從激光器動(dòng)態(tài)自適應(yīng)地生成波長(zhǎng)連續(xù)的且規(guī)定的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的掃描的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種系統(tǒng)（10，20）和方法，包括波長(zhǎng)調(diào)諧機(jī)構(gòu)和激光器路徑長(zhǎng)度調(diào)諧機(jī)構(gòu)，以減少掃描范圍內(nèi)的不連續(xù)性。處理器（14）與波長(zhǎng)監(jiān)控裝置（18）和所述調(diào)諧機(jī)構(gòu)聯(lián)接。所述處理器分析來(lái)自所述波長(zhǎng)監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)，以在波長(zhǎng)掃描中的不連續(xù)處調(diào)節(jié)波長(zhǎng)調(diào)諧和腔長(zhǎng)度調(diào)諧以減少不連續(xù)性。
【專利說(shuō)明】從激光器動(dòng)態(tài)自適應(yīng)地生成波長(zhǎng)連續(xù)的且規(guī)定的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的掃描的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)串請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求2011年7月22日遞交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/510，765的權(quán)益，該美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用并入文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總體涉及使用掃頻可調(diào)諧激光器，諸如光學(xué)相干斷層掃描(0CT)、光頻域反射計(jì)(0FDR)、光譜學(xué)、光學(xué)元件的遙感和測(cè)試，以使可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的掃描連續(xù)、單調(diào)、且用于特定的時(shí)間廓線以改進(jìn)系統(tǒng)的性能的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]在使用激光器的波長(zhǎng)掃描或頻率掃描的應(yīng)用中，存在用于接收關(guān)于該應(yīng)用的精確的信息所需的三種特性:(I)波長(zhǎng)掃描對(duì)時(shí)間的連續(xù)性和單調(diào)性；(2)掃描對(duì)時(shí)間的線性；和(3)隨著時(shí)間和環(huán)境變化(例如溫度、濕度)維持連續(xù)性、單調(diào)性和線性的能力。例如，分子氣體吸收特征的形狀可通過(guò)激光器的波長(zhǎng)掃描中的不連續(xù)性-向前或向后跳動(dòng)而變形。在另一示例中，波長(zhǎng)不連續(xù)性可降低組織的OCT圖像的質(zhì)量。因此，期望消除來(lái)自波長(zhǎng)掃描激光器的波長(zhǎng)不連續(xù)性。
[0005]圖1A示出理想的激光器隨著時(shí)間的連續(xù)的線性頻率掃描。圖1B示出示例性激光器隨著時(shí)間的連續(xù)但非線性的頻率掃描。圖1C示出示例性激光器隨著時(shí)間的不連續(xù)的頻率掃描。
[0006]在單模波長(zhǎng)掃描激光器中的波長(zhǎng)不連續(xù)性通常由從激光器的一個(gè)單縱模突然轉(zhuǎn)變到另一單縱模造成，在該情況下這些模式的波長(zhǎng)截然不同。這些轉(zhuǎn)變一般被稱作模跳。當(dāng)激光器的一組模與激光器的另一組模之間發(fā)生突然轉(zhuǎn)變時(shí)，當(dāng)這兩組的平均波長(zhǎng)截然不同時(shí)，波長(zhǎng)不連續(xù)性也可發(fā)生在多模波長(zhǎng)掃描激光器中，例如傅里葉域鎖模(FDML)激光器和其它激光器。
[0007]即使當(dāng)掃描是連續(xù)的且單調(diào)的，在許多應(yīng)用中激光器波長(zhǎng)遵循特定的時(shí)域廓線也是有利的。例如，在OCT中，優(yōu)選地在光頻對(duì)時(shí)間中，掃描對(duì)時(shí)間是線性的以能夠進(jìn)行掃描數(shù)據(jù)的傅里葉后處理。在其它應(yīng)用中，例如OCT或電信測(cè)試，有利的是隨時(shí)間非線性地掃描光頻對(duì)時(shí)間以補(bǔ)償被測(cè)試的裝置或材料中的其它效應(yīng)。
[0008]在現(xiàn)有技術(shù)中，進(jìn)行大量的嘗試以減少或消除模跳和控制掃描廓線，但通常是令人不滿意的或暫時(shí)性的。盡管也可以準(zhǔn)確地消除在某一時(shí)間點(diǎn)的全部不連續(xù)性和非線性，但隨著時(shí)間推移或(例如)溫度的變化將形成另外的不連續(xù)性和非線性。例如，外腔激光器使用與增益介質(zhì)聯(lián)接的外腔機(jī)構(gòu)以近似連續(xù)的單模進(jìn)行操作。通過(guò)精確的、緊公差組件和腔的精確對(duì)準(zhǔn)、或者使用實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)腔長(zhǎng)度的實(shí)時(shí)元件(諸如壓電式換能器)，來(lái)防止模跳。
[0009]其它激光器構(gòu)造使用腔內(nèi)元件。隨著時(shí)間推移，激光器的對(duì)準(zhǔn)下降或者組件磨損，其可導(dǎo)致模跳和掃描廓線相對(duì)于時(shí)間的變化。當(dāng)周圍的溫度或者壓力變化時(shí)，對(duì)準(zhǔn)可降低，這也可導(dǎo)致模跳和掃描廓線相對(duì)于時(shí)間的變化。(高速機(jī)械操作引起的)激光器外部的振動(dòng)或者激光器內(nèi)部的振動(dòng)也可使得腔錯(cuò)位，這再次可導(dǎo)致模跳和掃描廓線相對(duì)于時(shí)間的變化。
[0010]另一難題在于模跳可發(fā)生在具有機(jī)械調(diào)諧機(jī)構(gòu)的激光器的波長(zhǎng)掃描中的任何地方。因此，需要監(jiān)控整個(gè)掃描以標(biāo)記在激光器的掃描廓線中的波長(zhǎng)不連續(xù)性和變化，并且針對(duì)這些變化校正激光器掃描。
[0011]另一類型的用于產(chǎn)生掃描波長(zhǎng)的單模激光器為單片式構(gòu)造的半導(dǎo)體激光器。單片式半導(dǎo)體激光器包括位于半導(dǎo)體中的多個(gè)部分或段，其用作可調(diào)節(jié)的腔反射鏡、激光增益、腔相位和(可選的)外部放大。單片式半導(dǎo)體激光器的示例為垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)、具有微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)調(diào)諧結(jié)構(gòu)的VCSEL、取樣光柵分布布拉格反射式(SO)BR)激光器、超結(jié)構(gòu)光柵分布式布拉格反射式(SS⑶BR)激光器和類似的裝置。因?yàn)檫@些激光器是單片式的且沒(méi)有移動(dòng)部件，故它們的腔室是極其穩(wěn)定的且能夠以窄的線寬和長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度在單縱模下操作。這種類別的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器需要多個(gè)激光電流信號(hào)以調(diào)諧波長(zhǎng)，這對(duì)于形成不存在波長(zhǎng)不連續(xù)性的波長(zhǎng)掃描具有挑戰(zhàn)性。需要用于控制單片式半導(dǎo)體激光器、減少或消除在它們的波長(zhǎng)掃描內(nèi)的模跳、以及控制它們的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的掃描廓線(以形成例如線性)的裝置和方法。
[0012]具有集成光柵以實(shí)現(xiàn)調(diào)諧的單片式可調(diào)諧激光器目前在電信應(yīng)用中是常見(jiàn)的。由于這些可調(diào)諧激光器提供了寬的波長(zhǎng)調(diào)諧(例如1520納米至1565納米)和在同一單片式芯片上快速調(diào)諧(以微秒掃描)全部波長(zhǎng)的能力，故這些可調(diào)諧激光器是獨(dú)特的。在文中，這種可調(diào)諧激光器將被稱作半導(dǎo)體單片式可調(diào)諧激光源(SMTLS)。
[0013]SMTLS具有與后鏡驅(qū)動(dòng)和前鏡驅(qū)動(dòng)的組合相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)區(qū)域。在圖2中示出了波長(zhǎng)對(duì)電流的圖的復(fù)雜性。SMTLS裝置被定義且開(kāi)發(fā)以允許大量特定波長(zhǎng)中的一個(gè)波長(zhǎng)被輸出，例如，允許選擇任一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的(ITU)波長(zhǎng)。
[0014]在過(guò)去已經(jīng)進(jìn)行這樣工作以允許:在激光器的調(diào)諧范圍內(nèi)的任何地方，SMTLS激光器從一個(gè)波長(zhǎng)快速切換到另一波長(zhǎng)，如在美國(guó)專利申請(qǐng)公布2009/0059972中所描述的?，F(xiàn)有技術(shù)涉及使用初始波長(zhǎng)和最終波長(zhǎng)、與每一波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)的電流、以及反饋控制系統(tǒng)以快速地將激光器鎖定至其目的波長(zhǎng)的知識(shí)。該方法對(duì)于在需要從一個(gè)波長(zhǎng)離散變化到另一目的波長(zhǎng)的電信中的應(yīng)用是有用的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]在其他諸如電信組件的波長(zhǎng)掃描測(cè)試、遙感和光學(xué)相干斷層掃描的應(yīng)用中，存在許多用以操作不是作為波長(zhǎng)切換裝置、而是作為波長(zhǎng)掃描裝置的激光器的動(dòng)機(jī)。本發(fā)明中所使用的波長(zhǎng)掃描，指隨著時(shí)間從一個(gè)波長(zhǎng)到另一波長(zhǎng)的連續(xù)的(或階梯式連續(xù)的)移動(dòng)，優(yōu)選地以線性的且單調(diào)的方式。
