CN1249857A - 稳定的分布反馈激光器 - Google Patents

Abstract

提供一种用于稳定一分布反馈半导体激光器的方法和设备。该方法包括有步骤:将在第一偏振角的该半导体激光器的第一振荡模式的光输出与在同第一偏振角相正交的第二偏振角的该半导体激光器的第二振荡模式的光输出进行比较;响应于检测的比较的第一和第二振荡模式的差别,提供第一反馈信号给该半导体激光器的一腔温度控制器;将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出进行比较;及响应于检测的该参考激光器与该半导体激光器之间的差别,提供一差别信号作为第二反馈信号给该半导体激光器的温度控制器。

Description

稳定的分布反馈激光器

本发明的领域涉及激光器且具体地涉及被用于有线电视传输的激光器的稳定。

已知在通信系统中使用激光器进行信息传输。这种使用通常被限定至幅度调制系统，在使用中常常获得几兆比特的速度。

因为激光器能力中的某些固有的限制，当前用于通信的激光系统通常被进行幅度调制以改变频率。事实上，激光器常常被限于一单个的频率或一窄的频率范围。在窄范围内工作的激光器的趋向在生成激光信号中所用的谐振腔中是固有的。

激光器的谐振腔被设计成放大一期望频率的光学信号并衰减一不期望频率的信号。该腔通过使用一以四分之一波长增量确定尺度的激光腔来放大期望的频率。该腔的尺度越接近一期望的容差，该激光器工作的频率范围(线宽)就越窄。该线宽越窄，就有越少的固有噪声在激光信号中被传送。而且，该线宽越窄，就有越多的功率被聚焦进一期望的中心频率。

尽管已开发具有非常窄的线宽的气体激光器，固态激光器也几乎差不多地不执行。事实上已知分布反馈(DFB)半导体激光器具有相对宽的线宽。

当一DFB激光器的结电流被改变(或腔温度变化)时，该激光器的工作频率也改变。该线宽可能也改变。腔尺寸内部的静态改变可导致该腔在多个频率固有地谐振。结电流的变化可导致一中心频率从一谐振范围移(跳跃)至另一谐振范围。由温度导致的腔尺寸的改变可具有相同的效果。

由于它们固有的低成本和可靠性，DFB激光器在激光通信系统中具有巨大的潜力。因此，需要一种控制DFB激光器的线宽的方法。

提供一种用于稳定一分布反馈半导体激光器的方法和设备。该方法包括步骤：将在第一偏振角的该半导体激光器的第一振荡模式的一光输出与在同该第一偏振角正交的第二偏振角的该半导体激光器的第二振荡模式的光输出相比较。响应于检测的比较的第一和第二振荡模式的差别，一第一反馈信号被提供给该半导体激光器的一腔温度控制器。该方法还包括步骤：将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出相比较并响应于检测的该参考激光器与半导体激光器之间的差别，将一差别信号作为第二反馈信号提供给该半导体激光器的温度控制器。

图1为根据本发明的一实施例的一稳定的激光器传输系统的方框图；

图2为图1的该系统的单色器的概略性视图；

图3为图1的光电时钟的剖开的侧视图；及

图4为图1的相位时钟回路的方框图。

图1为根据本发明的一实施例的一稳定的激光传输系统的方框图。调制系统10内包括一发射激光器12、第一激光稳定反馈部分(回路)13、第二激光稳定反馈部分(回路)14和一激光调制部分16。

发射激光器12可是与一适当的温度控制兼容的任一分布反馈(DFB)激光器(1.3μm波长)。通过一提供不大于0.1％脉动的额定电流的电流控制源(未示出)提供激光器12的结电流。

使用一有源热控制装置18和平衡热源20来实现激光器12的温度控制。有源热控制装置18可是位于激光器12的安装表面内的一温度控制装置(例如散热片)。可使用被耦合至任意热有源温度控制装置(例如珀尔帖效应热—电加热器/制冷器)的热电耦传感器和控制器来实现装置18。激光器12的热控制器18的工作温度可被保持至一适当的设定点温度(例如32°F)，适当地限制温度变化(例如不大于0.1°F)。

平衡热源20目的在于通过温度控制稳定腔尺寸并可使用缠绕在激光器12的腔的外侧且由导热、不导电材料(例如soreison)环绕的适当大小的一种镍铬合金线来被实现。热源20可被用于提供一适当地稳定的腔温度(例如32°F±0.001°F)来限制DFB激光器12的输出的谐振腔模式跳动。

