CN104659644A - 自动确定激光系统中ppln晶体运行条件的方法、系统及装置 - Google Patents

自动确定激光系统中ppln晶体运行条件的方法、系统及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104659644A
CN104659644A CN201410671680.XA CN201410671680A CN104659644A CN 104659644 A CN104659644 A CN 104659644A CN 201410671680 A CN201410671680 A CN 201410671680A CN 104659644 A CN104659644 A CN 104659644A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
ppln crystal
power
laser
control equipment
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
CN201410671680.XA
Other languages
English (en)
Inventor
韦恩·罗宾逊
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.)
Digital Display Circuit Canada Inc Co Is Looked By Section
Christie Digital Systems Canada Inc
Original Assignee
Digital Display Circuit Canada Inc Co Is Looked By Section
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 Digital Display Circuit Canada Inc Co Is Looked By Section filed Critical Digital Display Circuit Canada Inc Co Is Looked By Section
Publication of CN104659644A publication Critical patent/CN104659644A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0121—Operation of devices; Circuit arrangements, not otherwise provided for in this subclass
    • 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/04—Arrangements for thermal management
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3544—Particular phase matching techniques
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
    • G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
    • G02F1/3775—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure with a periodic structure, e.g. domain inversion, for quasi-phase-matching [QPM]
    • 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/04—Arrangements for thermal management
    • H01S3/0405—Conductive cooling, e.g. by heat sinks or thermo-electric elements
    • 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
    • H01S3/10023—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors
    • H01S3/1003—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors tunable optical elements, e.g. acousto-optic filters, tunable gratings
    • 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3544—Particular phase matching techniques
    • G02F1/3546—Active phase matching, e.g. by electro- or thermo-optic tuning
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/21—Thermal instability, i.e. DC drift, of an optical modulator; Arrangements or methods for the reduction thereof
    • 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02438—Characterized by cooling of elements other than the laser chip, e.g. an optical element being part of an external cavity or a collimating lens
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种自动确定激光系统中周期性极化铌酸锂晶体的运行条件的方法、系统及装置。该系统包括：一激光器；一用于接收来自激光器的激光输入的周期性极化铌酸锂（PPLN）晶体；一用于调节PPLN晶体的温度的温度控制装置；一用于监测PPLN晶体的温度的温度传感器；以及一计算装置。当PPLN晶体接收激光输入时，用温度控制装置来改变PPLN的温度。计算装置监视PPLN晶体的温度和变化期间温度控制装置的相应功率，温度监测使用温度传感器。计算装置根据一功率与温度的函数来确定一个或多个温度控制装置的运行条件和PPLN晶体的运行温度。

Description

自动确定激光系统中PPLN晶体运行条件的方法、系统及装置
技术领域
本发明一般涉及激光系统，尤其涉及一种自动确定激光系统中周期性极化的锂铌酸晶体的操作条件的方法、系统及装置。
背景技术
在激光系统中，如扩展腔面发射激光(ECSEL)系统，通过将周期性极化铌酸锂（PPLN）晶体的温度设置为一个使来自激光器的光功率输出最大的值，来手动配置最佳的激光器光功率输出。这是一种固有的低效的过程，因为激光电流和激光二极管温度被确定在一个运行点，但是在实际应用中，其是随时间变化的。激光运行点的变化改变了PPLN晶体的温度，进而改变了激光器的光功率输出，一般偏向于光功率输出更小的方向。其它运行点必须重复此过程，既耗时又容易出错。
发明内容
一般情况下，本发明是针对包含激光和用于控制装激光输出，例如实现频率加倍等的周期性极化铌酸锂（PPLN）晶体的激光系统。用温度控制装置来自动调整PPLN晶体的温度，以调节PPLN晶体的周期数。当PPLN晶体的周期数与激光的波长对准时，激光系统的输出是最优的。否则，来自激光的能量加热PPLN晶体。因此，如果到控制PPLN晶体的温度的温度控制装置的功率是固定的，并且导致的温度没有初始优化，则PPLN晶体的温度就可能飘移，进一步衰减激光系统的输出。因此，此处提供的是一种自动确定激光系统中周期性极化铌酸锂晶体的运行条件的方法、系统及装置。
在本发明中，元件可能被描述为“配置以”执行一个或多个功能或“配置用于”这样的功能。一般，配置成执行或配置成用于执行一功能的原件被配置成执行该功能，或适合执行该功能，或适于执行该功能，或可操作于执行该功能，或其它能够执行该功能。
应当理解，为了说明本发明的目的，“X,Y,Z的至少一个”，以及“X,Y,Z中的一个或多个”可以解释为仅X，仅Y，仅Z，或X,Y,Z的两个或多个的任意组合（如XYZ,XYY,YZ,ZZ等）。类似的逻辑可以应用于任何出现“至少一个...”以及“一个或多个...”语言中的两个或更多项。
