DE3715101A1 - Kontrolle von intensitaet und wellenlaenge einer laserdiode - Google Patents

Kontrolle von intensitaet und wellenlaenge einer laserdiode

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Description

Die Erfindung betrifft allgemein Quellen kohärenten Lichtes, und insbesondere Laserdioden. Spezieller betrifft die Erfindung Geräte und Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung der Emissionswellenlänge und der Ausgangsintensität von Laserdioden.
Die Entwicklung und praktische Verwirklichung von Fühlersystemen, welche einen optischen Signaleingang benötigen, und von faseroptischen Nachrichtensystemen mit hoher Datenrate, erfordern Stabilität des optischen Impulseingangs an die optischen Fasern. Derartige Systeme können Halbleiter-Diodenlaser als Lichtquellen verwenden.
Es gibt wenigstens drei Gruppen von Laserdioden, die nach ihrer Struktur eingeteilt werden. Einfache Diodenlaser sind sogenannte Homostrukturlaser, da sie aus einem einzigen Halbleitermaterial hergestellt sind. Eine Homostrukturlaserdiode kann beispielsweise Gebiete aus n-Typ und p-Typ-Galliumarsenid umfassen. Die Kombination von aus dem n-Bereich in den p-Bereich injizierten Elektronen mit Löchern, oder positiven Ladungsträgern im p- Bereich bewirkt die Emission von Laserlicht. Alle Laserdioden umfassen zwei polierte parallele Flächen, die senkrecht zur Ebene des pn-Übergangs, also der Verbindungsstelle zwischen den Bereichen vom p-Typ und n-Typ liegen. Das emittierte Licht wird in dem Bereich zwischen den polierten Flächen hin- und herreflektiert und wird folglich bei jedem Durchgang durch den pn-Übergang verstärkt.
Ein typischer Einzel-Heterostruktur-Halbleiterlaser besitzt eine zusätzliche Schicht aus Aluminiumgalliumarsenid, in der einige der Galliumatome in dem Galliumarsenid durch Aluminiumatome ersetzt sind. Injizierte Elektronen werden an der Aluminiumgalliumarsenidschicht gestoppt, wodurch ein Laserlicht höherer Intensität emittiert wird, als es gewöhnlich bei einem Homostrukturdiodenlaser geschieht.
Ein typischer Doppel-Heterostruktur-Halbleiterlaser umfaßt drei Schichten aus Galliumarsenid, die durch zwei Schichten aus Aluminiumgalliumarsenid getrennt sind. Die Vorauswahl von Materialien entweder des n-Typs oder p-Typs bewirkt weitere Zunahmen der Intensität des emittierten Laserstrahls.
Die Intensität und die Wellenlänge des aus einer Laserdiode injizierten Lichtes variieren als Funktionen der Betriebstemperatur und des Injektionsstromes, der zur Zufuhr von Elektronen angelegt wird. Die wirksame Verwendung einer Laserdiode als Lichtquelle erfordert häufig ein Ausgangssignal bekannter Intensität und Wellenlänge. Sowohl die Intensität als auch die Wellenlänge sind nichtlineare Funktionen des Injektionsstromes und der Betriebstemperatur der Laserdiode.
Frühere Verfahren zur Regelung der Wellenlänge oder Intensität der Emission haben ohne Variante Kontrollsysteme verwendet, bei denen entweder die Temperatur oder der Injektionsstrom zur Einstellung der Wellenlänge verändert wird. Derartige Systeme können eine Kopplung eines gedämpften harmonischen Oszillators zwischen dem Injektionsstrom und der Temperatur zeigen. Frühere Kontrollsysteme, welche die Intensität und die Wellenlänge regeln, haben den Nachteil, daß sie eine übermäßig lange Zeit benötigen, um die erwünschte Wellenlänge und Intensität zu erreichen. In einigen schwierigen Betriebssituationen werden die gewünschten Werte der Wellenlänge und der Intensität nie erreicht, da das System um die erwünschten Werte schwingt.