范例(paradigm)激光器40可是以被固定至在0.1％内的结电流工作并在1.3μm波长工作的一低功率二极管激光器。可使用一适当的仪器标准(例如使用一是NBS可追踪的石英—碘灯的蔡司DK-2分光光度计)将范例激光器40校准到各波长中的一已知能量级。该范例激光器40还可使用一温度控制的散热片和类似于由发射激光器12使用的一有源温度控制器而被稳定。

与发射激光器12和范例激光器的稳定性相关的根本问题已被确定是在腔内工作的谐振模式的控制。进而，这些谐振模式的控制又高度地依据于激光器腔的尺寸。腔的温度被确定是有关腔尺寸和激光器稳定性的重要因素。而且，如果试图控制腔温度，由于与各激光器12、40相关的热滞(和热质量)，腔温度经常过调一设定点。事实上已发现解决该问题的方法是通过将激光器腔模型化为一瞬态热力学系统来控制该腔温度。使用一埋入式热敏电阻和一加法操作放大器，已发现有源温度控制器18适用于使用由本发明人先前描述的技术(例如见Palmer，J.R.，Transient Heat Transfer in Flat Plares(平板中的瞬态热传导)，Vol.II Constant Temperature，Pro Se Publications，San Diego，CA(1995))来跟随瞬态温度。

在用于第一表面的一热系统具有以下特性的情况下：

and

卷积的变换将好象是： ${\mathrm{\ΔT}}_1={\mathrm{\ΔT}}^0{\mathrm{\ψ}}_o\left(h_c\frac{{\mathrm{\ΔT}}_0{\▿}^{\sqrt{{\mathrm{\ψ}}^{2.75}}}{\mathrm{\α}}^{\sqrt{v}}}{{\mathrm{\Γ}}^{\sqrt{k^{3.75}}}}\sqrt{{-\mathrm{\β}}^{1.75}+{\mathrm{\μ}}^{2.75}+{\mathrm{\ζ}}^{3.75}}\right),$ 且解卷积的变换将具有以下形式：

$x(\mathrm{erfc}\left(y\right)-e^{(t_o{H}_o-H_o^2\mathrm{\α\τ})}\mathrm{erfc}\left(z\right)))$

$x(\mathrm{erfc}\left(y\right)-e^{(t_0{H}_0-H_{\mathrm{\α}}^2\mathrm{\α\τ})}\mathrm{erfc}\left(z\right)),$ 其中 $H_o=0.5\sqrt{\frac{\mathrm{\Π}}{\mathrm{\α\τ}}}=>t_0{\mathrm{cm}}^{-1},$ $x_1=\frac{R_o}{2\sqrt{\mathrm{\α\τ}}},$ $x_2=\frac{R_{\mathrm{\α}}}{2\sqrt{\mathrm{\α\τ}}},$ $z=\frac{t_o}{2\sqrt{\mathrm{\α\τ}}}+H_o\sqrt{\mathrm{\α\τ}}$ $\mathrm{\ξx}=\frac{1.0}{\sqrt{\mathrm{\Π}}},$ 及ΔT°＝T1-T2，℃，T1＝恒定的源温度，℃，t1＝在τ＝0 ℃的平板的开始温度，h_c＝来自温度源的热传导系数，W/cm²℃，Fo-ang critical＝吸收的通量密度，W/cm²，α＝材料热扩散率，cm²/秒，τ＝热源以秒运行的时间间隔，k＝材料的热传导率，W/cm²℃，t₀＝平板部件的厚度，cm，Cp＝板材料的比热，W-sec/g℃，P＝板材料的密度，g/cm³，Ro＝每cm的板上热源束的半径，Rα＝对于任何大于t＝0cm的厚度的平板的半径，cm。在t＞0的该部件内某些深度处的温升是根据下式得出的and

卷积变换将具有以下形式： ${\mathrm{\ΔT}}_t={\mathrm{\ΔT}}^0{\mathrm{\Ψ}}_o\left(h_c\frac{{\mathrm{\ΔT}}_0{\▿}^{\sqrt{{\mathrm{\ψ}}^{3.75}}}}{{\mathrm{\Γ}}^{\sqrt{{\mathrm{\κ}}^{4.75}}}}\right)+{\mathrm{\ΔT}}^0{\mathrm{\Ψ}}_o\left(h_c\frac{{\mathrm{\ΔT}}_0{\▿}^{\sqrt{{\mathrm{\ψ}}^{5.85}}}}{{\mathrm{\Γ}}^{\sqrt{{\mathrm{\κ}}^{6.85}}}}\right),$ 且解卷积将具有以下形式：