[0016]對(duì)于掃描SMTLS的第一難題在于確定如何以連續(xù)的方式調(diào)諧多段激光器結(jié)構(gòu)。激光器的每一段受到諸如電流或電壓的參數(shù)控制，其導(dǎo)致復(fù)雜的多變量控制空間。通過(guò)測(cè)量在多個(gè)調(diào)諧電流(諸如激光器的前鏡、后鏡和相段)下的激光器的波長(zhǎng)，可確定從較小波長(zhǎng)移動(dòng)至較大波長(zhǎng)的連續(xù)路徑。在圖3中，調(diào)諧路徑以標(biāo)記為(a至i)的離散線示出。從標(biāo)記為(a)的線開(kāi)始，一組前鏡電流和后鏡電流(和未示出的相電流)可被選定，以沿著線(b)、線(C)、依次類推、到線(h)從高波長(zhǎng)連續(xù)地到較低波長(zhǎng)、或者從低光頻到較高光頻連續(xù)地調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)。
[0017]在圖3中，每一圍住的區(qū)域表示激光器的模式。在每一區(qū)域的邊界處，發(fā)生模跳。作為一個(gè)示例，SMTLS激光器中的模跳可為350皮米(pm)長(zhǎng)。模跳的大小可利用相電流進(jìn)行控制。然而，在圖3中，變化相電流使波長(zhǎng)圖的細(xì)節(jié)改變。防止SMTLS中的波長(zhǎng)不連續(xù)性需要理解如何調(diào)節(jié)SMTLS的波長(zhǎng)掃描中的多個(gè)控制參數(shù)。
[0018]形成和維持波長(zhǎng)掃描的另一難題是，時(shí)間和溫度極大地影響調(diào)諧圖。這意味著為了精確地調(diào)諧線性，鏡掃描路徑(MSP)隨著時(shí)間變化。在一次掃描的時(shí)間尺度(例如納秒或微秒)上，調(diào)諧電流可被選擇，使得激光器停留在用于那次掃描的特殊路徑上，但是在較長(zhǎng)的時(shí)間段(幾分鐘到幾小時(shí))上，未保持相同的一致性。因此，甚至SMTLS的波長(zhǎng)連續(xù)性也必須隨著時(shí)間推移進(jìn)行校正。
[0019]如何實(shí)現(xiàn)連續(xù)掃描的傳統(tǒng)觀點(diǎn)是“完全絕對(duì)的波長(zhǎng)圖”方法。一個(gè)用于形成連續(xù)掃描的方法為詳細(xì)地繪制前鏡、后鏡以及相位激勵(lì)相對(duì)于絕對(duì)波長(zhǎng)的圖，然后使用該詳細(xì)的圖以建立鏡掃描路徑以得到連續(xù)的且單調(diào)的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的結(jié)果。然而，該方法需要非常大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)高的波長(zhǎng)線性精度，這是耗時(shí)的。通常，絕對(duì)波長(zhǎng)測(cè)量需要相對(duì)昂貴的設(shè)備(例如，波長(zhǎng)計(jì)或者光譜分析儀)，該設(shè)備每次測(cè)量需要數(shù)秒。由于溫度和老化引起的激光器的波長(zhǎng)漂移，因此絕對(duì)波長(zhǎng)測(cè)量方法需要定期進(jìn)行，這意味著昂貴的絕對(duì)波長(zhǎng)測(cè)量設(shè)備將需要提供在系統(tǒng)中或者作為系統(tǒng)的附屬物。增添絕對(duì)波長(zhǎng)測(cè)量設(shè)備大大地增加了系統(tǒng)的成本。此外，執(zhí)行大量的定期絕對(duì)波長(zhǎng)重新校正所需的時(shí)間對(duì)于許多終端用戶應(yīng)用來(lái)講也太長(zhǎng)。
[0020]除了上文的問(wèn)題外，整個(gè)掃描實(shí)際上為動(dòng)態(tài)操作，而不是靜態(tài)操作，也不是一系列的靜態(tài)操作。例如，來(lái)自用于產(chǎn)生電信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號(hào)經(jīng)歷延遲時(shí)間和校正時(shí)間。然后，該信號(hào)流向電信號(hào)調(diào)節(jié)器(例如，電壓-電流轉(zhuǎn)換器)，其也施加信號(hào)延遲時(shí)間和校正時(shí)間。用于每一信號(hào)到激光器自身的傳輸線具有信號(hào)延遲時(shí)間和校正時(shí)間。激光器自身具有相同的延遲時(shí)間和校正時(shí)間。因此，在激光器內(nèi)，施加電流(或電壓)變化造成激光器的該部分的溫度的變化，并且，利用延遲時(shí)間和校正時(shí)間，也使激光器的其它元件的溫度產(chǎn)生變化(由于這些元件在物理上彼此接近)。因此，創(chuàng)建這種動(dòng)態(tài)信號(hào)(該信號(hào)發(fā)送至激光器)系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)果為不僅在任一時(shí)間處的信號(hào)(例如，對(duì)于Verneir-調(diào)諧分布布拉格反射鏡(VT-DBR)的5個(gè)信號(hào))的組、而且這些同步信號(hào)的組合以及在這些信號(hào)之前的信號(hào)的組合的非常復(fù)雜的組合。這些信號(hào)、延遲時(shí)間和校正時(shí)間組合的方式在很大程度上取決于溫度、濕度和其它環(huán)境因素以及取決于組件的老化，從而從一個(gè)時(shí)間到另一時(shí)間不是恒定的。
[0021]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種掃描激光器系統(tǒng)，包括:激光源；與激光源操作地聯(lián)接的激光器控制單元；和，處理器，該處理器用于配置激光器控制單元以控制激光源從而實(shí)現(xiàn)遵循一組規(guī)定的掃描性能特征。
[0022]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于控制半導(dǎo)體激光源以輸出在波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射的方法，所述方法包括:從半導(dǎo)體激光源輸出在波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射，其中所述半導(dǎo)體激光源被配置成接收輸入信號(hào)以離散地改變?cè)谒霾ㄩL(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射；檢測(cè)與波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射相關(guān)的至少一種物理特性相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；處理數(shù)據(jù)且改變對(duì)于半導(dǎo)體激光源的輸入信號(hào)以實(shí)現(xiàn)遵循一組規(guī)定的掃描性能特征。[0023]本發(fā)明的另一方面涉及一種掃描激光器系統(tǒng)，包括:波長(zhǎng)調(diào)諧機(jī)構(gòu)；激光器路徑長(zhǎng)度調(diào)諧機(jī)構(gòu)，其中，調(diào)諧機(jī)構(gòu)被配置成從被激光腔的大于一個(gè)模式分開(kāi)的一個(gè)波長(zhǎng)到另一波長(zhǎng)操作激光源；一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)監(jiān)控裝置；和，與所述一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)監(jiān)控裝置和波長(zhǎng)調(diào)諧機(jī)構(gòu)和激光器路徑長(zhǎng)度調(diào)諧機(jī)構(gòu)聯(lián)接的處理器；其中，處理器分析來(lái)自波長(zhǎng)或頻率監(jiān)控器的數(shù)據(jù)、并且在波長(zhǎng)掃描中的不連續(xù)處調(diào)節(jié)波長(zhǎng)調(diào)諧和腔長(zhǎng)度調(diào)諧以減少不連續(xù)性。
[0024]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于減少在可調(diào)諧激光器的掃描中從起始波長(zhǎng)到停止波長(zhǎng)的波長(zhǎng)不連續(xù)性的方法，所述方法包括:利用一個(gè)或多個(gè)參數(shù)調(diào)諧激光器以從初始波長(zhǎng)到最終波長(zhǎng)掃描激光器；利用至少一個(gè)波長(zhǎng)測(cè)量裝置測(cè)量來(lái)自激光器的光；使來(lái)自所述至少一個(gè)波長(zhǎng)測(cè)量裝置的數(shù)據(jù)與處理器聯(lián)接；和，處理所述數(shù)據(jù)以調(diào)節(jié)激光器控制參數(shù)以減少在掃描中的波長(zhǎng)不連續(xù)性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遵循一組規(guī)定的掃描運(yùn)行特征。
[0025]基于在每一點(diǎn)的多變量光振幅反饋數(shù)據(jù)，可確定關(guān)于相對(duì)波長(zhǎng)和絕對(duì)波長(zhǎng)的推斷，在所述點(diǎn)處的波長(zhǎng)之間的潛在復(fù)雜關(guān)系、在每一中間點(diǎn)(或中間階段)處的產(chǎn)生波長(zhǎng)的控制電流組可被調(diào)節(jié)以減少或消除掃描中的模跳并且產(chǎn)生掃描中所期望的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線。
[0026]掃描可包括隨時(shí)間變化的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，例如模擬信號(hào)，或者可替選地控制電流和波長(zhǎng)的圖表或陣列，其隨著時(shí)間連續(xù)被讀出。在掃描期間，激光器控制信號(hào)相對(duì)于波長(zhǎng)監(jiān)控傳感器被設(shè)定為開(kāi)環(huán)。
[0027]關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式，在此描述了許多特征；應(yīng)理解，關(guān)于特定的實(shí)施方式而描述的特征也可與其它實(shí)施方式結(jié)合使用。