本发明的一个方面是提供一种方法，包括：在一系统中包括：一激光器；一周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体，配置成用于接收来自激光器的激光输入；一温度控制装置，配置成用于调节所述PPLN晶体的温度；一温度传感器，配置成用于监测所述PPLN晶体的温度；以及一计算装置：当所述PPLN晶体接收来自激光器的激光输入时，用所述温度控制装置改变所述PPLN晶体的温度；在计算装置中监测所述PPLN晶体的温度和在变化期间所述温度控制装置的对应功率，用所述温度传感器来监测所述温度控制装置的温度；以及在计算装置中根据功率与温度的函数确定所述温度控制装置的一个或多个运行条件和所述PPLN晶体的运行温度。
所述函数可以包括一功率与温度的斜率校正函数，从功率与温度函数中一次或多次分离和减去用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势（constant trend）。
根据所述功率与温度的函数来确定所述温度控制装置的一个或多个运行条件以及所述PPLN晶体的运行温度包括：从功率与温度函数中一个或多个分离和减少一用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势（constant trend），以产生斜率校正的功率与温度数据；以及在斜率校正的功率与温度数据的斜率上寻找一个或多个峰值，最大值和拐点，所述温度控制装置的运行条件以及运行温度对应于一个或多个所述峰值、最大值和拐点。
所述函数可包括一sinc2函数。
所述方法可进一步包括：当所述温度控制装置的一个或多个运行条件和所述PPLN晶体的运行温度确定之后，一次或多次将所述所述PPLN晶体运行在所述运行温度下以及将所述温度控制装置运行在所述运行条件下。所述方法还可进一步包括：继续监测所述PPLN晶体的温度和所述温度控制装置的对应功率，并继续确定所述功率与温度的函数；以及当所述函数相对于预先确定的斜率变化时，调节一个或多个所述温度控制装置的运行条件和所述PPLN晶体的温度，直至斜率变回预先确定的斜率。所述函数包括一功率与温度的斜率校正函数，从功率与温度函数中分离和减去一次或多次的用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势（constant trend），且预先确定的斜率包括零斜率。
改变所述温度包括以下的一个或多个：抖动一给定温度的温度；以及通过给定的温度范围扫视所述温度。所述方法可进一步包括从以下的一个或多个确定一个或多个所述给定温度和所述给定的温度的范围：所述PPLN晶体的出厂设置；所述PPLN晶体的先前运行温度；以及所述温度控制装置的先前运行条件。
本发明的另一个方面是提供一种系统，包括： 一激光器；一周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体，配置成用于接收来自激光器的激光输入；一温度控制装置，配置成用于调节所述PPLN晶体的温度；一温度传感器，配置成用于监测所述PPLN晶体的温度；以及一计算装置，配置为：当所述PPLN晶体接收来自所述激光器的激光输入时，用所述温度控制装置改变PPLN晶体的温度；监测所述PPLN晶体的温度和温度变化期间所述温度控制装置的对应功率，用所述温度传感器来监测所述PPLN晶体的温度；以及根据功率与温度的函数确定所述温度控制装置的一个或多个运行条件和所述PPLN晶体的运行温度。
所述函数可包括一功率与温度的斜率校正函数，从功率与温度函数中分离和减去一次或多次的用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势（constant trend）。
所述计算装置进一步被配置成根据所述功率与温度的函数，通过：
从所述功率与温度函数中一次或多次分离和减去用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势（constant trend）， 产生斜率校正的功率与温度数据；以及在斜率校正的功率与温度数据的斜率上寻找一个或多个峰值、最大值和拐点，所述温度控制装置的运行条件以及运行温度对应于一个或多个所述峰值、最大值和拐点；
来确定所述温度控制装置的一个或多个运行条件和所述PPLN晶体的运行温度。
所述函数可包括一sinc2函数。
所述计算装置可进一步被配置成：在确定所述温度控制装置的一个或多个运行条件和所述PPLN晶体的运行温度之后，一次或多次将所述所述PPLN晶体运行在所述运行温度下以及将所述温度控制装置运行在所述运行条件下。所述计算装置还可进一步被配置以：继续监测所述PPLN晶体的温度和所述温度控制装置的对应功率，并继续确定所述功率与温度的函数；以及当所述函数相对于预先确定的斜率变化时，调节一个或多个所述温度控制装置的运行条件和所述PPLN晶体的温度，直至斜率变回预先确定的斜率。所述函数可包括一功率与温度的斜率校正函数，从功率与温度函数中分离和减去一次或多次的用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势（constant trend），且预先确定的斜率包括零斜率。
所述计算装置可进一步被配置成通过以下的一个或多个改变所述温度：抖动一给定温度的温度；以及在一给定的温度范围内扫视所述温度。所述计算装置还可进一步被配置成从以下的一个或多个确定一个或多个所述给定温度和所述给定的温度范围：所述PPLN晶体的出厂设置；所述PPLN晶体的先前运行温度；以及所述温度控制装置的先前运行条件。
所述系统进一步包括一输出耦合器，其中所述激光器可包括一扩展腔表面发射激光器，所述PPLN晶体位于所述激光器和所述输出耦合器之间。
本发明的再一方面是提供一种计算机程序产品，包括一具有适应于执行一种方法的可读计算机程序代码的计算机可用媒介，该方法包括：在一系统中包括：一激光器；一周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体，配置成用于接收来自激光器的激光输入；一温度控制装置，配置成用于调节所述PPLN晶体的温度；一温度传感器，配置成用于监测所述PPLN晶体的温度：当所述PPLN晶体接收来自所述激光器的激光输入时，用所述温度控制装置改变所述PPLN晶体的温度；监测所述PPLN晶体的温度和在改变期间所述温度控制装置的对应功率，所述PPLN晶体的温度用所述温度传感器来监测；以及，根据一功率与温度的函数的斜率来确定一个或多个所述温度控制装置的运行条件和所述PPLN晶体的运行温度。所述计算机可用媒介可以包括一非临时性计算机可用媒介。
附图说明
为了更好地理解本发明中所描述的多种实现，并更清楚地显示其是如何实施的，现结合附图对本发明的实施方式举例说明：
图1根据非限制性实施例描绘了一自动确定激光系统中的周期性极化PPLN晶体的运行条件的系统；
图2根据非限制性实施例描绘了PPLN晶体的加热功率和五个不同ECSEL激光系统的PPLN晶体的温度曲线；
图3根据非限制性实施方式描绘了图2的移动趋势线的校正曲线；
图4根据非限制性实施例描绘了激光输出功率和图2中的五个不同ECSEL激光系统的PPLN晶体的温度曲线；
图5根据非限制性实施例描绘了一自动确定激光系统中PPLN晶体的运行条件的方法。
具体实施方式
图1描绘了一系统100，包括：一激光器101；一周期性极化铌酸锂（PPLN）晶体103，配置成用于接收来自激光器101的激光输入；一温度控制装置105，配置成用于调节PPLN晶体103的温度；一温度传感器107，配置成用于监测PPLN晶体103的温度；以及一计算装置109，配置成用于：当PPLN晶体103接收来自激光器101的激光输入时，用温度控制装置105改变PPLN晶体103的温度；监测PPLN晶体103的温度和在改变温度期间，温度控制装置105的对应功率，PPLN晶体103的温度监测利用温度传感器107；以及，根据功率与温度的函数来确定温度控制装置105的一个或多个运行条件和PPLN晶体103的运行温度。
计算装置109可被配置成通过以下的一个或多个来改变该温度：抖动一给定温度的温度；以及通过给定的温度范围扫视所述温度。计算装置109可进一步被配置成从下述的一个或多确定一个或多个该给定温度和该给定的温度范围：PPLN晶体103的出厂设置；PPLN晶体103的先前运行温度；以及温度控制装置105的先前运行条件。然而，其它改变温度的方法也在本实施方式的范围之内。
系统100可进一步包括一个或多个透镜111，配置成用于将来自激光器101的光输出聚焦到PPLN晶体103的输入上（即：输入到PPLN晶体103的激光）。系统100可进一步包括一输出耦合器113，配置成用于从激光器101和PPLN晶体103的组合输出中提取至少一部分激光，PPLN晶体103一般位于激光器101和输出耦合器113之间。
