CN101351935A - 激光器波长的稳定 - Google Patents

Abstract

在粗波分复用(CWDM)的光传输系统中，调谐分布反馈(DFB)激光器，使光栅的峰值反射与DFB激光器的增益范围重叠。调谐衍射光栅，使峰值位于选择温度的增益光谱的长波长一端上。该光传输系统操作在有宽温度范围(即，约－40℃到约85℃)的环境中。加热激光器，并随着激光器温度的增加，增益范围赶上光栅的峰值。当增益范围和光栅峰值在增加的激光器温度上重叠时，激光器的输出得到改进。

Description

激光器波长的稳定

交叉参考相关申请

[0001]本申请要求美国临时专利申请No.60/700,703的权益，该申请于2005年7月18日提交，本文引用该申请全部公开的内容，供参考。

背景技术

[0002]近年来，在数据通信容量需求方面已经快速增长。传统的数据通信用户，包括商业和政府计算机网络，已经形成扩大着的市场。此外，诸如数字电视、数字电话、和计算机网络的消费者使用的新应用，已经出现并已成长。为响应和鼓励这种成长需求，已经在电子学和光通信技术中取得进展。

[0003]光通信装置和网络与其他通信系统相比，提供重大的优点。这些重大优点中有：高的带宽、不受电学噪声干扰、和传输介质对电化学腐蚀的耐受性。光通信系统的基本单元有：能够被调制而产生调制的光信号的光源装置、响应被调制的光信号的接收器装置、和传输介质。光源装置例如可以是固态激光二极管。

[0004]这种光源装置的一般操作波长，例如是850、1300、或1550nm。典型的接收器装置，例如包括PIN型光电二极管或雪崩光电二极管装置(APD)。通常，传输介质是光波导，诸如玻璃光纤。

[0005]光纤的史无前例的容量，使它成为输送高带宽信号的理想介质。但是，为了补偿安装和维护的费用，关键是优化安装的容量。在获得增加的传输容量的一种途径中，光缆通常由许多个别的光纤构成。光缆中常常包括4根、12根、24根、40根、或更多根光纤。这样安排能使许多信号并行传输，实际上是提供一种空间复用的系统。

[0006]有效的数据的容量，还可以借助时分复用(TDM)和波分复用(WDM)来增加，两者都能使许多数据信号在单根光纤上传输。在TDM中，两个或更多信号的各部分，按时间顺序交织，使第一信号部分在第一时间区间传输，而第二信号部分在随后的第二时间区间传输。重复该处理过程，在依次的时间区间中，产生一系列信号部分，能够实现两个或更多信号的传输。

[0007]在WDM中，各光信号在不同的光波长上传输。这种传输例如类似于许多无线电信道在不同频率上的自由空间传输。使用光学棱镜或许多光学滤波器，把光分解为不同波长(或颜色)的频段，是众所周知的。通常，在WDM系统中，数据信号被加载在不可见的波长上。这些信号在接收装置上用光学滤波器实施分用。虽然在WDM系统中使用的光信号，可以不包括可见光，但一般都称各种载波波长为“颜色”。因此，许多不同的波长一起被称为“一组颜色”。一个WDM“信道”是在独特波长上运行的信号。光纤上每一WDM信道在比特速率和数据传输协议方面，基本上与其他信道无关。因此，能够简便地使用串行数字接口(Serial Digital Interface，SDI)、高清晰串行数字接口(High-Definition Serial Digital Interface，HD-SDI)、同步数字分层结构/同步光网络(Synchronous Digital Hierarchy/Synchronous Optical NETwork，SDH/SONET)、千兆比特以太网(Gigabit Ethernet)、和快速以太网(Fast Ethernet)等串行数据接口的混合，在同一光纤上用WDM输送数据信号。

[0008]有两类WDM，即高密度WDM(DWDM)和粗WDM(CWDM)。在DWDM中，输入的光信号被指配给指定频段内的专用波长，即1550nm区。波长间隔例如为0.8nm或1.6nm。然后，信号在一根光纤上复用。DWDM能实现多个视频、音频、和数据信道在一根光纤上传输，同时保持系统的性能并增强输送系统。

[0009]DWDM十分适合要求的应用，诸如高容量数字视频应用。DWDM通常使用温度稳定激光器，以便固定中心波长和窄频段滤波器，给出许多密间隔的信道。对广播类DWDM装备，典型的信道间隔是100GHz，与约0.8nm的信道间隔对应，从而避免必须的波长锁定器。使用的波长在ITU-T Recommendation G.694.1中指定。