[0028]本發(fā)明包括在此(包括說(shuō)明書、附圖和(如果添加)權(quán)利要求書)所描述的特征，其詳細(xì)地闡述了某些示例性的實(shí)施方式。然而，這些實(shí)施方式可表現(xiàn)出一些變化的方式，本發(fā)明的原理可運(yùn)用在這些方式中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]在附圖中:
[0030]圖1A-圖1C為繪制的激光源的頻率/波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的掃描的示例性圖表；
[0031]圖2為調(diào)諧圖-波長(zhǎng)對(duì)具有前鏡電流(mA)和后鏡電流(mA)的鏡激發(fā)的示例性圖表;
[0032]圖3為在圖2的示例性圖表上繪制的具有粗略的鏡掃描路徑的調(diào)諧圖；
[0033]圖4-圖5為根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的示例性系統(tǒng)；
[0034]圖6-圖8為根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的示例性方法；
[0035]圖9-圖12為根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的示例性系統(tǒng)；
[0036]圖13-圖14為根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的示例性方法；
[0037]圖15為具有由于路徑轉(zhuǎn)變而引起的波長(zhǎng)不連續(xù)性的示例性SMZ信號(hào)；
[0038]圖16為具有轉(zhuǎn)變止點(diǎn)(TTP)區(qū)域的微調(diào)諧的示例性波長(zhǎng)圖；
[0039]圖17為消除了圖15的波長(zhǎng)不連續(xù)性的SMZ信號(hào)；和
[0040]圖18為根據(jù)本發(fā)明的方面的示例性方法?！揪唧w實(shí)施方式】
[0041]參照?qǐng)D4,本發(fā)明的方面在于一種激光器系統(tǒng)10,其包括在波長(zhǎng)范圍(例如,從起始波長(zhǎng)到停止波長(zhǎng))內(nèi)離散地掃描的激光器12。激光器12被配置成將激光器的輸出設(shè)置成在波長(zhǎng)范圍之間的多個(gè)波長(zhǎng)。在掃描期間，在每一個(gè)中間波長(zhǎng)處，激光器系統(tǒng)10未將控制參數(shù)鎖定為波長(zhǎng)基準(zhǔn)。相反，本發(fā)明的激光器系統(tǒng)10使用適用于整個(gè)掃描的掃描后反饋環(huán)，其中，在掃描中，在中間波長(zhǎng)處測(cè)量來(lái)自光學(xué)傳感器(例如干涉儀和其它傳感器)的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)?；谠诿恳稽c(diǎn)處的多變量光振幅反饋數(shù)據(jù)，關(guān)于相對(duì)波長(zhǎng)和絕對(duì)波長(zhǎng)的干涉可被確定；并且，基于在這些點(diǎn)處的波長(zhǎng)之中的潛在復(fù)雜關(guān)系，在每一中間點(diǎn)(或階段)處產(chǎn)生波長(zhǎng)的控制電流的組可被調(diào)節(jié)以減少或消除掃描中的模跳且產(chǎn)生在掃描中所期望的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線。例如，這些點(diǎn)之間的關(guān)系(而不只是在每一點(diǎn)處的值)被用于提供反饋，用于校正以消除模跳。掃描可包括隨著時(shí)間變化的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，例如作為模擬信號(hào)、或者可替選地作為控制電流和波長(zhǎng)的表或陣列，其隨著時(shí)間連續(xù)被讀出。在掃描期間，激光器控制信號(hào)相對(duì)于波長(zhǎng)監(jiān)控傳感器被設(shè)定為開(kāi)環(huán)。
[0042]用于形成連續(xù)的、單調(diào)的、規(guī)定的波長(zhǎng)掃描的激光器系統(tǒng)
[0043]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的示例性系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括與激光器控制單元16 (本文也稱作激光器控制器)聯(lián)接的處理器14。激光器控制單元16將控制信號(hào)(例如電信號(hào)或命令信號(hào))聯(lián)接至激光源12 (在文中也稱作激光裝置)。激光器12響應(yīng)于激光器控制而產(chǎn)生光。由激光源12發(fā)射的光的一部分被輸出以使用。由激光源12發(fā)射的光的另一部分與一個(gè)或多個(gè)掃描性能監(jiān)控裝置18聯(lián)接。掃描性能監(jiān)控裝置18可為一個(gè)或多個(gè)這樣的裝置:其配置成確定與從激光源12輸出的光相關(guān)聯(lián)的光學(xué)特性。與掃描性能監(jiān)控裝置18的聯(lián)接可始終被保持(例如，從掃描到掃描一直保持)和/或不時(shí)地被保持(例如，周期性地)。掃描性能監(jiān)控裝置18響應(yīng)于激光的波長(zhǎng)或其它特性產(chǎn)生信號(hào)或數(shù)據(jù)。一個(gè)或多個(gè)掃描性能監(jiān)控裝置18可與處理器14聯(lián)接，該處理器14可分析數(shù)據(jù)或信號(hào)以調(diào)節(jié)激光器控制進(jìn)而調(diào)節(jié)激光源12的性能，以減少或消除在激光裝置的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的掃描中的波長(zhǎng)不連續(xù)性[對(duì)于后續(xù)的掃描]。所述調(diào)節(jié)也可改變激光器波長(zhǎng)掃描對(duì)時(shí)間的時(shí)間依賴性。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，激光器波長(zhǎng)掃描在光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間中可以是線性的。
[0044]本發(fā)明的某些實(shí)施方式可適用于在波長(zhǎng)掃描期間以激光腔的單縱模進(jìn)行操作的激光器。這種激光器的示例可為外腔二極管激光器，其以Littrow結(jié)構(gòu)或Littman Metcalf結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置。其它實(shí)施方式可使用具有腔內(nèi)調(diào)諧元件的激光器，例如調(diào)諧Fabry-Perot濾波器或者這類元件的組合。在本發(fā)明的所有實(shí)施方式中，至少兩個(gè)控制參數(shù)調(diào)節(jié)腔波長(zhǎng)和光學(xué)腔長(zhǎng)度。
[0045]用于形成SMTLS的連續(xù)的、規(guī)定的波長(zhǎng)掃描的激光器系統(tǒng)
[0046]圖5示出了本發(fā)明的替選實(shí)施方式的激光器系統(tǒng)20。處理器14與實(shí)時(shí)數(shù)字處理裝置(DSP) 22聯(lián)接，例如與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)聯(lián)接。DSP22與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 24聯(lián)接，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器24將來(lái)自DSP22 (例如FPGA)的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。DAC24的電信號(hào)為與激光源12聯(lián)接的激光器控制信號(hào)。激光源12可為SMTLS。來(lái)自激光源12的光的一部分從激光器系統(tǒng)輸出。來(lái)自激光器裝置的光的另一部分可與波長(zhǎng)監(jiān)控裝置26聯(lián)接(可替選地，光與波長(zhǎng)監(jiān)控器的聯(lián)接可以僅僅在一部分時(shí)間是有效的)。掃描性能監(jiān)控裝置26可與上文提出的掃描性能監(jiān)控裝置18—致。來(lái)自掃描性能監(jiān)控裝置26的信號(hào)可與檢測(cè)電子設(shè)備28聯(lián)接，該檢測(cè)電子設(shè)備28可檢測(cè)信號(hào)、放大信號(hào)或者將信號(hào)從光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。檢測(cè)電子設(shè)備28將數(shù)據(jù)聯(lián)接至數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)22，該數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 22能夠快速地獲取數(shù)據(jù)。處理器可訪問(wèn)所檢測(cè)的來(lái)自DSP22的信號(hào)數(shù)據(jù)以分析數(shù)據(jù)或信號(hào)，用于調(diào)節(jié)激光器控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)激光器裝置10的性能以減少或消除在激光器裝置的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的掃描中的波長(zhǎng)不連續(xù)性。所述調(diào)節(jié)也可改變激光器波長(zhǎng)掃描對(duì)時(shí)間的時(shí)間依賴性。在不例性的實(shí)施方式中，激光器波長(zhǎng)掃描在光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間中可以是線性的。
[0047]在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，激光器系統(tǒng)20包括多部分可調(diào)諧激光器，例如SMTLS。掃描性能監(jiān)控裝置26可包括光學(xué)干涉儀和絕對(duì)波長(zhǎng)基準(zhǔn)器，以在掃描期間測(cè)量激光源12的波長(zhǎng)。掃描性能監(jiān)控裝置26可包括干涉儀或標(biāo)準(zhǔn)具，該干涉儀或標(biāo)準(zhǔn)具的自由光譜范圍(FSR)大于激光器的最大模跳或波長(zhǎng)漂移，以在調(diào)諧相部分電流的同時(shí)，提供反饋信號(hào)以檢測(cè)在每一鏡調(diào)諧段結(jié)束時(shí)和從激光器的一個(gè)單縱模轉(zhuǎn)變到另一單縱模時(shí)的波長(zhǎng)跳移。其它的掃描性能監(jiān)控裝置26可為使光穿過(guò)絕對(duì)波長(zhǎng)基準(zhǔn)器的透射裝置，例如氣體池或溫度穩(wěn)定的Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具或光纖布拉格光柵。另外的掃描性能監(jiān)控裝置26可為干涉儀，其FSR相對(duì)于終端用戶感興趣的波長(zhǎng)特征較短，以提供精確的波長(zhǎng)線性。