激光器101、一个或多个透镜111、PPLN晶体103、以及输出耦合器113的组合一般包括可以合并到单独设备中的激光系统，包括但不限于扩展腔面发射激光（ECSEL）系统，激光二极管等等。
计算装置109通常包括与存储器122互连的处理器120。处理器120通常配置成：与电源134通信和/或控制该电源134以及与温度传感器107通信，电源134配置成为温度控制装置105供电。与电源134和/或温度传感器107的通信可在它们之间使用任何合适的有线和/或无线链路而发生。如图所示，电源134位于计算装置109的外部，通过计算装置109的另一输入端与处理器120通信。然而，在其它实施例中，电源134可以位于计算装置109的内部。
在一些实施例中，如图所示，处理器120可进一步与激光器101通信以控制激光器101，例如，开启和/或关闭和/或控制激光器101的电源和/或激光器101的波长。
激光器101可包括一个或多个ECSEL和激光二极管，然而其它用PPLN晶体103能够起作用的激光器都在本实施例的范围内。
PPLN晶体103通常被配置成接收来自激光器101的激光输入，并且当PPLN晶体103的周期数调谐至输入激光的波长时，PPLN晶体103将输入激光改变至更短波长，使得系统100的输出（即从输出耦合器113）包括更短波长的激光，从而在PPLN晶体103处接收到的来自激光器101的激光的频率，例如，倍频等可在PPLN晶体103处发生。然而，PPLN晶体103的周期数随温度变化，所以PPLN晶体103的周期数可以通过例如使用温度控制装置105改变PPLN晶体103的温度来调谐。
温度控制装置105可以包括一个或多个位于PPLN晶体103的相邻端和/或近端的加热器、制冷器、电阻、热电加热器、加热电路等。温度控制器105通常在处理器120控制下由电源134来供电。因此电源134包括配置成为电源控制装置105供电的电源、功率源等。
温度传感器107可以包括一个或多个位于PPLN晶体103的相邻端和/或近端的热电偶、热敏电阻等。特别地，温度传感器107被放置成感测PPLN晶体103的温度；因此温度传感器107通常被配置成感测PPLN晶体103的温度。通过处理器来监测温度传感器107的信号和数据中的一种或多种，使得处理器120可以在任意给定时间确定和/或监测PPLN晶体103的温度。
在一些实施例中，温度控制装置105和温度传感器107中的一个或更多可以与PPLN晶体103结合成例如PPLN控制电路。
处理器120配置成控制温度控制装置105的运行条件，如输出给温度控制装置105的功率，以及用温度传感器107来确定PPLN晶体103的相应温度。例如，在操作中，处理器120控制电源134给电源控制装置105的功率，以控制PPLN晶体103的温度，PPLN晶体103的温度可以用温度传感器107来监测；因此，处理器120可以在与温度控制装置105（和/或电源134）的反馈回路中控制PPLN晶体103的温度。
处理器120可以周期性地和/或在给定的间隔和/或在给定的时间点等来确定和/或监测PPLN晶体103的温度。
应当理解，图1进一步描述了计算装置109的示意图，其将在下文中详细描述。应该强调的是，图1中计算装置109的结构纯粹是一个例子。例如，如图1所示，可以设想，计算装置109可用于控制系统100，以及任何其它特殊的功能，包括但不限于计算、邮件、消息网络的连接等中的一种或多种。
尽管未描述，计算装置109应该至少包括一输入设备，通常配置成用于接收数据输入，还可以包括输入设备的任何适当组合，包括但不限于键盘、小键盘、定向设备、鼠标、追踪轮、追踪球、触控板、触摸屏等。其它输入设备也在本实施例的范围内。
来自输入设备的输入可被处理器120（可实施成多个处理器，包括但不限于一个或多个中央处理器（CPUs））。处理器120被配置成与存储器122通信，存储器122包括非易失性存储单元（如，可擦除电子程序控制只读存储器（“EEPROM”）、闪存等）以及易失性存储单元（如随机存取存储器（“ROM”）等）接收。用来执行本文所描述的装置109的功能教导的编程指令典型地被持续地保持在存储器122中，并被处理器120使用，存储器120在执行此编程指令期间适当利用易失性存储器。在一些实施例中，处理器120包括存储器122的至少一部分，例如作为板上随机存取存储器（RAM）。进一步理解为，存储器122是可以存储在处理器120上可执行的程序指令的计算机可读介质的一个例子。此外，存储器122也是存储单元和/或存储模块的一个例子。
特别地，理解为：存储器122存储应用程序145，即，当其由处理器120处理时，使得处理器120和/或计算装置109：当PPLN晶体103接收来自激光器101的激光输入时，用温度控制装置105改变PPLN晶体103的温度；监测PPLN晶体103的温度和在温度改变期间温度控制装置105的对应功率，PPLN晶体103的温度用温度传感器107来监测；以及根据功率与温度的函数来确定温度控制器105的一个或多个运行条件和PPLN晶体103的运行温度。
进一步，应用程序145是存储器120上可执行的程序指令和/或用于操作计算装置109的计算机可读程序代码的一个例子。
处理器120可进一步配置成与一显示器（未示出）以及选择性地与一麦克风和/或扬声器（未示出）进行通信。计算装置109可进一步包括一通讯接口（未示出），其可以被实现为被配置成与一个或多个通信网络（未示出）和/或无线通信网络和/或有线通信网络和/或无线电收发器进行无线通信的一个或多个收发器和/或连接器和/或网络适配器。
尽管未示出，但也应进一步理解为：装置109包括与市电的连接、电池和/或一电池组中的一种或多种，或任何其它适用的电源。
应该理解的是用于计算装置109的多种多样的配置均应被考虑进来。
在任何情况下，当PPLN晶体103被加热到PPLN晶体103的周期数被调谐到激光器101的波长时的温度时，系统100通过输出耦合器113输出激光的工作效率最高。当PPLN晶体103的周期数没有被调谐到激光器101的波长时，则激光输入的能量不能有效地转换为激光输出；至少一部分激光输入的能量在PPLN晶体103处被转换成热量。因此，当PPLN晶体103没有将来自激光器101的激光输入转换成激光输出时，温度控制装置105的功率和PPLN晶体103的温度之间的关系通常是线性的，因为来自温度控制装置105的热量和来自激光器101的激光输入均加热PPLN晶体103。
然而，当PPLN晶体103被加热到PPLN晶体103的周期数被调谐为激光器101的波长时的温度时，温度控制装置105的功率和PPLN晶体103的温度之间的关系不是线性的：随着PPLN晶体103的周期数接近调谐周期数时，激光输入的能量被转换成激光输出，其在PPLN晶体103的周期数大约被调谐成激光器101的波长时达到最大，例如在一最佳的温度处。随着温度超过该最佳温度时，来自激光输入的更多的能量再次被转换成热量，直到线性区域再次发生，此时没有来自激光输入的能量被转换成激光输出。因此，相对于线性区域，在PPLN晶体103的周期数被调谐和/或接近被调谐成激光器101的波长的区域，更多的来自温度控制装置105 PPLN晶体103的功率需要用于加热PPLN晶体103。
例如，接下来将注意定向到图2，其描述了对于五个不同的ECSEL系统的作为PPLN晶体103的温度的函数的输入温度控制装置105的功率的实验结果曲线201-1，201-2,201-3,201-4,201-5的图表200，功率用瓦特表示，温度用°C表示，五个不同的ECSEL系统中的每一个都包括各自的激光器101和各自的PPLN晶体103。曲线201-1,201-2,201-3,201-4,201-5在下文中提到时将被替换为总体地作为曲线集201和通常地作为一曲线201。
处理器120可在例如约80°C到约100°C的给定范围内通过控制到温度控制装置105的功率并得到用于与输出给温度控制装置105的功率对应的PPLN晶体103的温度而改变每个PPLN晶体103的温度来获得每个曲线201，通过。然而，该给定范围可以取决于激光器101的型号、PPLN晶体103的型号、激光器101的波长等。例如，如果例如从系统100的先前操作，PPLN晶体103的先前运行温度是已知的，且保存在存储器122中，则该范围可以高于和低于先前运行温度几度（包括但不限于，约2°C到约10°C）。
进一步，改变该温度可以包括但不限于：例如在一给定范围内，用不连续的步骤和/或连续地对PPLN晶体103的温度进行扫视；以及对关于给定温度，例如保存在存储器122中的一先前运行温度的温度进行抖动。该给定温度可以在系统100的先前运行期间保存在存储器122和/或在工厂的存储器中提供。抖动可以包括但不限于，对于该给定温度通过不连续的步骤控制PPLN晶体103的温度；和以任意给定顺序的温度值控制PPLN晶体103的温度（例如，在抖动中，PPLN晶体103的温度可以以任何顺序上升和/或下降）。
