则

GB/T 6388 运输包装收发货标志

GB 7247.1 激光产品的安全 第1部分：设备分类、要求

GB/T 7247.13 激光产品的安全 第13部分：激光产品的分类测量

GB/T 10320 激光设备和设施的电气安全

GB/T 12339 防护用内包装材料

GB/T 15313 激光术语

GB/T 31359 半导体激光器测试方法

3 术语和定义

GB/T 15313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 semiconductor laser

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 vertical cavity surface
emitting laser

出光方向垂直于 p-n 结平面的半导体激光器。

注：改写GB/T 15313—2008,定义2.4.21。

GB/T 31358—2015

3.3

边发射半导体激光器 edge emitting semiconductor
laser

出光方向平行于p-n 结平面的半导体激光器。

3.4

快轴发散角 fast axis divergence angle

01

对于边发射半导体激光器，输出激光在垂直于p-n
结平面的最大张角，如图1所示。

style="width:4.21323in;height:4.19342in" />

图 1 快轴发散角和慢轴发散角示意图

3.5

慢轴发散角 slow axis divergence angle

θ/

对于边发射半导体激光器，输出激光在平行于 p-n
结平面的最大张角，如图1所示。

3.6

电光转换效率 electrical-to-optical conversion
efficiency

1p

半导体激光器输出的激光功率与输入的电功率比值，通常以百分数表示。

3.7

阈值电流 threshold current

I th

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 duty cycle

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。

3.9

峰值波长 peak wavelength

。

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/T 31358—2015

style="width:3.86002in;height:3.9732in" />

图 2 峰值波长示意图

3.10

中心波长 central wavelength

A.

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 。

style="width:4.07997in;height:3.91336in" />

图 3 中心波长示意图

3.11

波长-温度漂移系数 coefficient of
wavelength-temperature shift

k

半导体激光器稳定工作时，p-n
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/℃。

4 分类

4.1 按波长分类

650 nm、808 nm、1550 nm、多波长等。

4.2 按半导体芯片衬底材料分类

砷化镓激光器、磷化铟激光器、氮化镓激光器等。

GB/T 31358—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。

4.7 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。

5 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；

c) 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。

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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

1

中心波长

2

峰值波长

3

谱宽度

4

输出光功率

X

X

5

平均功率

×

6

峰值功率

×

7

脉冲能量

×

8

工作电压

9

工作电流

10

阈值电流

11

斜率效率

12

脉冲宽度

×

13

重复频率

X

14

电光转换效率

O

Q

15

波长-温度漂移系数

O

O

16

快轴发散角

O

O

17

慢轴发散角

Q

O

18

偏振度

O

o

19

光束宽度

O

O

20

光强分布

0

O

21

输出功率不稳定度

0

0

22

输出能量不稳定度

×

O

23

占空比

×

O

24

边模抑制比

0

O

25

截止频率

o

注：“●”表示适用；"O"表示可选；"×"表示不适用。

GB/T 31358—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);

b) 引出端定义；

c) 安装尺寸和外形尺寸；

d) 光纤耦合输出端定义(适用时):光纤芯径、数值孔径、光纤连接器类型等；

e) 质量(适用时)。

5.2.3 使用条件

使用条件要求如下：

a) 供电电源条件(电流、电压、脉冲宽度、重复频率等);

b) 环境条件(温度、湿度、洁净度、电磁干扰、光干扰);

c) 冷却条件(适用时),包括水流量、水压、温度控制等；

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

1

高温贮存

温度和时间从以下条件中选取：

温度：+45℃、+55℃、+65℃、+85℃;

持续时间：2h、16 h、72 h、96 h

试验结束后，按照产品详细规范对产 品性能进行检测，检测结果应满足产

品详细规范要求

2

低温贮存

(适用时)

温度和时间从以下条件中选取：

温度： -5℃、 -25℃、 -40℃、 -55℃、 -65℃;

持续时间：2h、16 h、72 h、96 h

试验结束后，按照产品详细规范对产 品性能进行检测，检测结果应满足产

品详细规范要求

3

高温工作

(适用时)

温度和时间从以下条件中选取：

温度：+30℃、+45℃、+55℃、+65℃、+85℃;

持续时间在详细规范中具体制定

在高温环境条件下，按产品详细规范 要求对产品性能进行测试，检测结果

应满足产品详细规范要求

4

低温工作

(适用时)

温度和时间从以下条件中选取：

温度： -5℃、 -25℃、 -40℃、 -55℃;

持续时间在详细规范中具体制定

在低温环境条件下，按产品详细规范 要求对产品性能进行测试，检测结果

应满足产品详细规范要求

5

恒定湿热

(适用时)

温度、湿度和持续时间从以下条件中选取： a)温度：(30±2)℃,相对湿度：(93±3)%; b)温度：(30±2)℃,相对湿度：(85±3)%; c)温度：(40±2)℃,相对湿度：(93±3)%;

d)温度：(40±2)℃,相对湿度：(85±3)%;

e)持续时间：12h、16 h、24h、48h、4 d、10 d、21 d、56 d

试验结束后，按照产品详细规范对产 品性能进行检测，检测结果应满足产

品详细规范要求

GB/T 31358—2015

表 2 ( 续 )

