專利名稱：測(cè)定可調(diào)諧激光器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)定可調(diào)諧激光器的方法，同時(shí)有系統(tǒng)地發(fā)現(xiàn)良好的工作點(diǎn)。
該方法可以用來測(cè)定和選擇波長(zhǎng)覆蓋范圍已經(jīng)處于一初始范圍內(nèi)的激光器，并且系統(tǒng)地發(fā)現(xiàn)良好的工作點(diǎn)。
可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器有多個(gè)不同的區(qū)(section)，通過這些區(qū)可將電流注入，一般有三個(gè)或四個(gè)這樣的區(qū)。通過調(diào)節(jié)注入到不同區(qū)的電流，可以控制激光器的波長(zhǎng)，功率和模式純度。模式純度表明該激光器應(yīng)該被調(diào)節(jié)到一個(gè)工作點(diǎn)，即調(diào)節(jié)為三個(gè)或四個(gè)注入驅(qū)動(dòng)電流的組合，其特征在于該激光器遠(yuǎn)離會(huì)發(fā)生所謂的跳模的驅(qū)動(dòng)電流的組合，在該電流組合處激光發(fā)射是可調(diào)的，并且旁模抑制(a side modesuppression)較高。
對(duì)于不同應(yīng)用需要特定波長(zhǎng)控制。例如在傳感器應(yīng)用中，為了盡可能避免跳模必須可以連續(xù)調(diào)節(jié)激光器。在通訊應(yīng)用中，在設(shè)置好驅(qū)動(dòng)電流和溫度后，激光器必須在一個(gè)非常長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)使波長(zhǎng)保持有非常高的精度。在這方面，一般的精度為0.2納米，一般的時(shí)間長(zhǎng)度為20年。
為了能夠控制激光器，必須測(cè)定激光器作為不同驅(qū)動(dòng)電流函數(shù)的性能。必須在使用激光器之前在制造激光器之后確定這些性能。
一般通過將激光器連接到不同測(cè)量?jī)x器，然后系統(tǒng)地改變驅(qū)動(dòng)電流來實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器性能的測(cè)定。這類儀器一般為功率計(jì)，測(cè)量波長(zhǎng)和旁模抑制的光譜分析儀，以及線寬測(cè)量?jī)x器。這種激光器測(cè)量過程，使得所有這些參數(shù)可以作為全部不同驅(qū)動(dòng)電流的函數(shù)而被完全測(cè)定。
一個(gè)問題是激光器表現(xiàn)出一種滯后現(xiàn)象。這些滯后導(dǎo)致激光器將以波長(zhǎng)和功率的形式相對(duì)于一個(gè)給定驅(qū)動(dòng)電流設(shè)置即一個(gè)給定工作點(diǎn)，產(chǎn)生不同的輸出信號(hào)，依賴于對(duì)于為了達(dá)到所要求的工作點(diǎn)而改變的所述驅(qū)動(dòng)電流，激光穿過的路徑。從而，這意味著給定的驅(qū)動(dòng)電流設(shè)置將未必會(huì)必定產(chǎn)生所期望的波長(zhǎng)或功率。
本發(fā)明涉及一種可以保證獲得確定工作點(diǎn)的方法。
因此，本發(fā)明涉及一種測(cè)定可調(diào)諧激光器并確定適合的激光器工作點(diǎn)的方法，其中該激光器包括兩個(gè)或多個(gè)其中的注入電流可以改變的可調(diào)諧區(qū)，所述區(qū)包括至少一個(gè)反射器區(qū)和一個(gè)相位區(qū)，其特征在于在通過相應(yīng)的其余可調(diào)諧區(qū)注入不同的恒定電流的場(chǎng)合下，改變通過反射器區(qū)注入的電流即反射器電流；測(cè)量激光器前或后反射鏡處的激光功率輸出；沿一個(gè)方向掃描該反射電流，然后沿相反方向掃描并回到其初始值，同時(shí)測(cè)量并存儲(chǔ)其功率；計(jì)算對(duì)于一個(gè)大小相同但掃描方向不同的反射電流的功率差；對(duì)那些所產(chǎn)生的功率差小于一預(yù)定值的電流組合進(jìn)行檢測(cè)，并作為無滯后電流組合存儲(chǔ)。