[0010]CWDM是在1550nm频段中，以比DWDM更低的密度组合许多光信号的方法。CWDM中的波长间隔，通常为10到20nm。CWDM波长按ITU-T Recommendation G.694.2标准化。该Recommendation以高达16信道为CWDM应用的物理层接口提供光学参数值。CWDM通常有比DWDM更低的每信道成本。CWDM例如为短光纤跨距中要求不多信道的地方，提供一种低成本高效益的替代。CWDM一般使用非稳定激光器与宽带滤波器的组合。CWDM发射器普遍比DWDM发射器有更低的功率消耗。

[0011]激光器的操作，是借助使光子通量在激光介质内的振荡。能量添加到激光介质中，以促使电子离开它们的原子基态而进入跃升的电子态。这种能量的添加被称为激光器的“泵浦”。要有效果，该泵浦必须在跃升的电子态中产生的电子密度，高于在更低电子态中产生的电子密度，这个条件被称为介质的“反转”。当第一个光子通过被反转的介质时，出现一定的可能性是，该光子将触发从更高能态到更低能态的电子态跃迁。这样的电子态跃迁产生沿相同方向传播并与第一光子同相位的第二个光子。

[0012]该两个平行的光子被称为“相干光子”或“相干光”。第一光子产生另外光子的趋势，被称为“受激发射”。受激发射的结果，是激发光子在激光介质内的“放大”或“增益”。

[0013]随着相干光子通过被泵浦的激光介质，一些光子被介质的原子吸收。这种光子吸收抵消介质的增益，降低总的光子通量。当介质的增益与介质吸收水平相比足够高时，产生的光子比被吸收的光子更多，于是开始产生激光(即初始光子的放大)。开始产生激光的条件被称为“激光阈值”。

[0014]激发光子激发电子跃迁和相关的进一步相干光子发射的概率，与特定光子通过激光介质传播的距离有关。为了增加激发光子传播的有效长度，使激发光子在激光介质内往复反射(即振荡)。

[0015]一种使光子在激光介质内振荡的方式，是提供平面的反射表面(反射镜)，该平面反射表面基本上彼此分开地平行设置在激光介质相对两端。这种安排被称为Fabry-Perot谐振腔。Fabry-Perot谐振腔的效率，受反射表面的反射率的限制。此外，Fabry-Perot谐振腔产生许多与光驻波或叫模对应的波长，这些模由谐振腔的几何确定。

[0016]通常，WDM系统使用分布反馈(DFB)激光二极管作为光源。DFB激光二极管亦称单纵模激光(SLML)二极管。在分布反馈激光器中，不同折射率的区之间一系列界面，提供许多反射通过的光子的机会。本领域一般熟练人员应当了解，激光材料折射率中的变化，能够借助材料成分的变化和/或激光介质边界几何的变化获得。

[0017]当界面之间的距离与多个四分之一光波长对应时，该特定波长的光能够有效地被反射。结果是，能够安排DFB激光器，以便有效地产生并放大特定波长(即波长的窄频段)的光，同时基本上不产生其他的光波长。这种单色光的产生，在光通信中是需要的，因为基本上单色的光，在通过光纤传输时，是一致地无色散的。

[0018]激光介质的加热，导致热膨胀，使折射率界面之间距离相应增加。反之，介质的冷却，导致激光介质的热收缩和折射率界面之间距离的缩减。因为DFB激光器产生的光波长，与折射率界面之间的间隔有关，所以借助控制激光介质的温度，能够对激光器进行调谐。

[0019]激光介质的增益，也与被放大的光波长和激光介质的温度有关。随着激光介质的温度改变，峰值放大的波长也改变。在典型的激光介质中，增益随操作温度范围上温度的增加而基本上单调地下降。

[0020]DFB激光器的主光谱峰中的功率，亦称“主模”，确定激光器产生的功率。峰值振幅一般在10mW到50mW范围，也可以更大。理想的是，主光谱峰包含所有激光器产生的功率。在非理想的激光器中，激光器信号包括边峰，亦称“边模”，它包含一些功率。描述主模中功率的量对边模中功率的量的数值，是边模抑制比(SMSR)。DFB激光器的SMSR，以分贝描述主模与最大边模之间的振幅差。

[0021]典型的SMSR值大于30dB，它表明大部分功率驻留在主模中。越多的功率驻留在激光器的主模中，一般该激光器的SMSR值越高。另一种DFB激光器有用的数值，是模频移，它是主模与最大边模之间的波长分离。它的典型值是1nm。

