DE60313183T2

DE60313183T2 - Kompensation von modensprüngen in durchstimmbaren lasern mit mehreren sektionen

Info

Publication number: DE60313183T2
Application number: DE60313183T
Authority: DE
Inventors: Tom Farrell; Neil Ryan; John Levins
Original assignee: Intune Technologies Ltd
Current assignee: Intune Technologies Ltd
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2023-08-30
Also published as: EP1535375A1; EP1535375B1; AU2003264834A1; IES20020709A2; WO2004021534A1; US20060109879A1; ATE359612T1; DE60313183D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft abstimmbare Laser, insbesondere eine zwischen verschiedenen Wellenlängen oder Frequenzen schaltbare Mehrsektions-Laserdiode und insbesondere ein zur Kompensierung der Abstimmleistungs- und Leistungsabweichungen eines Lasers angepasstes Verfahren und System.
Hintergrund der Erfindung
Mehrsektions-Laserdioden sind aus dem Stand der Technik bekannt und zwischen verschiedenen Wellenlängen schaltbar. Üblicherweise wird die Diode während des Herstellungsverfahrens zur Bestimmung der im Laser anzuwendenden korrekten Steuerungsströme so kalibriert, dass die gewünschten Ausgangsfrequenzen des Lasers beeinflusst werden.
Eine der ersten Mehrsektions-Laserdioden ist eine abstimmbare Drei-Sektions-DBR (distributed Bragg reflector)-Laserdiode. Es gibt auch andere Arten von Mehrsektions-Laserdioden, wie beispielsweise "sampled grating DBR (SG-DBR)", "superstructure sampled DBR (SSG-DBR)" und "grating assisted coupler with rear sampled or superstructure grating reflector (GCSR)". Eine Übersicht solcher Laser ist Jens Buus, Markus Christian Amann, "Tunable Laserdiodes" Artect House, 1998, und "Widely Tunable Semiconductor Lasers" ECOC'00. Beck Mason, zu entnehmen.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines DBR-Lasers 10. Der Laser weist Sektionen 2 eines Bragg-Reflektors auf, der aus einer Verstärkungs- oder aktiven Sektion 6 und einer Phasensektion 4 besteht. Manchmal ist eine Antireflexionsbeschichtung 9 auf der Vorder- bzw. Rückfacette des Halbleiterkristalls vorgesehen, um Facetten-Moden zu vermeiden. Der Bragg-Reflektor ist als Bragg-Gitter 5 ausgeführt. Die Gitterneigungen des Bragg-Reflektors sind geringfügig verschieden, so dass eine Bragg-Mode vorgesehen ist, die durch Änderung des diesen Sektionen zugeführten Stroms frequenzverschieblich ist. Die Weglänge der Kavität ist ebenfalls mit der Phasensektion abstimmbar, beispielsweise mittels Änderungen des Brechindexes, die durch die Änderung der Trägerdichte in dieser Sektion bewirkt werden. Eine nähere Beschreibung der DBR- und anderen abstimmbaren Mehr-Sektions-Laserdioden ist im Übrigen Jens Buus, Markus Christian Amann, "Tunable Laserdiodes" Artect House, 1998, zu entnehmen.
Wie oben erwähnt, enthalten solche abstimmbare Halbleiter-Laserdioden Sektionen, denen Strom zur Steuerung der Ausgangsfrequenz, Modenreinheit und Leistungseigenschaften der Vorrichtung injiziert wird. Verschiedene Anwendungen in den Bereichen der Datenübertragung/Sensorik erfordern, dass der Laser an Betriebspunkten bei verschiedenen vorbestimmten Gitterfrequenzen/-Wellenlängen betätig bar ist; des Weiteren erfordern viele Anwendungen, dass sich die Ausgangsleistung der Vorrichtung innerhalb einer bestimmten Toleranz für den jeweiligen Betriebspunkt hält, und im Allgemeinen, dass die Betriebspunkte von Modensprüngen ferngehalten werden und über hohe Seitenmodenunterdrückung verfügen. Um Laser für derartige Anwendungen vorzusehen, muss jede einzelne Vorrichtung den gewünschten Spezifikationen entsprechend charakterisiert werden, wofür ein entsprechendes System oder ein Algorithmus zur Erfassung der Laserleistung innerhalb verschiedener Betriebsstrombereichen erforderlich ist. Zur Charakterisierung von Lasern in Produktionsumgebungen sollte ein derartiges System schnell, betriebssicher und automatisiert sein.