現(xiàn)在將部分地參照實(shí)施例，部分地參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1為DBR激光器去掉一部分后的透視圖；圖2為可調(diào)諧光柵耦合取樣反射器(GCSR)激光器的橫截面圖；圖3為取樣光柵DBR激光器的橫截面圖；圖4為說明功率輸出作為反射器電流函數(shù)的示意圖；圖5為對(duì)于耦合器電流以反射器電流為函數(shù)的滯后圖樣的圖示；圖6為表示相電流、耦合器電流和反射器電流的三維示意圖；圖7為對(duì)于DBR激光器的滯后區(qū)的圖示。
圖1給出的DBR激光器包括三個(gè)區(qū)，叫做布拉格反射器1，相位區(qū)2和增益區(qū)3。通過各自導(dǎo)電體4、5、6向各區(qū)注入電流來控制各區(qū)。
圖2為可調(diào)諧光柵耦合取樣反射器(GCSR)激光器的橫截面圖。這種激光器包括四區(qū)，即布拉格反射器7，相位區(qū)8，耦合器9和增益區(qū)10。通過向區(qū)中注入電流來控制各區(qū)。
圖3為取樣光柵DBR激光器的橫截面圖，也包括四區(qū)11，12，13，14，其中區(qū)11和14為布拉格反射器，區(qū)13為相位區(qū)，區(qū)12為增益區(qū)。
這三種激光器類型是常見的，不過還存在其它類型的激光器。
雖然下面所描述的本發(fā)明主要參照根據(jù)圖2的GCSR激光器，可以理解到本發(fā)明不限于任何特定類型的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，而是可以使用附圖中沒有給出的任何可調(diào)諧激光器。
本發(fā)明涉及一種測(cè)定可調(diào)諧激光器并確定適宜的激光器工作點(diǎn)的方法。從而該激光器包括兩個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧的區(qū)，可以以一種公知的方式改變注入電流。這種類型的激光器包括至少一個(gè)反射器區(qū)和一個(gè)相位區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在激光器前或后反射鏡處測(cè)量激光功率輸出時(shí)，通過反射器區(qū)所注入的電流，即反射電流，隨著各自剩余可調(diào)諧區(qū)的不同恒定注入電流而變化。當(dāng)測(cè)量并存儲(chǔ)功率輸出時(shí)，反射電流開始時(shí)沿一個(gè)方向掃描，然后沿相反方向掃描并回到初始值。
圖4給出了滯后效應(yīng)。當(dāng)反射器電流R從初始值增加到預(yù)定的最大值時(shí)，激光功率P通過整個(gè)實(shí)線曲線15。當(dāng)反射電流回落到所述初始值時(shí)，功率P通過該實(shí)線曲線，不過在某些部分電流沿虛線曲線段16。在所述部分的偏差是因?yàn)榧す馄鞯臏螅す馄髟诓煌刂齐娏魈幗?jīng)歷了跳模，取決于掃描方向。從而曲線的這些部分為滯后區(qū)。
當(dāng)然，激光器可以發(fā)射不同波長(zhǎng)和不同功率輸出，取決于激光器對(duì)于相同一個(gè)反射器電流是否沿所述曲線的較低部分16還是沿較高部分15工作。這意味著一定電流組合將不能導(dǎo)致激光器必然發(fā)出某一波長(zhǎng)或某一確定功率的光。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于大小相同但掃描方向不同反射器電流R計(jì)算功率差。圖4給出了沿R-軸的功率差，在滯后區(qū)功率P差的絕對(duì)值。用區(qū)域17來描述滯后功率。
根據(jù)本發(fā)明，還可以檢測(cè)在預(yù)定大小以下的那些可以產(chǎn)生功率差即所述絕對(duì)值的電流組合。在圖4中，處于區(qū)域17之間的那些反射器電流R的值在所述預(yù)定值以下。這些值被存儲(chǔ)為反射器電流與剩余注入電流之間的無滯后電流組合。