每条曲线201通常代表的是，在各自的PPLN晶体103处，对应的PPLN晶体103的温度如何随对应的温度控制装置105的功率的改变而改变以及如何随对应的激光输入（来自对应的激光器101）的能量被吸收和/或被转换成激光输出而改变。
每个对应的PPLN晶体103在远离对应PPLN晶体103的周期数被调谐为对应的激光器101的波长的温度处将从对应的激光输入吸收相对更多的能量；进一步地，每个对应的PPLN晶体103在接近对应PPLN晶体103的周期数被调谐为对应的激光器101的波长的温度处将从对应的激光输入吸收相对较少的能量。
因此，每条曲线201包括至少一个线性区域，在该区域对应的PPLN晶体103的周期数没有被调谐为对应的激光器101的波长，且来自温度控制装置105和激光器101的热量在PPLN晶体103处被吸收，在PPLN晶体103处没有从来自激光器101的激光能量到激光输出的任何实质性转换。换言之，在线性区域，如图表200所示，在PPLN晶体103处接收的激光能量被转换成热量。
因此，每条曲线201进一步示出了各自的趋势线（用虚线描绘），其表示在没有激光输入转换成激光输出和/或光输出时，由于吸收的来自温度控制装置105和激光输入的热量导致的温度上升。
然而，每条曲线201也有一非线性区域，如图表200的“凸起”所示，将在下文中详细描述，在该区域对应的PPLN晶体103的周期数至少部分地被调谐成对应激光器101的波长。换言之，在该区域，如图表200所示，在PPLN晶体103处接收的激光能量被转换成激光和PPLN晶体103处热量的结合，最有效的转换发生在一个或多个凸起的峰值和拐点处。
例如，接下来将注意定向到图3，其描述了曲线301-1,301-2,301-3,301-4,301-5的图表300，各自对应于图2中的曲线201-1，201-2,201-3,201-4,201-5，从每个曲线201一次或多次分离和减去各自的趋势线所得到。曲线301-1,301-2,301-3,301-4,301-5在下文中提到时将被替换为总体地作为曲线集301和通常地作为一曲线301。分析每条曲线301表明，每条曲线301包括一sinc2函数（如                                                ，其中x为一个或多个温度和温度函数）。换言之，每个曲线201包括一叠加到一一线性函数上的sinc2函数。
处理器120可因此被配置成通过为每个曲线201确定趋势线并且从曲线201中一次或多次分离和减去该趋势线而从曲线201产生曲线301。该趋势线可以通过处理器120忽略凸起和为每个曲线201的每个线性区域确定一线性函数来确定。
然后处理器120可以在每条曲线301的每个峰值和/或一各自的sinc2函数的拐点处确定一功率和相应的温度，每个峰值和/或相应的拐点的功率和相应的温度分别对应一运行温度和温度控制装置105的运行条件。该确定可以通过处理器120来实现：为曲线201确定线性趋势线；从曲线201中减去该线性趋势线得到一对应的曲线301；以及，获得斜率和/或对应的曲线301的微分以确定该斜率为零处的峰值和/或拐点的位置，假设每条曲线301的远离每个峰值处的部分被忽略：换言之，每一sinc2函数也有远离中央峰值和/或中央拐点的肩部，处理器可以被配置成忽略这些肩部。或者，处理器120可以找到对应的曲线301的最大值和/或处理器120可使用这两种技术的组合，而不是确定对应的曲线301的峰值和/或拐点。
每条曲线301的峰值和/或拐点代表输入到PPLN晶体103的激光被最有效地转换成激光输出处和/或激光输入用于加热PPLN晶体103的部分最小处的温度和相应的功率。
例如，接下来将注意定向到图4，其描绘了曲线401-1,401-2,401-3,401-4,401-5的图表400，该些曲线是系统100的输出激光功率随PPLN晶体103的温度函数的变化，分别对应图2和图3的五个不同ECSEL系统中的每一个。换言之，在输出耦合器113处测得的激光输出功率随从约80°C到100°C扫描的 PPLN晶体103的温度与曲线201,301相似。
因此，每个曲线401-1, 401-2, 401-3, 401-4, 401-5 分别对应图2中的曲线201-1,201-2,201-3,201-4,201-5和图3中的曲线301-1,301-2,301-3,301-4,301-5。曲线401-1, 401-2, 401-3, 401-4, 401-5在下文中提到时将被替换为总体地作为曲线集401和通常地作为一曲线401。分析每条曲线401表明，每条曲线401也包括一sinc2函数（如 ，其中x为一个或多个温度和温度函数）。进一步地，每条曲线401的峰值和/或拐点对应于系统100的激光输出最大处的PPLN晶体103的温度。
将曲线401与对应的曲线301对比发现，每条曲线401的各自的峰值的温度与相应的曲线301的各自的峰值存在一致性，都是约小1°C。
因此，通过改变PPLN晶体103的温度来寻找功率与温度的斜率校正函数的峰值和/或拐点（如包括PPLN晶体103的先前确定的运行温度的范围），PPLN晶体103的最有效运行温度可被确定，温度控制装置105的相应的运行条件（如电源134的功率输出）也可被确定。
例如，假设每条曲线301上远离各自的峰值的部分被忽略：换言之，每一sinc2函数也有远离中央峰值和/或中央拐点的肩部，处理器120可被配置成忽略这些肩部，则处理器120可在功率与温度的斜率校正函数上确定斜率为零的点、和/或功率与斜率校正函数的拐点发生的点、和/或该函数的最大值。
然后，在系统100运行期间，PPLN晶体103可在功率与温度的斜率校正函数的峰值和/或拐点和/或最大值的温度下被运行。
更进一步，PPLN晶体103的温度可在对应于功率与温度斜率校正函数的峰值和/或拐点的温度控制装置105的运行条件下被继续监测。如果PPLN晶体103的温度开始飘移，PPLN晶体的温度可以再次被改变以确定功率与温度的斜率校正函数的峰值和/或拐点是否有飘移。例如，如果PPLN晶体103的温度开始飘移，可对功率与温度的斜率校正函数的峰值和/或拐点进行一次或多次抖动和/或扫视。在这些实施例的一些中，峰值和/或拐点可通过进行周期性的改变和/或抖动和/或扫视该温度而被周期性地监测。当激光器101的波长随时间变化和/或飘移时、和/或PPLN晶体103的物理性质随时间变化时可发生飘移，以使得PPLN晶体103的周期数不再与激光器101的波长相一致。
现在将注意定向到图5，其根据非限制性实施例，描绘了一确定激光系统中周期性铌酸锂晶体的运行条件的方法500的流程图。为了协助解释方法500，将假定用计算装置109来执行方法500。更进一步，下面对方法500的讨论将有利于进一步理解计算装置109和它的各个组成部分。然而，应该理解的是，计算装置109和/或方法500可以变化，并不需要完全按照下述描述的彼此关联工作，这些变化都在目前实施例的范围内。可以理解的是，在一些实施例中，方法500通过处理器120在计算装置109中被实现，例如通过运行应用程序145。
但是应当强调的是，除非另有说明，方法500不需要按照如图所示的确切顺序被执行；并且类似的多个流程（blocks）可以并行地被执行，而不是按顺序；因此方法500的元素在文中称为“流程（blocks）”而不是“步骤”。还应当理解的是，方法500也可以在计算装置109的变型上被实现。
可以进一步理解，方法500能在系统100中实现，系统100包括：激光器101；PPLN晶体103，配置成用于接收来自激光器101的激光输入；温度控制装置105，用于调节PPLN晶体103的温度；温度传感器107，配置成用于监测PPLN晶体的温度；以及计算装置109。然而，方法500还可以在与系统100有相似部件、但设置在不同配置中的相似系统中被实现。例如，温度控制装置105和温度传感器107可以与PPLN晶体103集成在一起作为PPLN晶体控制电路。
在流程（blocks）501，当PPLN晶体103接收来自激光器101的激光输入时，计算装置109利用温度控制装置105来改变PPLN晶体103的温度。流程（blocks）501可以包括但不限于通过以下的一种或多种改变该温度：对给定温度的温度进行抖动；和在一给定范围内对温度进行扫视。尽管未示出，方法500可进一步包括从下述一个或多个中确定一个或多个该给定温度和该给定温度范围：PPLN晶体的出产设置；PPLN晶体的先前运行温度；以及温度控制装置的先前运行条件。