Durch die Erfindung werden eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Emissionswellenlänge und der Ausgangsintensität einer Laserdiode geschaffen. Das Steuersystem und das Verfahren gemäß der Erfindung bieten die Möglichkeit, die Zeit zu vermindern, die zur Erzielung erwünschter Werte der Intensität und der Wellenlänge für das Ausgangssignal einer Laserdiode konsistent bzw. widerspruchsfrei mit thermischen Verzögerungszeiten erforderlich ist. Die Regelstabilität wird aufgrund des Systems mit geschlossener Schleife vergrößert, wodurch die Intensität und die Wellenlänge die erwünschten Werte exponentiell annähern und dabei der Injektionsstrom und die Temperatur entkoppelt sind. Die Möglichkeit, Zeitkonstanten unabhängig für den Strom und die Temperatur einzustellen, bietet verschiedene Vorteile in praktischen Systemgestaltungen, in denen thermische Verzögerungen das Temperaturansprechverhalten verzögern.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur gleichzeitigen Regelung der Intensität und der Wellenlänge eines optischen Ausgangssignals aus einer Laserdiode kann die Schritte umfassen, daß die Intensität des optischen Signals ermittelt wird und ein erwünschter Wert der Intensität mit der ermittelten bzw. abgefühlten Intensität verglichen wird, um ein Intensitätsfehlersignal zu erzeugen. Das Verfahren kann ferner die Schritte umfassen, daß die Wellenlänge des optischen Signals ermittelt bzw. abgefühlt wird und ein erwünschter Wert der Wellenlänge mit der ermittelten Wellenlänge verglichen wird, um ein Wellenlängenfehlersignal zu erzeugen. Das Verfahren umfaßt ferner die Schritte, daß ein Temperaturfehlersignal erzeugt wird, das eine Funktion der Wellenlängen- und Intensitätsfehlersignale ist, und daß ein Injektionsstromfehlersignal erzeugt wird, das eine Funktion der Wellenlängen- und Intensitätsfehlersignale ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt überdies die Schritte, daß die Temperatur der Laserdiode als Funktion des Temperaturfehlersignals eingestellt wird, und daß der Injektionsstrom der Laserdiode als Funktion des Injektionsstromfehlersignals eingestellt wird.
Bei dem Schritt der Bestimmung des Temperaturfehlers kann vorgesehen sein, daß das Wellenlängenfehlersignal als Funktion der Veränderungsrate der Intensität des optischen Signals bezüglich des Injektionsstroms der Laserdiode an einer vorbestimmten Betriebstemparatur der Laserdiode berechnet wird, und als eine Funktion der Veränderungsrate der Intensität des optischen Signals bezüglich des Injektionsstroms der Laserdiode an einer vorbestimmten Betriebstemperatur der Laserdiode.
Bei der Bestimmung des Injektionsstromfehlersignals kann vorgesehen sein, daß das Wellenlängenfehlersignal als Funktion der Veränderungsrate der Wellenlänge bezüglich der Temperatur der Laserdiode bei einer vorbestimmten Betriebsinjektionsstromveränderung und als eine Funktion der Veränderungsrate der Intensität bezüglich der Temperatur der Laserdiode bei einem vorbestimmten Betriebsinjektionsstroms berechnet wird.
Ein System zur gleichzeitigen Regelung der Intensität und der Wellenlänge eines optischen Ausgangssignals aus einer Laserdiode umfaßt Mittel zur Ermittlung der Intensität des optischen Signals und Mittel zum Vergleich eines gewünschten Wertes der Intensität mit der ermittelten Intensität, um ein Intensitätsfehlersignal zu erzeugen. Das System umfaßt ferner Einrichtungen zur Ermittlung bzw. Abfühlung der Wellenlänge des optischen Signals und Einrichtungen zum Vergleichen eines gewünschten Wertes der Wellenlänge mit der ermittelten Wellenlänge, um ein Wellenlängenfehlersignal zu erzeugen. Das System umfaßt zusätzlich Einrichtungen zur Erzeugung eines Temperaturfehlersignals, das eine Funktion der Wellenlängen- und Intensitätsfehlersignale ist, und Einrichtungen zur Erzeugung eines Injektionsstromfehlersignals, das eine Funktion der Wellenlängen- und Intensitätsfehlersignale ist. Das System umfaßt ferner Einrichtungen zum Einstellen der Temperatur der Laserdiode als Funktion des Temperaturfehlersignals und Einrichtungen zum Einstellen des Injektionsstroms der Laserdiode als Funktion des Injektionsstromfehlersignals.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Schaltung;
Fig. 2 eine graphische Darstellung einer Wellenlängenänderung als Funktion der Laserdiodentemperatur; und
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Wellenlängenänderung als Funktion des Injektionsstroms der Laserdiode.