當(dāng)激光器包括一個(gè)相位區(qū)，一個(gè)耦合器區(qū)和一個(gè)反射器區(qū)時(shí)，通過使用恒定相位電流PH，而改變耦合器電流C與反射器電流R來測(cè)量激光器在不同平面內(nèi)的功率輸出，其中反射器電流R是內(nèi)部可調(diào)的。圖5給出了部分分析。
圖5給出，對(duì)于給定相位電流，耦合器電流作為反射電流的函數(shù)。Z-軸為滯后值，即在每個(gè)滯后區(qū)18內(nèi)功率差的絕對(duì)值。這些區(qū)域相當(dāng)于圖4中的滯后區(qū)17。從而，沿圖5中沿線A-A的截面相當(dāng)于根據(jù)圖4的曲線。
當(dāng)相對(duì)于不同相位電流PH測(cè)量根據(jù)圖5的這種C-R平面時(shí)，可以獲得圖6所示的三維圖。原則上，C-R平面的滯后區(qū)域18在三維空間C，R，PH中擴(kuò)展為圓柱形體19。對(duì)于C，R和PH的組合，這些柱體構(gòu)成了滯后區(qū)。無滯后區(qū)域是位于柱體19之間的區(qū)域。圖6僅給出了基本原理，沒有按比例畫出。
在這個(gè)方法實(shí)施例中，確定并存儲(chǔ)了相位電流、耦合器電流和反射器電流之間三維空間的無滯后電流組合。例如，激光器沿著點(diǎn)劃線20-22移動(dòng)時(shí)不發(fā)生滯后，改變沿各個(gè)線20-22的波長(zhǎng)。
根據(jù)一個(gè)最佳實(shí)施例，注入到增益區(qū)的電流是恒定的，而其余電流是變化的，因?yàn)樵鲆骐娏鞑粫?huì)產(chǎn)生任何明顯的滯后。
雖然當(dāng)前以GCSR激光器為例進(jìn)行了測(cè)量，可以理解的是本發(fā)明可以用于如前面所述的任何類型的激光器。
可以采用前面所述的方式測(cè)定根據(jù)圖3的取樣光柵DBR激光器，為了測(cè)量對(duì)于不同相位電流的滯后區(qū)，當(dāng)向其中一個(gè)反射器區(qū)施加一個(gè)恒定電流時(shí)，允許各個(gè)反射器區(qū)11、14的電流發(fā)生掃描。
DBR激光器僅有一相位區(qū)和一個(gè)反射器區(qū)。在DBR激光器的情形下，相應(yīng)于圖6中的曲線為二維曲線。圖7給出了一個(gè)這類曲線。Z-軸表示滯后效應(yīng)的絕對(duì)值。區(qū)域23表示滯后區(qū)，線24-26表示激光器沿著這些線可以無滯后的工作。激光器所發(fā)出的波長(zhǎng)沿線24-26而變化。
根據(jù)一最佳實(shí)施例，對(duì)于產(chǎn)生無滯后區(qū)的電流組合，確定激光器的發(fā)射波長(zhǎng)。例如，可能沿圖6中的線20-22發(fā)生。從而，在已經(jīng)被使用之后，可以控制激光器發(fā)射一定波長(zhǎng)，同時(shí)具有使激光器不會(huì)工作在滯后區(qū)的電流組合。
在某些情形下，控制激光器使其工作點(diǎn)位于滯后區(qū)而不是位于滯后區(qū)之間，可能是比較有益的。在這類情形下，必須控制激光器，使得它沿正確方向接近該工作點(diǎn)，即被控制的激光器區(qū)具有上升或下降的電流。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，確定在不同電流平面發(fā)生滯后區(qū)的規(guī)律性，例如在耦合器電流反射電流平面。圖5對(duì)此進(jìn)行了說明。
圖5給出了多個(gè)滯后區(qū)18，其尺寸與位置都是相當(dāng)規(guī)則的。假設(shè)滯后區(qū)是規(guī)則的，考慮到激光器是可以被控制，通過改變電流組合而發(fā)出不同的波長(zhǎng)，對(duì)于這些電流組合沒有意外的不連續(xù)跳變。
不過，圖5沒有參數(shù)26所表示的滯后區(qū)。這表明包括某種不規(guī)則性的激光器可能產(chǎn)生意外的跳變，如跳模，或者對(duì)于某一連續(xù)變化的電流組合，其特性改變是非連續(xù)的。
根據(jù)一個(gè)最佳實(shí)施例，對(duì)于不同相位電流確定所述C-R平面的規(guī)律性。
滯后圖樣非規(guī)則性的發(fā)現(xiàn)可以作為確定激光器是殘品的依據(jù)。