[0048]上述方法適合于掃描可調(diào)諧激光器。當(dāng)所選擇的掃描參數(shù)(例如掃描率、掃描速度、掃描啟動(dòng))用于多個(gè)連續(xù)的掃描時(shí)(或者在這些參數(shù)至少大體上相似的情況下)，所述方法可是最適合的。來(lái)自掃描性能監(jiān)控裝置26 (例如光學(xué)干涉儀或者氣體池)的數(shù)據(jù)，可在每一次掃描后進(jìn)行分析。掃描數(shù)據(jù)的掃描后分析能夠使處理器14確定如何調(diào)節(jié)掃描中的每一點(diǎn)，以形成用戶指定的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的掃描。這種掃描可優(yōu)選地包含單縱模，但可替選地可包含多模。
[0049]本發(fā)明的一個(gè)方面為使用事后掃描參數(shù)學(xué)以分析掃描中的所有點(diǎn)之間的復(fù)雜關(guān)系，以改變用于下一掃描的調(diào)諧參數(shù)。這種方法可被用于減少或消除模跳。在一些實(shí)施方式中，激光器具有至少兩個(gè)用于波長(zhǎng)控制和激光腔長(zhǎng)度控制的控制參數(shù)。通過(guò)在模跳之前或者在模跳后改變激光器控制參數(shù)，可減少或消除由模跳引起的波長(zhǎng)不連續(xù)性。分析的重要方面為:在模跳之前(或者在模跳之后)，對(duì)控制參數(shù)的校正取決于在模跳之后(或者在模跳之前)的激光器掃描性能監(jiān)控裝置26的值。因此，在激光器控制參數(shù)的掃描范圍內(nèi)，分析和校正本質(zhì)上是非線性的且非局部的，且這與上文描述的諸如美國(guó)專利申請(qǐng)公布2009/0059972中的實(shí)時(shí)控制不一致。
[0050]校正激光器、任何激光器的波長(zhǎng)掃描的方法
[0051]本發(fā)明的另一方面為使用激光器系統(tǒng)10、激光器系統(tǒng)20以校正激光器的控制參數(shù)對(duì)時(shí)間的掃描、進(jìn)而調(diào)節(jié)這些參數(shù)以防止掃描期間的模跳、以及調(diào)節(jié)模跳之間的參數(shù)以產(chǎn)生規(guī)定的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線的方法30。在圖6中示出了所述方法的概述。
[0052]在塊32中，通過(guò)調(diào)節(jié)激光器控制參數(shù)，采用低波長(zhǎng)分辨率測(cè)量粗略波長(zhǎng)調(diào)諧路徑。通常，由于該步驟只進(jìn)行一次，故可使用常規(guī)的波長(zhǎng)測(cè)量?jī)x器(諸如光譜分析儀或波長(zhǎng)計(jì))。激光器控制參數(shù)可以為光柵或?yàn)V波器的角度、或者對(duì)于SMTLS的部分的控制電流。
[0053]在塊34中，可使用塊32的測(cè)量的波長(zhǎng)調(diào)諧圖確定波長(zhǎng)對(duì)控制參數(shù)的非常粗略的調(diào)諧路徑。例如，調(diào)諧路徑的波長(zhǎng)精度僅僅需要是+/-100皮米。
[0054]在塊36中，激光器控制參數(shù)被調(diào)節(jié)以減少或消除由模跳引起的波長(zhǎng)不連續(xù)性。在文中，該過(guò)程也被稱為縫合波長(zhǎng)掃描中的模跳。示例性激光器控制參數(shù)可包括對(duì)于激光源12的輸入。例如，這種輸入可包括前鏡(FM)電流、后鏡(BM)電流、相(P)電流、增益(G)電流、和半導(dǎo)體光學(xué)放大器(SOA)。
[0055]在塊38中，激光器控制參數(shù)被調(diào)節(jié)以產(chǎn)生規(guī)定的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線。該規(guī)定的廓線可采取任何所期望的形式。例如，波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間可為線性的；光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間可為線性的；規(guī)定的掃描性能特征可以是波長(zhǎng)和時(shí)間之間的非線性的關(guān)系以補(bǔ)償在介質(zhì)中的分散和/或傳播；所規(guī)定的掃描性能特征可包括功率對(duì)時(shí)間的掃描，該掃描相對(duì)于波長(zhǎng)是恒定的；規(guī)定的掃描性能特征包括功率對(duì)時(shí)間的掃描，該掃描相對(duì)于波長(zhǎng)為高斯分布；所規(guī)定的掃描性能特征模仿了快速傅里葉變換窗函數(shù)；以及，所規(guī)定的掃描性能特征補(bǔ)償在頻率和/或波長(zhǎng)中的光系統(tǒng)損失。
[0056]在塊40中，激光器控制參數(shù)被采集以產(chǎn)生激光器波長(zhǎng)的掃描。例如，控制參數(shù)以所期望的方式被應(yīng)用以產(chǎn)生規(guī)定的掃描性能。
[0057]所述方法可受益于單獨(dú)地或一起反復(fù)或重復(fù)某些步驟。如在圖6中的流程路徑箭頭所示，塊36、塊38和塊40可被重復(fù)以提高算法的性能。
[0058]用于保持激光器、任何激光器的波長(zhǎng)掃描的方法
[0059]本發(fā)明的另一方面為使用激光器系統(tǒng)10、激光器系統(tǒng)20以保持具有縫合的波長(zhǎng)不連續(xù)性的激光器掃描對(duì)時(shí)間以及規(guī)定的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的方法，如圖7所示。在塊52中，執(zhí)行激光器控制參數(shù)的最新的波長(zhǎng)掃描。在塊54中，激光器控制參數(shù)被調(diào)節(jié)以減少或消除由模跳引起的波長(zhǎng)不連續(xù)性。在塊56中，激光器控制參數(shù)被調(diào)節(jié)以產(chǎn)生規(guī)定的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線。在塊58中，激光器控制參數(shù)被采集以產(chǎn)生激光器波長(zhǎng)的掃描。方法50可受益于單獨(dú)地或一起反復(fù)或重復(fù)某些步驟。如在圖7的信號(hào)路徑箭頭所示，塊54、塊56和塊58可被重復(fù)以提高算法的性能。
[0060]用于校正任何激光器的掃描的詳細(xì)實(shí)施方式、方法
[0061]在圖8中示出了用于使用校正的激光器控制參數(shù)充分校正波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的掃描的方法60。
[0062]在塊62，通過(guò)調(diào)節(jié)激光器控制參數(shù)，采用低波長(zhǎng)分辨率來(lái)測(cè)量粗略的波長(zhǎng)調(diào)諧圖。通常，由于該步驟進(jìn)行一次，故可使用常規(guī)的波長(zhǎng)測(cè)量?jī)x器，例如光譜分析儀或波長(zhǎng)計(jì)。激光器控制參數(shù)可為光柵或?yàn)V波器的角度、或者M(jìn)EM元件的間距、或者對(duì)于SMTLS的部分的控制電流。
[0063]在塊64，可以使用塊64的測(cè)量的波長(zhǎng)調(diào)諧圖來(lái)確定波長(zhǎng)對(duì)控制參數(shù)的非常粗略的調(diào)諧路徑。調(diào)諧路徑的波長(zhǎng)精度僅需要粗略的例如+/-100皮米。
[0064]在塊66，隨時(shí)間掃描激光器調(diào)諧參數(shù)，產(chǎn)生激光器的波長(zhǎng)掃描對(duì)時(shí)間。激光器的波長(zhǎng)可通過(guò)波長(zhǎng)監(jiān)控裝置來(lái)監(jiān)控，諸如一個(gè)干涉儀(圖9)、或者具有不同自由光譜范圍(FSR)的兩個(gè)干涉儀(圖10);或者具有不同F(xiàn)SR的兩個(gè)干涉儀和相對(duì)波長(zhǎng)基準(zhǔn)器，諸如溫度穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)具或者溫度穩(wěn)定的光纖布拉格光柵(圖11);或者，具有不同F(xiàn)SR的兩個(gè)干涉儀和絕對(duì)波長(zhǎng)基準(zhǔn)器，諸如氣體吸收池(圖12)。
[0065]然后，所述方法可減少或消除由模跳引起的波長(zhǎng)差異。在塊68，處理器分析來(lái)自波長(zhǎng)監(jiān)控裝置的信號(hào)，以檢測(cè)波長(zhǎng)掃描中波長(zhǎng)不連續(xù)性發(fā)生時(shí)的點(diǎn)。從已監(jiān)控的數(shù)據(jù)來(lái)確定波長(zhǎng)不連續(xù)性的大小和方向(在波長(zhǎng)中的前跳或后跳)。[0066]在塊70，處理器確定對(duì)一個(gè)或多個(gè)激光器控制參數(shù)的校正，以減少或消除波長(zhǎng)不連續(xù)性。例如，可調(diào)節(jié)激光器波長(zhǎng)控制參數(shù)和激光腔長(zhǎng)度控制參數(shù)。在模跳之前或者在模跳之后，通過(guò)改變激光器控制參數(shù)可減少或消除波長(zhǎng)不連續(xù)性。該分析的重要方面在于，在模跳之前(之后)對(duì)控制參數(shù)的校正取決于在模跳之后(之前)的激光器波長(zhǎng)監(jiān)控裝置的值。因此，該分析和校正在激光器控制參數(shù)的掃描范圍內(nèi)本質(zhì)上是非線性的和非局部的。
[0067]在塊72，構(gòu)建新的波長(zhǎng)調(diào)諧路徑，在該路徑中，隨時(shí)間掃描激光器控制參數(shù)，以掃描具有減少的或消除的波長(zhǎng)不連續(xù)性(模跳)的激光器波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間。
[0068]如從塊72返回至塊66的信號(hào)路徑箭頭所示，通過(guò)運(yùn)行新的波長(zhǎng)掃描和監(jiān)控波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間，可重復(fù)該過(guò)程。波長(zhǎng)不連續(xù)性可被識(shí)別和校正，以通過(guò)每一次循環(huán)漸進(jìn)地減少或消除波長(zhǎng)不連續(xù)性。由于激發(fā)和響應(yīng)之間的變化和非線性的關(guān)系，該重復(fù)可是必需的。