Die Intensität und die Wellenlänge einer Laserdiode sind nichtlineare Funktionen des Injektionsstroms der Betriebstemperatur der Laserdiode. Wenn eine Laserdiode in engen Bereichen von Temperatur und Strom betrieben wird, hängen die optische Intensität, die optische Wellenlänge, der Injektionsstrom und die Temperatur der Laserdiode wie folgt zusammen:
Δ I = (w I/δ i) To Δ i + (δ I/-δ T) io Δ T (1)
Δλ = (δλ/δ i) To Δ i + (δλ /δ T) io Δ T (2)
wobei,
Δ I die Veränderung der Intensität des optischen Ausgangssignals von der Diode ist;
Δλ die Veränderung der Wellenlänge des optischen Ausgangssignals aus der Laserdiode;
Δ i die Veränderung des Injektionsstroms;
Δ T die Veränderung der Temperatur der Laserdiode;
(δ I/δ i) To  die Veränderung der Intensität aufgrund einer Veränderung des Injektionsstroms um seinen Betriebswert i o herum bei konstanter Temperatur;
(δ I/w T) io  die Veränderung der Intensität aufgrund einer Veränderung der Temperatur der Laserdiode um ihren Betriebswert T o herum für einen konstanten Wert des Injektionsstroms;
(δλ/δ i) To  die Veränderung der optischen Wellenlänge aufgrund einer Veränderung des Injektionsstroms um seinen Betriebswert i o herum bei konstanter Temperatur; und
(δλ/δ T) io  die Veränderung der Wellenlänge aufgrund einer Veränderung der Temperatur der Laserdiode um ihren Betriebswert T o herum für einen konstanten Wert des Injektionsstroms.
Die vorstehend definierten partiellen Ableitungen sind Parameter, die für eine vorgegebene Laserdiode gemessen werden können. Im Prinzip ist es möglich, eine Steuer- bzw. Regelschaltung derart aufzubauen, daß die Intensität und die Wellenlänge auf spezifische Werte dadurch eingestellt werden, daß der Diodenstrom und die Temperatur um die Betriebswerte i o und T o herum verändert werden. Die Steuergleichungen werden durch Lösung der Gleichungen (1) und (2) für Δ i und Δ T erhalten:
Δ i = [(δλ/δ T) io Δ I - (δ I/δ T) io Δλ]D -1 (3)
Δ T = [-(δλ/δ i) To Δ I + (δ I/δ i) To Δλ] D -1 (4)
D = (δ I/δ i) To (δλ/δ T) io - (δ I/δ T) io (δλ/δ i) To -(5)
Es ist dabei angenommen, daß D wie vorstehend in Gleichung (5) definiert ist, in den interessierenden Bereichen der Variablen nicht gleich Null ist. Die Gleichungen (3) und (4) können in einfacherer Form wie folgt angegeben werden:
Δ i = [E Δ I + B Δλ] (6)
Δ T = [C Δ I + A Δλ] (7)
wobei
A = (δ I/δ i) To D -1; (8)
B = -(δ I/δ T) io D -1; (9)
C = -(δλ/δ i) To D -1; and (10)
E = (δλ/w T) io D -1. (11)
Wie in der Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt eine Steuerschaltung 10 einen Fühler 16, der ein Ausgangssignal liefert, welches die Wellenlänge des Lichts anzeigt, das von einer Laserdiode 14 emittiert wird. Der Ausgangsstrahl der Laserdiode 14 fällt auf einen ersten Strahlteiler 15, der den größten Teil des Laserdiodenausgangs unabgelenkt hindurchläßt, so daß er sich zu einem anderen Gerät (nicht gezeigt) fortpflanzen kann, das zum Empfang von Licht aus der Laserdiode 14 positioniert ist. Ein Teil I r des Laserdiodenausgangs wird durch den Strahlteiler 15 zu einem zweiten Strahlteiler 17 reflektiert, der einen Teil I r1 der Intensität I r zum Wellenlängenfühler 16 lenkt. Der Wellenlängenfühler 12 kann irgendeine bekannte Einrichtung sein, wie ein Absorbtionsdetektor oder ein Faraday-Detektor in einem Alkalimetalldampf.