$x(\mathrm{erfc}\left(y\right)-e^{\left(t_o{H}_o{H}_o^2\mathrm{\α\τ}\right)}\mathrm{erfc}\left(z\right)))$ 其中 $y_o=\frac{t}{2\sqrt{\mathrm{\α\τ}}},$ $y_{o1}=\frac{\sqrt{t^2+R_o^2}}{2\sqrt{\mathrm{\α\τ}}},$ 和0＜t≤t₀。 $y_{o2}=\frac{\sqrt{t^2+R_{\mathrm{\α}}^2}}{2\sqrt{\mathrm{\α\τ}}},$

如所说明的，可设置有源温度控制器20，实时地追随激光器的散热片的热质量的非线性响应。使用上述的公式，可设置适当的比例和响应因数，追踪发射激光器12和范例激光器40的热特性。

另一因数是使用平衡热源20的激光器腔的温度的控制。该平衡热源20的控制是使用第一反馈回路13和第二反馈回路14而被实现的。第一反馈回路13通过用该腔的一振荡模式频率稳定该腔的原子的自然发射频率地工作。

第一反馈回路13的目的是确保只存在一单个的激光频率(模式)及激光器12在工作期间在产生该单个模式中是稳定的。通常，DFB激光器的增益区必须被看作为相对地宽。这样，在DFB激光器的工作期间一般存在几个工作的纵模。在本发明中，可通过调节波纹使DFB激光器的增益区变窄，但温度控制仍然是需要的。这是因为增益轮廓的位置取决于带隙且该现象特别地取决于温度的变化。因此，温度的轻微改变可导致增益轮廓位置的很大的移动以导致激光器12的模式“跳跃”到相对于该增益轮廓更有利地配置的另一纵模。

作为开发解决该增益问题方法的一手段，可假定一单模在大于原子的自然发射频率Vo的频率Vm振荡。该自然频率和振荡频率Vm在分布中产生两个“孔”。在频率Vm的振荡是在该腔内的驻波，由分别沿相对方向行进的两波组成。该两波可分别由“+”和“-”指定。该两波具有频率Vm。沿正+m方向行进的这些波与激光媒质的相互作用对于具有+Vx的速度分量方向的原子是最大的，以使 $V_m=V_o\left(\frac{{1+v}_m}{c}\right).$

因此，有两组其受激发射贡献给激光器输出密度的原子。对于这些原子，粒子数反转被减少且相对于这些原子出现增益饱和。两“孔被烧灼”且它们对于Vx＝0是对称的并对应于具有正和负Vx的速度的原子。在该实施例中，我们可改变振荡模式的频率直至激光线的峰值频率等于该自然发射频率(即Vm＝Vo)。这可通过使腔温度发生小的改变而使腔的长度变化而实现。在改变该温度，即使轻微的改变中，仅一单组原子可贡献给激光作用过程，即，这些具有零-X速度分量的原子，并在粒子数反转一速度曲线中仅提供一单“孔”。

当此发生时，当可用的反转的粒子数比以前少时，发现输出功率下降。

从激光器12的中心频率的轻微偏移导致的功率的小量增大被用作为第一反馈回路13中的一反馈以通过使输出最小化来稳定在线中心的激光器12的频率。因为功率差别，模式频率中任何偏移将导致一模式功率增加而另一模式功率降低。第一反馈回路13被用于监视该两不同的功率电平并随后提供一反馈信号以控制腔长度。

根本上，发现相邻谐振腔模式被进行平面偏振，它们的偏振面相互成正角。为了隔离和俘获两谐振腔模式，激光器12的输出信号在分束器24、26中被分裂成两束。一偏振器28、30被插入各束的路径中。各偏振器28、30被相互正交地取向，以隔离两相邻的谐振腔模式。使用两匹配的InGaAs检测器来检测该两模式。检测器28、30的输出中的差值与两模式的功率中的差别成比例。

两检测器28、30的输出被设置作为对一差分输入电压控制振荡器(VCO)32的输入。来自两检测器28、30的差分输入通过差分输入VCO32被使用以调节到加热线圈20的功率，进而改变激光器12的光腔长度。也就是说，进而，改变激光器12的模式频率。第一反馈回路13的工作被发现来将激光器12的频率稳定在10埃内。

