DE3000657A1

DE3000657A1 - Semiconductor laser wavelength stabiliser - has noise voltage detected at photodetector, and has control circuit for temp. of and/or injection current through laser

Info

Publication number: DE3000657A1
Application number: DE19803000657
Authority: DE
Inventors: Dr.rer.nat. Günther 7900 Ulm Arnold; Klaus Dr.-Ing. 7906 Blaustein Petermann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-01-10
Filing date: 1980-01-10
Publication date: 1981-07-16

Abstract

The laser radiation of the semiconductor laser, whose emission wavelength is to be stabilised, is passed from the front or rear laser mirror through a dispersive optical element, or through an element whose transmission loss is wavelength-dependent. After passing through this element the laser radiation is received by a photodetector (3) whose noise voltage is also detected. The semiconductor laser (1) temperature and/or the injection current through this laser, is controlled by an electronic circuit (4) in such a manner as to keep the noise voltage, detected at the photodetector, at a minimum. Pref. this voltage is measured by a frequency exceeding 10 kHz, but smaller than 10 MHz. The lazer radiation may reach the photodetector through an optical filter of such type that the wavelength dependent transmission change will reach its maximum at the respective laser wavelength.

Description

Anordnung zur Wellenlängenstabilisierung von Halbleiter-Arrangement for the wavelength stabilization of semiconductor

lasern Wenn in der optischen Nachrichtentechnik höchste Informatiorisraten übertragen werden sollen, ist es notwendig, daß der für die Nachrichtenübertragung verwendete Halbleiterlaser eine möglichst spektral schmale und dabei stabile Emission zeigt. Ebenso benötigt man eine stabile und spektral schmale Emission für Anwendungen, wo eine gute Kohärenz gefordert wird, wie z. B. für optische Sensoren, optische Meßtechnik, Holographie und dergleichen.lasern When the highest information rates in optical communication technology are to be transmitted, it is necessary that the message transmission semiconductor lasers used an emission that is as spectrally narrow as possible and stable at the same time shows. You also need a stable and spectrally narrow emission for applications where good coherence is required, e.g. B. for optical sensors, optical Metrology, holography and the like.

Es sind zwar Halbleiterlaser bekannt, die eine nahezu reine spektral einwellige Emission zeigen, aber bei diesen Lasern springt die Laserwellenlänge, wenn der Injektions strom oder die Temperatur sich ändern (siehe z. B.There are semiconductor lasers known that have an almost pure spectral show single-wave emission, but with these lasers the laser wavelength jumps, if the injection current or the temperature changes (see e.g.

J. Appl. Phys. 49 (1978), 4644 - 4648).J. Appl. Phys. 49: 4644-4648 (1978)).

Zur Erläuterung der Änderung der Emissionscharakteristik bei sich änderndem Strom bzw. sich ändernder Temperatur diene FIG. 1.To explain the change in the emission characteristics in itself changing current or changing temperature serve FIG. 1.

FIG. 1A zeigt das erwünschte Spektrum des Halbleiterlasers.FIG. 1A shows the desired spectrum of the semiconductor laser.

Der Laser emittiert im wesentlichen bei der Wellenlänge Am und die Moden bei Am 1 und Am+1 sind stark unterdriickt und haben gleiche Intensität. Dieses erwünschte Spektrum erhält man, wenn die Laserwellenlänge hm, wie sie durch den Laserresonator vorgegeben ist, mit der Wellenlänge Ag übereinstimmt, wobei #g die Wellenlänge bezeichnet, bei der die Verstärkung innerhalb des Lasers maximal wird.The laser emits essentially at the wavelength Am and the modes at Am 1 and Am + 1 are strongly suppressed and have the same intensity. This desired spectrum is obtained when the laser wavelength hm as it is through the laser resonator is given, corresponds to the wavelength Ag, where #g denotes the wavelength at which the gain within the laser is maximum will.

Wenn sich die Temperatur T in der aktiven Zone des Lasers ändert, ändern sich sowohl die Wellenlängen #m als auch #g, wobei für Laser auf GaAlAs-Basis ungefähr gilt: d#m/dT # 0,8 Å/K; d#g/dT # 2,5 Å/K.When the temperature T changes in the active zone of the laser, Both the wavelengths #m and #g change, whereby for lasers based on GaAlAs approximately: d # m / dT # 0.8 Å / K; d # g / dT # 2.5 Å / K.