Ein zweiter Teil I r2 der Intensität I r , die auf den zweiten Strahlteiler auftrifft, geht durch diesen Strahlteiler hindurch und trifft auf einen Intensitätsfühler 12 auf. Der Intensitätsfühler 12 liefert ein Ausgangssignal, das die Intensität des Lichtes angibt, das von der Laserdiode 14 emittiert wird. Der Intensitätsfühler 12 kann beispielsweise eine Fotodiode sein. Es gibt viele bekannte Verfahren zur Bestimmung der Intensität und der Wellenlänge einer Laserdiode, wobei die hier angegebenen Verfahren nur beispielsweise Verfahren sind, die als zufriedenstellend zur Ausführung der Erfindung erachtet wurden.
Gemäß der Fig. 1 liefert die Steuerschaltung ein Signal, das eine Schätzung des erwünschten Stromes I o zu einer Summierschaltung 18 angibt. Die Steuerschaltung liefert an eine Summierschaltung 20 auch ein Signal, das eine Schätzung der gewünschten Wellenlänge λ o angibt. Die Summierschaltungen 18 und 20 subtrahieren erwünschte Werte I o und g o , die von den Schätzwerten I und λ subtrahiert werden, um die Fehlersignale zu erzeugen:
I - I o = Δ I (12)
λ - λ o = Δλ (13)
Die vorstehend angegebenen Werte von Δ I und Δλ werden verarbeitet, um Schätzwerte des Fehlers Δ i im Injektionsstrom des Fehlers Δ T der Temperatur der Laserdiode 14 zu erhalten. Diese Fehler werden über der Zeit integriert, um den erwünschten Injektionsstrom und die Temperatur zu erhalten.
Gemäß der Fig. 1 wird ein Signal, das den gewünschten Wellenlängenausgang Δλ aus der Summierschaltung 20 angibt, an ein Paar von Multiplizierschaltungen 22 und 24 eingegeben. Die Multiplizierschaltung 22 multipliziert das Δλ-Signal mit A = (δ I/δ i) To D -1 und die Multiplizierschaltung 24 multipliziert das Δλ Signal mit B = -(δ I/δ T) io D -1. Die Summierschaltung 18 gibt am Ausgang ein Signal ab, das den erwünschten Strom I angibt, und legt es an ein Paar von Multiplizierschaltungen 26 und 28. Die Multiplizierschaltung 26 multipliziert das Stromsignal mit C = -(δλ/δ T) io D -1, während die Multiplizierschaltung 28 das Stromsignal mit E = (δλ/δ T) io D -1 multipliziert.
Der Ausgang A Δλ der Multiplizierschaltung 22 und der Ausgang C Δ I der Multiplizierschaltung 26 werden an eine Summierschaltung 30 eingegeben. Der Ausgang der Summierschaltung 30 beträgt dann Δ T = [-(δλ/δ i) To Δ I + (δ I/δ i) To Δλ] D -1. Der Ausgang B Δλ der Multiplizierschaltung 24 und der Ausgang E Δ I der Multiplizierschaltung 28 werden einer Summierschaltung 32 eingegeben. Der Ausgang der Summierschaltung 32 beträgt Δ i = [(δλ/δ T) io Δ I - (δ I/δ T) io Δλ] D --1.