为进一步稳定激光器12，设置第二反馈回路14。在第二反馈回路14内，激光器12的输出光束被与一参考范例激光器40的输出光束相比较且该差值被提供作为一第二反馈信号，作为实现对激光器12的稳定性的控制的进一步手段。

使用分束器26，激光器12的输出光束的一小部分被提供作为通过第一单色仪33给一光电时钟34。从范例激光器40通过第二单色仪38提供给光电时钟34的第二输入。在该实施例中，第一和第二单色仪34、38可被构成得基本一样。

在该单色仪中，光束通过一狭缝50(图2)，通过一光束扩展器—准直器52且然后到一光栅54。自该光栅54，光束到达具有24cm焦距的一抛物面镜56。

狭缝50被构成带有限制入射辐射的带宽的特性。在该实施例中，狭缝50的尺寸可使用一适当的带宽限制技术(例如见Richardson，D.，Diffraction Grating(衍射光栅)，Applied Optics and OpticalEngineering，Vol.V，Part II，Optical Instruments，R.Kingslake，ed.，Academic Press，New York，NY，(1969))而被确定。

光束扩展器和准直器52是使用石英镜片的用于1.3μm信号的常规设计。光栅54可被构成带有24°的闪耀角和/f(13.4(10³))线/英寸或527.559线/mm的线间隔。

当光以相对于垂直于被规定带有一间隔d的反射光栅的表面的角度α被入射时，入射在任意两相邻槽上的光的路径差是dsin(α)。当该光自在一些其他角β的划线被衍射时，该光的路径差被还增大dsin(β)的量。当入射在相邻槽上的光线的路径差是波长λ的整数倍时，波长λ的反射光将在整个波前上是同相的。对于以一特定角入射的一给定波长的光，从所有槽反射的光将仅在某些角是同相的。来自相邻槽的一路径差的波长数被称为干涉级m。使用所述变量，一光栅公式可被写为如下：

              mλ＝d(sinα±sinβ).

当β等于闪耀角θ，则λ_β，第一级闪耀波长可被描述为：

             λ_β＝2dsinθ.

对于θ是24°且光栅间隔为527.559线/mm的光栅54，间隔d等于1.89553μm。从此公式，可将λ_β确定如下：

  λ_β＝2dsinθ＝2(1.89553μm)(sin 24°)＝1.541956μm.

如果已知对于条件α＝β的传播的波长λ_β，且期望用于α和β的其他组合的传播的波长λ_β’，则这些期望的值可被确定为如下： ${\mathrm{\λ}}^{\′}={\mathrm{\λ}}_{\mathrm{\β}}\cos \left(\frac{{\mathrm{\α}}^{\′}+\mathrm{\β}}{2}\right)$

对于λ_β＝1.3μm的具体情况，如果我们想要找出垂直于适用于我们的波长的光栅的角度，该角度可通过下式被确定： $\frac{{\mathrm{\λ\β}}^{\′}}{\mathrm{\λ\β}}=\cos \left(\frac{{\mathrm{\α}}^{\′}\±\mathrm{\β}}{2}\right),$

可被简化以产生： $\frac{1.31}{1.541956}=0.843085=\cos \left(\frac{{\mathrm{\α}}^{\′}\±\mathrm{\β}}{2}\right)$

和

      cos^-1＝(0.843085)＝32.53266°.

从该值，α’可被确定如下：

      α′＝2(32.53266)+24＝89.0653°.

有关光栅54的另一问题是分辨率的问题。使用6英寸宽的光栅，可使用夫琅和费衍射理论从以下表达式确定光栅分辨率： $\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\Δ\λ}}=\frac{\mathrm{Nd}(\sin \mathrm{\α}-\sin \mathrm{\β})}{\mathrm{\λ}}$

其中：

    N＝槽数

         ＝527.559线/英寸

         ＝80.4(10³)线及

        d＝槽间的间隔(μ)

