CN101711444A - 半导体激光器中的强制波长啁啾 - Google Patents

半导体激光器中的强制波长啁啾 Download PDF

Info

Publication number
CN101711444A
CN101711444A CN200880002767A CN200880002767A CN101711444A CN 101711444 A CN101711444 A CN 101711444A CN 200880002767 A CN200880002767 A CN 200880002767A CN 200880002767 A CN200880002767 A CN 200880002767A CN 101711444 A CN101711444 A CN 101711444A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gain
laser
semiconductor laser
drive current
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200880002767A
Other languages
English (en)
Inventor
M·H·胡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN101711444A publication Critical patent/CN101711444A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
    • H01S5/06256—Controlling the frequency of the radiation with DBR-structure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H01S5/06251—Amplitude modulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

提供控制半导体激光器的方法，其中通过以相对高的频率调制驱动电流而拓宽半导体激光器经时间平均的光谱。总地来说，驱动电流调制的频率足够高以引起在增益电流信号中编码的数据周期中的波长啁啾。还给出了根据所公布的方法操作的激光器控制器和投影系统。

Description

半导体激光器中的强制波长啁啾
相关申请的交叉引用
本申请要求2007年1月23日提交的No.60/886,186的美国临时申请的权益。
发明概述
本发明总地涉及半导体激光器、激光控制器、激光投影系统以及包含半导体激光器的其它光学系统。更具体地，作为示例并且不构成限制，本发明的实施例总地涉及破坏半导体激光器的温度演变特征的方案以及最小化二次谐波产生(SHG)晶体或其它光耦合于半导体激光器的波长转换装置的输出中的系统强度变化的方案。
根据本发明的半导体激光器可以多种方式配置而成。作为示例但不构成限制，可通过将例如分布式反馈(DFB)激光器、分布式布拉格反射器(DBR)激光器或法布里-佩罗特激光器的单波长半导体激光器与例如二次谐波产生(SHG)晶体的光波长转换装置结合而配置短波长源用于高速调制。SHG晶体可配置成通过将例如1060nm DBR或DFB激光器调谐至将波长转换至530nm的SHG晶体的光谱中心而产生基波激光信号的较高次谐波。然而，例如掺杂MGO的周期极化铌酸锂(PPLN)的SHG晶体的波长转换效率强烈地取决于激光二极管和SHG装置之间的波长匹配。如激光器设计领域内技术人员所能理解的那样，DFB激光器是将蚀刻在半导体材料内的栅格结构或类似结构用作反射介质的谐振腔激光器。DBR激光器是其中经蚀刻的光栅与半导体激光器的电子泵激区物理分离的激光器。SHG晶体使用非线性晶体的二次谐波产生特性以倍频激光发射。
PPLN SHG装置的带宽经常非常小，对于典型PPLN SHG波长转换装置来说，半最大值全宽度(FWHM)波长转换带宽经常仅在0.16-0.2nm范围内并大部分取决于晶体的长度。激光腔内的模式跳变和不受控制的大波长变化会致使半导体激光器的输出波长在工作中移动至该允许带宽之外。一旦半导体激光器波长背离到PPLN SHG装置的波长转换带宽以外，转换装置在目标波长处的输出功率急剧下降。例如，在将DBR半导体激光器和SHG晶体用作光源的激光投影系统中，模式跳变是尤其成问题的，这是因为它们能产生容易视为在图像中特定位置的缺陷的瞬时功率变化。这些可视缺陷典型地将其本身表现为横跨图像的有组织、有图案的图像缺陷，这是因为所产生的图像仅为激光器不同部分的温度演变的特征。
作为与开发半导体激光源时的波长匹配和稳定化关联的挑战，本发明已发现通过强制半导体激光器中的波长啁啾而最小化二次谐波产生(SHG)晶体或光耦合于半导体激光器的其它波长转换装置的输出的系统强度变化的有利方案。强制啁啾在热模式效应存在时有效地拓宽激光器的光谱并减少二次谐振光的强度变化。