换言之，当温度控制装置的例如保存在存储器122中的先前运行温度已知时，处理器120可以处理以下的一个或多个：例如通过对先前运行温度以细小的步伐进行逐步的改变来由先前运行温度抖动PPLN晶体103的温度，以确定峰值和/或拐点的改变位置；和在一包括先前运行温度加上或减去一给定数，例如先前运行温度左右各10-20°C的范围内扫视PPLN晶体103。该给定温度和/或该给定范围的确定可以替换为从温度控制装置105的先前运行功率来确定。更进一步，该改变可从一低的温度到一较高的温度或从一较高温度到一较低的温度逐步地或连续地发生（假设温度控制装置105也可将PPLN晶体103从一较高温度冷却到一较低温度）。事实上，该改变可以通过任何监测PPLN晶体103的温度和监测相应的温度控制装置105的功率同时发生的任何方式实现。
在流程（blocks）503，计算装置109监测PPLN晶体的温度和在温度改变期间温度控制装置105的相应功率，PPLN晶体103的温度监测用温度传感器107来实现。换言之，流程（blocks）501和503可以并行和/或同时发生。
在流程（blocks）505，计算装置109根据功率与温度的函数的斜率来确定一个或多个温度控制装置105的运行条件和PPLN晶体103的运行温度。如上述所描述的，该函数可以包括功率与温度的斜率校正函数、从功率与温度函数中分离和减去一次或多次的用于加热PPLN晶体的恒定趋势（constant trend）（如图2中的趋势线），如图3所示。
例如流程（blocks）505可以包括：从功率与温度函数中分离和减一次或多次的用于加热PPLN晶体103的恒定趋势（constant trend），以产生功率与温度的斜率校正函数，如图3所示；以及从功率与温度的斜率校正数据的斜率上寻找峰值和/或拐点、温度控制装置105的运行条件和对应于该峰值和/或拐点的运行温度，如图3所示。或者，该峰值可通过确定功率与温度的斜率校正函数的最大值而被确定。如上述描述，该函数可包括sinc2函数。恒定趋势（constant trend）的数据可被保存在存储器122中，被用于进一步监测PPLN晶体103的温度，如下所述。分离和/或减去可包括减去图2中的每个曲线201的线性恒定趋势（constant trend）线得到图3中的曲线301。分离和/或减去也可用去卷积技术来实现。
然而，在其它实施例中，如图2所示的原始数据可被用于确定一个或多个温度控制装置105的运行条件和PPLN晶体103的一运行温度。参考图2和3，具有一零斜率（和/或拐点发生处和/或最大值发生处）的曲线301的峰值大致对应于具有与趋势线的斜率相似的斜率的曲线201的凸起上的各自的点。然而，该对应不完全准确，并且具有与趋势线的斜率相似的斜率的曲线201的凸起上的各自的点可以与图3的斜率校正的数据的峰值和/或拐点相差几度。因此，与趋势线的斜率相似的功率与温度曲线的凸起上的点可以用于大致确定该最优温度和对应的运行条件。
进一步，功率与温度的函数可以以与功率和温度成比例的对应的数据来表示。换言之，处理器120可被配置成输出一与给定功率对应的值，例如从0到255，给电源134，但其不需要直接用瓦特来表示功率。相似地，温度传感器107可输出与给定的各自温度相对应的值，但其不需要直接在温度刻度上表示温度，例如可使用缩放因子转换成温度的信号。因此，功率与温度的函数可用一个或多个这些值来表示。
也应当进一步理解的是，处理器120不需要任何物理地和/或在存储器中和/或在高速缓冲存储器中产生曲线201，301；而监测功率与温度的函数可通过使用存储器120上的寄存器和/或计算技术来实现。
在流程（blocks）507，一个或多个温度控制装置105的运行条件和PPLN晶体103的运行温度被确定之后，计算装置109可一次或多次一次或多次PPLN晶体103运行在运行温度下以及将温度控制装置105运行在运行条件下。例如，方法500可被实施成自动确定系统100的激光输出最佳时的运行条件，然后在自动确定的条件下运行系统100。
此后，计算装置109可：继续监测PPLN晶体103的温度和温度控制装置105的相应功率，且继续确定功率与温度函数的斜率；以及当该函数的斜率从预先确定的斜率开始变化时，调节一个或多个温度控制装置105的运行条件和PPLN晶体103的温度，直到斜率变回到预先确定的斜率。例如，如上述所述，该函数可以包括功率与温度的斜率校正函数、从功率与温度函数中分离和减去一次或多次的用于加热PPLN晶体103的恒定趋势（constant trend）、来源于先前保存的恒定趋势（constant trend），例如在流程（blocks）505中确定的恒定趋势（constant trend），并且保存在存储器122中的数据。因此，该预先确定的斜率可包括零斜率，上述描述的sinc2函数的峰值和/或拐点的斜率也为零。但是，在其它实施例中，图2中的原始数据以及对应于图3中的峰值和/或拐点的图2中的功率与温度曲线的一预先确定的斜率可用于避免一次或多次分离和减去恒定趋势（constant trend）。例如，与趋势线的斜率相似的功率与温度曲线的凸起上的点可用于至少近似地确定运行温度和对应的运行条件。
因此，确定PPLN晶体的运行温度的过程可随着PPLN控制电路（如温度控制装置105）的电气特性以一可探测的方式随着激光器101的最佳光功率输出而变化来实现自动。在加热PPLN晶体103的过程中，在PPLN晶体103上，功率输入与在没有倍频等的情况下的PPLN温度呈一固定的斜率线性关系。进一步，这种特性通常也适用于所有包括在特定器件模型中的PPLN晶体的激光系统。功率的抵消可依赖于激光温度和激光功率的耗散。PPLN倍频以sinc2函数的形式随转换成光功率输出的PPLN温度而变化，该光功率输出也被调制为一sinc2函数。当PPLN晶体温度在没有光功率输出的情况时，不是由激光器发射的功率成为额外的在激光装置内耗散的功率，其增加了内部的温度。该温度的增加与用于在特定PPLN温度下加热PPLN晶体的功率的减少有关。当激光器101的光功率达到最大时，加热PPLN晶体103所需的功率增加。由于此关系的存在，用于加热PPLN晶体103的功率通过与作为关功率输出的相同的sinc2函数被调制，然后可用于识别光输出的最大值。从给用于PPLN晶体103的温度控制装置105（如一加热电路）的总功率中通过一次或多次分离和减去用于加热PPLN晶体103的恒定功率，可显示调制功率sinc2函数，然后通过在温度控制装置105的调制功率sinc2函数的最大峰值值功率处测量PPLN温度，该调制功率sinc2函数可用于识别光功率最大时的温度。
本领域技术人员应当理解，在一些实施例中，计算装置109的功能可用预先编程的硬件或固定元件（如特定集成电路（ASICs）、可擦除电子程序控制只读存储器（“EEPROM”）等）或其它相关组件来实现。在其它实施例中，计算装置109的功能可用以有代码存储器接口的计算设备（未示出）来实现，该计算设备保存有用于操作计算设备的计算机可读程序代码。此计算机可读程序代码可以保存在计算机可读存储媒介上，该计算机可读存储媒介是固定的、确切的和通过这些组件来可接读取的，（如，可移动磁盘、CD-ROM、ROM、硬盘、U盘）。更进一步，应当理解，计算机可读程序可以作为一包括计算机可用媒介的计算机程序产品被保存。进一步，一持久性存储装置可包括该计算机可读程序代码。也应当进一步理解的是，计算机可读程序代码和/或计算机可用媒介可包括非临时性计算机可读程序代码和/或非临时性计算机可用媒介。另外，该计算机可读程序代码可被远程保存但通过一调制解调器或其它借助传输媒介连接到一网络（包括当不限于因特网）的接口设备发送至这些组件。该传输媒介可以为一非移动媒介（如光学的和/或数字的和/或模拟通信线）或一移动媒介（如微波，红外，自由空间光学或其他传输方案）或者它们的组合。
本领域技术人员将意识到，还存在更多的替代的实施方式和可能的修改，并且上述例子只是一种或多种实施实例。因此，其范围仅由所附的权利要求所限制。

Claims (20)

1.一种方法，其特征在于，包括：
在一系统中包括：一激光器；一周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体，配置成用于接收来自激光器的激光输入；一温度控制装置，配置成用于调节所述PPLN晶体的温度；一温度传感器，配置成用于监测所述PPLN晶体的温度；以及一计算装置：
当所述PPLN晶体接收来自所述激光器的激光输入时，利用所述温度控制装置改变所述PPLN晶体的温度；
在所述计算装置中监测所述PPLN晶体的温度和在改变期间所述温度控制装置的相应功率，利用所述温度传感器来监测所述PPLN晶体的温度；以及
在所述计算装置中根据功率与温度的函数确定一个或多个所述温度控制装置的运行条件和所述PPLN晶体的运行温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述函数包括功率与温度的斜率校正函数、从功率与温度的函数中分离和减去一次或多次的用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述功率与温度的函数来确定一个或多个所述温度控制装置的运行条件以及所述PPLN晶体的运行温度包括：