         ＝1.89552(10^-6)米

         ＝1.89552μm将N和d带入该公式导致该表达式如下：

及

一光栅的分辨率是其分离相邻频谱线的能力的量度。被表达为λ/Δλ，其中λ+Δλ是一几乎不能从一波长λ的线区分出的频谱线的波长。

使用在此开发的技术，显然需要在大角度使用的大光栅以实现高分辨率。光栅实际地达到高分辨率取决于光栅表面的光学质量，槽的间隔的均匀性，和相关的光学部件。该公式建议应能够通过增大一给定宽度中的总槽数而简单地具有一无穷大的分辨率。然而，有一必须采用的根本原则(即入射波长小于槽间隔(d)是绝对必须的)。如果不对于该基本原则，将选择具有4500线/mm的光栅。可惜，这将设置0.222μm的槽间隔(波长是其的5.85倍)，太小而不能提供对该问题的有效解决。使用在此描述的技术，激光器12的分辨率被提高以提供接近0.18696埃或1.8696(10^-11)米的线宽。也就是说，光栅54的线宽在1.300018和1.299981μm之间的范围内。有效地，该线宽到10^-11之五是稳定的。近似的带宽可表示如下： $\mathrm{\Δ\ΦL}=\frac{3.0\left({10}^8\right)}{4\left(\frac{\mathrm{\Δ\λ}}{\mathrm{\λ}}\right)Y_m}=2.6075\left({10}^{15}\right)$

其中Ym＝0.002，是一无量纲材料分布系数。

如上所述，范例激光器40是工作在1.3μm波长的低功率二极管激光器。在进入范例单色仪38之前，来自范例激光器40的激光束被通过一300埃线滤光器作为进入单色仪38之前的粗控制。

在单色仪38内，该光束通过扩展器—准直器52，到光栅54上，并从抛物面镜56被反射，如上所述并通过转动反射镜62和光电时钟34的光栅66而使被继续前进。在通过光栅66后，该光束撞击一IngAa检测器70，该检测器70被匹配至在光学锁相环路36的另一侧上的另一InGaAs检测器68。如上所述，使用蔡司DK-2分光光度计来校准范例激光器40以精确地确定激光器40的光输出。

带有通过光学锁相环路36从动于范例激光器40的发射激光器12，当环绕发射激光器12的光腔的加热元件上的电压控制的小量增大时，可变控制输出54将反馈到发射激光器12的腔温度控制器20。以此方式，发现腔的温度(和长度)可被精确地控制。实际上，发现第二反馈回路14的反馈信号54提供比第一反馈回路13更佳53倍的控制颗粒度。

现转向光电时钟34，首先应注意到光电时钟34起到第二反馈回路14的一部分的作用且还作为用于将信息信号调制到激光束上的时钟源。

为简明的目的，将使用图3来说明以下两功能。

图1的激光发射系统10被提供用于多达1000个电视频道的调制和发送。由于各电视频道(包括保护带)要求6.2MHZ，本发明的调制能力被期望至少为6.2GHZ。

而且，为将一频道调制到激光束上，要求在整个发射频谱上每6.2MHZ的一时钟信号。时钟34的特征之一是一提供多个这样的递增频率的实际方法。

时钟34的本质是两计数器—转动盘72、74。两盘72、74可通过可变速电机(例如Dremel电机)被驱动。盘72、741的变速能力是使速度可从每秒83.33转(rps)连续变化到25.3(10⁴)rps。在该实施例中，选择内盘72的速度为500rps。两盘72、74以相反的方向旋转。

多个反射镜60、62被安装至内反射镜盘72。更具体地，十六个反射镜60、62被以对于盘72的转动轴成45°的角度，围绕半径为63.5mm的盘72的周边被安装。反射镜60、62被安装以使平行于盘72的转动轴行进的光束以盘72、74的一预定角通过盘74上的一转动透射光栅被径向地反射以撞击一组固定的检测器68、70。

第二盘74以15.27887(10³)rps的速度转动。该第二盘可被装有一半径为97.0209mm的环状环76，该环76装有一转动透射光栅64、66。

由光电时钟34生成的每秒的总周期可由以下公式确定

          V_o＝αβ(N_mx+Y)，

其中：

α＝光栅线/mm，

β＝第二盘的圆周，

X＝反射镜盘的rps，

Y＝第二盘的rps，及

Nm＝反射镜盘上的反射镜数。

如从该公式可见，由检测器68、70检测的信号的频率可通过改变光栅、反射镜数、反射镜的半径或光栅的半径而被调节。通过光栅64、66，激光束撞击检测器68、70，检测器68、70提供一被调整和放大的电信号以建立一具体的调谐频率。

对仅第二反馈回路14来说，转动的计数器盘72、74的速度不认为是决定性的。因此，盘72、74可以方便生成参考频率的速度被操作。对于第二反馈回路14来说更重要的是盘72、74将来自发射激光器12和来自范例激光器40的光束斩成对于相位和强度可进行比较的光脉冲的能力。

图4是锁相环路36的方框图。如图所示，传感器68、70的输出在一op amp(运算放大器)102、104和施密特触发器106内被整形。整形的脉冲在一控制逻辑部分128中进行比较之前被传送通过一回路滤波器130、132。