根据本发明的一些实施例，以相对高(即大约高于0.1GHz)的速度调制DFB或DBR激光器的增益电流。该高速调制造成半导体激光器中的载流子密度振荡，该振荡进而导致激光波长的振荡。可通过使经调制的增益电流的低电平低于激光器阈值电流而进一步增加载流子密度和激光波长振荡。本发明人已认识到，尽管本发明的理念主要基于DBR和DFB激光器的背景予以说明，然而可构想到本文中讨论的控制方案在多种半导体激光器中也具有实用性，包括但不局限于法布里-佩罗特激光器以及许多类型的外腔式激光器。
根据本发明的一个实施例，提供一种控制半导体激光器的方法。根据该方法，半导体激光器的至少一部分被调制以提供数据。作为示例但不构成限制，在DBR半导体激光器和SHG晶体作为光源的激光投影系统的情形下，可调制增益电流IGAIN以在投影图像中形成灰度级。该调制产生激光器波长的一些波动，这导致投射光的强度的无意变化。在相对静态的图像中，该波长波动将逐帧地重复，导致容易被人眼所察觉的系统化和组织化图像偏差。为了解决这个问题，通过在相对高的频率下附加调制驱动电流而拓宽半导体激光器经时间平均的光谱。一般来说，该附加驱动电流调制的频率足够高以引起在增益电流信号中编码的数据周期内的波长啁啾。
更具体地，根据本发明的一个实施例，提供控制配置以实现经编码数据的光发射的半导体激光器的方法。根据该方法，经编码的数据表示为一连串经编码的数据周期。在每个数据周期内的激光强度是注入到半导体激光器的增益部分内的驱动电流IGAIN的函数。通过以足以在每个经编码的数据周期中选择半导体激光器中的多个不同发射模式的频率调制驱动电流，半导体激光器经时间平均的光谱被拓宽。
还构思出被编程以操作根据本发明理念的半导体激光器的激光器控制器；激光投影系统是由这些控制器驱动的。尽管本发明的这些理念主要以成像为背景予以描述，然而也构想到将本发明的诸多理念应用于任何激光器波长的重复低频波动成问题的激光器应用中。
附图简述
下面对本发明具体实施例的详细说明可在参照附图阅读时得到最好的理解，其中相同的结构用相同的附图标记表示，在附图中：
图1是光耦合于光波长转换装置的DBR或相似类型的半导体激光器的示意图；
图2是根据本发明一个实施例的激光投影系统的示意图；
图3示出作为DBR激光器中的增益电流的函数的发射波长的演化；
图4示出半导体激光器的典型单腔模式光谱；
图5示出根据本发明一些实施例的经波长啁啾的激光器的典型时间平均的光谱；
图6示出根据本发明一些实施例的控制经波长啁啾的半导体激光器的增益电流的方案；以及
图7是示出根据本发明一个实施例的增益电流调制的图。
详细说明
尽管包含本发明具体实施例的理念的各种类型半导体激光器的特定结构可从容易获得的与半导体激光器的设计和制造相关的技术文献中获知，然而本发明的具体实施例的理念可通过总体参照图1中示意性示出的三部分DBR式半导体激光器10而方便地给出。在图1中，DBR激光器10光耦合于光波长转换装置20。由半导体激光器10射出的光束或者能够直接耦合于波长转换装置20的波导或能够通过准直或聚焦光学器件或一些其它类型的合适光学元件或光学系统耦合。波长转换装置20将入射光转换成较高次谐波并输出经转换的信号。这类构造尤其利于从波长较长的半导体激光器产生较短波长的激光束，并且例如用作激光投影系统的可见激光源。
图1中示意性示出的DBR激光器10包括波长选择部分12、相位匹配部分14和增益部分16。也可称为激光器10的DBR部分的波长选择部分12典型地包括设置在激光腔的活动区外部的第一级或第二级布拉格光栅。由于光栅充当其反射系数取决于波长的镜面，所以该部分提供波长选择。DBR激光器10的增益部分16提供激光器的主要光学增益，而相位匹配部分14在增益部分16的增益材料和波长选择部分12的反射性材料之间形成可调光学相移。波长选择部分12可被设置成若干合适的替代构造，这些结构可采用或不采用布拉格光栅。
各控制电极2、4、6包含在波长选择部分12、相位匹配部分14、增益部分16或其结合处，并且在图1中仅示意地示出这些电极。能构想到电极2、4、6采用各种形式。例如，控制电极2、4、6在图1中表示为各自的电极对，但构想到使部分12、14、16的一个或多个部分中的单个电极元件2、4、6也适于本发明具体实施例的实践。控制电极2、4、6可用来将电流注入激光器10的相应部分12、14、16。例如，可通过控制一个或多个激光器部分的温度、将电流注入形成在激光器衬底的导电掺杂的半导体区、控制激光器10的波长选择部分12和相位匹配部分14的折射率、控制激光器的增益部分16中的光学增益等，将注入的电流用来改变激光器的工作特性。
图1所示波长转换装置20的波长转换效率取决于半导体激光器10和波长转换装置20之间的波长匹配。在波长转换装置20包含SHG晶体的情形下，当激光器10的输出波长背离SHG晶体的波长转换带宽时，产生在SHG晶体20中的较高次谐振光的波的输出功率急剧下降。例如，当半导体激光器被调制以产生数据时，热负载不断变化。作为结果的激光器温度变化和激光波长变化被称为波长热模式效应。该热模式效应引起SHG晶体20的效率变化。在12mm长PPLNSHG装置的情形下，半导体激光器10的大约2°的温度变化一般足以使激光器10的输出波长落在SHG晶体20的0.16nm的半最大值全宽度(FWHM)波长转换带宽之外。