[0069]接著，方法60可調(diào)節(jié)波長(zhǎng)掃描以將其校正為規(guī)定的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的掃描。在塊74，通過(guò)波長(zhǎng)監(jiān)控裝置測(cè)量激光器掃描以確定波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線。
[0070]在塊76，處理器分析波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的數(shù)據(jù)以確定波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線與規(guī)定的廓線的偏差。在一個(gè)實(shí)施方式中，波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的測(cè)量裝置可包括單個(gè)干涉儀，該單個(gè)干涉儀的FSR小于波長(zhǎng)掃描。干涉儀信號(hào)的相位可通過(guò)計(jì)算信號(hào)的傅里葉變換而測(cè)量。該相位與激光器的光學(xué)頻率成比例；因此，相位對(duì)時(shí)間測(cè)量光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間。所測(cè)量的光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間的信號(hào)與規(guī)定的光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間的廓線相比較，并且確定偏差。
[0071]在另一實(shí)施方式中，波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的測(cè)量裝置可包括單個(gè)干涉儀，該單個(gè)干涉儀的FSR遠(yuǎn)小于感興趣的波長(zhǎng)范圍，為其1/100至1/10。在波長(zhǎng)掃描期間可計(jì)數(shù)干涉儀的條紋的過(guò)零點(diǎn)，從而記錄光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間的變化。本質(zhì)上，具有小的FSR的干涉儀以1/2條紋的單位測(cè)量光學(xué)信號(hào)的相位，而每一條紋的光學(xué)頻率相對(duì)于掃描范圍較小。所測(cè)量的頻率對(duì)時(shí)間與規(guī)定的頻率對(duì)時(shí)間相比較，并且確定偏差。
[0072]在另一實(shí)施方式中，單個(gè)干涉儀和波長(zhǎng)基準(zhǔn)器可包括用于測(cè)量波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的波長(zhǎng)裝置。如在前實(shí)施方式，干涉儀可具有小的FSR，并且測(cè)量光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間。在波長(zhǎng)基準(zhǔn)器中的絕對(duì)波長(zhǎng)特征可被確定，且它們的波長(zhǎng)被測(cè)量。通過(guò)確定在兩個(gè)或更多個(gè)已知的波長(zhǎng)特征之間的干涉儀半條紋的數(shù)目，F(xiàn)SR的光學(xué)頻率可被測(cè)量以用于掃描。干涉儀和波長(zhǎng)基準(zhǔn)器共同提供絕對(duì)光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間。所測(cè)量的頻率對(duì)時(shí)間與規(guī)定的頻率對(duì)時(shí)間相比較，并且確定偏差。
[0073]在塊78，處理器將掃描廓線內(nèi)的偏差轉(zhuǎn)換成激光器控制參數(shù)的變化，以校正波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線。本發(fā)明的重要方面在于保持在先前的步驟中在模跳處實(shí)現(xiàn)的波長(zhǎng)連續(xù)性，同時(shí)還調(diào)節(jié)波長(zhǎng)掃描以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的廓線。
[0074]如從塊78返回至塊74的流向箭頭所示，通過(guò)運(yùn)行新的波長(zhǎng)掃描和監(jiān)控波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間可重復(fù)該過(guò)程。波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間與規(guī)定的掃描的偏差可被識(shí)別且校正，以通過(guò)每一次重復(fù)漸進(jìn)地減少或消除波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的偏差。
[0075]詳細(xì)的實(shí)施方式，保持任何激光器的掃描的方法
[0076]在本發(fā)明的另一方面，在形成第一激光器調(diào)諧路徑后，如上所述，激光器12可被操作，并且調(diào)諧路徑可被定期或不定期地監(jiān)控和校正。在圖13中示出了定期或不定期的調(diào)諧路徑校正算法80的實(shí)施方式。
[0077]在塊82，通過(guò)最新的波長(zhǎng)調(diào)諧掃描掃描激光器開(kāi)始該過(guò)程。[0078]在塊84，隨時(shí)間掃描激光器調(diào)諧參數(shù)，產(chǎn)生激光器的波長(zhǎng)掃描對(duì)時(shí)間。如上所述，通過(guò)波長(zhǎng)監(jiān)控裝置可監(jiān)控激光的波長(zhǎng)。
[0079]在塊86，來(lái)自波長(zhǎng)監(jiān)控裝置的信號(hào)被分析以檢測(cè)在波長(zhǎng)掃描中的已發(fā)生波長(zhǎng)不連續(xù)性時(shí)的點(diǎn)。從監(jiān)控器數(shù)據(jù)確定波長(zhǎng)不連續(xù)性的大小和方向(波長(zhǎng)的前跳或后跳)。
[0080]在塊88，處理器確定關(guān)于一個(gè)或多個(gè)激光器控制參數(shù)的校正以減少或消除波長(zhǎng)不連續(xù)性?？稍谀Ｌ盎蛘吣Ｌ?，通過(guò)改變激光器控制參數(shù)來(lái)減少或消除波長(zhǎng)不連續(xù)性。
[0081]在塊90，構(gòu)建新的波長(zhǎng)調(diào)諧路徑，其中，隨時(shí)間掃描激光器控制參數(shù)，以掃描具有減少的或消除的波長(zhǎng)不連續(xù)性(模跳)的激光器波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間。
[0082]如從塊90返回至塊84的箭頭所示，通過(guò)運(yùn)行新的波長(zhǎng)掃描且監(jiān)控波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間，過(guò)程可被重復(fù)。波長(zhǎng)不連續(xù)性可被識(shí)別且校正，以通過(guò)每一次循環(huán)漸進(jìn)地減少或消除波長(zhǎng)不連續(xù)性。
[0083]在塊92，通過(guò)波長(zhǎng)監(jiān)控裝置測(cè)量激光器掃描，以確定波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線。
[0084]在塊94，處理器分析波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的數(shù)據(jù)以確定波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線與規(guī)定的廓線的偏差。
[0085]在塊96，處理器將掃描廓線內(nèi)的偏差轉(zhuǎn)換成激光器控制參數(shù)的變化，以校正波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線。本發(fā)明的重要方面在于保持在先前的步驟中在模跳處實(shí)現(xiàn)的波長(zhǎng)連續(xù)性，同時(shí)還調(diào)節(jié)波長(zhǎng)掃描以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的廓線。
[0086]如從塊96返回至塊92的箭頭所示，通過(guò)運(yùn)行新的波長(zhǎng)掃描和監(jiān)控波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間可重復(fù)該過(guò)程。波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間與規(guī)定的掃描的偏差可被識(shí)別且校正，以通過(guò)每一次重復(fù)漸進(jìn)地減少或消除波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的偏差。
[0087]用于校正SMTLS的波長(zhǎng)掃描的方法
[0088]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，激光器可為SMTLS，如SGDBR激光器。在圖14中示出用于產(chǎn)生具有減少的或消除的波長(zhǎng)不連續(xù)性的SMTLS的第一波長(zhǎng)掃描對(duì)時(shí)間的方法100。
[0089]在塊102中，使用任何合適的方法(例如完全絕對(duì)波長(zhǎng)圖)來(lái)測(cè)量非常粗略的波長(zhǎng)調(diào)諧路徑(使用控制電流的粗格柵)，但采用非常低的波長(zhǎng)分辨率進(jìn)行。由于低分辨率，完全絕對(duì)波長(zhǎng)圖可相對(duì)快速地進(jìn)行，并且在SMTLS裝置的使用壽命中只運(yùn)行一次?？杀挥糜跍y(cè)量圖的儀器包括光譜分析儀或波長(zhǎng)計(jì)。
[0090]在塊104，通過(guò)在塊102所測(cè)量的完全絕對(duì)波長(zhǎng)圖確定非常粗略的電流調(diào)諧路徑。粗略的電流調(diào)諧路徑可手動(dòng)確定、或者以自動(dòng)的方式進(jìn)行確定。例如，調(diào)諧路徑的波長(zhǎng)精度僅僅需要是+/-100皮米。