Die Wellenlängen k und Ä, entfernen sich also mit der g m Temperatur voneinander ungefähr gemäß: d(#g-#m)/dT = 1,7 Å/K.The wavelengths k and A thus move away with the temperature g m from each other approximately according to: d (# g- # m) / dT = 1.7 Å / K.

In FIG. 1 ist die Ändernng des Spektrums von #m = #g (FIG. iA) bis #g = #m + ##/2 (FIG. 1C) dargestellt, wobei JA den Abstand zweier Lasermoden bezeichnet.In FIG. 1 is the change in the spectrum from #m = #g (FIG. IA) to #g = #m + ## / 2 (FIG. 1C), where YES denotes the distance between two laser modes.

FIG. 1B zeigt das Spektrum in einem Zwischenzustand. Der Übergang des Spektrums von FIG. 1A bis FIG. 1C entspricht mit den obigen Ausnahmen einer Temperaturänderung von ca. 0,9 K. Eine solche Änderung der Temperatur kann zum einen durch äußere Temperaturänderung (Änderung der Temperatur der Wärmesenke) hervorgerufen werden oder zum andern durch eine Änderung des Injektionsstromes durch den Laser.FIG. 1B shows the spectrum in an intermediate state. The transition of the spectrum of FIG. 1A to FIG. 1C corresponds to a with the above exceptions Temperature change of about 0.9 K. Such a change in temperature can on the one hand caused by external temperature change (change in the temperature of the heat sink) or, on the other hand, by changing the injection current through the laser.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Laseremission in einem Mode A zu stabilisieren, derart, daß m stets Am = Ä gilt, wobei Ä die Wellenlänge ist, bei der m g g die Verstärkung innerhalb des Lasers maximal ist, und die Intensitäten der unmittelbar benachbarten Moden bei #m-1 und #m+1 gleich sind.The invention is now based on the object of the laser emission in to stabilize a mode A in such a way that m always applies Am = Ä, where Ä is the wavelength where m g g the gain within the laser is maximum, and the intensities of the immediately adjacent modes at # m-1 and # m + 1 are the same.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dem Patentanspruch 1 zu entnehmen. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausbildungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung.The solution to this problem can be found in claim 1. the Subclaims contain advantageous designs or further developments of the invention.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sollen zunächst die Rauscheigenschaften eines Halbleiterlasers beschrieben werden.For a more detailed explanation of the invention, the noise properties should first be considered of a semiconductor laser.

Ein Halbleiterlaser mit stabiler Emissionscharakteristik zeigt immer ein Eigenrauschen, welches aufgrund der Quantenprozesse im Laser entsteht. Dieses Laserrauschen ist erheblich stärker als das reine Quantenrauschen einer weißen Lichtquelle, da das puantenrauschen durch den Laserprozeß verstärkt wird. Dabei findet zwischen den einzelnen Lasermoden eine Art Wettbewerb statt, der sich so äußert, daß ein statistischer Energieaustausch zwischen den Lasermoden stattfindet. Dieser Effekt wird als "Wettbewerbsrauschen" bezeichnet.A semiconductor laser with stable emission characteristics always shows a self-noise that arises due to the quantum processes in the laser. This Laser noise is considerably stronger than the pure quantum noise of a white light source, because the noise is amplified by the laser process. This takes place between the individual laser modes a kind of competition instead, which expresses itself in such a way that a statistical energy exchange takes place between the laser modes. This effect is referred to as "competitive noise".

Dieses Wettbewerbsrauschen führt dazu, daß ein einzeln nachgewiesener Lasermode, z. B. der bei k emittierende, m ein sehr viel größeres Rauschen zeigt, als wenn alle Lasermoden gleichartig detektiert werden, denn der Photodetektor integriert über sämtliche Moden. Zu beachten ist dabei, daß dieses Wettbewerbsrauschen umso größer wird, je größer die Intensität der unmittelbar benachbarten Lasermoden, also der bei A 1 und Xm 1 emittierenden Moden, ist. Im Fall des Spektrums gemäß FIG. 1A ist das Wettbewerbsrauschen minimal, während es im Fall des Spektrums gemäß FIG. IC maximal wird.This competitive noise leads to the fact that an individually proven Laser mode, e.g. B. the m emitting at k shows a much larger noise, than if all laser modes are detected in the same way, because the photodetector is integrated across all fashions. It should be noted that this competition noise is all the more the greater the intensity of the immediately adjacent laser modes, that is the modes emitting at A 1 and Xm 1. In the case of the spectrum according to FIG. 1A, the competitive noise is minimal, while in the case of the spectrum according to FIG. IC becomes maximum.