从功率与温度函数中一次或多次分离和减少一用于加热所述PPLN晶体的常数，以产生斜率校正的功率与温度函数数据；以及
在斜率校正的功率与温度函数数据的斜率上寻找一个或多个峰值、最大值和拐点，所述温度控制装置的运行条件以及运行温度对应于一个或多个所述峰值、最大值和拐点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述函数包括一sinc2函数。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在确定所述温度控制装置的一个或多个运行条件和所述PPLN晶体的运行温度之后，一次或多次将所述PPLN晶体运行在所述运行温度下以及将所述温度控制装置运行在所述运行条件下。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括：
继续监测所述PPLN晶体的温度和所述温度控制装置的对应功率，并继续确定所述功率与温度的函数；以及
当所述函数相对于预先确定的斜率变化时，调节一个或多个所述温度控制装置的运行条件和所述PPLN晶体的温度，直至斜率变回预先确定的斜率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述函数包括一功率与温度的斜率校正函数，从功率与温度函数中分离和减去一次或多次的一用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势，且预先确定的斜率包括零斜率。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改变所述PPLN晶体的温度包括以下的一个或多个：抖动一给定温度的温度；以及在一给定温度范围内扫视所述温度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括从下述的一个或多个中确定一个或多个所述给定温度和所述给定温度的范围：
所述PPLN晶体的出厂设置；
所述PPLN晶体的先前运行温度；以及
所述温度控制装置的先前运行条件。
10.一种系统，其特征在于，包括：
一激光器；一周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体，配置成用于接收来自激光器的激光输入；一温度控制装置，配置成用于调节所述PPLN晶体的温度；一温度传感器，配置成用于监测所述PPLN晶体的温度；以及一计算装置，配置成：
当所述PPLN晶体接收来自所述激光器的激光输入时，用所述温度控制装置改变PPLN晶体的温度；
监测所述PPLN晶体的温度和温度变化期间所述温度控制装置的对应功率，用所述温度传感器来监测所述PPLN晶体的温度；以及
根据功率与温度的函数确定一个或多个所述温度控制装置的运行条件和所述PPLN晶体的运行温度。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述函数包括一功率与温度的斜率校正函数，从功率与温度函数中分离和减去一次或多次的一用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述计算装置进一步被配置成根据所述功率与温度的函数通过：
从所述功率与温度中一次或多次分离和减去一用于加热所述PPLN晶体的常数， 产生斜率校正的功率与温度数据；以及
在斜率校正的功率与温度数据的斜率上寻找一个或多个峰值、最大值和拐点，所述温度控制装置的运行条件以及运行温度对应于一个或多个所述峰、最大值和拐点；
来确定一个或多个所述温度控制装置的运行条件和所述PPLN晶体的运行温度。
13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述函数包括一sinc2函数。
14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述计算装置进一步被配置成：
在确定所述温度控制装置的一个或多个运行条件和所述PPLN晶体的运行温度之后，一次或多次将所述PPLN晶体运行在所述运行温度下以及将所述温度控制装置运行在所述运行条件下。
15.根据权利要求14所述系统，其特征在于，所述计算装置进一步被配置成：
继续监测所述PPLN晶体的温度和所述温度控制装置的对应功率，并继续确定所述功率与温度的函数；以及
当所述函数相当于预先确定的斜率变化时，调节一个或多个所述温度控制装置的运行条件和所述PPLN晶体的温度，直至斜率变回预先确定的斜率。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述函数包括一功率与温度的斜率校正函数，从功率与温度函数中分离和减去一次或多次的一用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势，且预先确定的斜率包括零斜率。
17.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述计算装置进一步被配置成通过以下的一个或多个改变所述PPLN晶体的温度：抖动一给定温度的温度；以及在一给定的温度范围内扫视所述温度。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述计算装置进一步被配置成从以下的一个或多个确定所述给定温度和/或所述给定的温度范围：
所述PPLN晶体的出厂设置；
所述PPLN晶体的先前运行温度；以及
所述温度控制装置的先前运行条件。
19.根据权利要求10所述的系统，进一步包括一输出耦合器，其特征在于，所述激光器包括一扩展腔表面发射激光器，所述PPLN晶体位于所述激光器和所述输出耦合器之间。
20.一种计算机程序产品，其特征在于，包括一具有适应于执行一种方法的非临时性可读计算机程序代码的计算机可用媒介，所述方法包括：
在一系统中包括：一激光器；一周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体，配置成用于接收来自激光器的激光输入；一温度控制装置，配置成用于调节所述PPLN晶体的温度；一温度传感器，配置成用于监测所述PPLN晶体的温度：
当所述PPLN晶体接收来自所述激光器的激光输入时，用所述温度控制装置改变所述PPLN晶体的温度；
监测所述PPLN晶体的温度和在改变期间所述温度控制装置的对应功率，所述PPLN晶体的温度用所述温度传感器来监测；以及，
根据一功率与温度的函数的斜率来确定一个或多个所述温度控制装置的运行条件和所述PPLN晶体的运行温度。
CN201410671680.XA 2013-11-21 2014-11-21 自动确定激光系统中ppln晶体运行条件的方法、系统及装置 Pending CN104659644A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/086538 2013-11-21
US14/086,538 US9048616B1 (en) 2013-11-21 2013-11-21 Method, system and apparatus for automatically determining operating conditions of a periodically poled lithium niobate crystal in a laser system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104659644A true CN104659644A (zh) 2015-05-27

Family

ID=51904822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410671680.XA Pending CN104659644A (zh) 2013-11-21 2014-11-21 自动确定激光系统中ppln晶体运行条件的方法、系统及装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9048616B1 (zh)
EP (1) EP2878998A1 (zh)
JP (1) JP2015108826A (zh)
CN (1) CN104659644A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112666541A (zh) * 2019-10-15 2021-04-16 海拉有限双合股份公司 用于运行激光雷达系统的方法

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11609336B1 (en) 2018-08-21 2023-03-21 Innovusion, Inc. Refraction compensation for use in LiDAR systems