[0091]接著，測(cè)量波長(zhǎng)掃描以確定波長(zhǎng)不連續(xù)性且減少或消除波長(zhǎng)不連續(xù)性。
[0092]然后，在塊106，執(zhí)行非常粗略的電流調(diào)諧路徑，其中，輸出被傳送到相對(duì)/絕對(duì)波長(zhǎng)測(cè)量電路中，如圖12，相對(duì)/絕對(duì)波長(zhǎng)測(cè)量電路包括:Ca)絕對(duì)波長(zhǎng)基準(zhǔn)器，例如吸收線覆蓋大多數(shù)的掃描波長(zhǎng)的氣體池；(b)快速M(fèi)ach-Zehnder (FMZ)干涉儀，其周期小于所期望的波長(zhǎng)線性度的一半(例如，對(duì)于+/-1pm的線性度，周期為0.4pm);和((:)慢速M(fèi)ach-Zehnder (SMZ)干涉儀。SMZ的FSR應(yīng)為用于SMTLS的常規(guī)的模跳的兩倍，例如對(duì)于具有350pm模跳距離的SMTLS，所述FSR為500pm。SMZ的FSR還應(yīng)是路徑段長(zhǎng)度(以納米表示)的一小部分。1、2、3應(yīng)注意到，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它類型的干涉儀，諸如Michelson干涉儀，對(duì)于用作SMZ和FMZ也是可接受的。
[0093]在圖11中所示的替選的波長(zhǎng)測(cè)量裝置，可用在本發(fā)明的實(shí)施方式中，其中需要相對(duì)波長(zhǎng)精度。相對(duì)波長(zhǎng)基準(zhǔn)器可為溫度穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)具或者溫度穩(wěn)定的光纖布拉格光柵。因此，相對(duì)基準(zhǔn)器的精度取決于基準(zhǔn)器的環(huán)境穩(wěn)定性。
[0094]在波長(zhǎng)測(cè)量裝置的另一實(shí)施方式中，如果絕對(duì)波長(zhǎng)信息(起始波長(zhǎng)、停止波長(zhǎng)、波長(zhǎng)坡度)不是重要的，則可使用在圖10中所示的不同F(xiàn)SR的兩個(gè)干涉儀構(gòu)成的裝置。慢速干涉儀(與激光器的模跳比較具有大的FSR)可被用于識(shí)別波長(zhǎng)不連續(xù)性?？焖俑缮鎯x(與掃描的光學(xué)頻率的所期望的線性度相比具有小的自由光譜范圍(FSR))可被用于測(cè)量波長(zhǎng)不連續(xù)性的尺寸?？焖俑缮鎯x還提供了線性的光學(xué)頻率范圍，利用該線性的光學(xué)頻率范圍，激光器掃描可在光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間內(nèi)被線性化、或者被用作基準(zhǔn)以產(chǎn)生所期望的光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間的廓線。
[0095]在波長(zhǎng)測(cè)量裝置的另一實(shí)施方式中，單個(gè)干涉儀可被用于檢測(cè)波長(zhǎng)不連續(xù)性。來(lái)自單個(gè)干涉儀的信號(hào)可利用處理器進(jìn)行分析。處理器對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換以測(cè)量干涉儀信號(hào)的相位對(duì)時(shí)間。例如參見(jiàn)Yasuno等的Optics Express (第13卷，10652, 2005)。在掃描中發(fā)生模跳的位置處，將檢測(cè)相位中的大的不連續(xù)性。如在下文的塊108和塊110所述，相位不連續(xù)性可被使用且反饋至控制電流。干涉儀信號(hào)的相位也與掃描的光學(xué)頻率成比例。通過(guò)將光學(xué)頻率映射至掃描時(shí)間索引，可通過(guò)計(jì)算掃描中干涉儀信號(hào)的相位與當(dāng)時(shí)所期望的相位的差異來(lái)調(diào)節(jié)激光器的光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間的廓線。一個(gè)可行的調(diào)節(jié)為調(diào)節(jié)激光器控制電流以產(chǎn)生隨時(shí)間為線性的激光器光學(xué)頻率的掃描。另一可行的掃描廓線是調(diào)節(jié)激光器控制電流以產(chǎn)生激光器光學(xué)頻率的掃描，其補(bǔ)償使用該掃描的終端用戶的干涉儀的樣品臂或基準(zhǔn)臂中的離差。
[0096]在塊108，來(lái)自SMZ的信號(hào)被用于確定用于每一路徑轉(zhuǎn)變的合適的轉(zhuǎn)變始點(diǎn)(transition-from point一TFP)。當(dāng)最初形成調(diào)諧路徑時(shí)，TFP被選擇使得其最接近來(lái)自塊104的目標(biāo)點(diǎn)，且優(yōu)選地TFP與SMZ信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)的峰對(duì)齊。使用SMTLS激光器的好處在于控制電流指示在掃描中的何處將發(fā)生TFP。例如，在圖3中，在波長(zhǎng)圖中在模式之間的邊界處、或者在每一調(diào)諧路徑結(jié)束時(shí)，控制電流不連續(xù)地變化且這對(duì)應(yīng)于掃描中由于模跳而可發(fā)生波長(zhǎng)不連續(xù)性的時(shí)候。
[0097]將TFP設(shè)置在SMZ的一階導(dǎo)數(shù)的最大值處或接近最大值處，確保了轉(zhuǎn)變點(diǎn)未處于SMZ信號(hào)的平坦區(qū)，其中，確定波長(zhǎng)不連續(xù)性的大小和方向可能是困難的。注意到，TFP不必是SMZ的最大坡度，但是這提高了匹配較高精度的能力。在圖15中示出具有路徑轉(zhuǎn)變引起的波長(zhǎng)不連續(xù)性的示例性SMZ信號(hào)。
[0098]定位TFP的替選方法為測(cè)量SMZ信號(hào)的相位。SMZ信號(hào)的相位可通過(guò)計(jì)算SMZ信號(hào)對(duì)時(shí)間的傅里葉變換來(lái)確定。TFP點(diǎn)可被定位在這樣的點(diǎn)處:其中，在相位信號(hào)中發(fā)生不連續(xù)性。該方法的優(yōu)勢(shì)可為:對(duì)于SMZ信號(hào)，TFP可在任何地方發(fā)生且優(yōu)選地不在最大導(dǎo)數(shù)區(qū)。
[0099]在塊110，通過(guò)圍繞在前的粗略轉(zhuǎn)變止點(diǎn)(Transition-To Point — TTP)掃描以找到SMZ信號(hào)的值與在TFP處的值一致的位置，來(lái)確定對(duì)于當(dāng)前的調(diào)諧路徑的TTP。該掃描可被預(yù)先確定、測(cè)量結(jié)果、且從激發(fā)和測(cè)量的時(shí)間相關(guān)性確定理想的點(diǎn)。
[0100]用于找到匹配TFP的TTP的優(yōu)選的搜索算法如下。如圖16所示，可通過(guò)計(jì)算波長(zhǎng)對(duì)于當(dāng)前調(diào)諧信號(hào)的近似的靈敏性、計(jì)算在粗略TTP處的近似的波長(zhǎng)誤差、以及圍繞粗略TTP在“環(huán)形圈”內(nèi)搜索(其中，環(huán)形圈的中點(diǎn)為與近似的波長(zhǎng)誤差相關(guān)聯(lián)的當(dāng)前調(diào)諧信號(hào)差)來(lái)確定微調(diào)的TTP (精細(xì)TTP)。激光器調(diào)諧參數(shù)可被選擇，使得激光波長(zhǎng)將從環(huán)形圈的外邊緣到環(huán)形圈的內(nèi)邊緣(或者相反)呈螺旋狀，該螺旋間距由所期望的最大波長(zhǎng)精度確定，并且該高速掃描的產(chǎn)生的數(shù)據(jù)用于找到SMZ信號(hào)最近似地匹配在精細(xì)TFP處的SMZ信號(hào)的點(diǎn)。
[0101]在優(yōu)選的搜索方法中，SMTLS的前鏡電流和后鏡電流可被調(diào)節(jié)以產(chǎn)生如上文所述的螺旋搜索圖案。一旦鏡電流搜索已經(jīng)結(jié)束，則也可優(yōu)化對(duì)于相部分的電流(相電流)。相部分改變腔長(zhǎng)度以保持腔內(nèi)的模式的額定數(shù)。未恰當(dāng)?shù)鼐哂羞@種設(shè)置的效果將是模跳，其以大約350pm的波長(zhǎng)表示為(近似)瞬跳。為了確定這些轉(zhuǎn)變，具有被調(diào)節(jié)以減少或消除TFP和TTP之間的差異的前鏡電流和后鏡電流的優(yōu)化掃描，必須相對(duì)于相電流的調(diào)節(jié)進(jìn)行評(píng)估。使用SMZ信號(hào)評(píng)估掃描以識(shí)別不適當(dāng)調(diào)節(jié)的相部分引起的模跳。因而，在每一波長(zhǎng)不連續(xù)性處，相電流是階梯式的，以補(bǔ)償模跳且減少或消除TFP和TTP之間的差異。
[0102]在搜索方法的另一實(shí)施方式中，前鏡電流、后鏡電流和相電流可被調(diào)節(jié)以產(chǎn)生螺旋式搜索圖案。所有的三種電流可被同時(shí)調(diào)節(jié)以減少或消除TFP和TTP之間的差異，從而減少或消除掃描中的波長(zhǎng)不連續(xù)性。
[0103]在塊108和塊110處的過(guò)程減少或消除波長(zhǎng)不連續(xù)性。圖17示出順利地消除圖15的TFP和TTP之間的差異的結(jié)果。對(duì)于波長(zhǎng)調(diào)諧路徑的每一部分，重復(fù)塊108和塊110。由于掃描非常快，故該過(guò)程可非?？焖俚剡M(jìn)行和匯合。
[0104]在塊112，構(gòu)建新的波長(zhǎng)調(diào)諧路徑，其中，隨時(shí)間掃描激光器控制電流以掃描具有TFP和TTP之間的減少的或消除的波長(zhǎng)不連續(xù)性(模跳)的激光器波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間。
[0105]如從塊112返回至塊106的箭頭所示，通過(guò)運(yùn)行新的波長(zhǎng)掃描和監(jiān)控波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間可重復(fù)該過(guò)程。波長(zhǎng)不連續(xù)性可被識(shí)別和校正以利用每一次循環(huán)來(lái)漸進(jìn)地減少或消除波長(zhǎng)不連續(xù)性。
[0106]接著，SMTLS的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線可被測(cè)量和調(diào)節(jié)以匹配規(guī)定的波長(zhǎng)掃描廓線。
