CN1340229A - 测定可调谐激光器的方法 - Google Patents

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Abstract

一种测定可调谐激光器并确定适宜的激光器工作点的方法,其中该激光器包括两个或多个可调谐区,注入区中的电流是可变的,所述的区包括至少一个反射器区和一个相位区。本发明的特点在于:在通过相应的其余可调谐区注入不同的恒定电流的场合下,改变通过反射器区注入的电流,即反射器电流;在激光器的前或后反射镜处测量激光器的功率输出;沿一个方向扫描该反射器电流,然后沿相反方向扫描并回到其初始值,同时测量并存储其功率;计算对于一个大小相同但扫描方向相反的反射器电流的功率差;对那些所产生的功率差小于一预定值的电流组合进行检测,并作为无滞后电流组合存储。

Description

测定可调谐激光器的方法
本发明涉及一种测定可调谐激光器的方法，同时有系统地发现良好的工作点。
该方法可以用来测定和选择波长覆盖范围已经处于一初始范围内的激光器，并且系统地发现良好的工作点。
可调谐半导体激光器有多个不同的区(section)，通过这些区可将电流注入，一般有三个或四个这样的区。通过调节注入到不同区的电流，可以控制激光器的波长，功率和模式纯度。模式纯度表明该激光器应该被调节到一个工作点，即调节为三个或四个注入驱动电流的组合，其特征在于该激光器远离会发生所谓的跳模的驱动电流的组合，在该电流组合处激光发射是可调的，并且旁模抑制(a side modesuppression)较高。
对于不同应用需要特定波长控制。例如在传感器应用中，为了尽可能避免跳模必须可以连续调节激光器。在通讯应用中，在设置好驱动电流和温度后，激光器必须在一个非常长的时间内使波长保持有非常高的精度。在这方面，一般的精度为0.2纳米，一般的时间长度为20年。
为了能够控制激光器，必须测定激光器作为不同驱动电流函数的性能。必须在使用激光器之前在制造激光器之后确定这些性能。
一般通过将激光器连接到不同测量仪器，然后系统地改变驱动电流来实现对激光器性能的测定。这类仪器一般为功率计，测量波长和旁模抑制的光谱分析仪，以及线宽测量仪器。这种激光器测量过程，使得所有这些参数可以作为全部不同驱动电流的函数而被完全测定。
一个问题是激光器表现出一种滞后现象。这些滞后导致激光器将以波长和功率的形式相对于一个给定驱动电流设置即一个给定工作点，产生不同的输出信号，依赖于对于为了达到所要求的工作点而改变的所述驱动电流，激光穿过的路径。从而，这意味着给定的驱动电流设置将未必会必定产生所期望的波长或功率。
本发明涉及一种可以保证获得确定工作点的方法。
因此，本发明涉及一种测定可调谐激光器并确定适合的激光器工作点的方法，其中该激光器包括两个或多个其中的注入电流可以改变的可调谐区，所述区包括至少一个反射器区和一个相位区，其特征在于：在通过相应的其余可调谐区注入不同的恒定电流的场合下，改变通过反射器区注入的电流即反射器电流；测量激光器前或后反射镜处的激光功率输出；沿一个方向扫描该反射电流，然后沿相反方向扫描并回到其初始值，同时测量并存储其功率；计算对于一个大小相同但扫描方向不同的反射电流的功率差；对那些所产生的功率差小于一预定值的电流组合进行检测，并作为无滞后电流组合存储。
现在将部分地参照实施例，部分地参照附图更详细地描述本发明，其中
图1为DBR激光器去掉一部分后的透视图；
图2为可调谐光栅耦合取样反射器(GCSR)激光器的横截面图；
图3为取样光栅DBR激光器的横截面图；
图4为说明功率输出作为反射器电流函数的示意图；
图5为对于耦合器电流以反射器电流为函数的滞后图样的图示；
图6为表示相电流、耦合器电流和反射器电流的三维示意图；
图7为对于DBR激光器的滞后区的图示。
图1给出的DBR激光器包括三个区，叫做布拉格反射器1，相位区2和增益区3。通过各自导电体4、5、6向各区注入电流来控制各区。
图2为可调谐光栅耦合取样反射器(GCSR)激光器的横截面图。这种激光器包括四区，即布拉格反射器7，相位区8，耦合器9和增益区10。通过向区中注入电流来控制各区。
图3为取样光栅DBR激光器的横截面图，也包括四区11，12，13，14，其中区11和14为布拉格反射器，区13为相位区，区12为增益区。
这三种激光器类型是常见的，不过还存在其它类型的激光器。
虽然下面所描述的本发明主要参照根据图2的GCSR激光器，可以理解到本发明不限于任何特定类型的可调谐半导体激光器，而是可以使用附图中没有给出的任何可调谐激光器。
本发明涉及一种测定可调谐激光器并确定适宜的激光器工作点的方法。从而该激光器包括两个或多个可调谐的区，可以以一种公知的方式改变注入电流。这种类型的激光器包括至少一个反射器区和一个相位区。
根据本发明，当在激光器前或后反射镜处测量激光功率输出时，通过反射器区所注入的电流，即反射电流，随着各自剩余可调谐区的不同恒定注入电流而变化。当测量并存储功率输出时，反射电流开始时沿一个方向扫描，然后沿相反方向扫描并回到初始值。
图4给出了滞后效应。当反射器电流R从初始值增加到预定的最大值时，激光功率P通过整个实线曲线15。当反射电流回落到所述初始值时，功率P通过该实线曲线，不过在某些部分电流沿虚线曲线段16。在所述部分的偏差是因为激光器的滞后，激光器在不同控制电流处经历了跳模，取决于扫描方向。从而曲线的这些部分为滞后区。
当然，激光器可以发射不同波长和不同功率输出，取决于激光器对于相同一个反射器电流是否沿所述曲线的较低部分16还是沿较高部分15工作。这意味着一定电流组合将不能导致激光器必然发出某一波长或某一确定功率的光。
根据本发明，对于大小相同但扫描方向不同反射器电流R计算功率差。图4给出了沿R-轴的功率差，在滞后区功率P差的绝对值。用区域17来描述滞后功率。
根据本发明，还可以检测在预定大小以下的那些可以产生功率差即所述绝对值的电流组合。在图4中，处于区域17之间的那些反射器电流R的值在所述预定值以下。这些值被存储为反射器电流与剩余注入电流之间的无滞后电流组合。
当激光器包括一个相位区，一个耦合器区和一个反射器区时，通过使用恒定相位电流PH，而改变耦合器电流C与反射器电流R来测量激光器在不同平面内的功率输出，其中反射器电流R是内部可调的。图5给出了部分分析。
图5给出，对于给定相位电流，耦合器电流作为反射电流的函数。Z-轴为滞后值，即在每个滞后区18内功率差的绝对值。这些区域相当于图4中的滞后区17。从而，沿图5中沿线A-A的截面相当于根据图4的曲线。
当相对于不同相位电流PH测量根据图5的这种C-R平面时，可以获得图6所示的三维图。原则上，C-R平面的滞后区域18在三维空间C，R，PH中扩展为圆柱形体19。对于C，R和PH的组合，这些柱体构成了滞后区。无滞后区域是位于柱体19之间的区域。图6仅给出了基本原理，没有按比例画出。
在这个方法实施例中，确定并存储了相位电流、耦合器电流和反射器电流之间三维空间的无滞后电流组合。例如，激光器沿着点划线20-22移动时不发生滞后，改变沿各个线20-22的波长。
根据一个最佳实施例，注入到增益区的电流是恒定的，而其余电流是变化的，因为增益电流不会产生任何明显的滞后。
虽然当前以GCSR激光器为例进行了测量，可以理解的是本发明可以用于如前面所述的任何类型的激光器。
可以采用前面所述的方式测定根据图3的取样光栅DBR激光器，为了测量对于不同相位电流的滞后区，当向其中一个反射器区施加一个恒定电流时，允许各个反射器区11、14的电流发生扫描。
DBR激光器仅有一相位区和一个反射器区。在DBR激光器的情形下，相应于图6中的曲线为二维曲线。图7给出了一个这类曲线。Z-轴表示滞后效应的绝对值。区域23表示滞后区，线24-26表示激光器沿着这些线可以无滞后的工作。激光器所发出的波长沿线24-26而变化。
根据一最佳实施例，对于产生无滞后区的电流组合，确定激光器的发射波长。例如，可能沿图6中的线20-22发生。从而，在已经被使用之后，可以控制激光器发射一定波长，同时具有使激光器不会工作在滞后区的电流组合。
在某些情形下，控制激光器使其工作点位于滞后区而不是位于滞后区之间，可能是比较有益的。在这类情形下，必须控制激光器，使得它沿正确方向接近该工作点，即被控制的激光器区具有上升或下降的电流。
根据本发明的一个最佳实施例，确定在不同电流平面发生滞后区的规律性，例如在耦合器电流反射电流平面。图5对此进行了说明。
图5给出了多个滞后区18，其尺寸与位置都是相当规则的。假设滞后区是规则的，考虑到激光器是可以被控制，通过改变电流组合而发出不同的波长，对于这些电流组合没有意外的不连续跳变。
不过，图5没有参数26所表示的滞后区。这表明包括某种不规则性的激光器可能产生意外的跳变，如跳模，或者对于某一连续变化的电流组合，其特性改变是非连续的。
根据一个最佳实施例，对于不同相位电流确定所述C-R平面的规律性。
滞后图样非规则性的发现可以作为确定激光器是残品的依据。
虽然上面所描述的本发明是相对于两种激光器作出的，可以理解的是本发明适用于包括电流注入区并产生滞后的任何类型的激光器。
还可以理解到，注入电流的区相对于反射器电流的滞后的测定是不重要的。
本发明并不局限于前面所述并说明的实施例，在权利要求范围内可以作出多种变形。

