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1、LIV測試的目標 LIV（或PIV）是一種廣泛用于光電材料、芯片、器件性能評估的測試。 多數情況下，LIV測試環境中，除了光功率、電流、電壓測試，設計人員和測試人員還會利用已搭建的系統，加入溫控和光譜測量的項目。通過對這些被測件的光功率、激勵電流/電壓、光譜，以及上述參數隨溫度的變化，經過計算和數據/圖像處理，可以獲得很多關鍵參數和圖表，包括： 直接參數 可以直接讀取或獲得的測量值，如：工作電壓；工作電流；光功率（通過探測器光電流標定參數）；背光電流（如果有背光探測器）；峰值波長；邊模抑制比；溫度等 間接參數 需要計算分析獲得的激光參數，如：閾值電流；輸出Kink（非線性）；斜效率；轉化效率；半高寬；等效電阻；結溫等 可視圖表 包括：L-I-V曲線（包括P-I、I-V、I-轉換效率等）；波長-I曲線；波長-溫度曲線；功率-溫度曲線；工作電壓-溫度曲線；其它需要的多維視圖等 
典型的LIV結果繪圖 2、LIV測試的系統搭建要素 LIV測試需要根據被測件參數的不同，搭建相應的測試系統。這些需納入考慮的要素包括： 激勵信號的接入方式 如果被測件是wafer或裸芯片，需要探針臺；如果是經過封裝的器件，需要相應的測試夾具（治具）。
典型的cos封裝VCSEL陣列測試夾具 溫控方式 無論是外部控溫，還是被測件內部的TEC溫控，都需要在搭建系統時考慮。通常情況下，高溫相對較為容易；0℃以下的溫控，特別是-40℃這種極限溫度下時，由于需要避免結霜和考慮收光等因素，實現起來相對較繁瑣。 激勵源 大部分的LIV測試中，被測件都采用的電流激勵。需根據激勵的特性，如CW還是QCW、激勵電流的大小、電流掃描的范圍和精度等因素來選擇激勵源。 光功率測試 部分被測件帶有尾纖，可以用光功率計來直接測量；其它類型的被測件發出的光信號都需要經過積分球均勻化后，使用測試探測器光電流的方式來確定光功率。光電流測試，需要根據電流測試的精度，選擇合適的電流表來完成。 電壓測試 由于這個測量項對轉化效率的精度影響顯著，所以要考慮精確測試光器件工作電壓的方法。通常情況下，無論是使用探針臺還是夾具，都建議使用四線法。另外，測試線纜的選擇也會影響測試結果。 光譜測試時的光信號耦合 測試不帶尾纖的被測件光譜時，需要考慮如何將光信號耦合進光譜儀。對于大功率器件，積分球上額外的一個開孔就可以解決這個問題；但對于常規器件，由于功率較小，積分球耦合的光功率不足以支持光譜儀的測試要求，所以常常需要一個專門的耦合機制（如可移動的光纖配合收光透鏡）來實現，不同的耦合機制存在較大的測試效率區別。 儀器的同步 多臺儀器的同步在QCW測試模式下非常重要，不僅有系統時序的控制，還有測量儀器（如電流測試設備）的測量時間選擇。QCW測試結果不穩定大多來自于系統級同步的問題。 軟件和算法 儀器控制和后續數據處理、計算和顯示需要系統級軟件。特別的，很多測試項有相關的標準來指導其算法，如閾值電流的判斷就有最小二乘法和二階導數法等不同方法。測試人員需根據需要編寫軟件，以得到相應結果。 系統級的考量 從上述要素的描述中，可以明顯看出：LIV不是一個簡單的測試，它需要從被測件的形態和性能特點、測試項目、測試方法和算法等去綜合考慮測試夾具的制備、測試儀器的選擇、測試系統的搭建，以及測試軟件的編制。整個過程涵蓋了夾具設計、機械加工、儀器調研、組網調試、數據分析、算法實現等步驟，進一步的，如誤差分析和結果溯源等，都需要系統級的考量。 3、LIV測試的系統組成舉例 本節將介紹幾種典型的高精度LIV測試系統，包括：經典光通信LIV測試系統；消費類/大功率激光器LIV測試系統；用于wafer和芯片的LIV測試系統。 經典光通信LIV 在經典光通信器件的LIV測試中，被測件一般使用連續（CW）驅動、一般電流范圍0-100mA；其發出的激光使用積分球均勻化以后，通過測試積分球上PD的輸出電流以及對應波長的響應系數R，可以準確對應被測件的光功率；根據需要，LIV系統中會加入溫控機制；在有背光探測器的情況下，還會加入一個小電流測試設備，以測量其背光電流。下圖是一個典型的光通信LIV測試系統框圖（未包括光譜測試部分）：
