專利名稱：穩(wěn)定激光波長的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及可調(diào)諧激光器和其它可調(diào)諧光學(xué)信號源，并尤其涉及一種利用多個(gè)或標(biāo)準(zhǔn)具穩(wěn)定激光波長的方法和系統(tǒng)。
光纖通信系統(tǒng)提供低損耗和極大的信息載運(yùn)量。實(shí)際中，光纖的帶寬可以用于利用不同的載波同時(shí)傳遞多種不同的信道。用在通信系統(tǒng)中的各個(gè)信道的波長已由國際電信協(xié)會(ITU)方格坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化。ITU方格坐標(biāo)包括大約191,900GHz～195,800GHz的頻率，每大約100GHz出現(xiàn)一個(gè)單獨(dú)的信道。有關(guān)的技術(shù)稱作波分多路復(fù)用技術(shù)(WDM)。稠密的WDM或DWDM系統(tǒng)提供25～50GHz的信道間隔。
各個(gè)信道所占用的波帶寬度依據(jù)于多個(gè)因素，包括外加信息帶寬、接受載波頻移的限度、載波頻率的不確定度，并依據(jù)于對由不理想的濾波器所致的信道之間串饋的可能的減少。
為了增大信道數(shù)量，需要具有穩(wěn)定和精確地控制波長的激光器提供窄間隔的多種波長。已有各種方法用于把激光器的振蕩限制到一個(gè)信道。一種方法是分配式反饋機(jī)制。分配式反饋(DFB)激光器是一種最通行的通訊激光器。與激光器結(jié)構(gòu)結(jié)為一體的光柵把輸出限制到一個(gè)頻率。另一種最通行的方法是溫度調(diào)諧，需要使用與此種激光裝置結(jié)合的選頻外腔/標(biāo)準(zhǔn)具，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)具的響應(yīng)曲線探測激光器工作的輸出波長。典型的標(biāo)準(zhǔn)具響應(yīng)曲線示于

圖1。激光頻率可以根據(jù)歸一化的標(biāo)準(zhǔn)具輸出確定，并因此通過改變激光器的溫度來調(diào)節(jié)。此方法甚至允許在改變環(huán)境溫度的情況下鎖定激光器的波長。標(biāo)準(zhǔn)具響應(yīng)曲線的峰值之間的頻率差也被認(rèn)做自由頻譜范圍(FSR)。大約1mm厚的標(biāo)準(zhǔn)具的FSR約為100GHz，所以與ITU方格坐標(biāo)規(guī)定的信道近似間隔一致。
為了提供不同波長信道之間的更好區(qū)分以及由此更有效地調(diào)諧，最好在光學(xué)成套裝置中有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具，使得響應(yīng)曲線斜率最大的位置對應(yīng)于所需的信道。所以，例如響應(yīng)曲線如圖1所示的標(biāo)準(zhǔn)具將更適于鎖定頻率為F1的信道至頻率為F2的信道。但是，很難確保光學(xué)成套裝置中的標(biāo)準(zhǔn)具有一個(gè)與發(fā)送方格坐標(biāo)的所需信道對準(zhǔn)的響應(yīng)曲線。為了消除這種問題，已知在光學(xué)成套裝置中采用一個(gè)分級標(biāo)準(zhǔn)具或多個(gè)長度稍有差異的標(biāo)準(zhǔn)具。由于光學(xué)成套裝置的尺寸限制，標(biāo)準(zhǔn)具的數(shù)量典型地限制在兩個(gè)。具有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具(或一個(gè)分級標(biāo)準(zhǔn)具)導(dǎo)致響應(yīng)曲線相對于圖2中所示的另一條曲線平移，由此確保至少一個(gè)響應(yīng)曲線將充分地與如上所述的ITU方格坐標(biāo)對齊。在實(shí)際當(dāng)中，標(biāo)準(zhǔn)具選擇成響應(yīng)曲線相對于另一條曲線移動(dòng)大約三分之一個(gè)FSR。所以標(biāo)準(zhǔn)具的任何角度失準(zhǔn)都可以通過在標(biāo)準(zhǔn)具(或分級標(biāo)準(zhǔn)具的標(biāo)準(zhǔn)具部分)的制造和可靠性測試時(shí)判斷哪一個(gè)響應(yīng)最順利地相對于ITU方格坐標(biāo)定位、并通過選擇在隨后的激光器頻率/波長的測量中使用的響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)具路徑來計(jì)算。