Claims (6)

1.一种测定可调谐激光器并确定适合的激光器工作点的方法，其中该激光器包括两个或多个其中的注入电流可以改变的可调谐区，所述区包括至少一个反射器区和一个相位区，其特征在于：在通过相应的其余可调谐区注入不同的恒定电流的场合下，改变通过反射器区注入的电流，即反射器电流；在激光器的前或后反射镜处测量激光器的功率输出；沿一个方向扫描该反射器电流，然后沿相反方向扫描并回到其初始值，同时测量并存储其功率；计算对于一个大小相同但扫描方向不同的反射器电流的功率差；对那些所产生的功率差小于一预定值的电流组合进行检测，并作为无滞后电流组合存储。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该激光器包括一相位区，一耦合器区和一个反射器区，其特征在于：测量不同平面内的激光器功率输出，每一功率输出具有恒定的相位电流，但变化的耦合器电流C和反射器电流R，其中反射器电流R是内部可调的；并且以三维空间存储相位电流PH、耦合器电流C和反射器电流R的无滞后电流组合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于注入相位区中的电流PH是恒定的。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于确定不同电流平面内例如在耦合器电流—反射器电流平面内，滞后区(18)发生的规律性。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于对于不同相位电流PH确定所述平面内的所述规律性。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于对于可产生无滞后区域的电流组合，确定激光器所发射的波长。
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