JP7088937B2 (ja) 2016-12-30 2022-06-21 イノビュージョン インコーポレイテッド 多波長ライダー設計
US10942257B2 (en) 2016-12-31 2021-03-09 Innovusion Ireland Limited 2D scanning high precision LiDAR using combination of rotating concave mirror and beam steering devices
WO2018129408A1 (en) 2017-01-05 2018-07-12 Innovusion Ireland Limited Method and system for encoding and decoding lidar
US11009605B2 (en) 2017-01-05 2021-05-18 Innovusion Ireland Limited MEMS beam steering and fisheye receiving lens for LiDAR system
US11054508B2 (en) 2017-01-05 2021-07-06 Innovusion Ireland Limited High resolution LiDAR using high frequency pulse firing
WO2018175990A1 (en) * 2017-03-23 2018-09-27 Innovusion Ireland Limited High resolution lidar using multi-stage multi-phase signal modulation, integration, sampling, and analysis
KR102166844B1 (ko) 2017-09-15 2020-10-16 주식회사 엘지화학 하드 코팅 필름
KR102166845B1 (ko) * 2017-09-15 2020-10-16 주식회사 엘지화학 하드 코팅 필름
EP3698168A4 (en) 2017-10-19 2021-07-21 Innovusion Ireland Limited LIDAR WITH LARGE DYNAMIC RANGE
US11493601B2 (en) 2017-12-22 2022-11-08 Innovusion, Inc. High density LIDAR scanning
WO2019139895A1 (en) 2018-01-09 2019-07-18 Innovusion Ireland Limited Lidar detection systems and methods that use multi-plane mirrors
US11675050B2 (en) 2018-01-09 2023-06-13 Innovusion, Inc. LiDAR detection systems and methods
WO2019165130A1 (en) 2018-02-21 2019-08-29 Innovusion Ireland Limited Lidar detection systems and methods with high repetition rate to observe far objects
WO2019164961A1 (en) 2018-02-21 2019-08-29 Innovusion Ireland Limited Lidar systems with fiber optic coupling
WO2020013890A2 (en) 2018-02-23 2020-01-16 Innovusion Ireland Limited Multi-wavelength pulse steering in lidar systems
US11422234B2 (en) 2018-02-23 2022-08-23 Innovusion, Inc. Distributed lidar systems
CN112292608B (zh) 2018-02-23 2024-09-20 图达通智能美国有限公司 用于lidar系统的二维操纵系统
US11567182B2 (en) 2018-03-09 2023-01-31 Innovusion, Inc. LiDAR safety systems and methods
US11289873B2 (en) 2018-04-09 2022-03-29 Innovusion Ireland Limited LiDAR systems and methods for exercising precise control of a fiber laser
US11789132B2 (en) 2018-04-09 2023-10-17 Innovusion, Inc. Compensation circuitry for lidar receiver systems and method of use thereof
CN114114295A (zh) 2018-06-15 2022-03-01 图达通爱尔兰有限公司 用于聚焦感兴趣的范围的lidar系统和方法
US11860316B1 (en) 2018-08-21 2024-01-02 Innovusion, Inc. Systems and method for debris and water obfuscation compensation for use in LiDAR systems
US11579300B1 (en) 2018-08-21 2023-02-14 Innovusion, Inc. Dual lens receive path for LiDAR system
US11614526B1 (en) 2018-08-24 2023-03-28 Innovusion, Inc. Virtual windows for LIDAR safety systems and methods
US11796645B1 (en) 2018-08-24 2023-10-24 Innovusion, Inc. Systems and methods for tuning filters for use in lidar systems
US11579258B1 (en) 2018-08-30 2023-02-14 Innovusion, Inc. Solid state pulse steering in lidar systems
CN113167866B (zh) 2018-11-14 2024-08-13 图达通智能美国有限公司 使用多面镜的lidar系统和方法
DE102018129623A1 (de) * 2018-11-23 2020-05-28 Forschungsverbund Berlin E.V. Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlung
WO2020146493A1 (en) 2019-01-10 2020-07-16 Innovusion Ireland Limited Lidar systems and methods with beam steering and wide angle signal detection
US11486970B1 (en) 2019-02-11 2022-11-01 Innovusion, Inc. Multiple beam generation from a single source beam for use with a LiDAR system
US11977185B1 (en) 2019-04-04 2024-05-07 Seyond, Inc. Variable angle polygon for use with a LiDAR system
US12061289B2 (en) 2021-02-16 2024-08-13 Innovusion, Inc. Attaching a glass mirror to a rotating metal motor frame
US11422267B1 (en) 2021-02-18 2022-08-23 Innovusion, Inc. Dual shaft axial flux motor for optical scanners