本发明人已认识到在稳定半导体激光器的发射波长方面存在挑战，因为它们通常受波长偏移和关联腔模式跳变的影响。作为示例且不构成限制，图3示出作为DBR激光器中的增益电流的函数的发射波长的演变。当增益电流增加时，增益部分的温度也增加。结果，腔模式移向更高的波长。腔模式的波长比DBR部分的波长移动得更快。因此，激光器到达较低波长的腔模式更接近DBR反射曲线的最大值的点。根据激光物理学的基本原理，在该点较低波长的模式具有比建立的模式更低的损耗，激光器随后自动跳至较低损耗的模式。这个动作示出于图3的曲线100。如图3所示，波长缓慢地增加并包括突然模式跳变，该模式跳变的幅度等于激光腔的一个自由光谱范围。
进一步参照图3，曲线101示出DBR激光器中的明显不同的发射性能。具体地说，具有与参照曲线100示出的激光器相同的一般制造参数的激光器可表现出明显不同的性能，即不具有带一个激光器自由光谱范围的幅度的波形跳变，而是激光器表现出具有多至六个或更多个光谱范围幅度的波形跳变。对于许多应用来说，这种很大的猝然波长变化是不可接受的。例如，在激光投影系统的情形下，这些大的跳变或会造成图像从额定灰度值跳至接近零值的猝然强度跳动。本发明人已经研究了这种现象以及激光器中的波长不稳定性和迟滞，并注意到这些激光器发射缺陷可归因于多种因素中的一种或多种，包括空间烧孔、光谱烧孔、不对称增益饱和、增益曲线扩展以及自感应布拉格光栅。一般认为这些因素会将激光锁定在已建立在激光腔内的特定腔模式上或激励更大的模式跳变。事实上，表现为一旦模式建立，则以具体波长进入腔的光子通过以具体的能级耗尽和改变载流子密度或在腔中形成自感应布拉格光栅而干扰激光器本身。
不管半导体激光器中的多模偏移原因如何，当这种现象发生时，激光波长经常表现出异常的波长跳动，其等于谐振波形间距的倍数。在发生大模式跳变前，激光器一般表现出大的、连续的波长偏移。较大的波长偏移和异常的波长跳动能造成激光器信号中不可接受的噪声。例如，参照凸2，示出一种激光投影系统，包括：图像源(S)，其生成单色或多色图像数据流；图像投影软件和关联的电子设备(S/E)，其用于为每一基本图像颜色生成激光器驱动信号；激光器驱动器(D)，其为配置成每一基本图像颜色的各个激光器(LD)生成相应激光器驱动电流；以及扫描和投影光学装置(0)，其用于生成包括图像像素阵列的单色或多色投影图像(I)。如果上述现象系统地发生在图2示出的半导体/SHG激光投影系统中，则投影图像中的噪声会容易地为人眼所见。事实上，本发明人已发现即使对仅表现出单模跳变的半导体激光器来说也是此种情况，且相应的猝然波长变化仅等于激光腔的一个自由光谱范围。
本发明人还认识到，半导体激光器一般表现出温度演变特征，这将形成不合时宜的波长偏移和半导体激光器的输出和耦合于激光器的波长转换装置的输出的猝然变化。这种不合时宜的图案会在上述激光投影系统的背景下产生显著的问题。
尽管本发明不局限于本文所述的波长变化和猝然模式跳变的任何具体表现形式，然而在激光器投影系统的背景中，这些波长波动会造成平滑的强度变化且模式跳变会造成通过扫描激光器形成的图像的相对突然的强度偏移。由这些缺陷造成的图像中的特定图案可以是数个因素的函数，这些因素包括但不局限于激光器温度、激光器自由光谱范围、PPLN晶体光谱带通、激光器DBR相对于PPLN晶体的光谱对准等。不管缺陷图案的特性如何，图案本身在图像中表现出问题，由于它表现出在图像中易于识别的、系统性结构。另外，对于准静态图像来说，这些缺陷一般逐帧地重复，使得识别出图像中的缺陷变得非常容易。
本发明人已认识到通过强制与转换装置耦合的半导体激光器波啁啾而使二次谐波产生(SHG)晶体或其它波长转换装置的输出中的这些系统强度变化最小化的有利方案。强制啁啾有效地拓宽了激光器的光谱并在热模式效应存在的情形下减小二次谐振光的强度变化。
更具体地，图4是相对窄带宽的半导体激光器在单腔模式下发出激光的光谱的曲线图。如图4所示，激光器的有效光谱带宽w，即光谱在波长域中的展宽，大约为0.02nm。当该激光器的增益驱动电流改变以形成要求的功率输出时，由于前面提到的热模式效应，峰值波长——即图4中最大强度的波长——经历逐步偏移和猝然模式跳变。峰值波长的这种逐渐偏移和猝然模式跳变转化为耦合于激光器的SHG的强度输出的逐渐变化和猝然改变。
图5描绘同一激光器的时间平均光谱，其中注入半导体激光器的增益部分的驱动电流IGAIN通过大约0.5GHz的方波被快速调制。增益驱动电流的低电平接近零持续1ns，且远高于阈值电流的高电平持续1ns。如图5所示，由于在调制中驱动电流IGAIN下降至足够低以改变增益区中的载流子密度的值，在驱动电流IGAIN调制时形成载流子密度振荡，因此经时间平均的光谱被拓宽大约3倍。结果，调制驱动电流时，在半导体中选择多个不同发射模式。例如，在图5所示的时间平均的光谱中可获得五个腔模式，当增益驱动电流高于阈值电流时，在1ns内可选择它们中的每一个来发出激光。这些多个不同的腔模式的激光发射有效地拓宽了像素持续时间tp内的平均光谱。换句话说，波长啁啾在像素持续时间tp内迫使激光器在数个腔模式之间振动，凌驾于任何较慢的效应之上，例如因热模式效应引起的模式跳变。