[0107]在塊114，利用波長(zhǎng)監(jiān)控裝置測(cè)量SMTLS掃描，以確定波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線。波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線可通過(guò)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式中的一個(gè)實(shí)施方式來(lái)測(cè)量。在一個(gè)實(shí)施方式中，波長(zhǎng)監(jiān)控信號(hào)從干涉儀產(chǎn)生且可通過(guò)傅里葉變換進(jìn)行分析，其中，干涉儀的FSR小于波長(zhǎng)范圍但是大于波長(zhǎng)的線性范圍。如上所述，信號(hào)的相位對(duì)時(shí)間可被確定，且光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間的廓線可被確定。
[0108]在另一實(shí)施方式中，波長(zhǎng)監(jiān)控信號(hào)由干涉儀產(chǎn)生，其中干涉儀的FSR小于或等于規(guī)定的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間掃描的最小波長(zhǎng)范圍。可以隨時(shí)間計(jì)數(shù)干涉儀信號(hào)的條紋或半條紋。每一半條紋對(duì)應(yīng)于精確的光學(xué)頻率間隔，因而確定光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間。
[0109]在另一實(shí)施方式中，單個(gè)干涉儀和波長(zhǎng)基準(zhǔn)器可包括用于測(cè)量波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的波長(zhǎng)裝置。如先前實(shí)施方式，干涉儀可具有小的FSR，且測(cè)量光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間。波長(zhǎng)基準(zhǔn)器中的絕對(duì)波長(zhǎng)特性可被確定且它們的波長(zhǎng)可被測(cè)量。通過(guò)確定干涉儀的兩個(gè)或更多個(gè)已知的波長(zhǎng)特征之間的半條紋的數(shù)目，F(xiàn)SR的光學(xué)頻率可被測(cè)量用于掃描。干涉儀和波長(zhǎng)基準(zhǔn)器共同提供絕對(duì)光學(xué)頻率對(duì)時(shí)間。所測(cè)量的頻率對(duì)時(shí)間與規(guī)定的頻率對(duì)時(shí)間相比較，并且確定偏差。[0110]在塊116，處理器分析波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的數(shù)據(jù)以確定波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線與規(guī)定的廓線
的偏差。
[0111]在塊118，處理器將掃描廓線中的偏差轉(zhuǎn)換成激光器控制參數(shù)的變化，以校正波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線。本發(fā)明的重要方面在于保持在先前步驟中在TFP和TTP處實(shí)現(xiàn)的波長(zhǎng)連續(xù)性，同時(shí)還調(diào)節(jié)波長(zhǎng)掃描以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的廓線。
[0112]如從塊118返回至塊114的箭頭所示，通過(guò)運(yùn)行新的波長(zhǎng)掃描和監(jiān)控波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間可重復(fù)該過(guò)程。波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間與規(guī)定的掃描的偏差可被識(shí)別和校正，以利用每一次循環(huán)來(lái)漸進(jìn)地減少或消除波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的偏差。
[0113]用于保持SMTLS的波長(zhǎng)掃描的方法
[0114]在本發(fā)明的另一方面，在后臺(tái)，在終端用戶不需要激光器的任何時(shí)候，先前的步驟可被反復(fù)，并且這些后臺(tái)活動(dòng)可被終止以允許快速響應(yīng)執(zhí)行新的用戶需要的掃描的要求。如在圖18中的方法120所示，SMTLS可被操作且調(diào)諧路徑可被定期地或不定期地監(jiān)控和校正。
[0115]在塊122，執(zhí)行SMTLS監(jiān)控和控制算法，最新的激光器電流調(diào)諧路徑掃描。
[0116]在塊124，隨時(shí)間掃描SMTLS電流，產(chǎn)生SMTLS激光器的波長(zhǎng)掃描對(duì)時(shí)間。如上文所述，SMTLS激光器的波長(zhǎng)可通過(guò)波長(zhǎng)監(jiān)控裝置進(jìn)行監(jiān)控。
[0117]在塊126，來(lái)自波長(zhǎng)監(jiān)控裝置的信號(hào)被分析以檢測(cè)波長(zhǎng)掃描中的已經(jīng)發(fā)生波長(zhǎng)不連續(xù)性的點(diǎn)。從監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)確定波長(zhǎng)不連續(xù)性的大小和方向(在波長(zhǎng)中的前跳或后跳)。
[0118]在塊128，處理器確定對(duì)于一個(gè)或多個(gè)激光器控制電流的校正，以減少或消除波長(zhǎng)不連續(xù)性。在模跳之前或在模跳之后，通過(guò)改變激光器控制參數(shù)可減少或消除波長(zhǎng)不連續(xù)性。
[0119]在塊130，構(gòu)建新的波長(zhǎng)調(diào)諧路徑，其中，隨時(shí)間掃描SMTLS控制電流，以掃描具有減少的或消除的波長(zhǎng)不連續(xù)性(模跳)的SMTLS波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間。
[0120]塊124-139可被重復(fù)以減少或消除在波長(zhǎng)掃描對(duì)時(shí)間中的波長(zhǎng)不連續(xù)性。
[0121]接著，SMTLS的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線可被測(cè)量和調(diào)節(jié)以匹配規(guī)定的波長(zhǎng)掃描廓線。
[0122]在塊132，通過(guò)波長(zhǎng)監(jiān)控裝置測(cè)量SMTLS掃描以確定波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線。
[0123]在塊134，處理器分析波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的數(shù)據(jù)以確定波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線與規(guī)定的廓線的偏差。
[0124]在塊136，處理器將掃描廓線中的偏差轉(zhuǎn)換成激光器控制參數(shù)的變化，以校正波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線。本發(fā)明的重要方面為保持在先前的步驟中在TFP和TTP處實(shí)現(xiàn)的波長(zhǎng)連續(xù)性，同時(shí)也調(diào)節(jié)波長(zhǎng)掃描以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的廓線。
[0125]塊132-136可被重復(fù)以減少所測(cè)量的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的廓線與規(guī)定的廓線之間的偏差，直到所規(guī)定的廓線被實(shí)現(xiàn)或者所剩余的偏差低于規(guī)定的公差。
[0126]應(yīng)注意，F(xiàn)MZ提高性能，但不是必要的。任何周期性的光信號(hào)可被用于替代SMZ。例如，氣體池的可替選方案包括精確校正的標(biāo)準(zhǔn)具。
[0127]利用兩組或更多組設(shè)置，可完成校正，然后非?？焖俚貜囊唤M設(shè)置切換到另一組設(shè)置或者交錯(cuò)。
[0128]在此公開(kāi)了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員易于認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明在其它環(huán)境下可具有其它應(yīng)用。實(shí)際上，許多實(shí)施方式和實(shí)現(xiàn)方式是可行的。下面的權(quán)利要求絕不用于將本發(fā)明的范圍限制為上文描述的【具體實(shí)施方式】。此外，任何“用于…裝置”的描述用于引起元件和權(quán)利要求的手段加功能的閱讀，然而，任何未明確地使用描述“用于…裝置”的元件不意圖被當(dāng)做手段加功能元件，即使權(quán)利要求另外包括詞語(yǔ)“裝置”。還應(yīng)注意到，盡管說(shuō)明書列舉了以特定次序發(fā)生的方法步驟，但是這些步驟可以任何次序執(zhí)行或者同時(shí)執(zhí)行。
[0129]盡管結(jié)合示例性實(shí)施方式示出和描述了本發(fā)明，但是很明顯對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講當(dāng)閱讀和理解本發(fā)明時(shí)可出現(xiàn)等效內(nèi)容和修改。本發(fā)明包括所有這種的等效內(nèi)容和修改，且僅僅受到所附的權(quán)利`要求的范圍限制。
【權(quán)利要求】