发明内容

[0022]本发明人已经发现，提供包括激光介质、反射部分、和加热器装置的激光器装置，是有利的。该加热器装置与激光介质和/或反射部分热耦合。该加热器装置适合当温度降至阈值以下时，加热激光介质和/或反射部分。选择激光介质的热增益特性和/或反射部分的热特性，使激光器装置在阈值以上温度范围的操作优化。因此，在本发明的一个实施例中，用第一操作温度区间上的温度控制，又用第二操作温度区间上的不进行温度控制，操作激光器装置。

[0023]在一个实施例中，加热器装置只适合使激光介质和/或反射部分到达激光器装置较低的操作阈值。这一点不像DWDM系统中使用的温度稳定激光器，DWDM系统的温度稳定激光器，是被温度控制系统维持在围绕操作最佳温度的窄温度带内。

[0024]可以预期，与DWDM系统比较，按照本发明的激光器装置，将在相对宽的温度范围上操作，且激光介质和反射部分的特性，分别在热学条件中按该变化的预期优化。

[0025]虽然当CWDM激光器在25℃的室温上操作时，该激光器产生的光波长中的热变化，通常是不值得关注的。但当DFB激光器要求在非常宽的温度范围，诸如-40℃到85℃上操作上，这种热变化确实成为问题。

[0026]温度的改变对DFB激光器的影响，按照本发明，有三种方式。首先是材料增益振幅的改变。材料增益随温度的增加而降低，当温度降低时则增加。其次，随着温度增加，材料增益峰值以约1nm/℃的温度系数向更长波长移动。第三，随着温度增加，光栅反射光谱峰值以约0.1nm/℃的温度系数向更长波长移动。

[0027]国际电信联盟(ITU)对CWDM系统的详细说明规定，波长飘移不得超过13nm。常规的DFB激光器，在理想的条件下，能够接近满足ITU的详细说明。但是，理想的条件常常是不能实现的。

[0028]满足ITU详细说明的问题，被本发明的粗波分复用(CWDM)光通信系统和被调谐的分布反馈(DFB)激光器解决，该分布反馈(DFB)激光器被调谐，以便使光栅的峰值反射，与DFB激光器在特定温度范围上的增益范围重叠。对衍射光栅进行调谐，使反射光谱峰值相对于指定温度上的增益，有利地位于增益光谱曲线上。当峰值反射光谱和增益范围光谱重合，激光器的输出是最大的。光传输系统是在宽的温度范围(如-40℃到80℃)环境中操作的。在温度范围的低端，光栅峰值与增益范围是分离的。随着加热和激光器温度的增加，增益范围赶上光栅峰值，且两个光谱重叠。当光谱在增加的激光器温度上重叠时，激光器的输出比在低温度的输出改进了。本发明的光传输系统降低了激光器操作的温度范围，还降低了波长漂移，使系统满足ITU G 695设定的CWDM标准的要求。

[0029]在粗波分复用(CWDM)光传输系统中，对分布反馈(DFB)激光器进行调谐，使光栅峰值反射与DFB激光器的增益范围重叠。具体说，对衍射光栅进行调谐，使该峰值相对于指定温度上的增益，有利地位于波长光谱上。当峰值反射光谱和增益范围光谱重合，激光器的输出是最大的。光传输系统是在宽的温度范围(如-40℃到80℃)环境中操作的。在温度范围的低端，光栅峰值与增益范围是分离的。

[0030]光栅峰值与增益范围随温度改变按不同的速率移动。随着加热和激光器温度的增加，增益范围赶上光栅峰值，且两个光谱重叠。当光谱在增加的激光器温度上重叠时，激光器的输出比在低温度的输出改进了。本发明的光传输系统降低了激光器操作的温度范围，还降低了波长漂移，使系统满足ITU G 695设定的CWDM标准的要求。