Ein Integrator 33 integriert den Ausgang der Summierschaltung 30 zur Erzeugung eines Temperatursteuer- bzw. Regelsignals T o , das über einen Begrenzer 34 an eine Temperaturregelvorrichtung 35 geführt wird, die in thermischem Kontakt mit der Laserdiode 14 steht. Der Begrenzer 34 verhindert, daß exzessive Ströme die Temperatursteuervorrichtung 35 erreichen. Die Temperatursteuervorrichtung 35 kann in verschiedener Weise aufgebaut sein. Eine Art der Temperatursteuervorrichtung, die mit der vorliegenden Erfindung zufriedenstellend arbeitet, ist eine Peltier-Effekt-Vorrichtung. Der Peltier-Effekt ist ein wohlbekanntes Festkörperphänomen, bei dem die Temperatur einer Verbindungsstelle zwischen zwei unähnlichen Metallen durch die Anlegung eines elektrischen Stromes variiert.
Ein Integrator 37 integriert in ähnlicher Weise den Ausgang der Summierschaltung 32, um ein Injektionsstrom-Steuersignal I o zu liefern, das über einen Begrenzer 36 an die Laserdiode 14 angelegt ist. Der Begrenzer 36 verhindert, daß übermäßige Injektionsströme an die Laserdiode 14 angelegt werden, um deren Zerstörung zu verhindern.
Wenn die dynamischen Bereiche der abhängigen Variablen, der Wellenlänge λ und der Intensität I auf kleine Betriebsbereiche um die Regelpunkte λ o und I o begrenzt werden, können die Wellenlänge und die Intensität als Laurent-Reihe ausgedrückt werden, nämlich
λ = λ o + δλ/w T + δλ/δ i-(14)
und
I = I o + w I/δ T + δ I/δ i-(15)
wobei alle Therme höherer Ordnung als vernachlässigbar betrachtet werden. Die Gleichungen, welche die Regelschaltung der Fig. 1 bestimmen, sind:
τ 1 -1∫[A (λ - g o ) + C (I - -I o )]dt = T (16)
und
t 2 -1∫[B (λ - λ o ) + E (I - -I o )]dt = i (17)
Hierbei sind τ 1 und τ 2 Zeitkonstanten und die anderen Therme wurden bereits vorstehend definiert. Die Regelgleichungen können auch geschrieben werden als
τ 1 dT/dt = A (λ - g o ) + C (I -- I o ) (18)
und
τ 2 di/dt = B (λ - λ o ) + E (I -- I o ) (19)
Zur Vereinfachung der Notation können die partiellen Ableitungen in den vorstehenden Gleichungen geschrieben werden als α = δ I/w i | i = io ; β = δ I/δ T | T = To ; q = δλ/δ i | i = io und ε = δλ/δ T | T = To .
Die Laurent-Ausdrücke können geschrieben werden als
λ = λ o + ε (T - T o ) + γ (i - i o ) (20)
und
I = I o + β (T - T o ) + α (i - -i o ). (21)
Durch Einsetzen der Laurent-Expansionen der Gleichungen (17) und (18) in die Differentialgleichungen, erhält man:
τ 1 dT/dt = A [ε (T - T o ) + γ (i - i o )] + C [β (T - T o ) + α (i - i o )]- (22)
und
τ 2 di/dt = B [ε (T -T o ) + γ (i- -i o )] + E [β (T - T o ) + α (i - i o )].-(23)
Die Differentialgleichungen können zur Erleichterung ihrer Lösung umgeschrieben werden:
[(A ε + C β) - τ 1 d/dt] (T - T o-) + (A γ + C α) (i - i o ) = 0 (25)
[(B γ + E α) - t 2 d/dt] (i - i o -) + (B ε + E β) (T - T o ) = 0 (26)
Das Auflösen der Gleichungen (26) und (27) zur Bildung einer Differentialgleichung mit nur dem Injektionsstrom i als Variable ergibt:
τ 1 τ 2(d 2/dt 2) i - [(A e-+C β)τ 2 + (B γ+E α)τ 1] -di/dt + [(A ε+C β) (B γ+E α) - (B ε+E β) (A γ+C α)] (i-i o ) = 0 (27)
Die Gleichung (27) für den Injektionsstrom liegt in der grundlegenden Form für einen gedämpften harmonischen Oszillator vor, dessen Lösung wohlbekannt ist. Die Gleichungen (25) und (26) können ebenfalls gelöst werden, um eine Differentialgleichung der Form der Gleichung (28) zu erhalten, die nur die Temperatur T als Variable besitzt. Die Temperaturdifferentialgleichung für die geschlossene Schleife liegt ebenfalls in der Form eines gedämpften harmonischen Oszillators vor. Die Modelle für den Injektionsstrom und die Laserdiodentemperatur, die hier diskutiert werden, gelten für eine Kleinparameter-Linearisierung der Betriebseigenschaften der Laserdiode 14.