雖然上面所描述的本發(fā)明是相對(duì)于兩種激光器作出的，可以理解的是本發(fā)明適用于包括電流注入?yún)^(qū)并產(chǎn)生滯后的任何類型的激光器。
還可以理解到，注入電流的區(qū)相對(duì)于反射器電流的滯后的測(cè)定是不重要的。
本發(fā)明并不局限于前面所述并說明的實(shí)施例，在權(quán)利要求范圍內(nèi)可以作出多種變形。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定可調(diào)諧激光器并確定適合的激光器工作點(diǎn)的方法，其中該激光器包括兩個(gè)或多個(gè)其中的注入電流可以改變的可調(diào)諧區(qū)，所述區(qū)包括至少一個(gè)反射器區(qū)和一個(gè)相位區(qū)，其特征在于在通過相應(yīng)的其余可調(diào)諧區(qū)注入不同的恒定電流的場(chǎng)合下，改變通過反射器區(qū)注入的電流，即反射器電流；在激光器的前或后反射鏡處測(cè)量激光器的功率輸出；沿一個(gè)方向掃描該反射器電流，然后沿相反方向掃描并回到其初始值，同時(shí)測(cè)量并存儲(chǔ)其功率；計(jì)算對(duì)于一個(gè)大小相同但掃描方向不同的反射器電流的功率差；對(duì)那些所產(chǎn)生的功率差小于一預(yù)定值的電流組合進(jìn)行檢測(cè)，并作為無滯后電流組合存儲(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該激光器包括一相位區(qū)，一耦合器區(qū)和一個(gè)反射器區(qū)，其特征在于測(cè)量不同平面內(nèi)的激光器功率輸出，每一功率輸出具有恒定的相位電流，但變化的耦合器電流C和反射器電流R，其中反射器電流R是內(nèi)部可調(diào)的；并且以三維空間存儲(chǔ)相位電流PH、耦合器電流C和反射器電流R的無滯后電流組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于注入相位區(qū)中的電流PH是恒定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于確定不同電流平面內(nèi)例如在耦合器電流—反射器電流平面內(nèi)，滯后區(qū)(18)發(fā)生的規(guī)律性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于對(duì)于不同相位電流PH確定所述平面內(nèi)的所述規(guī)律性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于對(duì)于可產(chǎn)生無滯后區(qū)域的電流組合，確定激光器所發(fā)射的波長(zhǎng)。
全文摘要
一種測(cè)定可調(diào)諧激光器并確定適宜的激光器工作點(diǎn)的方法,其中該激光器包括兩個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧區(qū),注入?yún)^(qū)中的電流是可變的,所述的區(qū)包括至少一個(gè)反射器區(qū)和一個(gè)相位區(qū)。本發(fā)明的特點(diǎn)在于:在通過相應(yīng)的其余可調(diào)諧區(qū)注入不同的恒定電流的場(chǎng)合下,改變通過反射器區(qū)注入的電流,即反射器電流;在激光器的前或后反射鏡處測(cè)量激光器的功率輸出;沿一個(gè)方向掃描該反射器電流,然后沿相反方向掃描并回到其初始值,同時(shí)測(cè)量并存儲(chǔ)其功率;計(jì)算對(duì)于一個(gè)大小相同但掃描方向相反的反射器電流的功率差;對(duì)那些所產(chǎn)生的功率差小于一預(yù)定值的電流組合進(jìn)行檢測(cè),并作為無滯后電流組合存儲(chǔ)。
文檔編號(hào)H01S3/00GK1340229SQ0080385
公開日2002年3月13日 申請(qǐng)日期2000年2月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月17日
發(fā)明者拉爾斯·安德森 申請(qǐng)人:阿爾蒂通股份公司