但是，利用如上所述的分級或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具確定激光頻率也有問題。例如，一旦選定后續(xù)測量激光器輸出時(shí)所使用的標(biāo)準(zhǔn)具路徑，則系統(tǒng)就被設(shè)置為此路徑，不從最終的產(chǎn)品和再測試系統(tǒng)中移去此系統(tǒng)就不能改變路徑。
為了保持光學(xué)成套裝置的緊湊，標(biāo)準(zhǔn)具和激光器典型地定位在同一基板上。如前所述，激光器的激光波長通過調(diào)節(jié)激光器的溫度而改變，這也導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)具安置其上的基板的溫度變化。當(dāng)激光器老化時(shí)，或當(dāng)激光器在不同的驅(qū)動(dòng)電流下工作時(shí)，將必須有一個(gè)不同的工作溫度。當(dāng)調(diào)節(jié)基板的溫度時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)具的溫度變化如此之大，導(dǎo)致其光學(xué)特性也發(fā)射變化。當(dāng)選擇標(biāo)準(zhǔn)具的光學(xué)特性以確定激光器的頻率變化時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)具將由此不再恰好與ITU方格坐標(biāo)對齊。這導(dǎo)致錯(cuò)誤地測量以及由此的激光器輸出的錯(cuò)誤調(diào)節(jié)，使得很難把一個(gè)信道鎖定在ITU方格坐標(biāo)上。
所以，需要一種確定并穩(wěn)定系統(tǒng)中激光器波長的方法和裝置，利用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具可以補(bǔ)償由于溫度變化導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)具光學(xué)特性的隨之改變。
本發(fā)明通過提供一種用于補(bǔ)償多標(biāo)準(zhǔn)具或分級標(biāo)準(zhǔn)具激光波長穩(wěn)定系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)具溫度變化的特有方法和裝置克服現(xiàn)有技術(shù)中一些有關(guān)的問題。
根據(jù)本發(fā)明，最好根據(jù)系統(tǒng)中每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具路徑的信號進(jìn)行多標(biāo)準(zhǔn)具或分級標(biāo)準(zhǔn)具激光波長穩(wěn)定系統(tǒng)中激光輸出波長的判定，由此補(bǔ)償溫度變化導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)具光學(xué)特性的隨之變化。根據(jù)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具測定的值以及先前儲存在查閱表中的值判定對于激光輸出的測量頻率的校正偏差。然后通過判定偏差調(diào)節(jié)頻率測量，從而提供更精確的激光頻率的測量。
從下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所作的詳細(xì)描述中本發(fā)明的各種優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將變得更加清晰。
圖1表示典型的標(biāo)準(zhǔn)具響應(yīng)曲線；圖2表示一對相對平移的標(biāo)準(zhǔn)具響應(yīng)曲線；圖3表示根據(jù)本發(fā)明利用分級標(biāo)準(zhǔn)具測量并穩(wěn)定激光頻率/波長的系統(tǒng)的部分框圖；和圖4A和4B表示根據(jù)本發(fā)明確定激光頻率的方法流程圖。
下面按照圖3-4中所示的實(shí)施例敘述本發(fā)明。也可以采用其它的實(shí)施例，并且在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的前提下可以做結(jié)構(gòu)、邏輯或程序上的改變。