Erfindungsgemäß wird die Wellenlängenstabilisierung nun derart durchgeführt, daß das Wettbewerbsrauschen auf ein Minimum geregelt wird.According to the invention, the wavelength stabilization is now carried out in such a way that that the noise of competition is regulated to a minimum.

Das Wettbewerbsrauschen ist dann detektierbar, wenn die einzelnen Lasermoden unterschiedlich vom Photodetektor empfangen werden (siehe G. Arnold, J.F. Berlec, K. Petermann; 5th Europ. Conf. on Opt. Comm., Amsterdam log79, Vortrag 4.4), wenn sich also das Rauschen der einzelnen Moden nicht mehr im Photodetektor wegmittelt. Eine solche unterschiedliche Detektion kann entweder dadurch erreicht werden, daß die einzelnen Lasermoden eine unterschiedliche Laufzeit zwischen Laser und Photodiode besitzen (Dispersion) oder daß die einzelnen Lasermoden unterschiedliche Transmissionsverluste zwischen der Erzeugung der Photonen im Laser und der Erzeugung von Ladungsträgern im Photodetektor erleiden.The noise of competition can be detected when the individual Laser modes are received differently by the photodetector (see G. Arnold, J.F. Berlec, K. Petermann; 5th Europ. Conf. on Opt. Comm., Amsterdam log79, lecture 4.4), if the noise of the individual modes is no longer in the photodetector mediated away. Such a different detection can either be achieved thereby that the individual laser modes have a different transit time between lasers and photodiode (dispersion) or that the individual laser modes are different Transmission losses between the generation of the photons in the laser and the generation from charge carriers in the photodetector.

Der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung ist in FIG. 2 gezeigt. Der Halbleiterlaser 1 strahlt sowohl vom vorderen als auch vom hinteren Laserspiegel Laserlicht ab. In FIG. 2 wird angenommen, daß das Laserlicht vom hinteren Laserspiegel für die Regelung verwendet wird, aber eine Verwendung des Lichts des vorderen Laserspiegels wäre genauso möglich.The basic structure of the arrangement according to the invention is shown in FIG. 2 shown. The semiconductor laser 1 radiates from both the front and the rear Laser mirror emits laser light. In FIG. 2 it is assumed that the laser light comes from the rear Laser mirror is used for regulation, but one using the light of the front laser mirror would be just as possible.

Das vom hinteren Laserspiegel abgestrahlte Licht gelangt zu dem optischen Element 2, das entweder dispersiv ist (unterschiedliche Laufzeiten der einzelnen Lasermoden) oder dessen Transmissionsverluste wellenlängenabhängig sind (unterschiedliche Transmission der einzelnen Lasermoden). Nachdem das Laserlicht das optische Element 2 passiert hat, wird es vom Photodetektor 3 empfangen. Das Gleichlichtsignal des Photodetektors kann dabei dazu dienen, die Gleichlichtleistung des Halbleiterlasers konstant zu halten, während die Rauschleistung am Photodetektor 3 in einer elektronischen Schaltung 4 dazu benutzt wird, den Strom I durch den Halbleiterlaser und/oder die Temperatur T am Halbleiterlaser derart zu regeln, daß die Rauschleistung minimal wird.The light emitted by the rear laser mirror reaches the optical one Element 2, which is either dispersive (different transit times of the individual Laser modes) or whose transmission losses are wavelength-dependent (different Transmission of the individual laser modes). After the laser light hits the optical element 2 has passed, it is received by the photodetector 3. The constant light signal of the The photodetector can be used to measure the constant light output of the semiconductor laser to keep constant, while the noise power at the photodetector 3 in an electronic Circuit 4 is used to the current I through the semiconductor laser and / or the Temperature T to regulate the semiconductor laser in such a way that the noise power becomes minimal.