1.一種掃描激光器系統(tǒng)(10, 20),包括: 激光源(12)； 激光器控制單元(16)，所述激光器控制單元(16)與所述激光源操作地聯(lián)接；和處理器(14)，所述處理器(14)配置所述激光控制單元以控制所述激光源，從而實(shí)現(xiàn)遵循一組規(guī)定的掃描性能特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描激光器系統(tǒng)，還包括與所述處理器聯(lián)接的掃描性能監(jiān)控裝置(18，26)，其中，所述掃描性能監(jiān)控裝置被配置成監(jiān)控在掃描期間與所述激光源的輸出相關(guān)聯(lián)的至少一種物理特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描激光器系統(tǒng)，其中，所述至少一種物理特性為選自波長(zhǎng)、光學(xué)功率、邊模抑制比和相位的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描激光器系統(tǒng)，其中，所述掃描性能監(jiān)控裝置包括選自波長(zhǎng)監(jiān)控裝置、光學(xué)功率監(jiān)控裝置、相位監(jiān)控裝置、電壓監(jiān)控裝置和電流監(jiān)控裝置的至少一種>j-U ρ?α裝直。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描激光器系統(tǒng)，其中，所述掃描性能監(jiān)控裝置包括用于測(cè)量光學(xué)功率對(duì)波長(zhǎng)或者邊模抑制比的光學(xué)功率監(jiān)控器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描激光器系統(tǒng)，其中，所述激光源為半導(dǎo)體激光器，所述半導(dǎo)體激光器用于離散地輸出在波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射。·
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃描激光器系統(tǒng)，其中，所述處理器被配置成最小化在所述范圍內(nèi)輸出的輻射中的波長(zhǎng)不連續(xù)性。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃描激光器裝置，其中，所述處理器被配置成當(dāng)激光器從一個(gè)單縱模調(diào)諧到另一單縱模時(shí)，減少所述激光器的波長(zhǎng)變化的大小。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描激光器系統(tǒng)，其中，所述規(guī)定的掃描性能特征包括波長(zhǎng)和時(shí)間之間的線性關(guān)系。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描激光器系統(tǒng)，其中，所述規(guī)定的掃描性能特征包括光學(xué)頻率和時(shí)間之間的線性關(guān)系。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描激光器系統(tǒng)，其中，所述規(guī)定的掃描性能特征包括波長(zhǎng)和時(shí)間之間的非線性關(guān)系以補(bǔ)償介質(zhì)中的效應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描激光器系統(tǒng)，其中，所述規(guī)定的掃描性能特征包括功率對(duì)時(shí)間的掃描，所述功率對(duì)時(shí)間的掃描相對(duì)于波長(zhǎng)是恒定的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描激光器系統(tǒng)，其中，所述規(guī)定的掃描性能特征包括功率對(duì)時(shí)間的掃描，所述功率對(duì)時(shí)間的掃描相對(duì)于波長(zhǎng)是高斯分布的。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描激光器系統(tǒng)，其中，所述規(guī)定的掃描性能特征模仿快速傅里葉變換窗函數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描激光器系統(tǒng)，其中，所述規(guī)定的掃描性能特征補(bǔ)償頻率和/或波長(zhǎng)的光學(xué)系統(tǒng)損失。
16.一種用于控制半導(dǎo)體激光源(12)輸出波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射的方法，所述方法包括: 從半導(dǎo)體激光源輸出波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射，其中，所述半導(dǎo)體激光源配置成接收輸入信號(hào)以離散地改變所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射； 檢測(cè)與至少一種物理性能相關(guān)的數(shù)據(jù)，所述至少一種物理性能與所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射相關(guān)； 處理所述數(shù)據(jù)且改變對(duì)于所述半導(dǎo)體激光源的輸入信號(hào)以實(shí)現(xiàn)遵循一組規(guī)定的掃描性能特征。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)被處理以最小化在激光器的所述范圍內(nèi)的掃描中的波長(zhǎng)不連續(xù)性的數(shù)目。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括以恒定的單縱模調(diào)諧所述激光器。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)被處理，以當(dāng)所述激光器從一個(gè)單縱模調(diào)諧到另一單縱模時(shí)減少所述半導(dǎo)體激光源的波長(zhǎng)大小變化。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，檢測(cè)與所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射相關(guān)的至少一種物理特性相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，處理所述數(shù)據(jù)且改變對(duì)于所述半導(dǎo)體激光源的輸入信號(hào)以實(shí)現(xiàn)遵循一組規(guī)定的掃描性能特征。
21.—種掃描激光器系統(tǒng)(10, 20),包括: 波長(zhǎng)調(diào)諧機(jī)構(gòu)； 激光器路徑長(zhǎng)度調(diào)諧機(jī)構(gòu)，其中，所述激光器路徑長(zhǎng)度調(diào)諧機(jī)構(gòu)配置成從一個(gè)波長(zhǎng)到另一波長(zhǎng)操作激光源(12)，所述一個(gè)波長(zhǎng)和所述另一波長(zhǎng)由激光腔的大于一個(gè)模式分開(kāi)； 一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)監(jiān)控裝置(18);和 處理器(14)，所述處理器與所述一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)監(jiān)控裝置和所述波長(zhǎng)調(diào)諧機(jī)構(gòu)和激光器路徑長(zhǎng)度調(diào)諧機(jī)構(gòu)聯(lián)接；其中，所述處理器分析來(lái)自所述波長(zhǎng)監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)且在波長(zhǎng)掃描中的不連續(xù)處調(diào)節(jié)波長(zhǎng)調(diào)諧和腔長(zhǎng)度調(diào)諧，以減少不連續(xù)性。`
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述激光源被配置成在所述激光源的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)以腔的單縱模進(jìn)行操作。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述激光源包括取樣光柵分布布拉格反射式S⑶BR激光器。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述激光源包括垂直腔表面發(fā)射激光器VCSEL0
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括增益介質(zhì)和可調(diào)節(jié)腔，所述可調(diào)節(jié)腔在可操作地聯(lián)接至所述激光源的所述增益介質(zhì)的外部。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述波長(zhǎng)監(jiān)控裝置包括干涉儀和用于從所述干涉儀透射的或反射的光的光強(qiáng)度檢測(cè)器。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述波長(zhǎng)監(jiān)控裝置包括兩個(gè)不同的自由光譜范圍的干涉儀。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述波長(zhǎng)監(jiān)控裝置包括溫度穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)具。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述波長(zhǎng)監(jiān)控裝置包括溫度穩(wěn)定的光纖布拉格光柵。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述波長(zhǎng)監(jiān)控裝置包括氣體池。
31.一種用于減少可調(diào)諧激光器的從起始波長(zhǎng)到停止波長(zhǎng)的掃描中的波長(zhǎng)不連續(xù)性的方法，所述方法包括: 通過(guò)一個(gè)或多個(gè)參數(shù)調(diào)諧激光器(12)以從起始波長(zhǎng)到最終波長(zhǎng)掃描所述激光器； 通過(guò)至少一個(gè)波長(zhǎng)測(cè)量裝置(26)測(cè)量來(lái)自所述激光器的光；將來(lái)自所述至少一個(gè)波長(zhǎng)測(cè)量裝置的數(shù)據(jù)與處理器(14)聯(lián)接；和處理所述數(shù)據(jù)以調(diào)節(jié)激光器控制參數(shù)以減 少在掃描中的波長(zhǎng)不連續(xù)性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遵循一組規(guī)定的掃描性能特征。
【文檔編號(hào)】H01S5/065GK103828146SQ201280046322
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月22日
【發(fā)明者】邁克爾·明尼曼, 詹森·恩舍爾, 丹尼斯·德里克森, 邁克爾·克勞福德 申請(qǐng)人:因賽特光電子解決方案有限公司