按照本發(fā)明，根據(jù)系統(tǒng)中每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具路徑的信號進(jìn)行多標(biāo)準(zhǔn)具或分級標(biāo)準(zhǔn)具激光波長穩(wěn)定系統(tǒng)中激光輸出的頻率/波長判定，由此補(bǔ)償溫度變化導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)具光學(xué)特性的隨之變化。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明利用分級標(biāo)準(zhǔn)具測量并穩(wěn)定激光波長的系統(tǒng)的部分框圖。更具體地說，圖3表示一個(gè)溫度調(diào)諧激光器系統(tǒng)的控制電路10，按照本發(fā)明利用分級標(biāo)準(zhǔn)具測量激光頻率。應(yīng)理解到雖然控制電路10以單個(gè)電路為例表示，但本發(fā)明并不局限于此，控制電路10的組件可以設(shè)置成連結(jié)在一起的單獨(dú)電路。
控制電路10包括一個(gè)安置在熱-電冷卻器(TEC)30上的激光器芯片12。如果熱膨脹均衡需要，可以利用激光器芯片12和TEC30之間的輔助支架14。從現(xiàn)有溫度調(diào)諧激光器中知道，激光器芯片12的輸出可以通過調(diào)整激光器芯片12的溫度來調(diào)節(jié)，做為激光器芯片，將有一個(gè)直接涉及其工作溫度的輸出。激光器芯片12的溫度可以通過改變TEC30的溫度來調(diào)節(jié)。TEC30的溫度根據(jù)從控制器40經(jīng)數(shù)字-模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器42輸入到TEC驅(qū)動(dòng)器32的信號改變?？刂破?0可包括一個(gè)可編程的邏輯裝置，例如一個(gè)微處理器。如果使用一個(gè)微處理器，它可以是任何常規(guī)的一般用途的單或多芯片微處理器，或者可以是任何常規(guī)的特殊用途的微處理器，如數(shù)字信號處理器。模擬信號調(diào)節(jié)技術(shù)也可以應(yīng)用到進(jìn)入或離開A/D和D/A轉(zhuǎn)換器26、42的模擬信號。存儲裝置50，例如是一個(gè)電可抹除的可編程只讀存儲器(EEPROM)，連結(jié)到控制器40。
控制器40如下述方式監(jiān)測并控制激光器芯片12的輸出。激光器芯片12產(chǎn)生一個(gè)激光輸出11和一個(gè)背面輸出13。激光器芯片12的背面輸出13輸入到透鏡/分光器16，透鏡/分光器16把輸出分成單獨(dú)的輸出15、25、35。以下稱作基準(zhǔn)路徑的第一輸出15輸入到光電探測器16，如現(xiàn)有技術(shù)所知，把激光從光學(xué)信號轉(zhuǎn)變成電信號。轉(zhuǎn)換的電信號輸入到放大器電路18。放大器電路18的輸出由模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器26從模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號并輸入給控制器40。
以下稱作標(biāo)準(zhǔn)路徑的第二輸出25和第三輸出35輸入到分級標(biāo)準(zhǔn)濾波器20，如現(xiàn)有技術(shù)所知?；蛘撸窂?5、35可以輸入給多級或多個(gè)單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)濾波器。標(biāo)準(zhǔn)濾波器20的輸出輸入給各個(gè)光電探測器16a、16b，把激光從光信號轉(zhuǎn)變成電信號。轉(zhuǎn)變的電信號輸入給放大器電路18a、18b。放大器電路18a、18b的輸出由A/D轉(zhuǎn)換器26從模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號并輸入給控制器40。
TEC30和激光器芯片12的溫度通過傳感器如熱敏電阻44監(jiān)測，并且把溫度值輸入給控制器40。按照本發(fā)明，控制器40適于利用兩種標(biāo)準(zhǔn)路徑信號，即穿過標(biāo)準(zhǔn)具20的路徑確定輸出11的頻率，以及與基準(zhǔn)路徑信號、即不穿過標(biāo)準(zhǔn)具濾波器20直接從激光器芯片12輸出的路徑一起調(diào)節(jié)輸出11，通過啟動(dòng)TEC驅(qū)動(dòng)器32改變TEC30的溫度。另外，按照本發(fā)明，控制器40適于補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)具中溫度變化導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)具光學(xué)特性的變化。