[0031]本发明与上述及其他优点一起，可以从以下本发明实施例的详细描述得到最清楚的了解，本发明各实施例在附图中画出，其中：

附图说明

[0032]图1在图解的频域表示中，示例性地画出用于波分复用(WDM)的光谱的一部分；

[0033]图2按剖开的透视图，画出按照本发明一个实施例的分布反馈激光器装置的一部分；

[0034]图3对按照本发明一个实施例的激光器装置，画出增益和反射率曲线的图解表示；

[0035]图4对按照本发明一个实施例的激光器装置，画出增益和反射率曲线相对于温度变化的图解表示；

[0036]图5对按照本发明一个实施例的激光器装置，画出增益和反射率曲线的图解表示；

[0037]图6对按照本发明一个实施例的激光器装置，画出增益和反射率曲线的图解表示；

[0038]图7对按照本发明一个实施例的激光器装置，画出增益和反射率曲线的图解表示；

[0039]图8以方框图的形式，画出按照本发明一个实施例的激光器装置；

[0040]图9以方框图的形式，画出按照本发明一个实施例的激光器装置；

[0041]图10以方框图的形式，画出按照本发明一个实施例的激光器装置；

[0042]图11以方框图的形式，画出按照本发明一个实施例的激光器装置；

[0043]图12以方框图的形式，画出按照本发明一个实施例的激光器装置；

[0044]图13以方框图的形式，画出按照本发明一个实施例的激光器装置的操作方法；和

[0045]图14以方框图的形式，画出包括本发明一个实施例的激光器装置的光通信系统。

具体实施方式

[0046]图1以图解的频域形式，画出CWDM和DWDM信道在波长光谱上的分布。CWDM和DWDM之间带宽利用率的差别，是容易看清的。在图1的示例性系统中，CWDM信道相互分开20nm，以容纳激光器波长的漂移。从峰值到峰值最大为13nm是理想的。在该例中的CWDM，从1470nm到1510nm的波长范围中最大可装下8个信道。

[0047]在DWDM中，信道约分开0.8nm。激光器的温度稳定性，可使DWDM信道比CWDM信道更紧密地组合在一起。为了表示清楚，图1在约1525nm到1630nm之间的波长范围中，只大致画出三分之一的可能DWDM信道。

[0048]图2按剖开的透视图，画出按照本发明一个实施例的双异质结激光器装置100的一部分。装置100包括衬底区102。按照本发明的各个实施例，衬底区可以由任何合适的材料形成，这些材料例如包括半导体材料，诸如镓铝砷或铟镓砷磷化物。衬底区102包括第一下表面103。

[0049]按照本发明的一个实施例，第一结104位于衬底区102内。第一结104定义衬底102的第一区106和第二区108之间的界面，该第一区106具有第一原子掺杂特性，该第二区108具有第二原子掺杂特性。按照本发明的一个实施例，第一结104按基本上平面安排设置。还按照本发明的一个实施例，第一结104置于与第一表面103分开的大致平的平面中。

[0050]第二结110置于衬底102内相对第一结104分开的大致平的平面中。第二结110置于衬底102的第二区108和第三区112之间。与第一结104类似，第二结110定义不同原子掺杂特性的区之间的界面，本领域一般熟练人员应当了解，第一和第二结例如可以借助热扩散和/或离子注入形成。此外，可以按照特定应用的要求，选择每一结的掺杂曲线，并按照本领域熟练人员的常规知识实施。

[0051]如在出示的实施例所示，衬底102的再一个界面114定义波纹弯曲界面，紧靠并一般平行于第二结110。按照一个实施例，该再一个波纹弯曲界面114与衬底102的上表面对应。与波纹弯曲界面114相邻，设置再一个区116。按照本发明的一个实施例，该波纹弯曲界面114包括基本上周期性的区，以定义波纹的周期(或波长)132的长度。

[0052]按照各个实施例，该区116包括衬底102的再一部分。在一个实施例中，该区116包括紧邻界面114设置的外延层。按照一个实施例，区116包括上表面118。还有，在一个实施例中，上表面118包括相对于表面103基本上平行分开设置的基本上平面形的区。

[0053]在一个实施例中，衬底材料102包括第一端面120和第二端面122。第一端面120基本上相对第二端面122平行地分开设置，而第一和第二端面120、122两者基本上垂直于结104和110设置。按照本发明一个实施例，材料的对应层124、126紧邻表面120、122设置。

[0054]在本发明的各个实施例中，表面103和118可开关地耦合到相应电势源，为的是使电流128能通过衬底材料102在表面118和103之间流动。因此，各种电终端和或电连接线，诸如金属的和/或半导体的迹线，可以分别与表面118和103电耦合。

[0055]操作时，激光器装置100的区108，形成光发射和放大的有源区。电流128的作用，是对区108的一部分原子进行泵浦，并使这些原子处于反转状态，在反转状态上，这些原子借助与随后通过有源区的其他光子相互作用，受激发射光子。紧邻结110的波纹表面114的邻域，使区108的光折射率沿纵轴130产生周期性的变化。按照本发明的一个实施例，光折射率的这种变化，周期地随周期性长度改变，该周期性长度与波纹界面114的周期性长度对应。该折射率的周期变化，使一种或多种沿纵轴130被选择频率的光子，产生反射。这些光子的反复反射(即振荡)，提供光子在区108传播的伸长的有效长度，以便能有效地激发额外光子的产生和光在区108内的放大。