在DBR激光器耦合于SHG晶体的情形下，例如当DBR激光器处于快速波长啁啾时，用户将看到SHG晶体的二次谐波强度的较少降低。另外，由于经波长啁啾的激光器的有效光谱宽度远比单波长激光器来得宽，因此波长啁啾放松了DBR反射峰值与SHG中心波长的精确匹配的严格要求。同样的优点也可发生在其中其它类型半导体激光器耦合于要求转换带宽与激光器的发射光谱对准的波长转换装置的应用中。
较佳地，尽管不是关键的，在调制过程中达到的低电平增益电流ILOW低于阈值电流ITH并可置为低至零，因为这样做可望提高载流子在振荡期间的密度漂移。为了帮助消灭前面提到的模式跳变和波长偏移的影响，腔模式振荡的频率应当大于半导体激光器否则将表现出模式跳变的速率。结果，由腔模式振荡产生的快速波长啁啾对由热模式效应形成的波形跳变具有压制作用。
高电平增益电流IHIGH、低电平增益电流ILOW以及阈值电流ITH示意地示出于基于像素的激光投影系统的背景下的图7的曲线图中。每个像素一般特征化为可以是逐像素变化的像素持续时间tp以及正比于高电平增益电流IHIGH或目标增益电流值IDATA的特定颜色的亮度值。在目标增益电流值IDATA作为像素亮度基准的情形下，高电平增益电流IHIGH和低电平增益电流ILOW的各个值受到控制以使两电流的组合正比于目标增益电流值IDATA。对于低电平增益电流低于阈值电流的特殊情形，仅高电平增益驱动电流IHIGH的幅度和占空比受到控制以获得目标增益驱动电流值IDATA。像素亮度一般在投影像素之间变化，如以目标增益电流值IDATA的变化大小所表示的那样。典型地，高电平增益电流IHIGH高于半导体激光器的激光发射阈值ITH并可以是半导体激光器的激光发射阈值ITH的大约100倍的数量级。增益电流的波形可由图7所示的脉冲波或例如方波或正弦波的其它波形构成。
如上所述，调制频率可以是约0.5GHz的数量级，但可构想到也可在较低的调制频率下——例如大约0.1GHz那样低——获得合适的结果。或者，有用的是，可参照在激光器驱动电流IGAIN中编码的各个数据周期的持续时间并控制调制以使调制周期明显短于数据周期的持续时间。例如，在大约40ns的周期点亮像素的激光投影系统的情形下，可在小于约10ns的周期内调制驱动电流IGAIN。又如，构想到使驱动电流调制频率受到控制以使驱动电流IGAIN循环占据每个显示像素的至少大约4个周期。
图6示出其中用来驱动半导体激光器的数据信号部分100可与根据本发明的经调制的波长啁啾的信号部分200结合的方式。具体地说，如图6所示，构想到通过对激光器数据信号100和适当配置的经调制信号部分200求和或求积来将增益注入电流的这些相应信号部分并入驱动电流300(IGAIN)。
在包括例如倍频PPLN绿光源的激光投影系统的背景中，在没有根据本发明的实施例波长控制的情况下，由于多个腔模式跳变，在图像显示器的一根线上由光源发出的绿色功率在功率上表现出猝然变化。结果，投影的图像在功率方面将突然下降50％或更大幅度的功率。然而，采用根据本发明具体实施例的其中调制驱动信号以形成前述波长啁啾的激光器控制方案，可望完全消除或至少显著缓解波长模式跳变。还构想到本发明的激光器控制方案可提高半导体激光器对外部反射的抵抗并由于半导体激光器的相干长度一般因波长啁啾减小而减少激光投影系统中的斑点问题。
参照图2中示意地示出的激光投影系统，注意根据本发明具体实施例的驱动电流控制方案可在系统中以多种方式实现。例如但不构成限制地，增益电流经调制的啁啾部分可通过在渲染期间藉由投影软件和电子器件将经调制的啁啾部分并入视频信号而实现。在本方法中，遍及图像分布的像素可由经调制的啁啾部分改变而与来自源图像的要求强度无关。或者，增益电流的调制啁啾部分可并入激光器驱动电子器件。在这种方法中，可修正源自图像流的激光器驱动信号以在电流增减前并入经调制的啁啾部分。
要注意本文对单模激光器或配置成单模发光的激光器的参考不应当认为是将本发明的范围排他地限制成工作在单模状态下的激光器。相反，本文对单模激光器或配置成单模发光的激光器的参考仅含蓄地表明根据本发明具体实施例构想的激光器的特征在于其中宽带宽或窄带宽的单模在本文中不可辨的输出光谱或通过适当的滤波或其它装置将单模从中区别开来的输出光谱。
本领域内技术人员应当理解，参照上文并示出于图7的活动像素持续时间tp可因扫描速度变化而适度和周期性地在图像间变化。因此，以“像素持续时间”或“经编码的数据周期”为特征的投影系统的参考不应当认为是表示图像中的每个像素具有相同的像素持续时间。相反，构想到显示器中的每个像素可具有不同的像素持续时间，这完全落入以活动像素持续时间tp为特征的显示的一般理念中。
多音调图像可通过配置图像投影电子器件和相应激光器驱动电流以建立在图像像素阵列中变化的像素强度由图像投影系统来产生。在本情形下，驱动电流的经调制波长啁啾部分重叠在对变化的像素强度编码的信号上。有关扫描激光器图像投影系统的配置和图像中产生变化的像素强度的方式的更多细节是超过本发明的范围的，并可从该主题的多个既得教义中搜集。
