DE10160502A1 - Optische Mikrowellenquelle - Google Patents
Optische MikrowellenquelleInfo
- Publication number
- DE10160502A1 DE10160502A1 DE10160502A DE10160502A DE10160502A1 DE 10160502 A1 DE10160502 A1 DE 10160502A1 DE 10160502 A DE10160502 A DE 10160502A DE 10160502 A DE10160502 A DE 10160502A DE 10160502 A1 DE10160502 A1 DE 10160502A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- microwave source
- section
- source according
- optical microwave
- laser
- 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.)
- Granted
Links
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
- H01S5/10—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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] 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
- H01S5/06—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
- H01S5/06258—Controlling the frequency of the radiation with DFB-structure
-
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
-
- 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
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
-
- 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
- H01S5/06226—Modulation at ultra-high frequencies
- H01S5/0623—Modulation at ultra-high frequencies using the beating between two closely spaced optical frequencies, i.e. heterodyne mixing
-
- 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
- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Es soll ein einfaches, abstimmbares, monolithisch integriertes Bauelement für die Erzeugung von optischen Mikrowellen im Frequenzbereich von 0,5 GHz bis in den THz-Bereich angegeben werden. Erfindungsgemäß weist eine optische Mikrowellenquelle, ausgebildet als Mehrsektions-Halbleiterlaser, dessen Sektionen getrennt elektrisch steuerbar ausgebildet sind, einen oberhalb der Laserschwelle betriebenen einmodigen DFB-Laser (1) und mindestens eine monolithisch integrierte (externe) Kavität, bestehend aus einer passiven Phasensteuersektion (2) und einer aktiven Sektion (3) auf, wobei der Mehrsektionslaser von zwei Facetten begrenzt ist, von denen mindestens eine eine Reflektivität von > 0 aufweist, passive (2) und aktive (3) Sektionen mit der DFB-Sektion (1) über einen gemeinsamen Wellenleiter (WL) verbunden sind, die aktive Sektion (3) Mittel zur Verstärkung und die passive Sektion (2) Mittel zur Änderung der Phasenlage der im Mehrsektions-Halbleiterlaser zurücklaufenden Welle aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine optische Mikrowellenquelle, ausgebildet als Mehrsektions-Halbleiterlaser, dessen Sektionen getrennt elektrisch steuerbar ausgebildet sind.
- Derartige Mehrsektions-Halbleiterlaser sind im Stand der Technik für unterschiedliche Typen/Anordnungen beschrieben.
- Ein selbstmodulierter Laser mit den Sektionen DFB/Phase/DFB, wobei die zweite DFB-Sektion mit zweitem DFB als passiver Reflektor ausgebildet ist und somit dispersives Güteschalten ermöglicht, ist in IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 33, No. 2, Feb. 1997, pp. 211-218 in dem Aufsatz von B. Sartorius, M. Möhrle, S. Reichenbacher, H. Preier, H.-J. Wünsche, U. Bandelow, "Dispersive Self-Q-Switching in Self-Pulsating DFB Lasers" bzw. in DE 195 13 198 beschrieben. Dieser Laser ist auf Frequenzen im Bereich der Resonanzfrequenz < 20 GHz beschränkt. Eine Abstimmbarkeit der Mikrowellenfrequenz ist im Rahmen der Abstimmung der Resonanzfrequenz über den Strom in der aktiv betriebenen DFB-Sektion möglich.
- In EP 1 087 478 ist ein selbstmodulierter Laser mit den Sektionen DFB/Phase/DFB oder DFB/DFB beschrieben, wobei beide DFB aktiv betrieben werden. Die Kopplung der zwei DFB-Moden im Gesamtresonator resultiert in einer Mikrowelle, welche proportional dem Abstand der DFB- Moden der unterschiedlichen DFB-Sektionen ist. Die Begrenzung der oberen Grenzfrequenz wird durch den Modenabstand der beiden Laser zueinander und nicht mehr über deren Resonanzfrequenzen bestimmt. Durch die Komplexität von Bauelementen mit zwei DFB-Lasern erfordert diese Lösung eine sehr exakte Technologie, welche die Fertigung von gleichen Bauelementen garantiert. Die Ausbeute ist durch nicht zu vermeidende zufällige Parameter, wie etwa die Phasenbeziehung zwischen den Gittern, sehr gering und wird zudem durch mangelnde Durchstimmbarkeit reduziert.