Wenn bei dieser Minimierung des Rauschens dieGLeichlichtleistung nicht verändert werden soll, ist bei Änderung der Temperatur um AT auch gleichzeitig der Injektionsstrom ungefähr um Al = Ith AT zu ändern, wobei 1th den Schwellen-T strom des Halbleiterlasers bezeichnet, dessen Temperaturabhängigkeit durch Ith = I exp (T/T 0 mit der charakteristischen Temperatur T gegeben ist.If, with this minimization of the noise, the DC light output is not is to be changed, if the temperature changes by AT, the is also at the same time Injection current roughly to change Al = Ith AT, where 1th is the threshold T current of the semiconductor laser, the temperature dependence of which is given by Ith = I exp (T / T 0 is given with the characteristic temperature T.

0 Die Rauschleistung wird von der elektronischen Schaltung 4 bei einer Frequenz f mit einer Rauschbandbreite Af ausgewertet, wobei f vorzugsweise zwischen 10 kHz und 10 MHz gewählt werden sollte. Bei sehr kleinen Frequenzen f< 10 kHz wird das vom Photodetektor detektierte Rauschen durch mögliche Vibration zwischen Laser 1 und Photodetektor 3 sowie durch das 1/f-Rauschen verfälscht, während bei Frequenzen oberhalb von 10 MHz das zu detektierende Wettbewerbsrauschen zurückgeht. Ansonsten wird die Frequenz f derart festgelegt, daß etwaige zusätzliche Rauschquellen, wie sie z. B. durch Reflexionen zurück in den Laser auftreten, möglichst geringes Rauschen bei der Frequenz f aufweisen. Ebenso sollte ein etwaiges Modulationssignal bei der Frequenz f eine möglichst geringe Leistungsdichte haben, um das Regelsignal nicht zu verfälschen. 0 The noise power is generated by the electronic circuit 4 at a frequency f evaluated with a noise bandwidth Af, where f is preferably between 10 kHz and 10 MHz should be selected. At very low frequencies f < 10 kHz is the noise detected by the photodetector due to possible vibration between laser 1 and photodetector 3 and falsified by the 1 / f noise, while at frequencies above 10 MHz the competitive noise to be detected decreases. Otherwise, the frequency f is set in such a way that any additional noise sources how they z. B. occur through reflections back into the laser, as little as possible Exhibit noise at frequency f. Any modulation signal should also at the frequency f have the lowest possible power density to the control signal not to falsify.

Für eine zuverlässige Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Wahl eines geeigneten optischen Elementes 2 von großer Bedeutung. Im einfachsten Fall läßt sich für das optische Element 2 ein optisches Filter verwenden. Maximale Empfindlichkeit wird erreicht, wenn die Änderung der Transmission mit der Wellenlänge gerade bei der Laserwellenlänge maximal wird. Wenn wir annehmen, daß bei der Laserwellenlänge die Transmission R des Filters sich mit der Wellenlänge ändert gemäß 1 dgl 0,05/nu, L entspricht dies bei einem Modenabstand 6N = 32 einem Transmissionsunterschied zwischen benachbarten Lasermoden von 1,5 . In der Schrift "G. Arnold, F.J. Berlec, K. Petermann, 5th Europ. Conf. on Opt. Comm., 1979, Vortr. 4.4" wurde gezeigt, daß ein solcher Transmissionsunterschied zu einer Änderung des Rauschens um 15 dB führt, je nachdem, ob das Laserspektrum dem Spektrum in FIG. 1A oder in FIG. 1C entspricht.For a reliable operation of the arrangement according to the invention the choice of a suitable optical element 2 is of great importance. In the simplest In this case, an optical filter can be used for the optical element 2 use. Maximum sensitivity is achieved when the change in transmission increases with the Wavelength just when the laser wavelength becomes maximum. If we assume that at the laser wavelength the transmission R of the filter varies with the wavelength changes according to 1 dgl 0.05 / nu, L this corresponds to a mode spacing 6N = 32 Transmission difference between neighboring laser modes of 1.5. In scripture "G. Arnold, F.J. Berlec, K. Petermann, 5th Europ. Conf. On Opt. Comm., 1979, lect. 4.4 "it has been shown that such a transmission difference leads to a change in the Noise by 15 dB, depending on whether the laser spectrum corresponds to the spectrum in FIG. 1A or in FIG. 1C corresponds.