尽管已主要参照基于像素的投影系统对本发明进行了说明，然而构想到包含基于激光器的光源的其它投影系统，例如基于空间光调制器的系统(包括数字光处理(DLP)、透射型LCD、硅上液晶(LCOS))可从本文中描述的波长稳定和抖动技术获益。在这类其它系统中，外生于激光器的相对周期不是像素周期，而是屏幕刷新率的倒数或其分数。
本申请中对多种流进行参考。为了便于描述和定义本发明，注意使这些流意指电流。此外，为了定义和描述本发明，注意在本文中对电流“控制”的参考不一定暗示主动地控制该流或作为任何基准值的函数予以控制。相反，构想到仅通过建立电流量级而控制电流。
要理解，本发明前面的详细说明旨在提供理解本发明如权利要求书所述的性质和特征的总览或框架。显然本领域内技术人员很清楚，可对本发明作出多种修正和变化而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变化，倘若它们落在所附权利要求书及其等效物的内。
为了定义和描述本发明，要注意本文中关于值的“某一数量级”的特定大小应当认为是涵盖不背离特定大小一个或多个数量级的任何值。
要注意在本文中使用的类似“较佳地”、“通常地”和“典型地”的术语不旨在限制所要求的本发明的范围或暗示某些特征对于所要求发明的结构或功能来说是关键的、必要的甚至是重要的。相反，这些术语仅旨在强调可用于或可不用于本发明具体实施例的替换特征或附加特征。此外，要注意作为另一值、参数或变量的“函数”的值、参数或变量不应当认为是表示该值、参数或变量作为一个且仅仅一个值、参数或变量的函数。
为了描述本发明和定义本发明，要注意术语“基本上”在本文中用来表示可归因于任何定量比较、值、测量值或其它表示的固有不确定程度。术语“基本上”在本文中也用来表示例如“基本大于零”的定量表示与例如“零”的规定基准值的背离的程度，并应当解释成要求该定量表示背离规定的基准值一可辨别量。

Claims (20)

1.一种控制半导体激光器的方法，所述方法包括：
配置所述半导体激光器用于由多个经编码的数据周期表征的经编码数据的光发射，所述光发射的至少一个参数是注入到所述半导体激光器的增益部分中的驱动电流IGAIN的函数；以及
通过调制所述驱动电流来拓宽所述半导体激光器的经时间平均的光谱，其中所述驱动电流调制的频率使得在各个相应的经编码的数据周期内在半导体激光器中选择多个不同的发射模式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述驱动电流IGAIN在低电平增益电流ILOW和高电平增益电流IHIGH之间受到调制；以及
所述低电平增益电流ILOW低于所述半导体激光器的激光发射阈值ITH。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高电平增益电流IHIGH高于半导体激光器的激光发射阈值ITH。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高电平增益电流IHIGH是所述半导体激光器的激光发射阈值ITH的约100倍的数量级。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述驱动电流IGAIN在低电平增益电流ILOW和高电平增益电流IHIGH之间受到调制；并且
所述低电平增益电流ILOW被置为大约零。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述驱动电流IGAIN在低电平增益电流ILOW和高电平增益电流IHIGH之间受到调制；并且
所述高电平增益电流IHIGH表示经编码的数据并在经编码的数据周期上变化。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述驱动电流IGAIN在低电平增益电流ILOW和高电平增益电流IHIGH之间受到调制；并且
所述高电平增益电流IHIGH和所述低电平增益电流ILOW被结合在一起以表示经编码的数据以及在经编码的数据周期中的变化。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动电流IGAIN被调制成足以在各个相应的经编码的数据周期内产生载流子密度振荡的程度。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动电流IGAIN被调制成足以在所述半导体激光器的至少两个腔模式之间产生波长振荡的程度。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述腔模式振荡的频率大于所述半导体激光器否则将由于波长热模式效应表现出模式跳变的速率。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体激光器的有效光谱宽度被拓宽大约三倍。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体激光器的有效光谱宽度从小于约0.02nm拓宽至大于约0.06nm。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动电流IGAIN在至少约0.1GHz的频率下受到调制。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动电流IGAIN在大约0.5GHz数量级的频率下受到调制。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经编码的数据周期的各持续时间为大约40ns的数量级而所述驱动电流IGAIN在至少约10ns的周期内受到调制。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动电流调制的频率使得驱动电流IGAIN的循环占据各经编码的数据周期中的相应周期中的至少大约4个周期。