[0056]本领域一般熟练人员应当清楚，区108的增益特性，取决于各种各样因素，包括区108内衬底102材料的化学和结晶学特性。此外，区108的增益作为温度的函数和作为通过该区的光波长函数而变化。按类似的方式，如上面的讨论，区108内的光反射率，作为通过该区的光的函数而变化。

[0057]图3以图解的形式，画出区108内光学增益和反射率的表示200。曲线202画出作为光波长函数的光学增益。在本发明的各个实施例中，曲线202可以取各种各样的形式，包括正态钟形曲线。曲线202的极大204，与最大增益的光波长λ0对应。

[0058]用光栅反射率曲线206画出作为区108内光波长函数的反射率。光栅反射率曲线206作为光波长函数变化，并呈现至少一个局部极大208。有源区208内光子的激发，作为增益和反射率的函数发生。相应地，增益曲线202和反射率曲线206重合的地方，产生最大激发值210，受激光子的产生，是在极大值上。当该受激光子的产生超过激光阈值时，装置100开始产生激光。

[0059]图4以图解的形式，画出光学增益曲线305，表明区108的光学增益随区108温度的变化而变化。该变化以虚线300画出。还画出增益和反射率响应峰值之间相对距离作为温度函数的相对变化。

[0060]如图所示，按照本发明的一个实施例，增益302的第一值304在约-40℃的温度上相对地高。光学增益300基本上单调地下降到约85℃温度上的第二较低的值324。在约0℃的温度上，光学增益300有一中间值326。本领域熟练人员显然知道，增益300随温度的变化，可以受各种各样因素影响，这些因素是可以由设计者控制的。因此，在各个实施例中，曲线300可以是非线性的，也可以是非单调的。

[0061]在该出示的实施例中，反射率曲线306的峰值，是作为温度函数以虚线303画出的。在该出示的实施例中，该反射率是以基本上线性并不随温度变化而画出的。但是，本领域熟练人员显然知道，反射率303可以呈现其他的特性，包括随温度作线性和非线性变化。

[0062]在图4中还画出虚线328。线328表示本发明示例性实施例的激光器装置的激光阈值。如图所示，激光阈值328基本上是直线并不随温度变化的。但是，本领域熟练人员显然知道，在本发明的范围内，能够包括各种各样其他的激光特性。激光特性线328表明该阈值，在该阈值上，当区108的增益特性和反射率特性对特定光波长都足够高时，将出现激光。

[0063]图5按照本发明一个实施例，画出再一个增益曲线305和反射率曲线306的图例，两者都相对波长画出。图4的该曲线是在例如约-40℃的温度上画出的。如图所示，增益曲线305的最大值402出现在第一波长404上。反射率曲线306的最大值406出现在基本上不同的第二波长408上。由于这些最大402、404之间的数值差410，使增益曲线305和反射率曲线306之间的重叠区412有相对小的面积，且该重叠区412的极大基本上在激光阈值328以下。因此，对有图4中所示特性曲线的有源区108(如在图1中所示)，在约-40℃上不能有效地和可靠地获得激光。

[0064]图6按照本发明一个实施例，画出另一个增益曲线305和反射率曲线306的图例，两者都作为波长函数画出。图6的曲线是在例如约0℃的温度上画出的。在该温度上，增益曲线305的最大值502出现在第三波长504上。反射率曲线306的最大值506出现在第四波长508上。波长504大于波长404，波长508大于波长408。但是，由于增益作为温度函数比反射率有更猛烈的变化，数值差510小数值差410。结果是，在约0℃的温度上，与在约-40℃的温度上对应的重叠412相比，曲线305和306之间的重叠512增加了，且曲线305和306在接近激光阈值328上重合。应当指出，尽管增益极大502(在约0℃)的绝对值小于增益极大402(在约-40℃)的绝对值，还是出现了增加的重叠512和升高的曲线305和306的重合。

