專利名稱：使可調(diào)諧激光器特征化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠使可調(diào)諧激光器快速特征化的方法。
該方法可應(yīng)用在關(guān)于發(fā)射波長(zhǎng)評(píng)估和選擇激光器以及系統(tǒng)地發(fā)現(xiàn)好的工作點(diǎn)。
可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器具有許多不同的部件，可以通過這些部件引入電流，這些部件的數(shù)目一般是三到四個(gè)。激光器的波長(zhǎng)、功率和模式純度可通過調(diào)節(jié)各部件的電流來控制。模式純度是指激光器將處于一個(gè)工作點(diǎn)，即遠(yuǎn)離發(fā)生被稱作波模跳變和激光作用穩(wěn)定以及副模式抑制(sidemode suppression)較高的驅(qū)動(dòng)電流的組合。
在不同的應(yīng)用中需要特定的波長(zhǎng)控制。在遠(yuǎn)程通訊應(yīng)用中，需要在設(shè)置了驅(qū)動(dòng)電流和溫度后，激光器能夠保持非常高精確度的波長(zhǎng)并維持非常長(zhǎng)的一段時(shí)間。關(guān)于這一方面典型的精確度是0.1納米，典型的時(shí)間周期是20年。
為了能夠控制激光器，必須將激光器的性能映射為各驅(qū)動(dòng)電流的函數(shù)。這需要在激光器出廠后使用之前進(jìn)行。
映射激光器的性能通常受到聯(lián)接激光器到不同的測(cè)量?jī)x器并因此系統(tǒng)地改變驅(qū)動(dòng)電流的影響。這種儀器通常是功率計(jì)、用于測(cè)量波長(zhǎng)和副模抑制的光譜分析儀和譜線寬度測(cè)量裝置。這個(gè)激光器測(cè)量過程使得所有這些參數(shù)完全映射為所有不同驅(qū)動(dòng)電流的函數(shù)。
一個(gè)問題是激光器呈現(xiàn)滯后現(xiàn)象。由于這些遲滯，對(duì)于給定的驅(qū)動(dòng)電流的設(shè)置，即，給定的工作點(diǎn)，激光器將根據(jù)激光通過的路徑關(guān)于功率和波長(zhǎng)傳送不同的輸出信號(hào)，該通路是激光器關(guān)于所述驅(qū)動(dòng)電流的變化而通過的、以便達(dá)到所查詢的工作點(diǎn)。因此，在這種情況下給定的驅(qū)動(dòng)電流設(shè)置將不能等價(jià)地給出期望的波長(zhǎng)或功率。
在可調(diào)諧激光器的情況下，發(fā)射光的波長(zhǎng)主要由通過的電流或調(diào)諧截面的電壓來決定。發(fā)射的功率由到激光器的增益部分的電路或所述部分的電流控制。
當(dāng)使激光器特征化時(shí)，調(diào)查由調(diào)諧截面，或所述截面的亞單位提供的所有可能的控制組合。在特征化處理期間，關(guān)于波長(zhǎng)和副模式抑制并關(guān)于功率調(diào)整控制增益截面來研究發(fā)射的光。
在大量可能的控制組合，典型的是數(shù)十億種中，將可選擇少于一百種控制組合，從產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)來看，不可能進(jìn)行激光器的總映射。
本發(fā)明解決了上述問題，并提供了一種快速剔除不產(chǎn)生正確波長(zhǎng)的控制組合的方法。
本發(fā)明還涉及評(píng)估可調(diào)諧激光器和確定適當(dāng)?shù)挠糜诩す馄鞯墓ぷ鼽c(diǎn)的方法，其中的激光器包括兩個(gè)或多個(gè)其注入電流可以改變的可調(diào)諧部件，其中至少一個(gè)是反射器部件，一個(gè)是相位部件。