序号

试验

条 件

要 求

6

振动

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：

a)加速度：50.0 m/s²(5.0g),频率范围：5 Hz～55 Hz,

扫频循环次数：10次；

b)加速度：100.0 m/s²(10.0g),频率范围：10 Hz~

500 Hz,扫频循环次数：5次；

c)加速度：200.0 m/s²(20.0g),频率范围：20 Hz~

2000 Hz,扫频循环次数：4次；

d)持续时间：4 min、10 min、30 min、90 min

试验结束后，按照产品详细规范对产 品性能进行检测，检测结果应满足产

品详细规范要求

7

冲击

三个互相垂直方向，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：50.0 m/s²(5.0g);

b)加速度：150.0 m/s²(15.0g);

c)加速度：300.0 m/s²(30.0g);

d)加速度：500.0 m/s²(50.0g)。

波形、持续时间、循环次数应按照产品详细规范规定

试验结束后，按照产品详细规范对产 品性能进行检测，检测结果应满足产

品详细规范要求

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

表征方式

连续

半导体激光器

脉冲

半导体激光器

准连续

半导体激光器

工作时间(h)

o

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/T 10320 的规定。

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6 测试要求

6.1 一般要求

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：86 kPa～106 kPa;

b) 环境温度：20℃~25℃;

c) 相对湿度：30%～70%;

d) 环境洁净度：按照产品详细规范规定；

e) 无光噪声和明显气流；

f) 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；

h) 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：

a) 测试仪器量程满足被测半导体激光器参数范围；

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；

c) 符合计量检定要求，且在计量有效期内。

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措施。

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。

6.3 性能和结构参数测试

6.3.1 性能测试

半导体激光器的光电性能测试应依据GB/T
31359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细规范进行测试，测试结果应满足产品详细规范要求。

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：

a) 高温贮存试验按GB/T 2423.2进行；

GB/T 31358—2015

b) 低温贮存试验按GB/T 2423.1进行；

c) 高温工作按 GB/T 2423.2 进行；

d) 低温工作按GB/T 2423.1 进行；

e) 恒定湿热试验按GB/T 2423.3进行；

f) 振动(正弦)试验按GB/T 2423.10进行；

g) 冲击试验按 GB/T 2423.5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：

a) 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；

b) 半导体激光器配套电系统的安全测试应按GB/T 10320 的规定进行。

7 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：

c) 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

一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/T 2828.1 或者GB/T
2829 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。

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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

1

外观质量

5.1

6.2

2

中心波长

5.2.1

6.3.1

3

峰值波长

5.2.1

6.3.1

4

谱宽度

5.2.1

6.3.1

5

输出光功率

5.2.1

6.3.1

6

平均功率

5.2.1

6.3.1

7

峰值功率

5.2.1

6.3.1

8

脉冲能量

5.2.1

6.3.1

9

工作电压

5.2.1

6.3.1

10

工作电流

5.2.1

6.3.1

11

阈值电流

5.2.1

6.3.1

12

斜率效率

5.2.1

6.3.1

13

脉冲宽度

5.2.1

6.3.1

14

重复频率

5.2.1

6.3.1

15

电光转换效率

5.2.1

6.3.1

16

波长-温度漂移系数

5.2.1

6.3.1

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

偏振度

5.2.1

6.3.1

20

光束宽度

5.2.1

6.3.1

21

光强分布

5.2.1

6.3.1

22

输出功率不稳定度

5.2.1

6.3.1

23

输出能量不稳定度

5.2.1

6.3.1

24

占空比

5.2.1

6.3.1

25

边模抑制比

5.2.1

6.3.1

26

截止频率

5.2.1

6.3.1

27

结构参数

5.2.2

6.3.2

28

高温贮存

5.3

6.4

29

低温贮存

5.3

6.4

30

高温工作

5.3

6.4

31

低温工作

5.3

6.4

GB/T 31358—2015

表 4 ( 续 )

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

32

恒定湿热

5.3

6.4

33

振动

5.3

6.4

34

冲击

5.3

6.4

35

寿命

5.4

6.5

36

安全

5.5

6.6

注：“●”表示必检项目：“一 ”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；

b) 结构、工艺、关键材料有重大改变，可能影响产品性能时，

c) 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。

GB/T 31358—2015

8 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：

a) 产品型号；

b) 产品名称；

c) 制造日期；

d) 制造商名称及生产地址；

e) 产品序列号；

f) 产品执行的规范标号和名称；

g) 符合 GB 7247.1和 GB2894 规定的激光辐射安全标志。

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；

b) 包装材料应符合GB/T 12339
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

装材料；

c) 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：

a) 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；

b) 符合 GB/T 191 中规定的标志；

c) 符合GB/T 6388 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：

a) 包装好的半导体激光器应适应常规运输工具运输；

b) 贮存条件和年限应符合产品详细规范的规定。

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