17.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述半导体激光器作为可见光源的一部分耦合于波长转换装置并包含在激光投影系统中，所述方法包括：
通过扫描图像间的可见光源的输出光束产生经扫描的激光器图像，其中所述经扫描的激光器图像包括图像像素阵列，所述图像像素由对应的活动像素持续时间tp表征；以及
调制所述驱动电流IGAIN以在各个相应的活动像素持续时间tp上选择多个不同的发射模式。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体激光器是可见光源的一部分并包含在激光投影系统中，且所述方法包括：
利用可见光源的输出光束产生激光器图像，其中所述驱动电流IGAIN的幅度在数据信号频率下利用图像信号受到调制，以控制经编码的数据周期的输出光束的强度；以及
以高于所述数据信号频率的频率调制所述驱动电流IGAIN，使得在各个相应的经编码的数据周期tp上选择多个不同的发射模式。
19.一种编程以操作半导体激光器的激光器控制器，其中所述控制器被编程以使至少下列条件应用于所述半导体激光器的操作：
所述激光器控制器包括要注入所述半导体激光器的增益部分的驱动电流IGAIN的至少一个输出；
所述激光器控制器被编程以至少部分响应所述驱动电流IGAIN控制所述半导体激光器的至少一个参数；以及
所述激光器被进一步编程以通过配置所述半导体激光器用于由多个经编码的数据周期表征的经编码数据的光发射来改变所述半导体激光器的模式选择，所述光发射的至少一个参数作为注入所述半导体激光器的增益部分的驱动电流IGAIN的函数并通过调制所述驱动电流拓宽所述半导体激光器经时间平均的光谱，其中所述驱动电流调制的频率使得在各个相应的经编码的数据周期中在半导体激光器中选择多个不同的发射模式。
20.一种激光投影系统，包括至少一个半导体激光器和被编程以操作所述半导体激光器的激光器控制器，其中所述控制器被编程以使至少下列条件应用于所述半导体激光器的操作：
所述激光器控制器包括要注入所述半导体激光器的增益部分的驱动电流IGAIN的至少一个输出；
所述激光器控制器被编程以至少部分响应驱动电流IGAIN控制所述半导体激光器的至少一个参数；以及
所述激光器被进一步编程以通过配置所述半导体激光器用于由多个经编码的数据周期表征的经编码数据的光发射来改变所述半导体激光器的模式选择，所述光发射的至少一个参数作为注入所述半导体激光器的增益部分的驱动电流IGAIN的函数并通过调制所述驱动电流拓宽所述半导体激光器经时间平均的光谱，其中所述驱动电流调制的频率使得各个相应的经编码的数据周期中在半导体激光器中选择多个不同的发射模式。
CN200880002767A 2007-01-23 2008-01-18 半导体激光器中的强制波长啁啾 Pending CN101711444A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US88618607P 2007-01-23 2007-01-23
US60/886,186 2007-01-23
US11/998,684 2007-11-30
US11/998,684 US7586960B2 (en) 2007-01-23 2007-11-30 Forced wavelength chirping in semiconductor lasers
PCT/US2008/000711 WO2008091551A1 (en) 2007-01-23 2008-01-18 Forced wavelength chirping in semiconductor lasers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101711444A true CN101711444A (zh) 2010-05-19

Family

ID=39641170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880002767A Pending CN101711444A (zh) 2007-01-23 2008-01-18 半导体激光器中的强制波长啁啾

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7586960B2 (zh)