- Von Tager und Petermann wurde in dem Artikel "High-Frequency Oscillation and Self-Mode Locking in Short External-Cavity Laser Diodes" in IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 30, No. 7, July 1994, pp. 1553-1561 ein DFB-Laser mit integrierter, passiver Kavität vorgeschlagen. Dieser Bauelemente-Typ vermeidet die technologischen Schwierigkeiten der bereits oben beschriebenen Lösung. Die obere Mikrowellenfrequenz wird in dieser Lösung maßgeblich durch die optischen Verluste in der integrierten, passiven Kavität bestimmt und ist auf 30 GHz begrenzt.
- Die aus dem Stand der Technik erwähnten Lösungen für optische Mikrowellenquellen sind entweder in ihrer Frequenz begrenzt bzw. technologisch sehr aufwendig.
- Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein einfaches, abstimmbares, monolithisch integriertes Bauelement für die Erzeugung von optischen Mikrowellen im Frequenzbereich von 0,5 GHz bis in den THz-Bereich anzugeben.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine optische Mikrowellenquelle, ausgebildet als Mehrsektions-Halbleiterlaser, dessen Sektionen getrennt elektrisch steuerbar sind, aufweisend einen oberhalb der Laserschwelle betriebenen einmodigen DFB-Laser und mindestens eine monolithisch integrierte (externe) Kavität, bestehend aus einer passiven Phasensteuersektion und einer aktiven Sektion, wobei der Mehrsektionslaser von zwei Facetten begrenzt ist, von denen mindestens eine eine Reflektivität von > 0 aufweist, passive und aktive Sektionen mit der DFB-Sektion über einen gemeinsamen Wellenleiter verbunden sind, die aktive Sektion Mittel zur Verstärkung der im Mehrsektions-Halbleiterlaser zurücklaufenden Welle und die passive Sektion Mittel zur Änderung der Phasenlage der im Mehrsektions- Halbleiterlaser zurücklaufenden Welle aufweist.
- Mit der erfindungsgemäßen Mikrowellenquelle werden Rückkopplungsstärken erzielt, die mit rein passiven, externen Kavitäten nicht erreichbar sind. Durch den Einsatz von optischen Verstärkern in der externen, monolithisch integrierten Kavität wachsen sowohl die Bereiche erlaubter Phasendrehungen des rückgekoppelten Lichtes, als auch die erreichbaren Mikrowellenfrequenzen an. Gleichzeitig ist es dadurch möglich, in der erfindungsgemäßen Lösung, die ein Bauteil mit festen Geometrien darstellt, nachträglich, d. h. beim Betrieb, die Frequenz über die Betriebsparameter zu kontrollieren. Dabei ist es unerheblich, in welcher Reihenfolge die passive und die aktive Sektion zum DFB-Laser angeordnet sind.
- Die Rückkopplung des Laserlichtes in die DFB-Sektion führt dazu, dass im Gesamtresonator zwei longitudinale Moden anschwingen. Die Schwebung zwischen diesen Moden resultiert in einem hochfrequenten optischen Mikrowellensignal, wobei die Länge der integrierten Kavität entsprechend dem gewünschten Mikrowellenfrequenzbereich gewählt wird. Dieser Designparameter wird während der Herstellung des Bauelementes festgelegt. Für die maximale erreichbare Mikrowellenfrequenz frf gilt hierbei: frf < 1/τ0 wobei τ0 die Umlaufzeit in der monolithisch integrierten, externen Kavität ist.
- Der für die Abstimmbarkeit der Mikrowellenfrequenz maßgebliche Parameter ist die Stärke der optischen Rückkopplung in den DFB-Laser. Die Stärke der optischen Rückkopplung ist bestimmt durch die Reflektivität der Endfacette, den optischen Verlusten in der integrierten (externen) Kavität sowie der optischen Verstärkung der erfindungsgemäß in der integrierten (externen) Kavität angeordneten optisch aktiven Sektion. Sowohl die Reflektivität der Endfacette als auch die optischen Verluste in der integrierten (externen) Kavität lassen sich bei einem gegebenen Bauelement nicht bzw. nur gering variieren. Diese Größen sind herstellungsbedingt. Sie sind daher nicht für eine kontrollierte Abstimmbarkeit der Mikrowellenfrequenz geeignet.
- Bei der erfindungsgemäßen Mikrowellenquelle dagegen ist die Abstimmbarkeit der Mikrowellenfrequenz über die kontrollierte optische Verstärkung der in die externen Kavität integrierten optisch aktiven Sektion möglich. Durch die Steuerung der Verstärkung über den Strom in der aktiven Sektion wird die Stärke der rücklaufenden Welle und damit die Mikrowellenfrequenz abgestimmt. Die Verstärkung dieser Sektion reicht aus, um die auftretenden Verluste, welche die optische Welle beim Durchlauf durch die monolithisch integrierte, externe Kavität erfährt (Verluste an den Sektionsgrenzen, Absorption in der passiven Sektion, Endfacettenreflektivität), zu kompensieren und schließlich zu verstärken.