US11789128B2 (en) 2021-03-01 2023-10-17 Innovusion, Inc. Fiber-based transmitter and receiver channels of light detection and ranging systems
US11555895B2 (en) 2021-04-20 2023-01-17 Innovusion, Inc. Dynamic compensation to polygon and motor tolerance using galvo control profile
US11614521B2 (en) 2021-04-21 2023-03-28 Innovusion, Inc. LiDAR scanner with pivot prism and mirror
WO2022225859A1 (en) 2021-04-22 2022-10-27 Innovusion, Inc. A compact lidar design with high resolution and ultra-wide field of view
EP4305450A1 (en) 2021-04-22 2024-01-17 Innovusion, Inc. A compact lidar design with high resolution and ultra-wide field of view
EP4314885A1 (en) 2021-05-12 2024-02-07 Innovusion, Inc. Systems and apparatuses for mitigating lidar noise, vibration, and harshness
EP4314884A1 (en) 2021-05-21 2024-02-07 Innovusion, Inc. Movement profiles for smart scanning using galvonometer mirror inside lidar scanner
US11768294B2 (en) 2021-07-09 2023-09-26 Innovusion, Inc. Compact lidar systems for vehicle contour fitting
CN216356147U (zh) 2021-11-24 2022-04-19 图达通智能科技(苏州)有限公司 一种车载激光雷达电机、车载激光雷达及车辆
US11871130B2 (en) 2022-03-25 2024-01-09 Innovusion, Inc. Compact perception device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009142864A (ja) * 2007-12-14 2009-07-02 Keyence Corp レーザ加工装置、レーザ加工装置の設定方法及びレーザ加工装置の設定プログラム並びにコンピュータで読取可能な記録媒体
JP2011158869A (ja) * 2010-02-04 2011-08-18 Panasonic Corp 波長変換装置
JP2013045054A (ja) * 2011-08-26 2013-03-04 Ushio Inc レーザ光源装置、及び、レーザ光源装置における波長変換素子の温度制御方法
JP5924097B2 (ja) * 2012-04-19 2016-05-25 ウシオ電機株式会社 レーザ光源装置、及び、レーザ光源装置における波長変換素子の温度制御方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112666541A (zh) * 2019-10-15 2021-04-16 海拉有限双合股份公司 用于运行激光雷达系统的方法
CN112666541B (zh) * 2019-10-15 2024-05-28 海拉有限双合股份公司 用于运行激光雷达系统的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2878998A1 (en) 2015-06-03
US20150139259A1 (en) 2015-05-21
US9048616B1 (en) 2015-06-02
JP2015108826A (ja) 2015-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104659644A (zh) 自动确定激光系统中ppln晶体运行条件的方法、系统及装置
US10544953B2 (en) Real-time control of highly variable thermal loads
CN107408792B (zh) 半导体激光器的发射波长和输出功率的独立控制
US9787056B2 (en) Method, apparatus, optical component and optical network system for controlling operating temperature of optical component
US8735802B2 (en) Optical transmission device, optical transmission/reception device, control method, and control program having heating and cooling control functions of a temperature control element
CN104221232B (zh) 激光光源装置以及激光光源装置中的波长转换元件的温度控制方法
US20160254866A1 (en) Method and apparatus for controlling, monitoring, and communicating with tunable optical devices and subassemblies
US10236657B2 (en) Device and method for tuning a ring resonator using self-heating stabilization
CN109792131B (zh) 一种波长锁定方法及激光器
US9543737B2 (en) Fast calibration and programming optical components
CN103765308A (zh) 激光光源装置以及激光光源装置中的波长变换元件的温度控制方法
US20090141756A1 (en) Adaptive Thermal Feedback System for a Laser Diode
CN106848833B (zh) 一种调q半导体激光器恒功率输出控制装置
CN113113842A (zh) 光模块波长控制方法、装置及存储介质
US9374168B2 (en) Thermal tuning of optical devices
KR102156675B1 (ko) 레이저 온도 보상 시스템 및 이의 구동 방법
US20170302373A1 (en) Optical module and control method for optical module
JP7056729B2 (ja) 光送受信装置、光変調器制御方法および光変調器制御プログラム
US7167493B2 (en) Method for automatically revising wavelength of electro-absorption modulator integrated laser diode
CN115398759B (zh) 一种激光系统、相关方法及装置
US11923899B2 (en) Proactive wavelength synchronization
US20210296856A1 (en) Methods and systems for improving single-frequency operations of diode lasers
US10447389B2 (en) Managing data flow in VCSEL-based optical communications system
CN112710329A (zh) 光纤陀螺仪自检方法及系统
Zhen High efficiency class-D RF amplifiers and mobile NMR systems

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150527

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication