專(zhuān)利名稱(chēng)：用于控制可調(diào)諧激光器的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制可調(diào)諧激光器的方法和裝置。
背景技術(shù)：
可調(diào)諧的半導(dǎo)體激光器包括若干個(gè)不同的部分，通過(guò)這些部分注入電流，這些部分一般有3個(gè)或4個(gè)。激光器的波長(zhǎng)、功率和模式純度可以通過(guò)調(diào)節(jié)各個(gè)部分中的電流進(jìn)行控制。模式純度指的是激光器處于這樣一個(gè)工作點(diǎn)，該點(diǎn)遠(yuǎn)離發(fā)生所謂的模式跳躍的驅(qū)動(dòng)電流和使得穩(wěn)定發(fā)射激光的驅(qū)動(dòng)電流的組合，并且具有高的副模式抑制能力。
關(guān)于波長(zhǎng)控制，對(duì)于不同的應(yīng)用具有特定的要求。在應(yīng)用于電信的情況下，要求激光器在設(shè)置驅(qū)動(dòng)電流和溫度之后，在一個(gè)長(zhǎng)的時(shí)間周期內(nèi)以一個(gè)非常高的精度保持其波長(zhǎng)不變。一般所述精度為0.1納米，典型的時(shí)間周期為20年。
為了能夠控制激光器，需要繪制作為各種驅(qū)動(dòng)電流的函數(shù)的激光器性能曲線(behaviour)。這在以前需要在激光器制成之后使用所述激光器進(jìn)行。
在瑞典專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)9800143-1和9900536-5中描述了相對(duì)于激光器的最佳工作點(diǎn)表征可調(diào)諧激光器的方法。
然而，還需要確定激光器在操作中的劣化程度，以便能夠通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)電流補(bǔ)償所述劣化。對(duì)于給定的工作點(diǎn)，波長(zhǎng)發(fā)生改變便是劣化的一個(gè)例子。
一般地說(shuō)，可調(diào)諧激光器被這樣控制通過(guò)調(diào)節(jié)注入到激光器各個(gè)部分的電流，使其保持某個(gè)所需的工作點(diǎn)。
發(fā)現(xiàn)激光器劣化的一種方法是，在一給定的時(shí)間周期之后重新表征激光器，并比較早期的組合和最近測(cè)量的當(dāng)前的組合，從而確定激光器可能劣化的程度。然后，對(duì)激光器各個(gè)部分的電流控制進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便獲得所需的工作點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于補(bǔ)償由于劣化而導(dǎo)致的激光器工作點(diǎn)中的發(fā)射波長(zhǎng)、功率和副模式抑制的改變，從而大大減少所述劣化的影響或者完全消除所述影響的方法和裝置。
因而，本發(fā)明涉及一種用于控制已經(jīng)對(duì)于一或多個(gè)適合的激光器工作點(diǎn)表征過(guò)的可調(diào)諧激光器的方法，其中每個(gè)工作點(diǎn)由激光器的各個(gè)部分被控制的程度確定，從而使激光器在預(yù)定的工作點(diǎn)上工作，其特征在于，對(duì)于不同工作點(diǎn)確定跨在不同部分上的激光器控制電壓；以及在激光器操作期間保持跨在激光器各個(gè)部分上的電壓隨時(shí)間恒定，借以保持預(yù)定的工作點(diǎn)。


本發(fā)明還涉及具有如權(quán)利要求4所述特征的裝置。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的示例的實(shí)施例，其中圖1是DBR激光器的局部剖開(kāi)的透視圖；圖2是光柵耦合采樣反射器(Grating Coupled Sampling Reflector，即GCSR)型可調(diào)諧激光器的截面圖；圖3是采樣光柵DBR激光器的截面圖；圖4表示在一個(gè)調(diào)諧部分中注入的電流對(duì)于跨在該部分上的電壓繪制的原理性曲線；以及圖5是示意表示按照本發(fā)明使用的裝置的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示一種DBR激光器，其包括3個(gè)部分，即布拉格反射器1，相位部分2和增益部分3。每個(gè)部分借助于通過(guò)各自的電導(dǎo)體4，5，6在其中注入電流進(jìn)行控制。
圖2是光柵耦合采樣反射器(GCSR)型可調(diào)諧激光器的截面圖。這種激光器具有4個(gè)部分，即布拉格反射器7，相位部分8，耦合器9，和增益部分10。每個(gè)部分由在其中注入的電流控制。
圖3是采樣光柵DBR激光器的截面圖，其也具有4個(gè)部分，分別由標(biāo)號(hào)21，22，23，24表示。部分21和24是光柵反射器，而部分23是相位部分，部分22是增益部分。
上述3種類(lèi)型的激光器是常用的，不過(guò)，還有其它類(lèi)型的激光器。