- Da eine Änderung der Verstärkung in der aktiven Sektion eine Änderung der optischen Phase der rücklaufenden Welle nach sich zieht, ist ein weiterer Steuerparameter erforderlich. Dieser Steuerparameter, der injizierte Strom in der Phasensektion, ändert den Brechungsindex und damit die Phase der rücklaufenden, optischen Welle. Der injizierte Strom in der Phasensektion dient damit der Kompensation der Phasenlage der rücklaufenden optischen Welle bei einer sich ändernden Verstärkung der aktiven Sektion. Die Möglichkeit der Kompensation der Phasenlage der rücklaufenden Welle lässt damit eine Abstimmbarkeit der Mikrowellenfrequenz erst zu.
- In Ausführungsformen der Erfindung ist eine externe Kavität monolithisch in den Mehrsektions-Halbleiterlaser integriert, deren DFB-Facette entspiegelt ist, oder sind zwei externe Kavitäten monolithisch in den Mehrsektions- Halbleiterlaser integriert und beide Facetten weisen eine Reflektivität > 0 auf. Die Erhöhung der Reflektivität ist mittels einer Beschichtung der Facette/n realisiert.
- In einer anderen Ausführungsform ist die Länge der monolithisch integrierten Kavität bestimmt durch den oberen Grenzwert des zu realisierenden Mikrowellen-Frequenzbereichs.
- Bei Verzicht auf einen Freiheitsgrad der Funktionsoptimierung kann eine vereinfachte Anordnung der Mikrowellenquelle angegeben werden, die nur noch zwei Sektionen aufweist, nämlich den DFB-Laser und die aktive Sektion, die beide über einen gemeinsamen Wellenleiter optisch gekoppelt sind.
- Die in einer anderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehenen Mittel zur Temperaturstabilisierung des Mehrsektions-Halbleiterlaser gewährleisten einen stabilen Betrieb im Frequenzbereich der erfindungsgemäßen Mikrowellenquelle.
- Die folgenden Ausführungsformen der optischen Mikrowellenquelle stehen mit ihrem Einsatz als Daten- bzw. Pulsquelle in engem Zusammenhang.
- So ist in zwei Ausführungen vorgesehen, dass der Mehrsektions- Halbleiterlaser zusätzlich eine integrierte Modulatorsektion aufweist oder zusätzlich ein externer Modulator nachgeschaltet ist. Im ersten Fall wird durch eine hochfrequente Spannung der Modulator in der Absorption moduliert, sodass ein Datensignal auf die Mikrowellenpulse aufgeprägt wird. Im zweiten Fall kann der Modulator beispielsweise über eine Freistrahloptik oder eine Faserkopplung mit der Pulsquelle verbunden sein. Diese Ausführung gestattet eine getrennte Optimierung der Mikrowellenquelle und des Modulators, wodurch eine Verbesserung der Funktionalität erreicht wird. Zur gezielten Pulsformung, z. B. zur Verkürzung der Pulse der Mikrowellenquelle, weist der nachgeschaltete oder integrierte Modulator zusätzliche Mittel auf, beispielsweise Mittel zum elektrischen Betreiben des Modulators oder Mittel zur Verringerung der Ladungsträgerlebensdauer, z. B. durch Einfügen von Gitterfehlstellen mittels Bestrahlung. Eine Pulsformung kann auch erzielt werden, wenn die Mittel hierzu dem Mehrsektions-Halbleiterlaser nachgeschaltet sind. So kann der erfindungsgemäßen Mikrowellenquelle ein Verstärker und eine Faser oder eine Faser mit nichtlinearen optischen Eigenschaften nachgeschaltet werden. Die Ausnutzung der Nichtlinearität in Lichtleitfasern führt zu einer zeitlichen Verkürzung der Pulsdauer.
- Die folgenden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung beziehen sich auf die DFB-Sektion. So ist vorgesehen, dass der DFB-Laser ein indexgekoppelter oder ein gewinngekoppelter Laser ist, der beispielsweise ein Gitter mit integrierten Phasensprüngen aufweist. Dadurch kann die Ausbeute von Mikrowellenquellen eines gewünschten Frequenzbereiches erhöht werden, da durch diese erfindungsgemäße Anordnung andere, von der DFB- Sektion herrührende Moden, unterdrückt werden.
- Die Wirkung eines inhomogenen Gitters kann in der erfindungsgemäßen Lösung zum einen durch eine sich ändernde longitudinale Gitterperiode in der DFB-Sektion oder aber durch Änderung der lateralen Breite des in der DFB- Sektion verlaufenden Abschnitts des Wellenleiters realisiert werden.
- Eine andere Ausführung sieht vor, die Mittel zur Ansteuerung des DFB-Lasers sektioniert auszubilden. Durch diese sektionierten Stromkontakte und unterschiedliche Betriebsströme der DFB-Untersektionen kann eine gezieltere Modensteuerung des DFB-Lasers erfolgen.
- Durch die in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehenen Mittel zur Erwärmung des Wellenleiters, die neben diesem in der passiven oder aktiven Sektion angeordnet sind, ist der Brechungsindex in der passiven Phasensektion veränderbar. Dadurch kann die Phasenbeziehung des rückgekoppelten Laserlichts thermisch beeinflusst werden. Die thermische Abstimmung kann sowohl an der optisch passiven als auch an der aktiven Sektion der externen Kavität erfolgen.
- Die Mikrowellenquelle weist in einer anderen Ausführung ein Mittel zur Synchronisation, insbesondere eine modulierte Stromquelle, auf. Damit kann eine Synchronisation über Strommodulation erfolgen, indem die Ströme mit der Pulsationsfrequenz der Mikrowelle moduliert sind. Die Modulation erfolgt dabei an der DFB-Sektion oder der aktiven Sektion.
- Weist die Mikrowellenquelle zusätzliche Reflektivitäten auf, wie in einer Ausführungsform vorgesehen, die beispielsweise durch Ätzen des Wellenleiters zwischen den einzelnen Sektionen realisiert sind, entstehen dadurch mehrere Kavitäten im Bauelement, die eine größere Flexibilität des Bauelementes gewährleisten.
- Zur effektiven Lichteinkopplung in das nachgeordnete Bauelement weist die Mikrowellenquelle einen integrierten getaperten Übergangsbereich auf. Bei spezieller Ausführung des Tapers kann auf eine Faser mit Linse verzichtet werden. In diesem Fall kann beispielsweise eine gespaltene und evtl. auf die Faser-Wellenlänge entspiegelte Faser eingesetzt werden.
- Die Erfindung wird in den folgenden Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.
- Dabei zeigen:
- Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Drei-Sektions- Halbleiterlasers;
- Fig. 2 das optische Spektrum der Mikrowellenquelle gem. Fig. 1;
- Fig. 3 den Durchstimmbereich der Mikrowellenquelle gem. Fig. 1;
- Fig. 4 das Synchronisationsverhalten der Mikrowellenquelle gem. Fig. 1;
- Fig. 5 einen in einer Mikrowellenquelle gem. Fig. 1 synchronisierten Pulszug;
- Fig. 6 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mikrowellenquelle mit integriertem Modulator;
- Fig. 7 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mikrowellenquelle mit sektioniertem DFB-Laser;
- Fig. 8 schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mikrowellenquelle mit zwei integrierten, externen Kavitäten.
- Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mikrowellenquelle ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Es handelt sich dabei um einen Halbleiterlaser, in den eine externe Kavität monolithisch integriert ist und der damit drei Sektionen aufweist. Die Sektionen 1, 2 und 3 sind durch einen gemeinsamen Wellenleiter WL verbunden. Sektion 1 bezeichnet den DFB- Laser, betrieben mit Strom I1, Sektion 2 die passive Sektion, betrieben mit I2, und Sektion 3 die aktive Sektion, betrieben mit Strom 13. Die DFB-Facette kann mit einer Antireflex-Beschichtung AR versehen sein, die Reflektivität R an der Endfacette ist größer 0. In diesem Ausführungsbeispiel ist Sektion 1 200 µm lang, Sektion 2 550 µm und Sektion 3 250 µm. Die Länge der externen Kavität beträgt damit 800 µm, welche in einer oberen Mikrowellenfrequenz von etwa 58 GHz resultiert. Die Bragg-Wellenlänge der DFB-Laser-Sektion 1 beträgt 1538 nm, der Kopplungskoeffizient κ = 130 cm-1. Die Endfacette der DFB-Laser-Sektion 1 ist antireflexbeschichtet, die Endfacette der aktiven Sektion 3 ist ein Spaltfläche mit einer Reflektivität von R ~ 0,3. Um etwa eine Frequenz von 37,6 GHz einzustellen, wird der Drei- Sektions-Halbleiterlaser mit I1 = 90 mA, I2 = 0,5 mA und I3 = 95 mA betrieben.
- In Fig. 2 ist das optisches Spektrum (optische Leistung in Abhängigkeit der Wellenlänge) der in Fig. 1 dargestellten Mikrowellenquelle gezeigt, die Einstellung der Ströme I1, I2 und I3 erfolgt wie bereits erwähnt. Die Seitenmodenunterdrückung (SMSR: side mode suppression ratio) beträgt mehr als 40 dB. Der Abstand der Hauptmoden entspricht einer Mikrowellenfrequenz von 37,6 GHz.
- Der Durchstimmbereich (Mikrowellenfrequenz in Abhängigkeit des Stromes 13, mit dem die Sektion 3 betrieben wird) der gemäß Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen optischen Mikrowellenquelle mit drei Sektionen ist in Fig. 3 dargestellt. Hierbei wurde die DFB-Laser-Sektion 1 mit einem konstanten Strom I1 = 100 mA betrieben. Um die optische Phase der rücklaufenden Welle in der externen Kavität konstant zu halten, wird der Strom I3 in der aktiven Sektion 3 nachgeregelt.
- Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der relativen elektrischen Leistung der erfindungsgemäßen Mikrowellenquelle gem. Fig. 1 von der Frequenz. Die beiden Messkurven zeigen zum einen die unsynchronisierte Mikrowelle mit einer Frequenz von 37,62 GHz anhand einer Messung mit einem elektrischen Spektrumsanalysator (durchgezogene Linie), zum anderen zeigt die mit Quadraten markierte Messkurve die erfolgte Synchronisation der Mikrowelle. Hierzu wurde ein optisches Datensignal mit 0 dBm in die erfindungsgemäße Mikrowellenquelle eingekoppelt und diese synchronisiert sich auf die injizierte Frequenz von 37,6 GHz.
- Um die Mikrowellenquelle zu synchronisieren, wird beispielsweise ein Pulszug mit einer subharmonischen Frequenz mit f/n - einem Bruchteil des gewünschten Taktes -, beispielsweise 9,4 GHz, in die Mikrowellenquelle injiziert, was mit dem oberen Pulszug in Fig. 5 dargestellt ist. Der untere Pulszug in dieser Figur zeigt die synchronisierte Mikrowellenquelle mit einer Frequenz von 37,6 GHz. Die Extinktion beträgt etwa 6 dB, wobei dieser Wert hier durch die Bandbreite des Messsystems begrenzt ist.
- Soll die erfindungsgemäße Mikrowellenquelle als Daten- oder Pulsquelle eingesetzt werden, kann beispielsweise die Ausführung mit einem integrierten Modulator realisiert werden. Diese Ausführungsform, bestehend aus einem Drei-Sektions-Halbleiterlaser mit den Sektionen 1, 2 und 3, wie bereits in Fig. 1 mit den zugehörigen Strömen I1, I2 und I3 beschrieben, und einer integrierten Modulatorsektion M, die durch eine hochfrequente Spannung UM in der Absorption moduliert wird, ist in Fig. 6 dargestellt. Die Modulation bewirkt das Aufprägen eines Datensignals auf die Mikrowellenpulse.
- In Fig. 7 sind für die in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Mikrowellenquelle die Stromkontakte in der DFB-Sektion 1 unterteilt. Damit lässt sich eine gezielte Ansteuerung der Untersektionen von 1 mit unterschiedlichen Betriebsströmen I1,1 . . . I1,4 realisieren, wodurch eine definierte Modensteuerung des DFB-Lasers 1 ermöglicht wird.
- In Fig. 8 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Mikrowellenquelle dargestellt, die nunmehr zwei integrierte Kavitäten aufweist. Zu beiden Seiten des DFB-Lasers 1 ist je eine integrierte Kavität, aufweisend je eine passive Sektion 2.1 bzw. 2.2 und je eine aktive Sektion 3.1 bzw. 3.2 angeordnet. Die Kavitäten können unterschiedlich lang ausgebildet und auch unterschiedlich aufgebaut sein. Die passiven und aktiven Sektionen können hierbei in beliebiger Reihenfolge angeordnet sein.
- Die erfindungsgemäße Anordnung stellt eine integrierte Mikrowellenquelle dar, die im Vergleich zu hybriden Mikrowellenquellen stabiler arbeitet. Sie ist herstellbar mittels vereinfachter Technologien im Vergleich zu Bauteilen mit verstimmten Gittern (z. B. DFB/passive Sektion/DFB bzw. DFB/DFB). Die Mikrowellenquelle ermöglicht eine einfache Kontrolle des Bauteils, da thermische Effekte nicht die Korrelation zwischen mehreren Gittern ändern. Eine Entspiegelung ist bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht unbedingt notwendig. Im Vergleich zu modengekoppelten Lasern ist die Frequenz der erfindungsgemäßen Mikrowellenquelle durch die Ströme ihrer aktiven und passiven Sektion abstimmbar. Durch die bereits erwähnte Modenkopplung tritt nur ein geringes Frequenzrauschen auf. Mit der erfindungsgemäßen Mikrowellenquelle kann ein großer Modulationshub realisiert werden.