来自检测器68、70，信号的电平要求放大以将该信号提高到足够的电平以触发该施密特触发器106、108。来自范例激光器40的检测器70的信号使用非可逆op amp104。来自发射激光器12的检测器68的信号可使用一可逆op amp102。应该注意到来自检测器68、70的输入信号匹配不是那么重要，而仅施密特106、108的方波基本上匹配。

回路滤波器130、132提供平均锁相环路36的输出的手段。来自回路滤波器130、132的信号被与控制逻辑128(例如一XOR门)中的施密特触发器106、108的输出相比较以识别和增强发射激光器12和范例激光器40之间的相位和幅度关系的一致。控制逻辑128的输出然后被换算并通过加热器控制逻辑20被提供作为第二反馈回路14的控制输出。

为了说明本发明被制做和使用的方式，描述了根据本发明的一稳定的激光器的结构的一新方法和设备的具体实施例。应理解对于本领域的熟练技术人员来说，实现本发明的其他变化和改型及它的各种不同方面是显然的，且本发明并不限于所述的具体实施例。因此，期待本发明的任何及所有改型、变化或等同物落入由在此所公开及要求的原理限定的精神和范围内。

Claims (52)

1、一种稳定一分布反馈半导体激光器的方法，该方法包括有步骤：

将在第一偏振角的该半导体激光器的第一振荡模式的光输出与在同第一偏振角相正交的第二偏振角的该半导体激光器的第二振荡模式的光输出进行比较；

响应于检测的比较的第一和第二振荡模式的差别，提供第一反馈信号给该半导体激光器的一腔温度控制器；

将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出进行比较；及

响应于检测的该参考激光器与该半导体激光器之间的差别，提供一差别信号作为第二反馈信号给该半导体激光器的温度控制器。

2、根据权利要求1所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，还包括有步骤：在第一偏振角偏振该半导体激光器的输出以产生第一振荡模式的一激光信号。

3、根据权利要求1所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，还包括有步骤：在第二偏振角偏振该半导体激光器的输出以产生第二振荡模式的一激光信号。

4、根据权利要求1所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，还包括有步骤：在第一光电二极管中检测第一振荡模式的激光信号。

5、根据权利要求1所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，还包括有步骤：在第二光电二极管中检测第二振荡模式的激光信号。

6、根据权利要求1所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，其中将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出进行比较的步骤包括将该半导体激光器和参考激光器的输出斩成预定长度的第一和第二光脉冲。

7、根据权利要求6所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，其中将该半导体激光器和参考激光器的输出斩成预定长度的光脉冲的步骤还包括步骤：在一转动盘上配置第一反射镜，当该转动盘通过一预定角时该反射镜自该转动盘径向地向外反射来自半导体激光器的入射辐射。

8、根据权利要求7所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，其中将该半导体激光器和参考激光器的输出斩成预定长度的光脉冲的步骤还包括步骤：在一转动盘上配置第二反射镜，当该转动盘通过一预定角时该反射镜自该转动盘径向地向外反射来自参考激光器的入射辐射。

9、根据权利要求8所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，其中将该半导体激光器和参考激光器的输出斩成预定长度的光脉冲的步骤还包括步骤：配置一围绕该转动盘的一计数器转动环，与该转动盘在同一平面内同步地转动。

10、根据权利要求9所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，其中将该半导体激光器和参考激光器的输出斩成预定长度的光脉冲的步骤还包括步骤：在被反射的来自该半导体激光器的辐射的路径中在该计数器转动环的一预定圆周位置中配置第一透射光栅以提供该半导体激光器的斩成的光脉冲。

11、根据权利要求10所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，其中将该半导体激光器和参考激光器的输出斩成预定长度的光脉冲的步骤还包括步骤：在被反射的来自该参考激光器的辐射的路径中在该计数器转动环的一预定圆周位置中配置第二透射光栅以提供该参考激光器的斩成的光脉冲。

12、根据权利要求11所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，其中将该半导体激光器和参考激光器的输出斩成预定长度的光脉冲的步骤还包括步骤：检测该半导体激光器的斩成的光脉冲。

13、根据权利要求12所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，其中将该半导体激光器和参考激光器的输出斩成预定长度的光脉冲的步骤还包括步骤：检测该参考激光器的斩成的光脉冲。