Das Filter zwischen Laser 1 und Photodetektor 3 kann auch entfallen, wenn der Quantenwirkungsgrad der Photodiode wellenlängenabhängig ist. Ein solcher wellenlängenabhängiger Quantenwirkungsgrad wirkt genauso wie eine wellenlängenabhängige Transmission eines Filters.The filter between laser 1 and photodetector 3 can also be omitted, when the quantum efficiency of the photodiode is wavelength dependent. Such a A wavelength-dependent quantum efficiency has the same effect as a wavelength-dependent one Transmission of a filter.

Der Nachteil der oben beschriebenen Anordnungen besteht noch darin, daß ein gegebenes Filter im allgemeinen nur in einem kleinen Wellenlängenbereich zu einer großen Empfindlichkeit bei der Detektion des Rauschens führt.The disadvantage of the arrangements described above is that that a given filter generally only covers a small range of wavelengths leads to great sensitivity in the detection of the noise.

Zwar sind bereits Filter vorgeschlagen worden, deren Wellenlängenabhängigkeit sich nachträglich einfach einstellen läßt (deutsche Patentanmeldung P 29 26 977.0).Filters have already been proposed, their wavelength dependence can be easily adjusted afterwards (German patent application P 29 26 977.0).

Eine eventuell günstigere Lösung besteht jedoch darin, ein Filter zu verwenden, dessen Transmission sich periodisch mit der Wellenlänge über einen größeren Wellenlängenbereich ändert.A possibly cheaper solution, however, is to use a filter to use, the transmission of which varies periodically with the wavelength over a larger wavelength range changes.

Ein solches Filter erhält man, indem das Laserlicht in mindestens zwei Lichtwege unterschiedlicher Länge aufgespalten wird, die vor dem Photodetektor 3 wieder zusammenge führt werden. Bei der Zusammenführung der verschiedenen Lichtwege entstehen Interferenzen, die je nach Wellenlänge konstruktiv oder destruktiv sein können. Die Transmission ändert sich dann periodisch mit der Wellenlänge. Ein solches Filter mit Fasern ist in FIG. 3 skizziert, wobei das Filter aus den einwelligen Fasern 5, 6, 7, 8 besteht.Such a filter is obtained by putting the laser light in at least two light paths of different lengths are split up in front of the photodetector 3 are brought together again. When bringing together the various light paths interferences arise which, depending on the wavelength, can be constructive or destructive can. The transmission then changes periodically with the wavelength. One such Filter with fibers is shown in FIG. 3 outlined, the filter consisting of the single-wave Fibers 5, 6, 7, 8.

Das Laserlicht wird in Faser 5 eingekoppelt und mittels eines optischen Teilers auf die Fasern 6, 7 aufgeteilt und schließlich mit einem weiteren optischen Teiler in Faser 8 eingekoppelt und schließlich vom Photodetektor 3 detektiert.The laser light is coupled into fiber 5 and by means of an optical Splitter on the fibers 6, 7 divided and finally with another optical Splitter coupled into fiber 8 and finally detected by photodetector 3.