Claims (20)
1. Optische Mikrowellenquelle, ausgebildet als Mehrsektions-Halbleiterlaser,
dessen Sektionen getrennt elektrisch steuerbar sind, aufweisend
einen oberhalb der Laserschwelle betriebenen einmodigen DFB-Laser (1) und
mindestens eine monolithisch integrierte, externe Kavität, bestehend aus
einer passiven Phasensteuersektion (2) und einer aktiven Sektion (3), wobei
der Mehrsektionslaser von zwei Facetten begrenzt ist, von denen mindestens eine eine Reflektivität von > 0 aufweist,
passive (2) und aktive (3) Sektionen mit der DFB-Sektion (1) über einen gemeinsamen Wellenleiter (WL) verbunden sind,
die aktive Sektion (3) Mittel zur Verstärkung der im Mehrsektions- Halbleiterlaser zurücklaufenden Welle aufweist,
die passive Sektion (2) Mittel zur Änderung der Phasenlage der im Mehrsektions-Halbleiterlaser zurücklaufenden Welle aufweist.
der Mehrsektionslaser von zwei Facetten begrenzt ist, von denen mindestens eine eine Reflektivität von > 0 aufweist,
passive (2) und aktive (3) Sektionen mit der DFB-Sektion (1) über einen gemeinsamen Wellenleiter (WL) verbunden sind,
die aktive Sektion (3) Mittel zur Verstärkung der im Mehrsektions- Halbleiterlaser zurücklaufenden Welle aufweist,
die passive Sektion (2) Mittel zur Änderung der Phasenlage der im Mehrsektions-Halbleiterlaser zurücklaufenden Welle aufweist.
2. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
eine externe Kavität monolithisch in den Mehrsektions-Halbleiterlaser
integriert und dessen DFB-Facette entspiegelt ist.
3. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
zwei externe Kavitäten monolithisch in den Mehrsektions-Halbleiterlaser
integriert sind und die beiden Facetten eine Reflektivität > 0 aufweisen.
4. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
die Reflektivität > 0 mittels einer Beschichtung der Facetten realisiert ist.
5. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
die Länge der monolithisch integrierten Kavität bestimmt ist durch den oberen
Grenzwert des zu realisierenden Mikrowellen-Frequenzbereichs.
6. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
Mittel zum temperaturstabilisierten Betreiben des Mehrsektions-Halbleiterlaser
vorgesehen sind.
7. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
der Mehrsektions-Halbleiterlaser zusätzlich eine integrierte Modulatorsektion
(M) aufweist.
8. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
dem Mehrsektions-Halbleiterlaser zusätzlich ein externer Modulator
nachgeschaltet ist.
9. Optische Mikrowellenquelle nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei der
der Modulator (M) Mittel zur Verkürzung der Pulse aufweist.
10. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
dem Mehrsektions-Halbleiterlaser Mittel zur Pulsformung nachgeschaltet sind.
11. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
der DFB-Laser (1) ein indexgekoppelter Laser ist.
12. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
der DFB-Laser (1) in gewinngekoppelter ist.
13. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche
11 und 12, bei der
der DFB-Laser (1) ein Gitter mit integrierten Phasensprüngen aufweist.
14. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
sich die longitudinale Gitterperiode in der DFB-Sektion (1) ändert.
15. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
die laterale Breite des in der DFB-Sektion verlaufenden Abschnitts des
Wellenleiters variiert.
16. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
die Mittel zur Ansteuerung des DFB-Lasers sektioniert ausgebildet sind.
17. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
Mittel zur Erwärmung des Wellenleiters neben diesem in der passiven oder
aktiven Sektion angeordnet sind.
18. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
die Mikrowellenquelle ein Mittel zur Synchronisation, insbesondere eine
modulierte Stromquelle, aufweist.
20. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
die Mikrowellenquelle zusätzliche Reflektivitäten aufweist.