下面參考圖4的流程圖對圖3的電路工作做進(jìn)一步地描述，而圖4表示根據(jù)本發(fā)明由控制器40執(zhí)行的測量波長的方法。參見圖4A，在步驟100中，通過熱敏電阻44測量激光器芯片12的溫度并輸入給控制器40。在步驟110中，控制器40參考儲存在存儲器50中的查閱表，根據(jù)激光器芯片12的溫度判斷輸出頻率的預(yù)算。在根據(jù)激光器芯片12的響應(yīng)曲線校準(zhǔn)激光器芯片12期間確定查閱表中的值。
應(yīng)該理解，激光器芯片12的波長-溫度輸出可隨激光器芯片12的老化而隨時(shí)間變化。所以，當(dāng)激光器芯片12老化時(shí)，查閱表中的值不再精確。為了克服這一缺陷，可以通過控制器40增補(bǔ)查閱表，如通過本發(fā)明“教義”的算法、通過利用歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)預(yù)測并適應(yīng)激光器芯片12老化時(shí)的變化。
在步驟120，通過從步驟110建立的估算頻率中減去自由頻譜范圍的一半即大約50GHz來計(jì)算啟動(dòng)頻率。在步驟130，通過對估算頻率增加自由頻譜范圍的一半即大約50GHz來計(jì)算結(jié)束頻率。啟動(dòng)頻率和結(jié)束頻率分用于確定起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)以便搜索儲存在存儲裝置50中的標(biāo)準(zhǔn)查閱表，如下所述。
在步驟140中，第一可變試驗(yàn)頻率設(shè)置為在步驟120確定的起始頻率，第二可變最小距離限度設(shè)置為在步驟130確定的結(jié)束頻率范圍之外的一些較大的值，第三可變的最佳估算值設(shè)置為估算頻率。
參見圖4B，在步驟150中，由第一標(biāo)準(zhǔn)路徑35確定的激光輸出11的頻率通過測量歸一化的標(biāo)準(zhǔn)輸出并搜索存儲裝置50中儲存的標(biāo)準(zhǔn)查閱表確定，從而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)具響應(yīng)曲線決定激光器的對應(yīng)頻率。在校準(zhǔn)和測試光學(xué)成套裝置時(shí)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)具20的響應(yīng)曲線確定標(biāo)準(zhǔn)查閱表中的值。從確定的激光器頻率中減去試驗(yàn)頻率的值并取最終的絕對值。
在步驟160中，由第二標(biāo)準(zhǔn)路徑25確定的激光輸出11的頻率通過測量歸一化的標(biāo)準(zhǔn)輸出并搜索存儲裝置50中儲存的標(biāo)準(zhǔn)查閱表確定，從而根據(jù)第二標(biāo)準(zhǔn)路徑的響應(yīng)曲線決定激光器的對應(yīng)頻率。從確定的頻率中減去試驗(yàn)頻率的值并取最終的絕對值。如上所述，在標(biāo)準(zhǔn)查閱表中搜索對應(yīng)的頻率受步驟120中確定的起始頻率以及步驟130中確定的結(jié)束頻率限制。這是因?yàn)椋鐖D2所述，標(biāo)準(zhǔn)具響應(yīng)曲線是無限波形，因而有很多與每個(gè)歸一化的標(biāo)準(zhǔn)輸出相關(guān)的不同頻率。通過根據(jù)激光器芯片12的溫度得出的估算頻率限制標(biāo)準(zhǔn)查閱表的搜索(步驟100-120)，可以確保系統(tǒng)通過查閱表確定適當(dāng)?shù)膶?yīng)的激光頻率。
在步驟170，把步驟150中確定的關(guān)于第一標(biāo)準(zhǔn)路徑的值和步驟160中確定的關(guān)于第二標(biāo)準(zhǔn)路徑的值相加。在步驟180中，判斷步驟150和160中確定的值的和是否小于最小距離限度值。如果和小于最小距離限度值，則在步驟185，把最小距離限度值更正為步驟170中確定的和值，并把頻率的最佳估算值設(shè)置為試驗(yàn)頻率值。