Die Transmission (X) dieser Anordnung zwischen Halbleiterlaser 1 und Photoempfänger 3 ist in FIG. 4 dargestellt. Die Transmission schwankt zwischen 5= 1 für konstruktive Interferenz am Ubergang zur Faser 8 und t= 0 für destruktive Interferenz. Die Transmission ist periodisch mit der Periode N2/(2Atc), wobei c die Lichtgeschwindigkeit und At den Laufzeitunterschied zwischen den Wellen in Faser 6 und Faser 7 bezeichnet. Bei einem solchen Filter kann der Transmissionsunterschied zwischen benachbarten Lasermoden bis zu 100 % betragen, so daß das Wettbewerbsrauschen gut vom Photodetektor 3 detektiert werden kann. Nachteilig ist jedoch, daß die Transmissionscharakteristik nicht stabil ist, sondern aufgrund äußerer Temperatureinflüsse oder äußeren Druckes schwankt. Die gestrichelte bzw. strichpunktierte Kurve in FIG. 4 geben die Transmissionscharakteristiken bei derartigen Einflüssen an. Aufgrund der Schwankungen schwankt auch das Rauschsignal an der Photo- diode, was eine Regelung erschwert. Dieser Nachteil laßt sich vermeiden, wenn die Ausbreitungskonstante in einer der Fasern 6, 7 periodisch moduliert wird, z. B. mit Hilfe eines Elektromagneten, der die Faser periodisch zusammenpreßt. Die Rauschspannung schwankt dann im Takte dieser Modulation; und der Spitzen- oder Mittelwert dieser Rauschspannung stellt dann wieder eine zuverlässige Größe für die Regelung dar.The transmission (X) of this arrangement between semiconductor laser 1 and Photo receiver 3 is shown in FIG. 4 shown. The transmission fluctuates between 5 = 1 for constructive interference at the transition to fiber 8 and t = 0 for destructive Interference. The transmission is periodic with the period N2 / (2Atc), where c the speed of light and At the difference in time of flight between the waves in fiber 6 and fiber 7 denotes. With such a filter, the transmission difference between neighboring laser modes can be up to 100%, so that the competitive noise can be detected well by the photodetector 3. However, it is disadvantageous that the transmission characteristic is not stable, but due to external temperature influences or external pressure fluctuates. The dashed or dash-dotted curve in FIG. 4 give the transmission characteristics with such influences. Due to the fluctuations, the noise signal also fluctuates at the photo diode, which makes regulation difficult. This disadvantage can be avoided if the propagation constant in one of the fibers 6, 7 is periodic is modulated, e.g. B. with the help of an electromagnet, which the fiber periodically compresses. The noise voltage then fluctuates in time with this modulation; and the peak or mean value of this noise voltage then again represents a reliable one Size for the regulation.

Eine ähnliche Anordnung wird häufig für optische Sensoren verwendet, so daß das Rauschsignal am Photodetektor derartiger Sensoren direkt für die Wellenlängenstabilisierung des Halbleiterlasers 1 dienen kann.A similar arrangement is often used for optical sensors, so that the noise signal on the photodetector of such sensors is used directly for wavelength stabilization of the semiconductor laser 1 can serve.

Eine Filtercharakteristik wie in FIG. 4 erhält man ebenfalls, wenn man das Laserlicht in eine vielwellige Faser einkoppelt und am Ende nur einen Teil des die Faser verlassenden Lichts detektiert. Eine solche Anordnung ist deshalb ebenfalls als optisches Element 2 zwischen Halbleiterlaser 1 und Photoempfänger 3 verwendbar.A filter characteristic as shown in FIG. 4 is also obtained if the laser light is coupled into a multi-wave fiber and only part of it at the end of the light leaving the fiber is detected. Such an arrangement is therefore also as an optical element 2 between semiconductor laser 1 and photoreceiver 3 usable.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist noch einmal in FIG. 5 skizziert. FIG. 5A zeigt eine Seitenansicht, FIG. 5B die Draufsicht. Das optische Element 2 ist hier ein Interferenzfilter, dessen Transmission t sich bei der Laserwellenlänge gemäß 1 z = = i/nm ändert, so daß der unmittelbar dahinter angeordnete Photodetektor 3 das Wettbewerbsrauschen detektieren kann. »as Rauschen-wird bei einer Frequenz f = 100 kHz ... 1 MHz (einstellbar) detektiert.An embodiment of the invention is shown again in FIG. 5 outlined. FIG. 5A shows a side view, FIG. 5B is the top view. The optical element 2 here is an interference filter whose transmission t is at the laser wavelength according to 1 z = = i / nm changes, so that the photodetector arranged immediately behind it 3 can detect the noise of competition. “The noise becomes at a frequency f = 100 kHz ... 1 MHz (adjustable) detected.

Der Injektionsstrom I wird mit einer Frequenz # # 10 ...The injection current I is generated with a frequency # # 10 ...