其中所述方法的特征在于由激光器發(fā)射的光的一部分通向包括法布里-泊羅濾波器和第一和第二探測(cè)器的配置，所述探測(cè)器用于測(cè)定光功率，并傳輸相應(yīng)的探測(cè)器信號(hào)；探測(cè)器相對(duì)于法布里-泊羅濾波器安置，使得數(shù)據(jù)信號(hào)將包含至少關(guān)于探測(cè)光波長(zhǎng)的信息；掃描通過調(diào)諧部件的電流從而通過不同的電流組合；測(cè)定在上述掃描期間兩個(gè)探測(cè)器信號(hào)之比；在一個(gè)方向掃描內(nèi)部變量中的反射器電流，然后在相對(duì)方向回到它的初始值；當(dāng)探測(cè)器信號(hào)之比位于表明發(fā)射光位于由法布里-泊羅濾波器給定的許多波長(zhǎng)之一的預(yù)定范圍內(nèi)以及所述比率位于給定的反射器電流在所述電流的兩個(gè)掃描方向的所述預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，存儲(chǔ)用于調(diào)諧電流的控制組合。
現(xiàn)在，將參考它的示例性實(shí)施例并參考附帶的草圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。


圖1是一部分被切去以觀察DBR激光器的透視圖。
圖2是可調(diào)諧的光柵耦合抽樣反射器(GCSR)激光器的截面圖；圖3是抽樣光柵DBR激光器的截面圖。
圖4是示出用于本發(fā)明的配置的方框圖；圖1所示的是DBR激光器，它包括三個(gè)部件，即，布拉格反射器1、相位部件2和增益部件3。每一部件通過由各個(gè)電導(dǎo)體4、5、6引入電流到各個(gè)部件來控制。
圖2是可調(diào)諧的光柵耦合抽樣反射器(GCSR)激光器的截面圖；這種激光器包括四個(gè)部件，即，布拉格反射器7、相位部件8、耦合器9和增益部件10。每一部分通過引入電流到各個(gè)部件來控制。
圖3是抽樣光柵DBR激光器的截面圖，它也具有四部件11、12、13、14，其中11和14部件是布拉格反射器，部件13是相位部件，部件12是增益部件。
盡管還存在其它激光器，但這三種激光器類型是通用的。
盡管本發(fā)明基本參考根據(jù)圖2所示的GCSR激光器進(jìn)行以下描述，但應(yīng)該明白，本發(fā)明不限于任何特別類型的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，而是可以相應(yīng)地應(yīng)用于除了這里描述的以外的可調(diào)諧激光器。
本發(fā)明涉及評(píng)估可調(diào)諧激光器和決定適當(dāng)?shù)募す馄鞴ぷ鼽c(diǎn)的方法。因此，這種激光器可包括兩個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧部件，其中引入電流可以用已知方法改變。該激光器是那種包括至少一個(gè)反射器部件和一個(gè)相位部件的激光器。
圖4是示出用于本發(fā)明的配置的方框圖；參考數(shù)15代表GCSR激光器，參考數(shù)16代表用于通過各個(gè)導(dǎo)體17、18和19分別引入電流到激光器的反射器部件、相位部件和耦合器部件的電流發(fā)生器。激光器的功率通過調(diào)節(jié)電路20經(jīng)導(dǎo)體21來控制到激光器的增益部件。
激光器從前反光鏡發(fā)射光，經(jīng)透鏡組合件22到光導(dǎo)體23，例如光纖。這個(gè)光導(dǎo)體將光導(dǎo)向分流一部分光到另一個(gè)光導(dǎo)體24的分光鏡或分流器26。剩余的光被進(jìn)一步導(dǎo)向?qū)w25。分光鏡26從導(dǎo)體23分流例如10％的光到導(dǎo)體24。
光導(dǎo)體24將光導(dǎo)向用作將光均分到兩個(gè)導(dǎo)體28、29的第二分光鏡或分流器27。透鏡30和透鏡31分別放置于光導(dǎo)體的末端。在透鏡30下游的射束路線上配置法布里-泊羅濾波器32。濾波器32是本領(lǐng)域所熟知的，因此在本說明書中不作詳細(xì)解釋。法布里-泊羅濾波器可被設(shè)計(jì)成顯示專門用于一定波長(zhǎng)、為給定波長(zhǎng)的倍數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的光的透射。法布里-泊羅濾波器在其它波長(zhǎng)展現(xiàn)低或高的偏移透射。
在透鏡31的下游配置了第一探測(cè)器33，在法布里-泊羅濾波器的下游配置了第二探測(cè)器34。探測(cè)器33、34用來測(cè)定光的功率，和分別經(jīng)放大器35、36傳送相應(yīng)的探測(cè)器信號(hào)到A/D轉(zhuǎn)換器37。
A/D轉(zhuǎn)換器37、功率調(diào)節(jié)電路20和電流發(fā)生器16都經(jīng)數(shù)據(jù)總線38聯(lián)接到微處理器39。微處理器適于用來響應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換器37和功率調(diào)節(jié)電路20來的信號(hào)，以期望并熟知的方式控制電流發(fā)生器和功率調(diào)節(jié)電路。
根據(jù)本發(fā)明，一部分向前發(fā)送的光傳導(dǎo)到第一探測(cè)器31，還經(jīng)法布里-白羅濾波器傳導(dǎo)到第二探測(cè)器34。
根據(jù)本發(fā)明，電流被掃描通過調(diào)諧部件18、19、21，如此通過不同電流組合。在所述掃描期間測(cè)定兩個(gè)探測(cè)器信號(hào)I1和I2之間的比率。
當(dāng)掃描該電流通過調(diào)諧部件時(shí)，反射器電流內(nèi)部掃描變量。這意味著當(dāng)保持所述電流恒定時(shí)，反射器電流被掃描通過其它調(diào)諧電流的部件。反射器電流首先在一個(gè)方向掃描，然后在相對(duì)方向掃描回到它的初始值。例如，反射器電流從零值掃描到高達(dá)它的最大值，然后再回到零。
本說明書中的電流控制意思是通過這些部件的電流由電流發(fā)生器控制，或者通過該部件的電流由通過該部件的電壓來控制。
在圖4中的實(shí)施例的情況下，第一探測(cè)器、第二探測(cè)器和法布里-泊羅濾波器放置在靠近激光器的前反光鏡的地方。或者，這些元件也同樣可以放置在靠近激光器的后反光鏡的地方，在這種情況下，從激光器后反光鏡發(fā)射的光被用來確定波長(zhǎng)。
法布里-泊羅濾波器、第一和第二探測(cè)器可以按照與圖4所示的不同的方式彼此相對(duì)安置，從而至少探測(cè)波長(zhǎng)。第一和第二探測(cè)器適用于測(cè)量從法布里-泊羅濾波器發(fā)送的光和/或反射到法布里-泊羅濾波器的光，由此探測(cè)波長(zhǎng)。
激光器顯示的遲滯效應(yīng)引起關(guān)于某一反射器電流，以其它恒定條件，的激光器的功率輸出不同，這是由于反射器電流依靠已經(jīng)增加到所述值或已經(jīng)從一個(gè)較高值下降獲得它的現(xiàn)有值。波長(zhǎng)也受到遲滯效應(yīng)的影響。這些工作點(diǎn)與位于關(guān)于反射器電流，或關(guān)于其它顯示遲滯效應(yīng)的部件的調(diào)諧電流的遲滯區(qū)域內(nèi)的一樣，對(duì)于運(yùn)行中的激光器不是最好的工作點(diǎn)。
通訊用激光器將適于以一定的已知波長(zhǎng)進(jìn)行操作，其中的已知波長(zhǎng)包含在所謂通道平面內(nèi)，其中每個(gè)通道對(duì)應(yīng)一個(gè)界線分明的波長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明，法布里-泊羅濾波器適于對(duì)包含在通道平面內(nèi)的每一波長(zhǎng)有一些已知的透射。
當(dāng)從探測(cè)器32、33來的探測(cè)信號(hào)I1/I2之間的比率位于表示發(fā)射的光位于由法布里-泊羅濾波器給定的許多波長(zhǎng)之一的預(yù)定范圍內(nèi)，以及所述比率I1/I2位于已知反射器電流的所述電流在兩個(gè)掃描方向的范圍內(nèi)時(shí)，存儲(chǔ)調(diào)諧電流控制組合。
這個(gè)范圍由通道平面內(nèi)允許通道寬度給出。
因此，這個(gè)控制組合將滿足產(chǎn)生期望的波長(zhǎng)和不產(chǎn)生任何遲滯效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