21. Optische Mikrowellenquelle nach Anspruch 1, bei der
die Mikrowellenquelle zur effektiven Lichteinkopplung in das nachgeordnete
Bauelement einen getaperten Übergangsbereich aufweist.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/496,956 US7369863B2 (en) | 2001-11-30 | 2001-11-27 | Positional data recording |
DE10160502A DE10160502B4 (de) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Optische Mikrowellenquelle |
PCT/DE2002/004458 WO2003049242A2 (de) | 2001-11-30 | 2002-11-29 | Optische mikrowellenquelle |
JP2003550326A JP2005512136A (ja) | 2001-11-30 | 2002-11-29 | 光学的なマイクロ波源 |
AU2002363828A AU2002363828A1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-29 | Optical microwave source |
KR10-2004-7006501A KR20040070347A (ko) | 2001-11-30 | 2002-11-29 | 광학 마이크로웨이브 발생장치 |
CA002468762A CA2468762A1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-29 | Optical microwave source |
EP02798257A EP1449285A2 (de) | 2001-11-30 | 2002-11-29 | Optische mikrowellenquelle |
US10/495,937 US7283573B2 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-29 | Optical microwave source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10160502A DE10160502B4 (de) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Optische Mikrowellenquelle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10160502A1 true DE10160502A1 (de) | 2003-06-12 |
DE10160502B4 DE10160502B4 (de) | 2005-01-27 |
Family
ID=7708606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10160502A Expired - Lifetime DE10160502B4 (de) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Optische Mikrowellenquelle |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7369863B2 (de) |
EP (1) | EP1449285A2 (de) |
JP (1) | JP2005512136A (de) |
KR (1) | KR20040070347A (de) |
AU (1) | AU2002363828A1 (de) |
CA (1) | CA2468762A1 (de) |
DE (1) | DE10160502B4 (de) |
WO (1) | WO2003049242A2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10319817A1 (de) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Nanoplus Gmbh Nanosystems And Technologies | Mehrsektionslaser |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2872359B1 (fr) * | 2004-06-23 | 2006-09-08 | Alcatel Sa | Emetteur optique micro-onde avec laser auto pulsant |
KR100620055B1 (ko) * | 2004-12-06 | 2006-09-08 | 엘지전자 주식회사 | 위치정보요청 취소방법 |
KR100818635B1 (ko) | 2006-12-06 | 2008-04-02 | 한국전자통신연구원 | 자기 발진 레이저 다이오드 |
US7813388B2 (en) * | 2006-12-06 | 2010-10-12 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Self-pulsating laser diode |
US8634796B2 (en) * | 2008-03-14 | 2014-01-21 | William J. Johnson | System and method for location based exchanges of data facilitating distributed location applications |
JP5271580B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2013-08-21 | 日本電信電話株式会社 | 高周波数帯雑音発生装置 |
CN104377544B (zh) * | 2014-11-28 | 2017-11-21 | 中国科学院半导体研究所 | 基于放大反馈实现直调带宽扩展的单片集成激光器芯片 |
JP6927153B2 (ja) * | 2018-05-30 | 2021-08-25 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ |
CN108923259B (zh) * | 2018-07-18 | 2020-05-19 | 中国科学院半导体研究所 | 双模激光器THz泵浦源的制作方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19513198A1 (de) * | 1995-03-31 | 1996-10-02 | Hertz Inst Heinrich | Selbstpulsierender Mehrsektionslaser |
DE69509152T2 (de) * | 1994-02-11 | 1999-10-28 | France Telecom, Paris | Wellenlängeabstimmbarer Laser mit virtuellem, selektiv ansteuerbarem verteiltem Bragg Reflektor |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0719931B2 (ja) * | 1989-04-06 | 1995-03-06 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
EP0825689A3 (de) * | 1996-08-22 | 2001-05-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Optische Vorrichtung zur Schaltung polarisierten Ausgangslichtes, optischer Sender unter Verwendung derselben, und Verfahren zur Steuerung einer optischen Vorrichtung |
SE509435C2 (sv) | 1997-05-16 | 1999-01-25 | Ericsson Telefon Ab L M | Integritetsskydd i ett telekommunikationssystem |
US6195557B1 (en) * | 1998-04-20 | 2001-02-27 | Ericsson Inc. | System and method for use of override keys for location services |
US6134447A (en) | 1998-05-29 | 2000-10-17 | Ericsson Inc. | System and method for monitoring and barring location applications |
US6311069B1 (en) * | 1999-03-18 | 2001-10-30 | Ericsson Inc. | System and method for alerting a mobile subscriber being positioned |
US6377810B1 (en) * | 1999-06-11 | 2002-04-23 | Motorola, Inc. | Method of operation of mobile wireless communication system with location information |