一旦在步驟185中更新了可變的最小距離限度和頻率的最佳估算值，或如果步驟170中確定的和不小于最小距離限度值，則在步驟190中增加試驗(yàn)頻率值。最好試驗(yàn)頻率值逐步增加大約500MHz～1GHz。
在步驟200中，判斷試驗(yàn)頻率值是否大于步驟130中確定的結(jié)束頻率值。如果試驗(yàn)頻率值不大于結(jié)束頻率值，則該方法返回到步驟150繼續(xù)進(jìn)行。如果試驗(yàn)頻率值大于結(jié)束頻率值，表明由起始頻率和結(jié)束頻率決定的查閱表的整個(gè)范圍內(nèi)都搜索過了，則在步驟210，確定步驟110獲得的估算頻率和步驟185確定的頻率最佳估算值之差。在步驟220中，在步驟210中計(jì)算的估算頻率和頻率最佳估算值之差乘以標(biāo)準(zhǔn)具的溫度系數(shù)與激光器的溫度系數(shù)之比并加到頻率的最佳估算值上。通過利用步驟210中算出的差值作為一個(gè)偏差，可以提供對激光輸出頻率更精確地判定。此偏差與激光器和標(biāo)準(zhǔn)具的溫度系數(shù)一起校正激光器芯片12的老化以及環(huán)境變化導(dǎo)致的溫度偏差。在步驟230中，控制器40利用步驟220中算出的值判斷激光器芯片12的輸出是否需要通過改變TEC30的溫度來調(diào)節(jié)。因此，提供了對處于不同于查閱表最初填充數(shù)據(jù)時(shí)溫度的標(biāo)準(zhǔn)具因老化等的自校正。
所以，按照本發(fā)明，根據(jù)系統(tǒng)中每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)路徑的信號進(jìn)行多或分級式激光波長穩(wěn)定系統(tǒng)中激光輸出波長的確定，由此補(bǔ)償溫度變化導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)具光學(xué)特性的隨之變化。根據(jù)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具測得的值和先前儲存在查閱表中的值決定激光輸出測量頻率的校正偏差。然后通過確定的偏差調(diào)節(jié)頻率測量值以提供更精確地激光頻率的判定。
雖然以實(shí)施激光器芯片12對本發(fā)明進(jìn)行描述，但應(yīng)該理解本發(fā)明并不局限于此，可以與現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何類型的激光源一起試驗(yàn)，如激光器陣列、DFB激光器、分配式布拉格反射器(DBR)激光器、法布里-玻羅激光器等。另外，本發(fā)明可以與所有的溫度敏感/波長敏感原件一起試驗(yàn)，如標(biāo)準(zhǔn)具、干涉濾波器(低通、帶通和高通)、濾波器組(帶陷波器)、光柵等。
以上參考實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。但是本利用的技術(shù)人員可以在權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)做各種增加、刪減、替換或其它調(diào)整。另外，雖然描述的本發(fā)明以可編程控制器并優(yōu)選運(yùn)行軟件程序的微處理器實(shí)施，但是也可以以硬件、軟件或二者的任何結(jié)合來實(shí)施。這一切都與本發(fā)明的工作等價(jià)。因此，本發(fā)明不受前面的描述限定，而只由權(quán)利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1．在溫度調(diào)諧激光器系統(tǒng)中調(diào)諧激光源的激光輸出的方法，包括步驟根據(jù)第一光學(xué)濾波器對激光輸出的光學(xué)響應(yīng)確定激光輸出的第一頻率；根據(jù)第二光學(xué)濾波器對激光輸出的光學(xué)響應(yīng)確定激光輸出的第二頻率；根據(jù)第一頻率和第二頻率確定控制信號；和根據(jù)控制信號調(diào)諧激光裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在確定第一頻率的步驟之前，方法包括確定激光輸出的估算頻率，其中根據(jù)估算頻率確定第一和第二頻率。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于確定估算頻率的步驟還包括測量激光源、第一光學(xué)濾波器和第二光學(xué)濾波器的溫度；和根據(jù)激光源、第一光學(xué)濾波器和第二光學(xué)濾波器的測量溫度確定估算頻率。