經典光通信 LIV測試框圖 其中： Integrating Sphere是積分球，帶有經過波長和功率標定的PD探測器（即圓框內的探測器） S系列數字源表是源測量單元（SMU），在系統中提供電流源，并同時測試被測件的工作電壓 2502是雙通道高精度電流表，兩個通道分別測量積分球探測器和背光探測器（中部灰框中右下角PD）的輸出電流 2510是溫控源表，為被測件內部或測試夾具/載臺上的溫控器提供溫度控制機制，其功能包括溫度值讀取（如通過thermistor熱敏電阻）、溫控器控制（如通過TEC Peltier）和PID調諧（內部算法）等 圖中的fiber表示被測件帶有尾纖。如果被測件不帶尾纖，可將被測件靠近積分球口（通常在開口切線以內），使得積分球能完全收光 上位機控制整個測試流程，獲取數據并分析顯示 經典光通信用LIV測試系統由于使用CW模式，其實現相對簡單，無需特別考慮儀器間的同步。 消費類/大功率激光器LIV測試系統 對于消費類和大功率激光器，如用于3D sensing的VCSEL陣列和用于激光雷達的大功率LD，其功率通常會達到百毫瓦或瓦級，被測件的自熱效應對測試結果有較大影響，故通常情況下會使用QCW（準連續/脈沖）方式測試LIV。下圖是一個典型的使用QCW模式的LIV測試系統框圖：
QCW模式的LIV測試框圖 這個測試系統和光通信LIV測試系統的主要不同點是： 激勵源改用2602B型雙通道源表(當然也可以改成S型源表2臺)，該型SMU支持輸出脈沖電流（即支持QCW）。使用其一條通道發出脈沖電流，并測試被測件的工作電壓。 使用支持脈沖電流測試的DMM7510型數字萬用表測試積分球探測器輸出電流；背光電流使用源表的另一條通道測試。 由于使用脈沖方式，整個系統的同步觸發非常重要。 用于wafer和芯片的LIV測試系統 在wafer和芯片的的研發和芯片的品質管控（如來料檢測和失效分析）中，設計人員和測試人員常常面對各種形狀大小不同、電極分布各異、封裝形式多變、工作溫度變化范圍大、邊發光或垂直發光等特性不同的激光器裸die。這時，被測件的變化常常帶來在LIV和光譜分析中工程實現的難度。面對這種情況，綜合、高效的LIV和光譜測試平臺對于降低測試設置難度、提高工作效率可以起到很大的作用。 在這類測試平臺的搭建中，考慮的因素較多，包括： 探針臺相關：可保證積分球靈活移動以準確對位；吸附孔大小合適以適應不同被測件 積分球：可能使用多個積分球，以適應不同的發光角度和功率要求 光譜測試：根據效率和成本的要求設計光纖耦合的方式，考慮使用螺旋逼近還是AOI自動光學檢測 溫控：考慮控溫效率和操作人員安全，特別是高溫（超過85℃）情況下 測試儀器：選用精度高、指標范圍大、支持工作模式多儀器，以覆蓋更寬的激勵和量測要求 測試治具：針對各種被測件形態和激勵、溫控要求，設計治具 軟件編寫：使用模塊化方式編寫測試軟件，以足夠適應各種被測件要求 這類用于wafer和芯片的測試平臺通常是高度定制化的系統，需要有較多實際測試經驗的研發人員來完成。雖然不少用戶有能力自己搭建，但從時間成本和人力成本上看，專業的測試系統集成商例如普賽斯儀表可以以更高的性價比完成。 小結 LIV的核心是得到光功率、工作電流和工作電壓，配合這些參數隨溫度、激勵電流的變化，可以計算出多種光電元器件關鍵參數。在研發階段，高精度的LIV測試系統可以準確驗證光芯片和光器件的性能；在量產階段，可以幫助分析芯片或器件質量以及失效原因。 傳統LIV測試多使用CW模式，而大功率和新興消費類光電器件則更多選擇QCW。 S型高精度數字源表、電流表、溫控設備在LIV測試上應用多年，其優異的指標和可靠性獲得了業界的廣泛認可。使用Precise搭建的LIV系統可以給研發和質檢人員提供更高的性能把握度。 |