Die Änderungsrate der Ausgangsleistung des abstimmbaren Lasers für eine bestimmte Stromänderung wird als Abstimmleistung des Lasers bezeichnet. Dieser Parameter zeichnet sich dadurch aus, dass er nicht konstant ist und zur Sättigung bei höheren Eingangsströmen neigt. Diese Abweichung kann über den gesamten Abstimmbereich der Vorrichtung relativ bedeutend sein (mehr als eine Größenordnung). Eine Auswirkung dieser Abweichung der Abstimmleistung macht sich darin bemerkbar, dass die Modensprünge im Abstimmraum des Lasers nicht im linearen Verhältnis zum Antriebsstrom verteilt sein können, was zu Schwierigkeiten für den Kalibrieralgorithmus bei der Feststellung der Betriebspunkte des Lasers bei hoher Modenreinheit führen kann.
Eine direkte und genaue Messweise der Abstimmleistung einer Vorrichtung oder der Aufzeichnung der Ausgangsfrequenz der Vorrichtung besteht in der Erhöhung des Sektionsstroms, bei dem eine Frequenzänderung stattfindet, und in der genauen Messung der Frequenz an jedem einzelnen Betriebspunkt. Wie bereits in "Fast Accurate Characterisation of a GCSR laser over the complete EDFA Band", Tom Farrell et al., LEOS '99 November, San Francisco, erwähnt, besteht bei bestimmten Vorrichtungen das mit dieser Vorgehensweise verbundene Problem darin, dass die Abstimmleistung bei niedrigem, grobem Abstimmen des Sektionsstroms sehr hoch ist, wobei eine besonders niedrige Schrittgröße für diese Sektion erzwungen wird. So ist z.B. die Abstimmleistung bei niedrigem passivem DBR-Sektionsstrom im DBR (Distributed Bragg Reflector)-Laser sehr hoch, so dass eine Anwendung dieser niedrigen Schrittgröße auf den gesamten Betriebsbereich der DBR-Sektion aufwändig ist. Im Allgemeinen ist dieses Vorgehen in Produktionsumgebungen bezüglich der Wirtschaftlichkeit zu unpraktisch. Eine weitere Schwierigkeit des Einsatzes einer einzigen Schrittgröße auf den gesamten Betriebsbereich der Sektion besteht in der nichtlinearen Abweichung der gemessenen Daten; ein Algorithmus zur Charakterisierung der Suche nach Datenmerkmalen (wie z.B. die Modengrenzen) muss daher ein Vorgehen ermitteln, um diese nicht-lineare Abweichung zu bewältigen.
Bekannterweise fällt die Ausgangsleistung einer Vorrichtung ab, wenn der Strom in den passiven Sektionen erhöht wird. Daher können bei Messungen, die bei festgelegtem Verstärkungs-Sektionsstrom gemacht wurden, die Betriebspunkte nicht in den erforderlichen Bereich der vorgegebenen Ausgangsleistung fallen. Folglich wären Messungen bei verschiedenen festgelegten Verstärkungs-Sektionsströmen erforderlich, bei denen die passiven Sektionsströme wie bisher gesteigert werden, um endgültige Betriebspunkte zu erreichen, die den Leistungs-, Frequenz- und Modenreinheitsanforderungen (SMSR) genügen. Selbstverständlich erfordert das Verfahren hierfür zusätzlichen Zeit- und Analysenaufwand, was wiederum ein bedeutender Aspekt bei der Erwägung der Durchführbarkeit einer Methode in Produktionsumgebungen darstellt.
Folglich sind ein Verfahren und ein System erforderlich, die eine Kompensierung der Abweichungen der Abstimmleistung und Leistung der Laserdiode bewirken.