4．如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于確定估算頻率的步驟還包括參考儲存在存儲裝置中的查閱表以確定估算頻率。
5．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于確定第一和第二頻率的步驟還包括參考儲存在存儲裝置中的查閱表，根據(jù)第一和第二光學(xué)濾波器對激光輸出的光學(xué)響應(yīng)分別確定第一和第二頻率。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于參考查閱表的步驟還包括根據(jù)估算頻率確定查閱表的起始頻率；和根據(jù)估算頻率確定查閱表的結(jié)束頻率；其中在參考起始頻率和結(jié)束頻率之間的查閱表以確定第一和第二頻率。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于確定控制信號的步驟還包括把激光輸出的最佳估算設(shè)置為估算頻率；確定第一頻率和試驗(yàn)頻率之間的第一差值；確定第二頻率和試驗(yàn)頻率之間的第二差值；相加第一差值和第二差值的絕對值；和確定和值是否小于預(yù)定的頻率。
8．如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于試驗(yàn)頻率是起始頻率。
9．如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于預(yù)定頻率大于結(jié)束頻率。
10．如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于如果和值小于預(yù)定頻率，則方法還包括把預(yù)定頻率設(shè)置為和值；把最佳估算值設(shè)置為試驗(yàn)頻率；增加試驗(yàn)頻率；和確定試驗(yàn)頻率是否大于結(jié)束頻率。
11．如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于如果和值不小于預(yù)定頻率，則方法還包括增加試驗(yàn)頻率；和確定試驗(yàn)頻率是否大于結(jié)束頻率。
12．如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于試驗(yàn)頻率在大約500MHz和1GHz之間增加。
13．如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于如果試驗(yàn)頻率不大于結(jié)束頻率，則方法還包括重復(fù)這些步驟確定激光輸出的第一頻率和第二頻率，確定第一和第二差值，相加第一和第二差值的絕對值，把最佳估算值設(shè)置為試驗(yàn)頻率；和增加試驗(yàn)頻率直到試驗(yàn)頻率大于結(jié)束頻率。
14．如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于如果試驗(yàn)頻率大于結(jié)束頻率，則確定控制信號的方法還包括確定估算頻率和最佳估算值之差；給估算頻率和最佳估算值之差乘一個(gè)預(yù)定的常數(shù)以獲得一個(gè)計(jì)算結(jié)果；和把上述計(jì)算結(jié)果加到最佳估算值以獲得控制信號。
15．如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于預(yù)定常數(shù)是第一和第二光學(xué)濾波器的溫度系數(shù)與激光源的溫度系數(shù)之比。
16．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于調(diào)諧激光裝置的步驟包括通過利用控制信號改變激光源的溫度來調(diào)諧激光裝置。
17．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第一光學(xué)濾波器是一個(gè)第一標(biāo)準(zhǔn)具，第二光學(xué)濾波器是一個(gè)第二標(biāo)準(zhǔn)具。
18．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第一光學(xué)濾波器是標(biāo)準(zhǔn)具的第一部分，第二光學(xué)濾波器是標(biāo)準(zhǔn)具的第二部分，標(biāo)準(zhǔn)具的第一部分具有一個(gè)不同于標(biāo)準(zhǔn)具的第二部分的長度。