EP (1) EP2127045A1 (zh)
JP (1) JP2010517293A (zh)
KR (1) KR20090102866A (zh)
CN (1) CN101711444A (zh)
TW (1) TWI362800B (zh)
WO (1) WO2008091551A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100150560A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Electronics And Communications Research Institute Apparatus and method for transmitting optical signals with enhanced reflection sensitivity in wavelength division multiplexing passive optical network (wdm-pon)
US8045593B2 (en) * 2009-04-07 2011-10-25 Corning Incorporated Method of controlling a frequency-converted laser source comprising an external optical feedback component
US8259385B2 (en) * 2009-10-22 2012-09-04 Corning Incorporated Methods for controlling wavelength-converted light sources to reduce speckle
US8179933B1 (en) * 2010-10-29 2012-05-15 Corning Incorporated Systems and methods for visible light source evaluation
US20130044778A1 (en) * 2011-08-18 2013-02-21 Jacques Gollier Optical sources having a cavity-matched external cavity
US20130044773A1 (en) * 2011-08-18 2013-02-21 Venkata Adiseshaiah Bhagavatula Optical sources having proximity coupled laser source and waveguide
JP2013168500A (ja) * 2012-02-15 2013-08-29 Mitsubishi Electric Corp 光半導体装置
US11063405B2 (en) * 2017-10-16 2021-07-13 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical signal transmission apparatus including temperature-independent wavelength tunable laser, and wavelength tuning method using the same
US20220368105A1 (en) * 2021-05-14 2022-11-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Laser having reduced coherence via phaser shifter
CN113288418B (zh) * 2021-05-22 2022-11-04 中国科学院理化技术研究所 一种波长可调谐的激光手术刀

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5825735A (ja) 1981-08-07 1983-02-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レ−ザのアナログ変調駆動回路
JPH0317839A (ja) * 1989-06-15 1991-01-25 Canon Inc 半導体レーザ駆動方法
US5220578A (en) * 1991-11-01 1993-06-15 At&T Bell Laboratories Long term mode stabilization for distributed bragg reflector laser
US5473625A (en) * 1994-09-26 1995-12-05 At&T Corp. Tunable distributed Bragg reflector laser for wavelength dithering