Wenn man den Fall betrachtet, in dem die Koeffizienten A, B, C und E gleich den partiellen Ableitungen α = AD; β = -BD; γ = -CD und ε = ED gesetzt werden, in dem diese Werte in die Gleichung (23) eingesetzt werden, entkoppeln sich die Lösungen für den Injektionsstrom und die Temperatur und vermindern sich auf einfache Exponenten. Das Einschließen dieser Kreuztherme mit B und C entkoppelt daher wirksam die Zeitabhängigkeiten des Stromes und der Temperatur. Das Entkoppeln der zeitlichen Abhängigkeiten des Stromes und der Temperatur gestattet eine unabhängige Einstellung der Zeitkonstanten der Exponentialausdrücke für den Injektionsstrom und die Temperatur. Dadurch daß die Möglichkeit geschaffen wird, unabhängig die Zeitkonstanten des Injektionsstromes und der Temperaturveränderungen einstellen zu können, stellen die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung sicher, daß die erwünschte Signalwellenlänge und -intensität in einer zeitsparenden Weise erhalten werden können. Die Zeitkonstanten können auf geeignete Werte zur Vermeidung von Schwingungen der Wellenlänge und der Intensität um die erwünschten Werte herum eingestellt werden, wodurch die Nachteile herkömmlicher Systeme zur Regelung der Laserdioden-Ausgangssignale überwunden werden.
Die Werte der partiellen Differentiale bzw. Ableitungen, die in der vorstehenden Analyse verwendet wurden, können dadurch bestimmt werden, daß für die Laserdiode 14 bespielsweise δλ/w T und δλ/δ I gemessen werden. Gemäß der Fig. 2 ist für eine Ruhewellenlänge λ o von 7800 A das partielle Differential δλ/δ T die Steigung der Kurve und besitzt einen Wert von etwa 0,605 A pro Grad Celsius. Gemäß der Fig. 3 beträgt für eine Ruhewellenlänge g o von 7950 A das partielle Differential δλ/δ i etwa 0,196 A pro Milliampere.
Die partiellen Differentiale w I/δ T und δ I/ δ i können aus Messungen der Veränderungsrate der Intensität bei kleinen Temperaturveränderungen um die gewählte Betriebstemperatur der Laserdiode 14 bestimmt werden, sowie aus Messungen der Veränderungsrate der Intensität für kleine Injektionsstromänderungen um den Betriebsstrom herum. Wenn in den Messungen kleine Fehler der partiellen Differentiale vorliegen, können die hierin angegebenen Kleinstörungslösungen durch eine Linearisierung eines wirklichen Exponentials und einer kleinen harmonischen Komponente angenähert werden, die auf dem kleinen Wert der Kopplung zwischen dem Injektionsstrom und der Temperatur beruht. Die harmonische Komponente ist gedämpft und erscheint nur nach der Erregung durch Systemstörsignale oder durch externe Störung; sie ist für die Systemleistung nicht schädlich.

Claims (6)

1. Verfahren zur gleichzeitigen Regelung der Intensität und der Wellenlänge eines optischen Ausgangssignals aus einer Laserdiode, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bestimmen von Zeitvariationen des Laserdioden-Injektionsstroms aus einem Wert des Injektionsstroms, der einer gewählten Intensität und einer gewählten Wellenlänge des optischen Ausgangssignals aus der Laserdiode entspricht;
Bestimmen der Zeitvariationen der Laserdioden-Betriebstemperatur aus einem Wert der Betriebstemperatur, der einer gewählten Intensität und einer gewählten Wellenlänge des optischen Ausgangssignals aus der Laserdiode entspricht;
Entkoppeln der Variationen des Injektionsstroms als Funktion der Zeit von Variationen der Betriebstemperatur als Funktion der Zeit; und
Einstellen des Injektionsstroms und der Betriebstemperatur unabhängig voneinander, um die Intensität und die Wellenlänge des Ausgangssignals aus der Laserdiode innerhalb vorbestimmter Grenzen ihrer ausgewählten Werte zu halten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
Abfühlen der Intensität des optischen Signals;
Vergleichen des gewählten Wertes der Intensität mit der abgefühlten Intensität, um ein Intensitätsfehlersignal zu erzeugen;
Abfühlen der Wellenlänge des optischen Signals;
Vergleichen des gewählten Wertes der Wellenlänge mit der abgefühlten Wellenlänge, um ein Wellenlängenfehlersignal zu erzeugen;
Erzeugen eines Temperaturfehlersignals, das eine Funktion der Wellenlängen- und Intensitätsfehlersignale ist;
Erzeugen eines Injektionsstromfehlersignals, das eine Funktion der Wellenlängen- und Intensitätsfehlersignale ist;
Einstellen der Temperatur der Laserdiode als Funktion des Temperaturfehlersignals; und
Einstellen des Injektionsstroms der Laserdiode als Funktion des Injektionsstromfehlersignals.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zeitvariationen des Laserdiodeninjektionsstroms für eine feststehende Betriebstemperatur bestimmt werden, und daß Zeitvariationen der Laserdiodenbetriebstemperatur für einen festen Injektionsstrom bestimmt werden.
4. System zur gleichzeitigen Regelung der Intensität und der Wellenlänge eines optischen Ausgangssignals aus einer Laserdiode, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
Einrichtungen zur Bestimmung von Zeitvariationen des Laserdiodeninjektionsstroms von einem Wert des Injektionsstroms, der einer gewählten Intensität und einer gewählten Wellenlänge des optischen Ausgangssignals aus der Laserdiode entspricht;
Einrichtungen zur Bestimmung von Zeitvariationen der Laserdiodenbetriebstemperatur von einem Wert der Betriebstemperatur, der einer gewählten Intensität und einer gewählten Wellenlänge des optischen Ausgangssignals aus der Laserdiode entspricht;
Einrichtungen zur Entkopplung von Variationen des Injektionsstroms als eine Funktion der Zeit von Variationen der Betriebstemperatur als eine Funktion der Zeit; und
Einrichtungen zum Einstellen des Injektionsstroms und der Betriebstemperatur unabhängig voneinander, um die Intensität und die Wellenlänge des Ausgangssignals aus der Laserdiode innerhalb vorbestimmter Grenzen deren ausgewählter Werte zu halten.
5. System nach Anspruch 4, ferner gekennzeichnet durch:
Einrichtungen zum Abfühlen der Intensität des optischen Signals;
Einrichtungen zum Vergleichen des gewählten Wertes der Intensität mit der abgefühlten Intensität, um ein Intensitätsfehlersignal zu erzeugen;
Einrichtungen zum Abfühlen der Wellenlänge des optischen Signals;
Einrichtungen zum Vergleichen des gewählten Wertes der Wellenlänge mit der abgefühlten Wellenlänge, um ein Wellenlängenfehlersignal zu erzeugen;
Einrichtungen zum Erzeugen eines Temperaturfehlersignals, das eine Funktion der Wellenlängen- und Intensitätsfehlersignale ist;
Einrichtungen zum Erzeugen eines Injektionsstrom-Fehlersignals, das eine Funktion der Wellenlängen- und Intensitätsfehlersignale ist;
Einrichtungen zum Einstellen der Temperatur der Laserdiode als Funktion des Temperaturfehlersignals; und
Einrichtungen zum Einstellen des Injektionsstroms der Laserdiode als Funktion des Injektionsstromfehlersignals.
6. System nach Anspruch 4, ferner gekennzeichnet durch:
Einrichtungen zum Bestimmen von Zeitvariationen des Laserdiodeninjektionsstroms für eine feste Betriebstemperatur; und
Einrichtungen zum Bestimmen von Zeitvariationen der Laserdiodenbetriebstemperatur für einen festen Injektionsstrom.
DE19873715101 1986-05-13 1987-05-06 Kontrolle von intensitaet und wellenlaenge einer laserdiode Granted DE3715101A1 (de)

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