[0065]图7按照本发明一个实施例，画出又一个作为波长函数的增益曲线305和反射率曲线306的图例。图7的曲线是在例如约85℃的温度上画出的。在该温度上，增益曲线305的最大值602出现在第五波长604上。反射率曲线306的最大值606出现在第六波长608上。应当指出，波长604和608分别高于波长504和508。从图7显而易见，在该示例性实施例中，在约85℃的温度上，波长604和606基本上彼此相等。因此，波长604和608之间的数值差610接近0。结果是，增益曲线305和反射率曲线306以面积612重叠，并在基本上等于激光阈值328的值上重合。尽管增益曲线305极大602再次低于增益曲线的极大502，如在接近0℃温度上所呈现的，但这样的重合还是出现了。

[0066]再参考图4，人们可以看到，借助适当选择装置的特性，本领域熟练人员能够制备激光器装置，该激光器装置适合在温度例如约0℃和约85℃之间的激光阈值328以上产生光。这是借助维持增益曲线305和反射率曲线306适当的重叠而获得的，该适当的重叠可以在指定的温度范围内产生激光结果350。已经认识到参数的适当选择可以产生该结果，本发明人进一步发现，利用温度控制装置增宽激光器装置的操作范围，能够获得改进的激光。

[0067]图8按照本发明一个实施例，以方框图的形式，画出包括温度控制装置的激光器系统700。激光器系统700包括激光器装置702。按照一个实施例，激光器装置包括类似于例如图1中所示的DFW激光器装置。温度传感器装置704与激光器装置702热耦合。按照本发明一个实施例，温度传感器装置704直接紧邻激光器装置702设置。在本发明另一个实施例中，热传导介质，诸如导热脂，设置在激光器装置702和温度传感器装置704之间。

[0068]温度传感器装置704用信令方法通过信令介质708与控制装置706耦合。按照本发明一个实施例，信令介质708是电的传导介质，诸如金属的迹线。按照本发明一个实施例，信令介质708与温度传感器装置704电耦合，并与温度控制装置706的信号输入耦合。

[0069]按照本发明一个实施例，温度控制装置706包括控制输出710，该控制输出710例如借助电的导体714，耦合到加热器装置712对应的输入。温度控制装置706还包括功率输入716。该功率输入716通过功率导体718，与加热器功率源720电耦合。

[0070]按照本发明一个实施例，加热器装置712与激光器装置702热耦合。在本发明一个实施例中，加热器装置712与加热器装置702整体地形成。在本发明的另一个实施例中，加热器装置712包括紧邻激光器装置702设置的分开的加热器装置。

[0071]操作时，温度传感器装置704检测激光器装置702的温度。响应被检测的温度，温度传感器装置704在信令介质708上向温度控制装置706发送信号。温度控制装置706接收信号，并依据信号的状态，控制输出710的状态。在第一状态中，输出710向加热器装置712输送功率，诸如从功率源720接收的电功率，从而使加热器装置712启动或通电。在第二状态中，输出710不向加热器装置712输送功率，从而使加热器装置712停止或不通电。

[0072]按照本发明一个实施例，当温度传感器装置704检测的温度等于或小于阈值温度时，控制装置706启动加热器装置712。按照本发明一个实施例，该阈值温度接近0℃。按照本发明一个实施例，加热器装置的启动适合把激光器装置702的温度，从约-40℃的第一温度升高到约0℃的第二温度。

[0073]图9以方框图的形式，画出包括置于外壳753内的激光器装置752的再一个本发明实施例。按照本发明一个实施例，加热器装置762与激光器装置752热耦合。按照本发明一个实施例，控制装置756置于外壳753内并在操作上耦合到加热器装置762，以控制加热器装置的加热状态。在出示的实施例的一个方面，温度传感器754与外壳753热耦合，以检测该外壳的温度。

[0074]按照本发明一个实施例，温度传感器754在操作上耦合到温度控制装置756，以控制温度控制装置756的操作状态。在一个实施例中，功率源770置于外壳753内。在本发明另一个实施例中，外壳753包括集成电路装置，且激光器装置752和温度传感器762两者共同形成在公共的集成电路基片上。在本发明又一个实施例中，激光器装置752、加热器装置762、温度控制装置756、和温度传感器754，常常全部形成在公共的集成电路基片上。在本发明又另一个实施例中，温度传感器754和控制装置756共同形成在集成电路装置的公共基片上，该集成电路装置在操作上耦合到分开地形成的激光器装置752。

[0075]图10画出本发明另一个实施例800，其中多个激光器装置802共同形成在公共的集成电路基片上。按照该出示的实施例，相应的多个加热器装置812也连同单个传感器装置804和单个温度控制装置806，共同形成在该公共的集成电路基片上。按照本发明一个实施例，用单个温度控制装置806，把多个加热器装置812的每一加热器装置维持在公共的操作状态。单个温度控制装置的操作状态，例如受单个传感器装置804控制。单个传感器装置804适合感测例如公共集成电路基片801的温度。