19．一種確定激光源輸出的激光頻率的方法，包括步驟根據(jù)第一光學(xué)濾波器對激光輸出的光學(xué)響應(yīng)確定激光輸出的第一頻率；根據(jù)第二光學(xué)濾波器對激光輸出的光學(xué)響應(yīng)確定激光輸出的第二頻率；和根據(jù)第一頻率和第二頻率確定控制信號。
20．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于在確定第一頻率的步驟之前，方法包括確定激光輸出的估算頻率，其中根據(jù)估算頻率確定第一和第二頻率。
21．如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于確定估算頻率的步驟還包括測量激光源的溫度；和根據(jù)激光源的測量溫度確定估算頻率。
22．如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于確定估算頻率的步驟還包括參考儲存在存儲裝置中的查閱表以確定估算頻率。
23．如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于確定第一和第二頻率的步驟還包括參考儲存在存儲裝置中的查閱表，根據(jù)第一和第二光學(xué)濾波器對激光輸出的光學(xué)響應(yīng)分別確定第一和第二頻率。
24．如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于參考查閱表的步驟還包括根據(jù)估算頻率確定查閱表的起始頻率；和根據(jù)估算頻率確定查閱表的結(jié)束頻率；其中參閱起始頻率和結(jié)束頻率之間的查閱表以確定第一和第二頻率。
25．如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于確定控制信號的步驟還包括把激光輸出的最佳估算設(shè)置為估算頻率；確定第一頻率和試驗(yàn)頻率之間的第一差值；確定第二頻率和試驗(yàn)頻率之間的第二差值；相加第一差值和第二差值的絕對值；和確定和值是否小于預(yù)定的頻率。
26．如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于試驗(yàn)頻率是起始頻率。
27．如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于預(yù)定頻率大于結(jié)束頻率。
28．如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于如果和值小于預(yù)定頻率，則方法還包括把預(yù)定頻率設(shè)置為和值；把最佳估算值設(shè)置為試驗(yàn)頻率；增加試驗(yàn)頻率；和確定試驗(yàn)頻率是否大于結(jié)束頻率。
29．如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于如果和值不小于預(yù)定頻率，則方法還包括增加試驗(yàn)頻率；和確定試驗(yàn)頻率是否大于結(jié)束頻率。
30．如權(quán)利要求28或29所述的方法，其特征在于試驗(yàn)頻率在大約500MHz和1GHz之間增加。
31．如權(quán)利要求28或29所述的方法，其特征在于如果試驗(yàn)頻率不大于結(jié)束頻率，則方法還包括重復(fù)這些步驟確定激光輸出的第一頻率和第二頻率，確定第一和第二差值，相加第一和第二差值的絕對值，把最佳估算值設(shè)置為試驗(yàn)頻率；和增加試驗(yàn)頻率直到試驗(yàn)頻率大于結(jié)束頻率。
32．如權(quán)利要求28或29所述的方法，其特征在于如果試驗(yàn)頻率大于結(jié)束頻率，則確定控制信號的方法還包括確定估算頻率和最佳估算值之差；和把上述估算頻率和最佳估算值之差加到最佳估算值以獲得激光輸出的頻率。
33．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于第一光學(xué)濾波器是一個(gè)第一標(biāo)準(zhǔn)具，第二光學(xué)濾波器是一個(gè)第二標(biāo)準(zhǔn)具。
34．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于第一光學(xué)濾波器是標(biāo)準(zhǔn)具的第一部分，第二光學(xué)濾波器是標(biāo)準(zhǔn)具的第二部分，標(biāo)準(zhǔn)具的第一部分具有一個(gè)不同于標(biāo)準(zhǔn)具的第二部分的長度。