14、根据权利要求13所述的稳定一分布反馈半导体激光器的方法，其中提供一差别信号的步骤包括有步骤：比较该检测的该半导体激光器和参考激光器的斩成的光脉冲。

15、一种稳定的分布反馈半导体激光器，包括：

用于将在第一偏振角的该半导体激光器的第一振荡模式的光输出与在同第一偏振角相正交的第二偏振角的该半导体激光器的第二振荡模式的光输出进行比较的装置；

用于响应于检测的比较的第一和第二振荡模式的差别，提供第一反馈信号给该半导体激光器的一腔温度控制器的装置；

用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出进行比较的装置；及

用于响应于检测的该参考激光器与该半导体激光器之间的差别，提供一差别信号作为第二反馈信号给该半导体激光器的温度控制器的装置。

16、根据权利要求15所述的稳定的分布反馈半导体激光器，还包括有用于在第一偏振角偏振该半导体激光器的输出以产生第一振荡模式的一激光信号的装置。

17、根据权利要求15所述的稳定的分布反馈半导体激光器，还包括有用于在第二偏振角偏振该半导体激光器的输出以产生第二振荡模式的一激光信号的装置。

18、根据权利要求15所述的稳定的分布反馈半导体激光器，还包括有用于检测第一振荡模式的激光信号的装置。

19、根据权利要求15所述的稳定的分布反馈半导体激光器，还包括有用于检测第二振荡模式的激光信号。

20、根据权利要求15所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出进行比较的装置包括用于将该半导体激光器和参考激光器的输出斩成预定长度的第一和第二光脉冲的装置。

21、根据权利要求20所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的装置包括在一转动盘上配置的第一反射镜，当该转动盘通过一预定角时该反射镜自该转动盘径向地向外反射来自半导体激光器的入射辐射。

22、根据权利要求21所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的装置包括在一转动盘上配置的第二反射镜，当该转动盘通过一预定角时该反射镜自该转动盘径向地向外反射来自参考激光器的入射辐射。

23、根据权利要求22所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的装置包括围绕该转动盘配置的一计数器转动环，其与该转动盘在同一平面内同步地转动。

24、根据权利要求23所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的装置包括配置在被反射的来自该半导体激光器的辐射的路径中在该计数器转动环的一预定圆周位置中以提供该半导体激光器的斩成的光脉冲的第一透射光栅。

25、根据权利要求24所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的装置包括配置在被反射的来自该参考激光器的辐射的路径中在该计数器转动环的一预定圆周位置中以提供该参考激光器的斩成的光脉冲的第二透射光栅。

26、根据权利要求25所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的装置包括用于检测该半导体激光器的斩成的光脉冲的装置。

27、根据权利要求26所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的装置包括用于检测该参考激光器的斩成的光脉冲的装置。

28、根据权利要求27所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于提供一差别信号的装置包括用于比较该检测的该半导体激光器和参考激光器的斩成的光脉冲的装置。

29、一种稳定的分布反馈半导体激光器，包括：

第一比较器，将在第一偏振角的该半导体激光器的第一振荡模式的光输出与在同第一偏振角相正交的第二偏振角的该半导体激光器的第二振荡模式的光输出进行比较；

电压控制振荡器，响应于检测的比较的第一和第二振荡模式的差别，提供第一反馈信号给该半导体激光器的一腔温度控制器；

第二比较器，将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出进行比较；及

一放大器，响应于检测的该参考激光器与该半导体激光器之间的差别，提供一差别信号作为第二反馈信号给该半导体激光器的温度控制器。

30、根据权利要求29所述的稳定的分布反馈半导体激光器，还包括有第一偏振透镜，在第一偏振角偏振该半导体激光器的输出以产生第一振荡模式的一激光信号。

31、根据权利要求29所述的稳定的分布反馈半导体激光器，还包括有第二偏振透镜，在第二偏振角偏振该半导体激光器的输出以产生第二振荡模式的一激光信号。

32、根据权利要求29所述的稳定的分布反馈半导体激光器，还包括有第一光电检测器，检测第一振荡模式的激光信号。

33、根据权利要求29所述的稳定的分布反馈半导体激光器，还包括有第二光电检测器，检测第二振荡模式的激光信号。

34、根据权利要求29所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出进行比较的第一比较器包括一用于将该半导体激光器和参考激光器的输出斩成预定长度的第一和第二光脉冲的斩光器。

35、根据权利要求34所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的斩光器包括在一转动盘上配置的第一反射镜，当该转动盘通过一预定角时该反射镜自该转动盘径向地向外反射来自半导体激光器的入射辐射。