[0076]按照本发明的一个方面，当基片801的温度降至阈值温度，例如约0℃以下时，启动多个加热器装置812的各个加热器。在本发明一个实施例中，用于多个加热器812的功率，由外部功率源814提供。

[0077]图11画出本发明又另一个实施例。按照图11的安排850，多个激光器装置852置于公共基片851，例如集成电路装置的基片上。还共同置于公共基片上的有温度传感器装置854和温度控制装置856，以及公共的加热器装置852。公共加热器装置852与多个激光器装置852中的两个或更多激光器装置热耦合。

[0078]公共加热器装置862在启动时，适合提升多个激光器装置852中该两个或更多激光器装置的温度。按照本发明一个实施例，公共加热器装置862借助热传导，例如通过公共基片851，与两个或更多激光器装置852热耦合。在本发明另一个实施例中，公共加热器装置862例如借助被两个或更多激光器装置852接收的热辐射，与两个或更多激光器装置852热耦合。在本发明又另一个实施例中，公共加热器装置862例如通过流体介质，诸如气或液体，借助对流加热，与多个激光器装置852热耦合。按照本发明一个实施例，启动加热器装置862的功率，由外部功率源870提供。

[0079]图12画出本发明另一个实施例900，其中多个激光器装置902共同设置在公共的集成电路基片901上。公共加热器装置912也连同温度控制装置906，共同设置在公共的集成电路基片901上。按照本发明一个实施例，温度传感器装置904与多个激光器装置902之一(如907)热耦合。温度传感器装置904用信令方法耦合到温度控制装置906，后者又在操作上耦合到加热器装置912。按照本发明一个实施例，温度控制装置906按照温度传感器装置904检测的一个激光器装置907的局部温度，控制加热器装置912的启动状态。加热器装置912共同与多个激光器装置902中的两个或更多个热耦合。于是，按照在多个激光器装置902之一上检测的温度，控制多个激光器装置902中两个或更多个的温度。

[0080]在本发明一个实施例中，温度控制装置906从多个温度传感器装置接收温度控制信号。例如，在本发明一个实施例中，温度控制装置906从与激光器装置902热耦合的第一温度传感器装置，接收第一温度信号，又从与基片901热耦合的第二温度传感器装置920，接收第二温度信号。按照本发明一个实施例，启动温度传感器装置906和/或加热器装置912的功率，是从外部功率源922接收的。

[0081]图13以方框图的形式，按照本发明一个实施例，画出为激光器装置而操作温度控制装置的方法950。如图所示，该方法包括在方框952检测温度。根据检测的温度值，在方框954作出决定。如果检测的温度小于阈值，例如0℃，那么在方框956启动加热器装置(或通电)。如果检测的温度大于阈值，那么在方框958不启动加热器装置(或停止通电)。之后，在方框960，或者立刻，或者在一段时间间隔上，重复方框952的以检测温度开始的处理过程。

[0082]图14以方框图的形式，按照本发明一个实施例，画出示例性的电信系统980的一部分。电信系统980包括多个有相应多个光输出984的发射器装置982。多个光输出984的每一个，用信令方法耦合到光复用器986相应的输入。光复用器986的一个输出，耦合到通信介质，例如光纤988的一个输入。光纤988的一个输出，耦合到光分用器990的一个输入。光分用器990的多个输出，耦合到相应多个接收器装置992的相应输入。多个接收器装置992中至少一个，适合在第一操作温度范围的温度控制下操作，并适合在第二操作温度范围上，不进行温度控制而操作。在一个示例性实施例中，多个接收器装置992中至少一个，包括本申请图1-13之一或更多中出示的接收器装置。

[0083]虽然已经结合示例性实施例详细说明本发明，但是应当指出，本发明不受上面公开的实施例的限制。相反，能够修改本发明，采纳任何数量的迄今没有提及，但与本发明的精神和范围等同的变化、替代、置换、或等价的配置。因此，本发明不受前面的说明或图的限制，而只受下面所附权利要求书范围的限制。

Claims (22)

1.一种操作半导体激光器装置的方法，包括：

在第一操作温度范围上的温度控制下，操作所述半导体激光器装置；和

在第二操作温度范围上的不进行温度控制下，操作所述半导体激光器装置。

2.一种操作半导体激光器装置的方法，包括：

在第一操作温度范围上的温度控制下，操作所述半导体激光器装置；和

在第二操作温度范围上的不进行温度控制下，操作所述半导体激光器装置，其中，所述第二操作温度范围，包括比所述第一操作温度范围更宽的温度范围。

3.按照权利要求2的操作半导体激光器装置的方法，其中所述第二操作温度范围的最低温度，超过所述第一操作温度范围的最高温度。

4.按照权利要求2的操作半导体激光器装置的方法，其中当所述半导体激光器装置的温度在所述第二操作温度范围中时，所述半导体激光器装置被点亮，又当所述半导体激光器装置的温度在所述第一操作温度范围中时，所述半导体激光器装置被熄灭。

5.按照权利要求2的操作半导体激光器装置的方法，其中所述第一操作温度范围，包括从约-40℃到约0℃的范围。

6.按照权利要求2的操作半导体激光器装置的方法，其中所述第一操作温度范围，包括从约0℃到约85℃的范围。

7.一种增宽半导体激光器装置有效操作温度范围的方法，包括：

读取所述半导体激光器装置被感测的温度；和

当所述被感测温度小于某一阈值温度时，预热所述半导体光源，以便协调所述半导体激光器装置的光栅峰值与所述半导体激光器装置的增益范围。

8.按照权利要求7的增宽半导体激光器装置有效操作温度范围的方法，其中所述阈值温度包括约0℃的温度。

9.按照权利要求7的增宽半导体激光器装置有效操纵温度范围的方法，其中所述有效操作温度范围，包括从约-40℃到约85℃的范围。

10.按照权利要求7的增宽半导体激光器装置有效操纵温度范围的方法，其中所述读取被感测的温度，包括从热敏电阻接收信号，所述热敏电阻与所述半导体激光器装置热耦合。

11.按照权利要求7的增宽半导体激光器装置有效操纵温度范围的方法，其中所述感测被感测的温度，包括从热电偶接收信号，所述热电偶与所述半导体激光器装置热耦合。

12.按照权利要求7的增宽半导体激光器装置有效操纵温度范围的方法，其中所述半导体激光器装置，包括分布反馈模式的激光器装置。

13.一种半导体激光器系统，包括：

半导体激光器装置，所述半导体激光器装置有第一光栅特性和第二材料增益特性；

加热器，所述加热器与所述半导体激光器装置热耦合；

温度传感器，所述温度传感器用信令方法与所述加热器耦合，所述温度传感器适合响应所述半导体激光器装置的温度，控制所述加热器的启动，以便在某一阈值温度上实现所述光栅特性与所述材料增益特性的最小协调，在该阈值温度上，所述半导体激光器装置适合在某一温度范围上操作，所述温度范围位于所述阈值温度之上。

14.按照权利要求13的半导体激光器系统，其中所述温度传感器包括热敏电阻。

15.按照权利要求13的半导体激光器系统，其中所述温度传感器包括热电偶。

16.按照权利要求13的半导体激光器系统，其中所述温度传感器包括光学温度传感器。

17.按照权利要求13的半导体激光器系统，其中所述阈值温度包括约0℃的温度。

18.按照权利要求13的半导体激光器系统，其中所述阈值温度包括从约-5℃到约5℃范围内的温度。

19.按照权利要求13的半导体激光器系统，其中所述温度范围，包括约0℃和约85℃之间的温度范围。

20.一种激光器系统，包括

激光器装置；

当所述激光器装置的温度在所述阈值温度之下的第一温度范围内时，用于把所述激光器装置温度提高到阈值温度的装置，所述第一温度范围在所述激光器装置的第二操作温度范围以下，所述装置的所述第二操作温度范围，比所述第一温度范围跨越更大的温度范围。

21.一种激光器系统，包括

有失谐光栅特性的激光器装置；和

加热器，所述加热器适合再调谐所述光栅特性，以便在所述激光器装置的某一操作温度范围上，协调所述光栅特性与所述激光器装置的增益特性。

22.一种光传输系统，包括：

有光栅峰值的分布反馈激光器，该光栅峰值被选择出现在-40℃的增益范围的长波长端；

与分布反馈激光器耦合的温度传感器；

与分布反馈激光器耦合的加热单元；和

与温度传感器及加热单元耦合的控制器，当温度传感器感测到0℃以下的温度时，该控制器适合启动加热单元，又当温度传感器感测到0℃以上的温度时，该控制器适合停止加热单元。

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