35．一種激光控制系統(tǒng)，包括一個(gè)激光源，產(chǎn)生激光輸出；一個(gè)第一光學(xué)濾波器，激光輸出的第一部分從中通過；一個(gè)第二光學(xué)濾波器，激光輸出的第二部分從中通過；一個(gè)控制器，用于根據(jù)第一光學(xué)濾波器和第二光學(xué)濾波器對激光輸出的光學(xué)響應(yīng)確定激光輸出的頻率。
36．如權(quán)利要求35所述的激光控制系統(tǒng)，其特征在于激光源是一個(gè)激光器芯片。
37．如權(quán)利要求35所述的激光控制系統(tǒng)，還包括一個(gè)用于控制激光源溫度的溫度裝置，所述的溫度裝置用于改變激光源的溫度以調(diào)節(jié)激光源的激光輸出。其中控制器還用于根據(jù)激光輸出的判定頻率確定控制信號并把控制信號輸出到溫度裝置，所述溫度裝置響應(yīng)于控制信號的溫度裝置改變激光源的溫度。
38．如權(quán)利要求37所述的激光控制系統(tǒng)，其特征在于溫度裝置是一個(gè)熱-電冷卻器(TEC)。
39．如權(quán)利要求38所述的激光控制系統(tǒng)，還包括一個(gè)控制器的控制信號并響應(yīng)輸出一個(gè)改變激光源溫度的信號的驅(qū)動(dòng)器。
40．如權(quán)利要求38所述的激光控制系統(tǒng)，其特征在于第一光學(xué)濾波器是一個(gè)第一標(biāo)準(zhǔn)具，第二光學(xué)濾波器是一個(gè)第二標(biāo)準(zhǔn)具。
41．如權(quán)利要求35所述的激光控制系統(tǒng)，其特征在于第一光學(xué)濾波器是標(biāo)準(zhǔn)具的第一部分，第二光學(xué)濾波器是標(biāo)準(zhǔn)具的第二部分，標(biāo)準(zhǔn)具的第一部分具有一個(gè)不同于標(biāo)準(zhǔn)具的第二部分的長度。
42．如權(quán)利要求35所述的激光控制系統(tǒng)，還包括一個(gè)測量激光源溫度的傳感器；和一個(gè)儲存查閱表的存儲裝置，其中控制器還用于參考儲存在存儲裝置中的查閱表并根據(jù)測得的溫度確定激光輸出頻率的估算。
43．如權(quán)利要求42所述的激光控制系統(tǒng)，其特征在于控制器還用于根據(jù)第一光學(xué)濾波器對激光輸出的光學(xué)響應(yīng)確定激光輸出的第一頻率，并根據(jù)第二光學(xué)濾波器對激光輸出的光學(xué)響應(yīng)確定激光輸出的第二頻率，其中根據(jù)第一頻率和第二頻率確定控制信號。
44．如權(quán)利要求43所述的激光控制系統(tǒng)，還包括一個(gè)儲存在存儲裝置中的光學(xué)濾波器查閱表，其中控制器還用于參考儲存在存儲裝置中的查閱表確定第一頻率和第二頻率，并根據(jù)確定的第一頻率和第二頻率確定控制信號。
45．如權(quán)利要求35所述的激光控制系統(tǒng)，其特征在于控制器包括一個(gè)處理器。
46．如權(quán)利要求45所述的激光控制系統(tǒng)，其特征在于控制器包括一個(gè)微處理器。
全文摘要
公開了一種在多標(biāo)準(zhǔn)具或分級標(biāo)準(zhǔn)具激光波長穩(wěn)定系統(tǒng)中判定激光輸出波長的獨(dú)特方法和裝置。根據(jù)系統(tǒng)中每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具發(fā)出的信號確定激光頻率,由此補(bǔ)償溫度變化導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)具光學(xué)特性的隨之變化。根據(jù)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具測定的值以及先前儲存在查閱表中的值判定對于激光輸出的測量頻率的校正偏差。然后通過判定的偏差調(diào)節(jié)頻率測量,從而提供更精確的激光頻率的測量。
文檔編號H01S5/024GK1300123SQ00136609
公開日2001年6月20日 申請日期2000年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月16日
發(fā)明者戴維·A·斯奈德, 小約翰·W·斯塔特 申請人:朗迅科技公司