在一些情況下，最好掃描除反射器電流以外，展現(xiàn)遲滯效應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)其它部件調(diào)諧電流，從而確定在預(yù)計(jì)工作點(diǎn)是否發(fā)生遲滯。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，信號(hào)I2從第一探測(cè)器33傳送到功率調(diào)節(jié)電路20。該功率調(diào)節(jié)電路適于控制激光器，從而使所述激光器將以恒定功率發(fā)光。這使得在確定可能的工作點(diǎn)時(shí)很容易跟蹤比率I1/I2。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，監(jiān)視器二極管放置在激光器一側(cè)，與放置第一和第二探測(cè)器的一側(cè)相對(duì)，所述監(jiān)視器二極管用于測(cè)定由激光器發(fā)出的光。探測(cè)器信號(hào)經(jīng)放大器41傳送到A/D轉(zhuǎn)換器42，它的輸出信號(hào)被送到微處理器39。在該實(shí)施例中，挑選一個(gè)或多個(gè)調(diào)諧電流，從而最小化向后發(fā)射光的功率和向前發(fā)射光的功率之間的比率，因此，使將從所述可能的工作點(diǎn)中選出的通道的工作點(diǎn)最優(yōu)化。
在圖4的實(shí)施例中，使將從所述可能的工作點(diǎn)中選出的通道的工作點(diǎn)最優(yōu)化。
該監(jiān)視器二極管40放置于靠近激光器的后反光鏡的位置。
最好取出許多可能的工作點(diǎn)，以測(cè)定激光器發(fā)射的波長(zhǎng)，直到為每個(gè)期望的波長(zhǎng)獲得一個(gè)工作點(diǎn)，存儲(chǔ)用于每個(gè)工作點(diǎn)的控制組合。用于包含在通道平面內(nèi)的每個(gè)通道的控制組合將存儲(chǔ)到微處理器的存儲(chǔ)器內(nèi)。
從前面所述中明顯看出，使用法布里-泊羅濾波器能夠使不滿足要求電流I1/I2之間的比率位于一定的給定間隙內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)的所有控制組合被選出。另外，為通訊目的，足夠識(shí)別那些位于激光器不發(fā)生遲滯的范圍內(nèi)的通道平面中每個(gè)波長(zhǎng)的一個(gè)控制組合。
因此，本發(fā)明解決了在引言中提到的問題。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參考它的不同的示例性實(shí)施例并使用GCSR激光器進(jìn)行了描述，應(yīng)該明白所述配置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以改變，只要達(dá)到相同結(jié)果。應(yīng)該明白本發(fā)明還可用于GCSR激光器以外的激光器。
因此，應(yīng)該明白，本發(fā)明不限于上面描述的實(shí)施例，在下面領(lǐng)域內(nèi)的變異和修改都是允許的。
權(quán)利要求
1.一種評(píng)估可調(diào)諧激光器(15)和確定適當(dāng)?shù)募す馄鞴ぷ鼽c(diǎn)的方法，其中該激光器包括兩個(gè)或多個(gè)其中引入的電流可以改變的可調(diào)諧部件，這些部件中至少一個(gè)是反射器部件，另一個(gè)是相位部件，其特征在于由激光器(15)發(fā)射的光的一部分通向包括法布里-泊羅濾波器(32)和第一和第二探測(cè)器的配置，所述探測(cè)器用于測(cè)定激光器的功率，并傳輸相應(yīng)的探測(cè)器信號(hào)(I1，I2)；探測(cè)器相對(duì)于法布里-泊羅濾波器安置，使得檢測(cè)器信號(hào)將包含至少關(guān)于探測(cè)光波長(zhǎng)的信息；掃描通過調(diào)諧部件(17，18，19)的電流從而通過不同的電流組合；測(cè)定在上述掃描期間兩個(gè)探測(cè)器信號(hào)(I1，I2)之比；其中反射器電流(17)是內(nèi)部掃描變量，其在一個(gè)方向被掃描，然后在相對(duì)方向回到它的初始值；當(dāng)探測(cè)器信號(hào)