1000 Hz um einen Mittelwert Im mit der Amplitude #I modum liert. Diese Modulation mit #I bewirkt eine Temperaturänderung in der aktiven Zone von #T = #I . U . Rw, wobei U die am HaLbleiterlaser abfallende Spannung und Rw den Wärmewiderstand bezeichnen. #I wird derart gewählt, daß #T bei ca. 0,1 ... 0,5 K liegt. Für Rw = 50 K/W und U = 2 V würde dies einem #I # 1 ... 5mA entsprechen. Im Takt der Frequenz # schwankt auch die Rauschleistung PR, die vom Photodetektor empfangen wird. Die Rauschleistung wird bei den Strömen I + #I und I - #I detektiert, wobei die Änderung der Wärmesenkentemperatur entsprechend dTm ~ PR(I - #I) - PR(I + #I) # A dt durchgeführt wird.1000 Hz modumed around a mean value Im with the amplitude #I. These Modulation with #I causes a temperature change in the active zone from #T = #I . U. Rw, where U is the voltage drop across the semiconductor laser and Rw is the thermal resistance describe. #I is chosen in such a way that #T is approx. 0.1 ... 0.5 K. For Rw = 50 K / W and U = 2 V this would correspond to a #I # 1 ... 5mA. In the beat of the frequency # The noise power PR received by the photodetector also varies. the Noise power is detected for the currents I + #I and I - #I, with the change the heat sink temperature corresponding to dTm ~ PR (I - #I) - PR (I + #I) # A dt performed will.

Die in obiger Gleichung als A eingeführte Größe läßt sich vorteilhaft erhalten, wenn man das Rauschsignal mit einem Lock-in-Verstärker verstärkt, der bei der Frequenz v synchronisiert wird, Statt I um den Mittelwert I zu modum lieren, kann auch die Temperatur der Wärmesenke um den Mittelwert T moduliert werden, wobei zweckmäßigerweise ungefähr #T = #I To gelten soll, um nur das Spektrum und Ith nicht die Lichtausgangsleistung periodisch zu ändern.The quantity introduced as A in the above equation can be advantageous obtained by amplifying the noise signal with a lock-in amplifier, the is synchronized at the frequency v, instead of modulating I by the mean value I, the temperature of the heat sink can also be modulated around the mean value T, where expediently roughly #T = #I To should apply to only the spectrum and Ith not periodically change the light output power.

DAS Filter 2 und die Photodiode 3 sind bei der Anordnung nach FIG. 5 schräg angeordnet, um eine Reflexion zurück in den Laser zu vermeiden.DAS filter 2 and photodiode 3 are in the arrangement of FIG. 5 arranged at an angle to avoid reflection back into the laser.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims 1. Arrangement for stabilizing the emission waves of semiconductor lasers, in which the laser light from the front or rear laser mirror by an optical element which is dispersive or its transmission ratio st is wavelength dependent, passes through and received by a photodetector is, characterized1 that the noise voltage is detected on the photodetector (3) and the temperature of the semiconductor laser (1) and / or the injection current through The HalbLeiterl.aser is regulated in this way by means of an electronic circuit (4) that the noise voltage detected by the photodetector is minimal (FIG. 2).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the noise voltage is measured at a frequency f which is greater than 10 kHz and less than 10 MHz.

3, arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the laser light passes through an optical filter to the photodetector, the filter is chosen such that the change in transmission with wavelength is straight at the laser wavelength is maximum.

4. Arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the laser light goes directly to the photodiode, the quantum efficiency the photodiode is wavelength dependent.

5. Arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the laser light is split into at least two light paths of different lengths is brought together again on or in front of the photodetector and removed from the photodetector can be partially detected.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the laser light is coupled into two single-wave fibers and these fibers in turn to a single-wave Fiber are coupled, the light of which is registered by the photodetector.

7. Arrangement according to claim 5, characterized in that the laser light is coupled into a multi-wave fiber and the light guided in this fiber is partially detected by the photoreceiver.

8. Arrangement according to one of claims 6 or 7, characterized in that that the propagation constant of some or all waves guided in the fibers is modulated and to control the noise voltage on the photodetector over at least a period of the modulation is averaged.

9. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the temperature T or the m Current Im of the laser cyclically + # T or - # T or + A # or -hI changed and the temperature T is then regulated in this way that the noise voltage at + AT or + AI is equal to the noise voltage at -AT or -hI will.