雖然下面主要參照?qǐng)D2的GCSR激光器進(jìn)行說(shuō)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于任何特定類(lèi)型的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。例如，本發(fā)明可以相應(yīng)的方式用于附圖中作為例子示出的可調(diào)諧激光器之外的可調(diào)諧激光器。
可調(diào)諧激光器發(fā)出的波長(zhǎng)由被注入激光器不同部分的電流的量決定。波長(zhǎng)由注入電流產(chǎn)生的自由電荷載體的數(shù)量確定。在波長(zhǎng)和電流之間的關(guān)系中劣化可以隨時(shí)發(fā)生，并因而破壞激光器的波長(zhǎng)精度。
由于注入電流和電荷載體的數(shù)量之間的比例的改變，所述劣化主要發(fā)生在電流和折射率之間的關(guān)系中。
不過(guò)，電荷載體的數(shù)量和折射率之間的比例以及波長(zhǎng)可以認(rèn)為是恒定的。
因而，本發(fā)明涉及一種用于控制以前相對(duì)于一或多個(gè)適合的激光器工作點(diǎn)被表征過(guò)的可調(diào)諧激光器的方法。所述工作點(diǎn)由要被注入激光器不同部分的電流確定，或者由應(yīng)占優(yōu)勢(shì)(prevail)跨在相應(yīng)部分上的電壓確定，以便使激光器在預(yù)定的工作點(diǎn)上工作。
按照本發(fā)明，對(duì)于不同的激光器工作點(diǎn)，跨在激光器不同部分上的電壓在表征激光器時(shí)被確定。在操作中，使跨在激光器不同部分上的電壓隨時(shí)間保持恒定，從而維持預(yù)定的工作點(diǎn)。
按照上述專(zhuān)利的說(shuō)明，激光器可以被這樣表征標(biāo)識(shí)大量的工作點(diǎn)，此后，選擇給定的工作點(diǎn)。不過(guò)，當(dāng)激光器被利用數(shù)字方式或模擬方式控制時(shí)，也可以應(yīng)用本發(fā)明，以便獲得給定的工作點(diǎn)。因此，本發(fā)明和給定的工作點(diǎn)是如何獲得的無(wú)關(guān)。
事實(shí)上，通過(guò)一個(gè)部分的電流和跨在所述部分上的電壓之間的關(guān)系不是線性的，并且，所述關(guān)系隨著激光器的劣化而改變。這適應(yīng)于所有的激光器部分。
圖4是通過(guò)一個(gè)部分的電流I對(duì)于跨在所述部分上的電壓繪制的關(guān)系曲線。曲線11表示在激光器劣化之前表征所述激光器時(shí)的所述關(guān)系。點(diǎn)01表示所選擇的一個(gè)工作點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生劣化時(shí)，曲線11的位置移動(dòng)到曲線12的位置。因而，通過(guò)保持電壓恒定，使得工作點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)02。因而保持電壓恒定的結(jié)果是使通過(guò)所述部分的電流從I1增加到I2。
這最好通過(guò)使電壓?jiǎn)卧?3對(duì)每個(gè)激光器部分提供跨在相應(yīng)部分上的具有預(yù)定的恒定電壓值的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。
這使得即使在所注入電流和電荷載體的數(shù)量之間的比例改變時(shí)，也能自動(dòng)地校正通過(guò)相應(yīng)部分的電流，并且保持自由電荷載體的數(shù)量恒定。這適用于激光器的所有部分。
因而，即使激光器劣化，也能使得在所有時(shí)間周期內(nèi)發(fā)出的光的波長(zhǎng)保持恒定。雖然在所有時(shí)間周期內(nèi)不能維持一個(gè)精確的波長(zhǎng)，但是至少大大減輕了劣化的影響。
和常規(guī)處理的區(qū)別在于，其不需要測(cè)量電流，也不需要把電流校正為某個(gè)預(yù)定的值。
事實(shí)上，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，為了維持給定的工作點(diǎn)并隨之維持給定的波長(zhǎng)，不需要知道激光器劣化的程度。
因而，本發(fā)明解決了在引言部分中討論的問(wèn)題。
圖5是按照本發(fā)明使用的裝置的方塊圖。
在操作時(shí)，電壓?jiǎn)卧?3用于在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)保持跨在激光器不同部分7-10上的電壓恒定，從而維持預(yù)定的工作點(diǎn)。在表征或控制激光器時(shí)，作為對(duì)于不同的工作點(diǎn)跨在激光器各個(gè)部分上的相關(guān)的電壓，確定在這方面所需的各個(gè)電壓。
當(dāng)表征激光器時(shí)，例如按照前述的專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)，可以相對(duì)于不同的工作點(diǎn)測(cè)量跨在激光器各個(gè)部分上的電壓。