EP1087478A1 (de) | 1999-09-27 | 2001-03-28 | Nortel Networks Limited | Erzeugung von kurzen optischen Pulsen durch stark komplex gekoppelte DFB-Laser |
US6456854B1 (en) * | 2000-05-08 | 2002-09-24 | Leap Wireless International | System and method for locating and tracking mobile telephone devices via the internet |
US6687504B1 (en) * | 2000-07-28 | 2004-02-03 | Telefonaktiebolaget L. M. Ericsson | Method and apparatus for releasing location information of a mobile communications device |
JP3770589B2 (ja) * | 2000-08-09 | 2006-04-26 | 矢崎総業株式会社 | 車両追跡システム、車両盗難警報システム、盗難車追跡システム、及び盗難警報車両追跡システム |
US20030013449A1 (en) * | 2001-07-11 | 2003-01-16 | Hose David A. | Monitoring boundary crossings in a wireless network |
-
2001
- 2001-11-27 US US10/496,956 patent/US7369863B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-30 DE DE10160502A patent/DE10160502B4/de not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-11-29 EP EP02798257A patent/EP1449285A2/de not_active Withdrawn
- 2002-11-29 US US10/495,937 patent/US7283573B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-11-29 AU AU2002363828A patent/AU2002363828A1/en not_active Abandoned
- 2002-11-29 JP JP2003550326A patent/JP2005512136A/ja active Pending
- 2002-11-29 KR KR10-2004-7006501A patent/KR20040070347A/ko not_active Application Discontinuation
- 2002-11-29 CA CA002468762A patent/CA2468762A1/en not_active Abandoned
- 2002-11-29 WO PCT/DE2002/004458 patent/WO2003049242A2/de not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69509152T2 (de) * | 1994-02-11 | 1999-10-28 | France Telecom, Paris | Wellenlängeabstimmbarer Laser mit virtuellem, selektiv ansteuerbarem verteiltem Bragg Reflektor |
DE19513198A1 (de) * | 1995-03-31 | 1996-10-02 | Hertz Inst Heinrich | Selbstpulsierender Mehrsektionslaser |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10319817A1 (de) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Nanoplus Gmbh Nanosystems And Technologies | Mehrsektionslaser |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20050020283A1 (en) | 2005-01-27 |
DE10160502B4 (de) | 2005-01-27 |
US20040258125A1 (en) | 2004-12-23 |
KR20040070347A (ko) | 2004-08-07 |
WO2003049242A3 (de) | 2004-03-11 |
US7369863B2 (en) | 2008-05-06 |
CA2468762A1 (en) | 2003-06-12 |
WO2003049242A2 (de) | 2003-06-12 |
US7283573B2 (en) | 2007-10-16 |
AU2002363828A8 (en) | 2003-06-17 |
JP2005512136A (ja) | 2005-04-28 |
EP1449285A2 (de) | 2004-08-25 |
AU2002363828A1 (en) | 2003-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0890204B1 (de) | Gütegesteuerter halbleiterlaser | |
DE69204183T2 (de) | Dispersionskorrekturvorrichtung für optische Faser. | |
DE3851874T2 (de) | Über ein Gitter gekoppelter, aus seiner Oberfläche strahlender Laser und Verfahren zu seiner Modulation. | |
DE69826088T2 (de) | Lasersender mit verminderter Verzerrung | |
DE69904850T2 (de) | Aktiv modengekoppelter multiwellenlängen-halbleiterlaser mit externem resonator | |
DE69609547T2 (de) | Optischer Halbleitervorrichtung, Antriebsverfahren und optisches Kommunikationssystem | |
DE4328777B4 (de) | Optische Filtervorrichtung | |
DE69610499T2 (de) | Multi-gigahertz-frequenzmodulation von oberflächenemittierendem laser mit vertikalem resonator | |
DE102009028823B4 (de) | Diodenlaser und Laserresonator für einen Diodenlaser mit verbesserter lateraler Strahlqualität | |
DE60026071T2 (de) | Abstimmbare laserquelle mit integriertem optischen verstärker | |
DE112012004235B4 (de) | Hochleistungshalbleiterlaser mit phasenangepasstem optischen Element | |
DE69115033T2 (de) | Wellenleiter-laser. | |
DE69532083T2 (de) | Optische vorrichtung | |
DE19744839A1 (de) | Festmoden-Halbleiter-Laser und Verfahren für seine Ansteuerung | |
DE10147353A1 (de) | Halbleiterlaser | |
DE10160502B4 (de) | Optische Mikrowellenquelle | |
DE60204168T2 (de) | Phasenverschobene oberflächenemittierende dfb laserstrukturen mit verstärkenden oder absorbierenden gittern | |
EP0704946B1 (de) | Optoelektronisches Multi-Wellenlängen Bauelement | |
DE60202683T2 (de) | Abstimmbarer laser | |
DE68919891T2 (de) | Nichtlineare optische Verstärkung. | |
DE3851764T2 (de) | Hybridlaser für optisches Nachrichtenwesen. | |
WO2009036904A1 (de) | Halbleiterlaser und verfahren zum betreiben eines halbleiterlasers | |
DE3889423T2 (de) | Filter mit abstimmbarer Wellenlänge. | |
DE69729548T2 (de) | Quelle für optische pulse | |
EP1676346A1 (de) | Oberflächenemittierender halbleiterlaser mit strukturiertem wellenleiter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right |