36、根据权利要求35所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的斩光器包括在一转动盘上配置的第二反射镜，当该转动盘通过一预定角时该反射镜自该转动盘径向地向外反射来自参考激光器的入射辐射。

37、根据权利要求36所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的斩光器包括围绕该转动盘配置的一计数器转动环，其与该转动盘在同一平面内同步地转动。

38、根据权利要求37所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的斩光器包括配置在被反射的来自该半导体激光器的辐射的路径中在该计数器转动环的一预定圆周位置中以提供该半导体激光器的斩成的光脉冲的第一透射光栅。

39、根据权利要求38所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的斩光器包括配置在被反射的来自该参考激光器的辐射的路径中在该计数器转动环的一预定圆周位置中以提供该半导体激光器的斩成的光脉冲的第二透射光栅。

40、根据权利要求39所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的斩光器包括用于检测该半导体激光器的斩成的光脉冲的第三光电检测器。

41、根据权利要求40所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出斩成光脉冲的斩光器包括用于检测该参考激光器的斩成的光脉冲的第四光电检测器。

42、根据权利要求41所述的稳定的分布反馈半导体激光器，其中用于提供一差别信号的放大器包括用于比较该检测的该半导体激光器和参考激光器的斩成的光脉冲的一差分放大器。

43、一种稳定的半导体分布反馈激光器系统，包括：

一半导体分布反馈激光器；

对该半导体激光器的一腔温度控制器的第一反馈回路，包括：

一差分输入电压控制的振荡器，提供第一反馈回路的输出给该腔温度控制器；

第一光电二极管，接收在第一偏振角的该半导体激光器的一偏振的输出并提供第一差分输入给该电压控制的振荡器；

第二光电二极管，接收在与第一偏振角正交的第二偏振角的该半导体激光器的一偏振的输出并提供第二差分输入给该电压控制的振荡器；

对该半导体激光器的腔温度控制器的第二反馈回路，包括：

一参考激光器；及

一比较器，将该参考激光器的功率输出与该半导体激光器的功率相比较并将一差别信号作为第二反馈回路的输出提供给该半导体激光器的温度控制器。

44、根据权利要求43所述的稳定的半导体激光器，其中第二反馈回路的比较器还包括：第一转动盘，具有平行于该半导体激光器和该参考激光器的输出的该盘的转动轴。

45、根据权利要求44所述的稳定的半导体激光器，其中第二反馈回路的比较器还包括：在该转动盘上配置的第一反射镜，当该转动盘在其转动中转过一预定角时该反射镜自该转动盘径向地反射该半导体激光器的输出。

46、根据权利要求45所述的稳定的半导体激光器，其中第二反馈回路的比较器还包括：在该转动盘上配置的第二反射镜，当该转动盘在其转动中转过一预定角时该反射镜自该转动盘径向地反射该参考激光器的输出。

47、根据权利要求45所述的稳定的半导体激光器，其中第二反馈回路的比较器还包括：被配置以接收在该转动盘的预定角自该第一反射镜反射的该半导体激光器的输出的第一固定光电二极管。

48、根据权利要求47所述的稳定的半导体激光器，其中第二反馈回路的比较器还包括：被配置以接收在该转动盘的预定角自该第二反射镜反射的该参考激光器的输出的第二固定光电二极管。

49、根据权利要求48所述的稳定的半导体激光器，其中第二反馈回路的比较器还包括：配置在第一反射镜和第一光电二极管与第二反射镜和第二光电二极管之间的一计数器转动环，其以与该转动盘相反的方向同该转动盘同步地转动。

50、根据权利要求49所述的稳定的半导体激光器，其中该计数器转动环还包括配置在当该转动盘通过预定角时在该第一反射镜和第一光电二极管之间的第一圆周位置中的该环上的第一透射光栅，其将自第一反射镜反射给该第一光电二极管的该半导体激光器的输出斩成至少一脉冲。

51、根据权利要求50所述的稳定的半导体激光器，其中该计数器转动环还包括配置在当该转动盘通过预定角时在该第一反射镜和第一光电二极管之间的第二圆周位置中的该环上的第二透射光栅，其将自第二反射镜反射给该第二光电二极管的该参考激光器的输出斩成至少一脉冲。

52、根据权利要求51所述的稳定的半导体激光器，其中第二反馈回路的比较器还包括：一差分放大器，其接收的该第一和第二光电二极管的输出作为输入并提供一差分输出作为一反馈信号给该半导体激光器的该腔温度控制器。

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