專利名稱：包含金剛石標準器的波長鎖定器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎖定光束的波長到一個預定波長，或者到多個預定波長中的一個。本發(fā)明在光通信領(lǐng)域(將要在相關(guān)領(lǐng)域主要描述)具有特殊用途，但是本發(fā)明最廣泛的方面不限于光通信應(yīng)用。本發(fā)明特別涉及使用法布里-珀羅標準器的波長鎖定。
該說明書中，“光”和“光學”一般不僅指可見光，還包括電磁場發(fā)射的其他波長的光，例如，波長范圍大約為200nm到1mm的光，即，從紫外到遠紅外。
波長鎖定器已廣為人知并得到應(yīng)用，例如，用于確保由激光器產(chǎn)生的、在光通信網(wǎng)絡(luò)里傳輸?shù)墓庑盘柧哂姓_的波長。這是極為重要的，例如，在波分復用(WDM)光通信系統(tǒng)，甚至在密集波分復用(DWDM)系統(tǒng)中，其中在一根光纖中使用多個波長信道傳遞光信號。如果光信號的一個或多個波長并不落在其正確預分配的波長信道內(nèi)，就會產(chǎn)生例如信號的干擾和/或信號探測的問題。
目前主要有兩個主要的通信波段，稱為C波段(191.6-196.2THz)和L波段(186.4-191.6THz)。這些波段中存在由國際通信協(xié)會(ITU)定義的標準波長信道，間隔為100GHz(0.8nm)，50GHz(0.4nm)，或25GHz(0.2nm)。(未來，可能使用附加的波段、波段內(nèi)波長信道的窄間隔)。因此需要將光信號的波長“鎖定”在這些標準化的波長，例如，波長鎖定器用于此目的。
國際專利申請WO 02/39553(轉(zhuǎn)讓給Bookham技術(shù)PLC)公開了一種使用波長可調(diào)諧激光器的波長鎖定器，在這種情況下波長鎖定器基于馬赫-曾德干涉儀。
美國專利No.5798859公開了一種基于一個或兩個法布里-珀羅標準器的波長鎖定器。使用兩個法布里-珀羅標準器的波長鎖定器在兩個法布里-珀羅標準器之間等量分割從可調(diào)諧激光器中發(fā)出的光信號功率，所述標準器具有相似的，但是略微不同的波長相關(guān)輸出響應(yīng)。選擇兩個標準器的輸出響應(yīng)，使得它們在預定輸入波長(例如1550nm)的振幅相同。相應(yīng)的，如果輸入波長不同于預定波長，兩個標準器的輸出將相互偏離。波長鎖定器的電子電路形成部分比較兩個標準器的輸出，根據(jù)兩個標準器輸出的比率調(diào)整可調(diào)諧激光器的輸出波長，使得它鎖定在預定(所需)波長(即，從標準器輸出到激光器存在反饋)。該專利還公開了以兩個標準器鎖定器的類似方式使用單個法布里-珀羅標準器的波長鎖定器。在單標準器鎖定器中，通過標準器透射的標準器的輸出具有依賴于標準器輸出(從標準器反射回去)的不同的波長。選擇標準器使得透射和反射輸出在預定波長(例如1550nm)具有相同的振幅，比較、反饋和調(diào)諧激光器使其鎖定到該預定波長的發(fā)生方式與兩標準器波長鎖定器相同。
根據(jù)第一個方面，本發(fā)明提供一種波長鎖定器，基本鎖定光束的波長為預定波長，波長鎖定器包括布置的至少一個法布里-珀羅標準器以接收光束的取樣部分，并從中產(chǎn)生至少一個輸出束，其強度依賴于取樣光束的波長，其中法布里-珀羅標準器包括金剛石。
本發(fā)明的第二個方面是提供一種波長漂移探測器，探測光束波長從預定波長的漂移，波長漂移探測器包括布置的至少一個法布里-珀羅標準器以接收光束的取樣部分，從中產(chǎn)生至少一個輸出束，其強度依賴于取樣光束的波長，其中法布里-珀羅標準器包括金剛石。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明第一方面的波長鎖定器和/或根據(jù)本發(fā)明第二方面的波長漂移探測器包括依賴于標準器輸出的裝置，調(diào)整光束的波長以減小或消除其從預定波長的漂移。相應(yīng)的，本發(fā)明第二方面優(yōu)選包括一個根據(jù)本發(fā)明第一方面的波長鎖定器。
標準器優(yōu)選包括一個輸入面和一個輸出面，它們是金剛石相對的面(例如，金剛石晶片)。優(yōu)選地，標準器的功能在金剛石材料內(nèi)部產(chǎn)生(例如，而不是在兩個空間隔開的金剛石晶片的外表面之間產(chǎn)生)。
光束優(yōu)選包括光信號，光束的取樣部分優(yōu)選包括光信號的取樣部分。
如上所述，已經(jīng)知道了使用一個或多個法布里-珀羅標準器的波長鎖定器，例如從美國專利No.5798859獲知。根據(jù)本發(fā)明的波長鎖定器可能在美國專利中描述，除了以下這點，替換(每個)從空間分開的部分反射鏡形成的標準器(空氣或其他氣體填充在反射鏡之間的空間，如專利中所述)或一些其他通常的標準器，該標準器包括金剛石。相應(yīng)的，美國專利No.5798859的整個公開內(nèi)容在此引用作為參考。
在波長鎖定器(或波長漂移探測器)中使用金剛石作為標準器材料具有多個主要優(yōu)點。
第一，金剛石具有高的折射率。例如，其在1550nm處測量的折射率大約為2.39(例如和石英玻璃比較，其折射率在相同的波長大約為1.44)。優(yōu)勢在于由金剛石形成的標準器在給定的自由光譜范圍內(nèi)在長度上(沿著光學路徑測量)通?？梢钥s短，因而和普通具有低折射率的標準器相比，提高了緊湊度。(自由光譜范圍是標準器的一個指定特性，在下面將有討論。)因此，使用金剛石，波長鎖定器的法布里-珀羅標準器可以比普通的標準器小，這有可能是小型化的一般需要和光電系統(tǒng)集成的一個重要優(yōu)勢。
高折射率金剛石的另一個優(yōu)勢在于標準器的菲涅爾反射率足夠高，不需要提供反射膜(至少對于某些應(yīng)用)。因為多種原因，去除對反射膜的需要是使用金剛石作為標準器材料的第二個主要優(yōu)勢。它減少了制造步驟的數(shù)目，相應(yīng)的減少了制造成本。而且，它避免了隨著時間流逝由于吸收水影響標準器對比率的潛在問題(相應(yīng)的，金剛石標準器一般具有隨時間比普通覆蓋的標準器更穩(wěn)定的對比率)。而且，反射覆蓋層的避免使用防止了對這些覆蓋物的可能損壞(它們會阻止標準器正常運作)。
下面的優(yōu)點也和使用金剛石作為標準器材料的第三個主要優(yōu)勢有關(guān)，它具有高強度和堅硬度，使其不易劃傷(如果未覆蓋)。
金剛石用作標準器的第四個主要優(yōu)勢在于它具有很好的熱穩(wěn)定性。例如，金剛石具有低的熱膨脹系數(shù)，折射率隨溫度改變系數(shù)也很低。這兩個屬性的組合使得標準器具有高度穩(wěn)定的自由光譜范圍和很好的波長穩(wěn)定性(隨溫度變化)。
第五，也許是最重要的，金剛石作為標準器材料的優(yōu)勢在于，金剛石還具有極高的熱導率。這意味著在標準器中存在最小化的溫度梯度(即，整個標準器等溫)。該特性的一個特殊優(yōu)點在于標準器的溫度，特別是在使用過程中光束經(jīng)過的標準器的區(qū)域可以被精確控制。例如，因為金剛石的高熱導率，通過控制標準器外部部分的溫度(例如，外表面，諸如標準器安裝的表面)，光束經(jīng)過的標準器內(nèi)部區(qū)域的溫度也就控制了，這是因為內(nèi)部區(qū)域的溫度和標準器外部部分的溫度基本相同。
用作標準器材料(為本發(fā)明目的測量)的金剛石的這些屬性與石英玻璃屬性的大量比較列于下表
另外，金剛石的大的電磁場發(fā)射透射“窗口”(即，電磁場發(fā)射波長可以穿透金剛石的大的范圍)使得金剛石適于用作波長從大約200nm(UV)到大約1mm(遠紅外)波長的標準器。
金剛石的化學惰性使得標準器易于清洗，它可以使用通常的任何清洗工藝，而不像其他材料在溫度高于500度時就處于氧化氣氛。
從美國專利No.5335245中獲知在CO2激光器的金剛石晶片窗口中使用法布里-珀羅干涉儀的原理。該專利描述了使用金剛石晶片作為激光器腔的窗口。通過正確選擇透射晶片的厚度，CO2激光器的某些譜發(fā)射線可以被抑制，而其他則不受抑制。然而，使用金剛石作為激光器腔的窗口與本發(fā)明中在波長鎖定器中使用金剛石作標準器是截然不同的。美國5335245中描述的激光器，激光器的整個輸出通過金剛石晶片窗口透射，窗口僅阻斷了相應(yīng)于激光器材料一定譜線的波長的透射(以完全被動的方式)。相反，根據(jù)本發(fā)明的波長鎖定器(或波長漂移探測器)中金剛石標準器優(yōu)選以主動的方式用作反饋機制的一部分，其主動探測光束中的波長漂移，主動使用信息調(diào)整光束波長使其鎖定在所需波長。而且通過標準器接收光束的一個取樣部分(例如小于10％，諸如功率的2％和4％之間)就可實現(xiàn)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的波長鎖定器和/或波長漂移探測器的優(yōu)選包括依賴于法布里-珀羅金剛石標準器輸出的裝置，調(diào)整光束的波長以減小或消除其從預定波長的漂移。優(yōu)選的，這種調(diào)整裝置包括電子裝置以控制產(chǎn)生光束的光源。
波長鎖定器和/或波長漂移探測器可以遠離光源，在這種情況下，調(diào)整裝置優(yōu)選為傳輸控制信號到光源以調(diào)整光束的波長。然而優(yōu)選的，波長鎖定器或波長漂移探測器包括光束的光源。
如前面早先所述，光束優(yōu)選為光信號，例如通信光信號。
本發(fā)明的第三個方面是提供一種光信號發(fā)射機，包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的波長鎖定器或根據(jù)本發(fā)明第二方面的波長漂移探測器。優(yōu)選的，光信號發(fā)射機包括產(chǎn)生光信號的光源。
光束的光源優(yōu)選包括激光器。激光器可以是可調(diào)諧激光器(即激光器的輸出可以在一個較寬的波長范圍變化，通常至少為70nm)?？商鎿Q的方案是，激光器可以是固定波長激光器(其輸出仍然可以在很小的波長范圍內(nèi)調(diào)整以允許將被校正的波長漂移)。
本發(fā)明的第四個方面是在根據(jù)本發(fā)明第一方面的波長鎖定器、或者根據(jù)本發(fā)明第二方面的波長漂移探測器、或者根據(jù)本發(fā)明第三方面的光信號發(fā)射機中，提供使用金剛石作為法布里-珀羅標準器。
金剛石標準器優(yōu)選包括單晶金剛石。
有利的是，金剛石也可以是合成金剛石。金剛石可以例如由化學氣相淀積形成。
更為有利的是，金剛石標準器盡可能無缺陷(例如，摻雜和/或條紋)。
本發(fā)明中用作標準器的優(yōu)選金剛石可以使用與本申請同時提交的、由Element Six Limited提交的英國專利申請“光學質(zhì)量金剛石材料”(Optical Quality Diamond Material)中描述的方法生產(chǎn)。該專利申請描述了通過使用碳源(優(yōu)選為甲烷氣體)、精確控制合成環(huán)境，通過化學氣相淀積碳到金剛石襯底上形成合成金剛石。
本發(fā)明中使用的金剛石樣品由Element Six BV提供，經(jīng)過其同意，僅用于本發(fā)明的開發(fā)和實驗?zāi)康摹?br> 優(yōu)選的，金剛石標準器包括一個輸入面和一個相對的輸出面，它們以標準器厚度d的距離分隔。標準器的輸入和輸出面優(yōu)選為基本是平的，并優(yōu)選為基本是平行的平面。標準器的輸入和輸出面是部分反射的，優(yōu)選是拋光的。
已經(jīng)知道，標準器的自由光譜范圍(FSR)定義為(以頻率方式)FSR＝c/2nd其中c是光速n是標準器材料(即金剛石)的折射率d是標準器的厚度(即輸入面和輸出面之間的距離)自由光譜范圍是在標準器的頻率(或波長)相關(guān)輸出特性中的相鄰最大或最小值之間的頻率(或波長)間隔。
金剛石標準器的厚度d優(yōu)選為至少是0.1mm，更優(yōu)選的為至少0.2mm，特別是至少0.5mm。金剛石標準器的厚度d優(yōu)選為不超過5.0mm，更優(yōu)選的不超過4.0mm，特別是不超過2.0mm。標準器的厚度優(yōu)選范圍為1.0mm到1.5mm之間。優(yōu)選的，標準器的厚度為1.251mm(對于其中入射光束垂直入射標準器的輸入面的實施例)，進而提供在1550nm處50GHz的自由光譜范圍。(這是因為出于本發(fā)明目的，在該波長處測量的金剛石的折射率為2.3964)。(50GHz的自由光譜范圍的優(yōu)勢在后面解釋)。
標準器的調(diào)制深度特性依賴于標準器表面的菲涅爾反射率。每個標準器的表面可以看作兩個透射介質(zhì)之間的界面，即金剛石材料和其他與該金剛石材料直接相鄰的介質(zhì)。對于其中金剛石材料沒有覆蓋層的本發(fā)明的實施例，直接與金剛石材料相鄰的透射介質(zhì)一般是空氣(這也不是必須的情況)。標準器每個面的反射率(R)由下面的公式給出R＝((nt-ni)/(nt+ni))2其中ni是入射介質(zhì)的折射率nt是透射介質(zhì)的折射率對于標準器的輸入面，入射介質(zhì)將是空氣(或者其他直接與金剛石材料輸入面的外部直接相鄰的介質(zhì))，透射介質(zhì)將是金剛石材料。對于標準器的輸出面，入射介質(zhì)將是金剛石材料，透射介質(zhì)將是空氣(或是其他與金剛石材料的輸出面的外面直接相鄰的介質(zhì))。
標準器的調(diào)制特性可以通過最大透射(峰)和最小透射(谷)的比值定義，稱為對比率(CR)。
CR＝Tmax/Tmin對比率還可以由標準器反射率定義CR＝((1+R)/(1+R))2標準器的插入損耗(IL)通過從理想透射率(100％)減去最大透射(峰)決定。
IL＝1-Tmax參考附圖，通過實例描述本發(fā)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的波長鎖定器或光信號發(fā)射機的一個實施例的視圖；圖2的圖闡述了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選金剛石標準器的透射和反射的光信號與波長的依賴關(guān)系。
圖3示出了用于提供波長鎖定的圖2中的透射和反射的光信號之間預設(shè)的差；和圖4是根據(jù)本發(fā)明波長鎖定器的一個實施例中分光器功能的結(jié)構(gòu)闡述。
圖1示出了，根據(jù)本發(fā)明的波長鎖定器或光信號發(fā)射機的實施例，包括激光器設(shè)備10，該激光器設(shè)備既可以是固定波長激光器例如分布反饋激光器(DFB)，也可以是可調(diào)諧波長激光器例如分布布拉格反射器(DBR)，在激光器子組件101上安裝有熱敏電阻122。激光器設(shè)備10發(fā)出的光被準直透鏡12準直并經(jīng)過光學隔離器13以平行光束B透射。束B然后進入分束器/標準器組件11，其包括光學分束器裝置15，法布里-珀羅標準器16和一對光電二極管17&18。法布里-珀羅標準器16包括單晶合成金剛石。金剛石標準器具有輸入面26和輸出面36(見圖4)，它們以標準器的厚度d的距離分開(其中結(jié)合金剛石的折射率，決定了標準器的自由光譜范圍)。輸入和輸出面26和36是高度拋光的，不含有任何反射覆蓋物(或其他覆蓋物)。優(yōu)選的金剛石厚度d為1.251mm，以提供50GHz的自由光譜范圍。
波長鎖定器中的激光器子組件101和其他光學部件都放置在具有高熱導率的光學部件板121上。根據(jù)波長分束器/標準器組件的特殊應(yīng)用，分束器/標準器組件11的光學輸出可以通過第二個光學隔離器(未示出)耦合。
光電二極管17，18的電信號S1和S2連接到控制電子設(shè)備21，其反過來連接到激光二極管以提供激光器操作波長的閉環(huán)反饋控制。激光二極管設(shè)備10優(yōu)選的發(fā)射光輸出到DWDM光通信系統(tǒng)。放置熱敏電阻122以與激光二極管設(shè)備10相鄰，以維持激光器溫度的正確控制，這是因為在光學配置中激光器對于由溫度變化導致的波長變化具有最高的敏感度。
激光二極管設(shè)備10發(fā)出的光被透鏡12(位于激光器前表面附近)準直，以提供分束器/標準器組件中(特別對于標準器16)到光學部件的平面波前。
參考圖4，分束器15(概念上是一個立方體)是一個包括光入口，光出口和入口/出口端口的四端口光學部件。分束器設(shè)備能夠例如是平板型分束器，或者立方型分束器。分束器部分透射激光二極管10發(fā)射的準直光束，向上到達輸出光學裝置或者進一步到達共同封裝的電-光設(shè)備，例如，調(diào)制器(進一步到達光通信網(wǎng)絡(luò))。分束器15轉(zhuǎn)移準直光束B功率的一小部分B1，一般4％，因此準直光束功率的96％可在輸出B’獲得。4％的取樣光束B1，與準直光束B基本垂直，直接導向到金剛石標準器。金剛石標準器具有波長相關(guān)透射和反射特性，分別是B2(取樣光束B1的透射輸出部分)和B3，(取樣光束B1的反射輸出部分)。金剛石標準器的反射部分B3，經(jīng)過分束器橫向返回，再一次與主準直光束B基本垂直。因為分束器具有96％的透射率，標準器的反射輸出B3，經(jīng)過分束器作為光束B3出現(xiàn)，一小部分B3·被反射并且在光學隔離器13中損耗。
(光學設(shè)計的一方面是分束器允許主光束B/B’的基本零漂移，這樣保持光軸筆直。這對于共同封裝的模塊應(yīng)用尤為重要，避免了偏置光輸入進入例如后續(xù)的半導體光-電調(diào)制器。)已經(jīng)陳述，金剛石標準器16具有透射輸出B2和反射輸出B3，(其在經(jīng)過分束器之后變成B3)。標準器的透射輸出B2的強度由光電二極管17探測，標準器的反射輸出B3的強度由光電二極管18探測。標準器的這些透射和反射輸出具有波長相關(guān)特性，圖2中示出了它們的典型曲線。上面的曲線(黑)是透射輸出特性，下面的曲線(淺)是反射輸出特性。
從對標準器透射和反射輸出特性之間的差的電子處理過程中獲得波長鎖定。如前面早先所述，標準器的自由光譜范圍是輸出特性中相鄰最大或最小值之間的頻率差(該頻率差對于透射和反射特性來說都相同)。相應(yīng)的，利用透射和反射輸出特性間的差，使用具有2XGHz自由光譜范圍的標準器，能夠鎖定到具有XGHz間隔的頻率。
優(yōu)選選擇金剛石標準器的厚度，使得標準器的透射和反射輸出特性都具有50GHz的自由光譜范圍(FSR)。金剛石標準器的高折射率使得對比率接近2，以便透射和反射特性之間的差如圖3所示。為了允許鎖定到25GHz ITU柵格頻率，選擇差特性的振幅使得鎖定點大約或正好是25GHz。在校準過程中，控制單元21中包含絕對對比率的小的變化。
有利的是，金剛石標準器的高折射率避免了為獲得25GHz波長鎖定點而需要使用很厚的標準器。很明顯，使用小的標準器能夠獲得50GHz和25GHz鎖定點的能力有助于減少波長分束器/標準器組件11中的空間需求。
在分束器/標準器組件11的制造中，金剛石標準器16在分束器/標準器組件11中主動角對準以獲得在ITU柵格中心點信道的鎖定，進而最小化了在邊緣的極端信道處例如C波段(191.6-196.2THz)中任何自由光譜范圍(FSR)的偏離(walk off)。
參考圖1，光電二極管17和18將從金剛石標準器透射的和反射的光功率轉(zhuǎn)換成光電流以分別提供電信號S1和S2。優(yōu)選的，這些信號與控制電子設(shè)備21連接。每個光電二極管將入射光轉(zhuǎn)換成光電流，響應(yīng)度一般為1mA/mW，即一階，光電流直接正比于光功率。每個光電二極管一般與入射其上的光以2°放置，以減少返回光學系統(tǒng)的光反射。每個光電二極管旋轉(zhuǎn)，與另一個相對，例如圖1中所示，使得從金剛石標準器探測到的信號的光學相位差減小。這在允許探測的光功率在決定主光束光學功率即用作功率監(jiān)視器時是極為有利的。該應(yīng)用的合適的光電二極管從LGP Electro Optics，Woking，Surrey，UK獲得，例如，部件序列GAP1060。
光電二極管信號S1和S2為控制電子設(shè)備21提供輸入。這些信號然后被緩沖并輸入到一個包括對輸入信號進行適當相位轉(zhuǎn)換的差分放大器。優(yōu)選的實施例中，通過應(yīng)用25GHz和50GHz情況下反射和透射光強度的差，鎖定的波長在標準器透射特性的振幅的66％、標準器反射特性振幅的34％處獲得。
激光器設(shè)備10一般在ITU波長處操作，S1和S2之間的差和一個存儲在控制電子設(shè)備21中的參考值進行比較。根據(jù)激光器設(shè)備10的波長控制裝置，控制電子設(shè)備然后進行操作(使用合適的控制信號裝置以調(diào)整激光器波長，S3)，使得光電二極管差信號和存儲的參考值相同。因為光電二極管操作波長對溫度和驅(qū)動電流或電場都敏感，操作波長的閉環(huán)控制可以通過改變激光器電學操作條件或通過改變激光器操作溫度執(zhí)行。如果激光器波長從所需值改變，光電二極管差信號偏離存儲值，控制電子設(shè)備21產(chǎn)生一個和該偏離成比例的誤差信號。通過正確配置誤差信號的極性，S3可以被導引到調(diào)整激光器設(shè)備10返回到正確的ITU波長，這樣將誤差最小化并保持激光器在所需操作波長。這樣構(gòu)成了反饋控制回路。在激光器設(shè)備10是可調(diào)諧激光器的情況，控制電子設(shè)備需要適合每個所需激光器設(shè)備波長并相應(yīng)驅(qū)動激光器調(diào)整裝置，同時采取適當?shù)拿總€ITU操作波長的存儲參考值。用于單波長和多波長操作波長數(shù)據(jù)的示例性存儲裝置是查找表。
控制電子設(shè)備21中的存儲值在生產(chǎn)的工廠測試過程中決定，這樣存儲參考值對于測試和鎖定波長都是特定的，特定單元進行測試，構(gòu)成了一個預定的參考值。通過依次測試每個操作波長和在控制電子設(shè)備21中存儲相應(yīng)的參考值，每個操作波長可以被設(shè)置成在特定的精度內(nèi)與ITU柵格相匹配。同時S1和S2之間的差是與存儲的參考值相比較的量，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道從S1和S2偏移的其他數(shù)據(jù)可以和適當存儲的預定參考值或設(shè)定值進行比較。
控制電子設(shè)備中的差信號的相位轉(zhuǎn)換操作依賴于鎖定的波長。相位轉(zhuǎn)換在鎖定的頻率具有25GHz的間隔時是需要的，因為這位于和50GHz的標準器特性的相對側(cè)，見圖3。相位轉(zhuǎn)換可以應(yīng)用于控制電子設(shè)備21內(nèi)的任何合適點例如，應(yīng)用到光電二極管差信號產(chǎn)生的誤差信號和在控制電子設(shè)備中存儲的參考信號振幅。
上面描述的波長鎖定器僅是可以使用金剛石標準器的一個波長鎖定器實例。以其他方式和/或使用多于一個金剛石標準器的波長鎖定器(例如，美國專利No.5798859中描述的)都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種波長鎖定器，基本鎖定光束的波長到一設(shè)定的波長，所述波長鎖定器包括布置的至少一個法布里-珀羅標準器以接收光束的取樣部分和從中產(chǎn)生至少一個輸出束，其強度依賴于取樣光束的波長，其中法布里-珀羅標準器包括金剛石。
2.一種波長漂移探測器，探測光束波長從預定波長的漂移，所述波長漂移探測器包括布置的至少一個法布里-珀羅標準器以接收光束的取樣部分以從中產(chǎn)生至少一個輸出束，其強度依賴于取樣光束的波長，其中法布里-珀羅標準器包括金剛石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長鎖定器，或根據(jù)權(quán)利要求2所述的波長漂移探測器，進一步包括調(diào)整裝置，根據(jù)標準器的輸出來調(diào)整光束的波長以減小或消除它從預定波長的漂移。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波長鎖定器或波長漂移探測器，其中調(diào)整裝置包括控制電子設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的波長鎖定器或波長漂移探測器，其中布置調(diào)整裝置是為了控制產(chǎn)生光束的光源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波長鎖定器或波長漂移探測器，其中光源遠離波長鎖定器或波長漂移探測器，所述調(diào)整裝置將控制信號傳輸?shù)焦庠匆哉{(diào)整光束的波長。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波長鎖定器或波長漂移探測器，其中光源包括波長鎖定器或波長漂移探測器的一部分。
8.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求中所述的波長鎖定器或波長漂移探測器，其中光束包括光信號，光束的取樣部分包括光信號的取樣部分。
9.一種光信號發(fā)射機，包括根據(jù)權(quán)利要求8所述的波長鎖定器或波長漂移探測器，所述光信號發(fā)射機包括產(chǎn)生光信號的光源。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或任一基于權(quán)利要求5的權(quán)利要求中所述的波長鎖定器、漂移探測器或發(fā)射機，其中光源包括激光器。
11.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求中所述的波長鎖定器、漂移探測器或光信號發(fā)射機中，金剛石用作法布里-珀羅標準器。
12.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求中所述的波長鎖定器，漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中金剛石包括單晶金剛石。
13.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求中所述的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中金剛石是合成金剛石。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中金剛石由化學氣相淀積形成。
15.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求中所述的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中金剛石基本是無缺陷的。
16.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求中所述的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中金剛石標準器包括一個部分反射輸入面和一個相對的部分反射輸出面，它們被一個標準器的厚度分開。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中輸入和輸出面基本是平的，其放置在基本平行的平面中。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或權(quán)利要求17所述的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中輸入和輸出面是拋光的。
19.根據(jù)權(quán)利要求16到18中任一項的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中輸入面和/或輸出面是沒有覆蓋物的。
20.根據(jù)權(quán)利要求16到19中任一項的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中金剛石標準器的厚度至少是0.1mm，優(yōu)選為至少0.2mm，特別是至少為0.5mm。
21.根據(jù)權(quán)利要求16到20中任一項的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中金剛石標準器的厚度不超過5.0mm，優(yōu)選為不超過4.0mm，特別是不超過2.0mm。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或權(quán)利要求21的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中金剛石標準器的厚度范圍從1.0mm到1.5mm，優(yōu)選的厚度為1.25mm。
23.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求中所述的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中金剛石標準器具有透射波長相關(guān)輸出特性和反射波長相關(guān)輸出特性，它們中的每個都有2XGHz的自由光譜范圍，允許波長鎖定點在2XGHz和XGHz的間隔。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中在XGHz間隔的波長鎖定點由標準器的透射波長相關(guān)輸出特性和反射波長相關(guān)輸出特性之間的差決定。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中透射波長相關(guān)輸出特性和反射波長相關(guān)輸出特性之間的差的振幅預先設(shè)定，使得波長鎖定點相隔XGHz。
26.根據(jù)權(quán)利要求23到25中任一項所述的波長鎖定器、漂移探測器、發(fā)射機或應(yīng)用，其中X是25。
全文摘要
一種波長鎖定器，用于鎖定光束波長基本到一預定波長，包括布置的至少一個法布里－珀羅標準器以接收光束的取樣部分和從中產(chǎn)生至少一個輸出束，其強度依賴于取樣光束的波長。法布里－珀羅標準器包括金剛石。優(yōu)選的金剛石標準器是單晶合成金剛石，具有高度拋光的沒有任何反射覆蓋層的輸入面和輸出面。
文檔編號H01S5/00GK1714486SQ200380103720
公開日2005年12月28日 申請日期2003年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月21日
發(fā)明者J·弗拉塞爾, S·波普, K·穆拉尼, H·戈德弗里德, E·霍夫曼 申請人:布克哈姆技術(shù)公共有限公司