Bislang wurden die Abweichungen der Modenbreite (Modulation), welche einen Parameter zur Kennzeichnung der Laserleistung liefern könnten, noch nicht quantifiziert. Erwünscht ist ein Verfahren zur Messung der Modenmodulation eines abstimmbaren Lasers. Diese Messung basiert auf den Abweichungen der Modenbreite eines abstimmbaren Lasers bei verschiedenen Ausgangswellenlängen. Diese Messung zeigt eine klare Leistungskennlinie eines abstimmbaren Lasers auf, wobei die Messung für einen idealen Laser keine über dem Abstimmbereich der Vorrichtung liegende Abweichungen der Modenbreite aufweist. Die Abweichungen der Modenbreite (Modulation) werden normalerweise durch interne Reflexionen zwischen den Lasersektionen hervorgerufen und stellen einen unerwünschten Effekt dar. Ein Problem in Verbindung mit diesen Reflexionen besteht darin, dass sie einen unerwünschten Effekt hervorrufen. Je länger die Modenbreite ist, desto alterungsbeständiger ist die Vorrichtung. Mit der Alterung des Lasers verschieben sich aufgrund des Materialzerfalls die Modenlagen. Bei einer kleinen Modenbreite kann der Laser nur kleinen Änderungen der Modenlage standhalten; je länger die Modenbreite ist, desto länger ist folglich auch die Lebensdauer der Vorrichtung. Bisher war es nicht möglich, die Modenbreite effektiv zu messen, um die Ermittlung der Leistung durch den Benutzer zu ermöglichen.
Das Journal of Lightwave Technology, IEEE, New York US (08-2000), 18(8), 1128-1138, beschreibt ein Rückkopplungskontroll-Schema, welches die Frequenzstabilität und Genauigkeit gewährleistet, wobei ein hochstabiler Fabry-Perot-Etalon als Referenz zur Kopplung der Laserfrequenz an einen spezifischen ITU-Kanal benutzt wird. Gleichfalls ist ein Charakterisierungs-Schema vorgesehen, welches eine Nachschlagetabelle der Betriebspunkte mithilfe der Spannungsüberwachung erstellt.
Ieee Photonics Technology Letters, Ieee Inc., New York, US (01-02-1994), 6(2), 147-149 beschreibt einen im Wellenbereich von ca. 1,55 μm emittierenden, durch Injektion abstimmbaren Drei-Sektions-DBR (distributed Bragg reflector)- Laser auf, der unter Verwendung von InGaAsP der 1,48-μm Bulk-Bandlücke in der Abstimmschicht der Phasen- und Bragg-Sektionen hergestellt worden ist. Die Verstärkung ist bei diesem Material derart angepasst worden, dass der erhöhte Absorptionsverlust während der Abstimmung kompensiert wird, wodurch eine nahezu wellenlängenunabhängige optische Ausgangsleistung erreicht wird.
Indes kompensiert keine der obigen Referenzen die Linearitätsabweichung der Abstimmleistung.
Aufgabe der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein System zur wirksamen Kompensierung der Abweichungen sowohl der Abstimmleistung als auch der Leistung einer Laserdiode zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur effektiven Messung der Modenbreite und der Modulation eines abstimmbaren Lasers zu schaffen, wobei sowohl die Abstimmleistung als auch die Leistung einer Laserdiode weiter erhöht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Demgemäß sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Kompensierung sowohl der Abweichungen der Abstimmleistung als auch der Leistung einer abstimmbaren Mehrsektions-Laserdiode vor. Die Methodik und das System gemäß den angehängten Ansprüchen sind insoweit vorteilhaft, als sie gattungsgemäß sind und in verschiedenen Arten von abstimmbaren Lasern, wie z.B. DBR-, SG-DBR, SSG-DBR, GCSR-Lasern etc., Anwendung finden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sieht die Erfindung ein Verfahren und ein System zum Normalisieren von Ausgangswerten einer Laserdiode vor, wobei das Verfahren Schritte zum Verändern der Steuerströme einer bestimmten Sektion eines Laserdioden-Basiselements über einen Wertbereich eines nicht-linearen Probenindex, um einen Satz für diese Sektion der Laserdiode zu erhalten, und zum Normalisieren des Satzes von Ausgangswerten umfasst, um Nicht-Linearitäten in den Ausgangswerten dadurch zu kompensieren, dass eine Änderung in dem Verhältnis zwischen den Steuerströmen und dem nicht-linearen Probenindex erfolgt, wobei der nichtlineare Probenindex durch eine nichtlineare Transformation bewirkt wird, die auf einen linearen Strom-Probenindex angewendet wird, wodurch die Steuerströme und die Ausgangswerte verändert werden, so dass die Anwendung der nicht-linearen Transformation zu einer Entzerrung der Modenbreite führt, um so eine einheitliche Modenbreiten-Schrittgröße für die nachfolgende Kalibrierung des Lasers zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass die Messungen auf einer linearen Ausgangs-Wellenlängenachse anstatt auf Basis des Laser-Eingangstroms durchgeführt werden. Auf diese Weise stehen eine bessere Proben- oder Musterauflösung sowie alle in den Daten auftretenden Merkmale, wie z.B. Modensprünge bei festgelegten Abstimmraten der Wellenlänge, zur Verfügung.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Ausgleich der Ausgangsleistung des Ausgangslichts eines Lasers auf viel einfachere Weise durchgeführt werden kann, indem die Ausgangsleistung so angepasst wird, dass die durch erhöhten Strom in den Abstimmsektionen des Lasers verursachten Verluste kompensiert werden.