JP3724260B2 (ja) * 1999-06-08 2005-12-07 コニカミノルタホールディングス株式会社 レーザ露光方法及びレーザ露光装置
JP2002043698A (ja) * 1999-12-22 2002-02-08 Yokogawa Electric Corp Ｓｈｇレーザ光源及びｓｈｇレーザ光源の変調方法
US6816525B2 (en) * 2000-09-22 2004-11-09 Andreas Stintz Quantum dot lasers
US20020125406A1 (en) * 2001-02-20 2002-09-12 Eastman Kodak Company System and method for improving laser power and stabilization using high duty cycle radio frequency injection
US7050387B2 (en) 2002-06-28 2006-05-23 Victor Company Of Japan, Ltd. Optical storage medium
US7085297B2 (en) * 2003-04-22 2006-08-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Driving method and driving circuit of light source apparatus
EP1703318A4 (en) 2003-12-22 2010-08-04 Panasonic Corp DEVICE FOR DISPLAYING TWO-DIMENSIONAL PICTURES
JP4701086B2 (ja) 2003-12-22 2011-06-15 パナソニック株式会社 半導体レーザ装置およびレーザ投射装置
KR101264939B1 (ko) * 2004-09-17 2013-05-15 가부시키가이샤 니콘 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법
US7502394B2 (en) * 2004-12-03 2009-03-10 Corning Incorporated System and method for modulating a semiconductor laser
US7468998B2 (en) * 2005-03-25 2008-12-23 Pavilion Integration Corporation Radio frequency modulation of variable degree and automatic power control using external photodiode sensor for low-noise lasers of various wavelengths
JP5109281B2 (ja) * 2006-04-13 2012-12-26 Ｎｋワークス株式会社 写真感光材料用レーザ露光装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20080175285A1 (en) 2008-07-24
WO2008091551A1 (en) 2008-07-31
US7586960B2 (en) 2009-09-08
KR20090102866A (ko) 2009-09-30
TWI362800B (en) 2012-04-21
JP2010517293A (ja) 2010-05-20
EP2127045A1 (en) 2009-12-02
TW200847560A (en) 2008-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101711444A (zh) 半导体激光器中的强制波长啁啾
CN101558653B (zh) 用于半导体激光器波长控制的方法和设备
CN101523674B (zh) 用于激光投影系统的半导体激光器中的波长控制
CN101904063B (zh) 控制包括可见光源的激光投影系统的方法
JP5231990B2 (ja) 照明光源及びレーザ投射装置
JP2008522445A (ja) 分布ブラッグ反射器（ｄｂｒ）レーザを用いて波長変調を行うための方法及び装置
JP2009518858A (ja) 半導体レーザを変調するためのシステム及び方法
US7400659B2 (en) Method and device for performing DBR laser wavelength modulation free of thermal effect
CN102084559A (zh) 半导体激光器的相位区段中的波长归一化
JP2007114527A (ja) 光波長変換装置、その制御方法、及びそれを用いた画像形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20100519