所述裝置包括微處理器14或某個(gè)相應(yīng)的裝置，用于通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器15控制4個(gè)不同的電壓發(fā)生器16-19。每個(gè)電壓發(fā)生器16-19控制一個(gè)激光器部分7-10。所述微處理器和一個(gè)存儲(chǔ)器相連，在所述存儲(chǔ)器中以應(yīng)當(dāng)占優(yōu)勢(shì)跨在相應(yīng)激光器部分上的電壓的形式存儲(chǔ)該不同的工作點(diǎn)。
按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述裝置包括適于測(cè)量跨在相應(yīng)部分7-10上的電壓的電路20。所述電路20被設(shè)計(jì)用于調(diào)整電壓?jiǎn)卧?3，使得其維持每個(gè)激光器部分一預(yù)定的電壓。這通過(guò)響應(yīng)由電路20提供給微處理器14的并且代表相應(yīng)測(cè)量電壓的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
微處理器和D/A轉(zhuǎn)換器可以用全模擬電路代替。在這種情況下，電路20也可以被包括在類(lèi)似的模擬電路中。
雖然上面參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以應(yīng)用于除GCSR激光器之外類(lèi)型的可調(diào)諧激光器。電壓發(fā)生器以及電路20也可以采樣任何合適的設(shè)計(jì)。
因此，本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施例，因?yàn)樵谙旅鏅?quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)可以作出各種改變和改型。
權(quán)利要求
1.一種用于控制已經(jīng)對(duì)于一或多個(gè)適合的激光器工作點(diǎn)表征過(guò)的可調(diào)諧激光器的方法，其中每個(gè)所述工作點(diǎn)由用于控制激光器的不同部分(7-10)以使所述激光器在預(yù)定工作點(diǎn)工作的方式確定，其特征在于當(dāng)控制所述激光器時(shí)，對(duì)于不同工作點(diǎn)確定跨在激光器不同部分(7-10)上的電壓；以及在所述激光器工作時(shí)，保持跨在激光器不同部分(7-10)上的該電壓恒定，以便保持預(yù)定的工作點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于借助于電壓供應(yīng)單元(13)，跨過(guò)激光器相應(yīng)部分(7-10)施加預(yù)定的恒定電壓。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于測(cè)量跨在相應(yīng)部分(7-10)上的電壓，并且調(diào)整該電壓供應(yīng)單元(13)，以便維持跨在每個(gè)部分(7-10)上的所述預(yù)定電壓。
4.一種用于控制已經(jīng)對(duì)于多個(gè)適合的激光器工作點(diǎn)表征過(guò)的可調(diào)諧激光器的裝置，其中所述工作點(diǎn)由要被注入激光器不同部分(7-10)的電流確定，以使該激光器在預(yù)定的工作點(diǎn)工作，其特征在于一電壓供應(yīng)單元(13)，其在所述激光器工作期間，用于按照所測(cè)量的跨在激光器不同部分(7-10)上的電壓，相對(duì)于在表征該激光器時(shí)測(cè)量的所述不同的工作點(diǎn)，保持跨在激光器不同部分(7-10)上的電壓隨時(shí)間恒定，以便維持預(yù)定的工作點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于用于測(cè)量跨在相應(yīng)部分(7-10)上的電壓的電路(20)，其中所述電路(20)適于調(diào)整電壓?jiǎn)卧?13)，以便維持跨在每個(gè)部分(7-10)上的所述預(yù)定電壓。
全文摘要
一種用于控制已經(jīng)對(duì)于一或多個(gè)適合的激光器工作點(diǎn)表征過(guò)的可調(diào)諧激光器的方法,其中每個(gè)所述工作點(diǎn)由用于控制激光器的不同部分(7－10)以使所述激光器在預(yù)定工作點(diǎn)工作的方式確定。本發(fā)明的特征在于當(dāng)控制所述激光器時(shí),對(duì)于不同工作點(diǎn)確定跨在激光器不同部分(7－10)上的電壓;以及在所述激光器工作時(shí),保持跨在激光器不同部分(7－10)上的該電壓恒定,以便保持預(yù)定的工作點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01S5/125GK1361932SQ0081044
公開(kāi)日2002年7月31日 申請(qǐng)日期2000年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月6日
發(fā)明者布喬恩·布羅伯格, 馬可斯·倫倫德 申請(qǐng)人:阿爾蒂通股份公司