(II，I2)之比位于表明發(fā)射光位于由法布里-泊羅濾波器(32)給定的許多波長(zhǎng)之一的預(yù)定范圍內(nèi)以及所述比率位于給定的反射器電流在所述反射器電流的兩個(gè)掃描方向的所述預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，存儲(chǔ)用于調(diào)諧電流的控制組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于法布里-泊羅濾波器(32)對(duì)包括在包含期望波長(zhǎng)的通道平面內(nèi)的每個(gè)波長(zhǎng)具有一定的透射并對(duì)其它波長(zhǎng)具有偏移所述期望波長(zhǎng)的透射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于從位于激光器的前反光鏡處的一個(gè)探測(cè)器(33)將信號(hào)傳送到功率調(diào)節(jié)電路(20)，該功率調(diào)節(jié)電路(20)適于控制激光器(15)以恒定的功率從前反光鏡發(fā)光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的方法，其特征在于使位于激光器(15)的一側(cè)，相對(duì)于放置第一(32)和第二(33)探測(cè)器的監(jiān)視器二極管(40)測(cè)定由激光器發(fā)射的光；調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)調(diào)諧電流從而最小化向后發(fā)射的光的功率和向前發(fā)射的光的功率之比，同時(shí)優(yōu)化激光器(15)的工作點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4的方法，其特征在于掃描一個(gè)或多個(gè)其它調(diào)諧電流到顯示遲滯效應(yīng)的部分，除反射器電流以外，從而確定在預(yù)計(jì)的工作點(diǎn)是否有遲滯發(fā)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5的方法，其特征在于測(cè)定激光器(15)在許多取出的可能的工作點(diǎn)發(fā)送的波長(zhǎng)，直到為每個(gè)期望的波長(zhǎng)獲得一個(gè)工作點(diǎn)，存儲(chǔ)用于每個(gè)工作點(diǎn)的控制組合。
全文摘要
一種評(píng)估可調(diào)諧激光器(15)和確定適當(dāng)?shù)募す馄鞴ぷ鼽c(diǎn)的方法,其中該激光器包括兩個(gè)或多個(gè)其中引入的電流可以改變的可調(diào)諧部件,這些部件中至少一個(gè)是反射器部件,另一個(gè)是相位部件,其特征在于由激光器(15)發(fā)射的光的一部分通向包括法布里－泊羅濾波器(32)和第一和第二探測(cè)器的配置,所述探測(cè)器用于測(cè)定激光器的功率,并傳輸相應(yīng)的探測(cè)器信號(hào)(I1,I2);探測(cè)器相對(duì)于法布里－泊羅濾波器安置,使得檢測(cè)器信號(hào)將包含至少關(guān)于探測(cè)光波長(zhǎng)的信息;掃描通過調(diào)諧部件(17,18,19)的電流從而通過不同的電流組合;測(cè)定在上述掃描期間兩個(gè)探測(cè)器信號(hào)(I1,I2)之比;其中反射器電流(17)是內(nèi)部掃描變量,其在一個(gè)方向被掃描,然后在相對(duì)方向回到它的初始值;當(dāng)探測(cè)器信號(hào)(I1,I2)之比位于表明發(fā)射光位于由法布里－泊羅濾波器(32)給定的許多波長(zhǎng)之一的預(yù)定范圍內(nèi)以及所述比率位于給定的反射器電流在所述反射器電流的兩個(gè)掃描方向的所述預(yù)定范圍內(nèi)時(shí),存儲(chǔ)用于調(diào)諧電流的控制組合。
文檔編號(hào)H01S5/00GK1340230SQ0080388
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