Die Ausgangswerte sind auf wünschenswerte Weise für die Leistung oder die Frequenz kennzeichnend.
Ferner kann das Verfahren zur Ermittlung normalisierter Wertesätze für eine oder mehrere Lasersektionen eingesetzt werden.
Die erzeugte Transformation kann anschließend zur Erzeugung eines weiteren Ausgangswertsatzes für mehrere Kombinationen von Steuerungsströmen oder Sektionen der Laservorrichtung eingesetzt werden, wobei der erzeugte Satz durch den Einsatz der Transformation normalisiert wurde.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Ausgangswerte durch den Einsatz des Modensprung-Stromes normalisiert.
Vorzugsweise werden die Modensprünge durch eine Leistungsmessung ermittelt. Höchst vorzugsweise ist vorgesehen, die Modensprünge durch Beobachtung der Diskrepanzen in einer Leistungsmessung zu ermitteln.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden die Modensprünge durch eine Frequenzmessung ermittelt, wobei sie hierbei vorzugsweise als Schritt einer Frequenzmessung dargestellt werden.
Das Verfahren kann weiterhin zur Bestimmung der Abweichungen der Modenbreite eingesetzt werden und dabei Angaben über die Unversehrtheit der Laservorrichtung liefern.
Eine Normalisierung kann auch durch den Einsatz eines Relativverlustes der entsprechenden Sektion in Abhängigkeit des Steuerungsstroms erfolgen. Der Verstärkungsstrom der Laservorrichtung kann durch den Einsatz der genannten Normalisierung geändert werden.
Die Normalisierung der Ausgangswerte kann für die Bestimmung der Modenlagen verwendet werden.
Das Verfahren kann einen weiteren Schritt zur Bestimmung geeigneter Arbeitspunkte umfassen, wobei die Arbeitspunkte anhand der Bestimmung eines Mittelwertes der Frequenzwerte für eine bestimmte Mode wählbar sind. Üblicherweise, befindet sich der Arbeitspunkt auf der Durchschnittsfrequenz der entsprechenden Mode und profitiert dabei von hoher Seitenmodenunterdrückung.
Bevorzugt sind die Moden durch Differenzieren der normalisierten Werte lokalisierbar.
Ferner ist ein Computerprogramm vorgesehen, welches Programmanweisungen umfasst, welche die Durchführung des oben genannten Verfahrens mittels eines Computerprogramms bewirken, das auf einem Datenträger, einem Trägersignal oder einem Festwertspeicher gespeichert sein kann.
Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Zeichnung einer bekannten Laserdiode;
2 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Vorrichtung und eines herkömmlichen Steuerungssystem zur Wellenlängenmessung;
2a die Ausgangsleistung einer Vorrichtung bei gleichmäßigen Stromintervallen in Richtung der zu unterdrückenden Abweichungen der Abstimmleistung;
2b den Ausgangsleistungsbereich von 2a, jedoch mit den Auswirkungen der unterdrückten Abweichungen der Abstimmleistung;
3 eine über das gesamte Spektrum von passiven DBR-Stromsektionen bei konstantem Phasenstrom gemessene, hochauflösende Leistungslinie, welche zusätzlich die Lage der Modensprünge zeigt;
4 eine graphische Darstellung einer erfindungsgemäßen annähernden polynomischen Abstimmleistungs-Berichtigung;
5 eine graphische Darstellung eines für ein erwünschtes Muster und einen erwünschten Strombereich skalierten Polynoms gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ein Beispiel einer linearen Leistungsebene;
7 ein Beispiel einer nicht-linearen Leistungsebene für denselben Wertebereich wie in 6, wie sie durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Verfügung gestellt wird;
8 eine Aufzeichnung der Modenbreite im Vergleich zum Bragg-Strom für eine modenmodulierte Laserdiodenvorrichtung;
9 ein Diagramm der Modenbreitenabweichungen im Vergleich zur Frequenz eines modenmodulierten Lasers;
10 eine normalisierte Version des in 9 gezeigten Diagramms mit der in Frequenzmodulation umgewandelten prozentualen Abweichung der Modenbreite;
11 eine Leistungs-Intensitätskarte im Vergleich zu zwei Steuerungsströmen eines abstimmbaren Lasers, die auf einer Leistungs- im Vergleich zu einer Gesamt-Steuerungsstromkarte abgebildet ist;
12 eine Mehrzahl an Kurven, die den Verlust der vorderen und hinteren Stromverstärkung für eine Mehrzahl an Stromverstärkungen darstellt;
13 ein Diagramm der Stromverstärkung im Vergleich zum Vorder- und Rückstrom, wobei das zwischen den Parametern erforderliche Verhältnis gezeigt ist, welches zur Bewirkung eines für die Vorrichtung gewünschten Leistungsniveaus erforderlich ist;
14 eine Reihe von Arbeitspunkten im Zentrum der durch Pünktchen gekennzeichneten modensprungfreien Bereiche;
15 ein Diagramm der Arbeitspunkte, die in der 14 als Vorstrom des Modenzentrums im Vergleich zum Modenindex gezeigt sind, wobei der Modenindex von der Zahl dargestellt ist, die für jedes Modenzentrum bei Null beginnt und um eine Einheit gesteigert wird; und
16 ein Diagramm der in der 14 als Rückstrom des Modenzentrums im Vergleich zum Modenindex dargestellten Betriebspunkte, wobei der Modenindex von der Zahl dargestellt ist, die für jedes Modenzentrum bei Null beginnt und um eine Einheit gesteigert wird.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Kompensieren der Abstimmleistungsschwächen bei der Abstimmung und Leistung einer Laserdiode, insbesondere einer abstimmbaren Mehrsektions-Laserdiode vor. Es handelt sich um ein gattungsmäßiges Verfahren, das in verschiedenen abstimmbaren Lasern angewandt werden kann, wie z.B. DBR-, SG-DBR-, SSG-DBR-, GCSR-Lasern, die nachstehend jedoch zur Vereinfachung der Erläuterung unter Bezugnahme auf die Anwendung in einem abstimmbaren DBR-Laser beschrieben sind. Dem Fachmann ist offensichtlich, dass es sich hierbei um eine beispielhafte Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt und dass seine Anwendung sich nicht auf eine bestimmte Art von Laserdioden beschränkt.
Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandte Vorgang ermöglicht die Erstellung eines Ausgangswertsatzes, üblicherweise eine Leistungs- oder Frequenzebene, die als eine Reihe von Leistungs- oder Frequenzmessungen an Sektionsstrom-Kombinationen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs ausgelegt wird.
In 2 ist ein typisches, insgesamt mit dem Bezugszeichen 20 versehendes Steuerungssystem zur Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein Laser 21 weist einen mit einem Koppler 22a verbundenen Ausgang auf, der wiederum mit einem anderen Koppler 22b verbunden ist. Die Ausgänge der Koppler 22a, 22b sind mit einem Wellenlängen-Messgerät 23, einem Oszilloskop 24, einer Computer-Vorrichtung 25, z.B. einem PC, und mit einer Temperaturregelungsvorrichtung 26 der Stromquelle verbunden. Dieses Steuersystem 20 sieht Mittel zur Änderung der Steuerungsströme für eine bestimmte Sektion einer Laserdiodenvorrichtung im Wertebereich eines ersten Musterindex vor, so dass ein Ausgangswertsatz für die entsprechende Sektion der Laserdiode ermittelt wird, sowie Mittel zur Normalisierung des Ausgangswertsatzes, wobei die Normalisierung der Ausgangswerte die Nichtlinearitäten der Ausgangswerte durch die Änderung des Verhältnisses zwischen den Steuerungsströmen und dem Musterindex kompensiert. Üblicherweise kann diese Art von Steuer systemen zur Prüfung von Laservorrichtungen vor ihrem Gebrauch in beliebigen Systemen, z.B. Telekommunikations- oder Instrumentationssystemen, angewandt werden.
Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine gleichmäßigere Modenverteilung in dem sich ergebenden Datensatz, was in vorteilhafter Weise einfachere und wirksamere Analysenmethoden zulässt. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht zusätzlich eine Verringerung des Umfangs des zu analysierenden Datensatzes vor, so dass sich ein zeitgünstigeres und prozessgünstigeres System ergibt.
Nachstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf eine DBR-Drei-Sektions-Laservorrichtung beschrieben. Zunächst ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ermittlung der Eigenschaften, vorzugsweise die der Frequenz oder Ausgangsleistung entsprechenden Abstimmleistung des Lasers, beschrieben. Unter Einsatz des resultierenden Datensatzes sieht die Erfindung zusätzlich ein Verfahren zur Verwendung dieser Daten bei der Laserkennlinien-Messung unter Aufhebung der durch die in den passiven Sektionen erhöhten Ströme verursachten Abstimmleistungsabweichungen und Leistungsverlustes vor. Eine beispielhafte Anwendung dieses Verfahrens wird anschließend in Bezug auf eine bestimmte Vorrichtung beschrieben.
1. Automatische annähernde Berechnung der Laser-Abstimmleistung:
Wie oben beschrieben, sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung einer Funktion vor, die annähernd die Abstimmleistung des Lasers erfasst. Hierbei sollte beachtet werden, dass erfindungsgemäß die Abstimmleistungsfunktion lediglich zur Bestimmung eines geeigneten Mustersatzes zur Erfassung von Sektionsströmen erforderlich ist; somit muss die Abstimmleistung als solche nicht hochgenau zu sein, wobei jedoch darauf hingewiesen sei, dass sie durch die in der vorliegenden Patentanmeldung beschriebenen Messungen ermöglicht wird; ferner reichen Messungen einer Teilmenge des Stromraums eines abstimmbaren Lasers aus. Dies sorgt für ein zeitgünstiges Verfahren, wie es erwünscht ist. So würde sich diese Teilmenge in einem DBR-Laser z.B. le diglich über den Bereich des passiven DBR-Stroms erstrecken, wobei der Phasensektionsstrom auf einen konstanten Wert eingestellt ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung nicht für eine bestimmte Theorie oder ein Verfahren beschränkt ist, wird zum Zwecke der Diskussion angenommen, dass zur Ermittlung einer einigermaßen genauen Annäherung an die Abstimmleistung einer Vorrichtung nur die Lage jedes betreffenden Modensprungs erforderlich ist, und darüber hinaus, dass die Frequenzänderung bei jedem Sprung annähernd gleichmäßig ist. Zur Ermittlung jedes einzelnen Modensprungs wird eine gerade Linie über den passiven Sektionsstromraum definiert, die Funktion einer oder mehrerer Sektionsströme sein kann. Dabei wird entlang dieser Funktion eine Reihe von Leistungsmessungen bei kleinen Stromsteigerungen ermittelt. Die Daten werden dann auf diskrete lineare Weise filtriert und mit einem Schwellenwert verglichen, so dass die einzelnen Modensprünge erfasst werden können.
Diese Angaben in Verbindung mit der Annahme, dass die Frequenzänderung bei jedem Modensprung gleichmäßig ist, ermöglicht die Erfassung von fast gleichmäßigen Frequenzschritten bis zu ungleichmäßigen Sektionsstromschritten. Wenn man jedoch Zugang zu Frequenzdaten oder zu einer Messung erhält, die sich im Verhältnis zur Frequenz der Teilmenge der betroffenen Sektionsströme verändert, so kann dies zur Erstellung einer äquivalenten Abbildung verwendet werden. Daher ist zu bemerken, dass die Erfassung der Modensprunglagen nicht immer notwendig sein muss.
Jeder Satz der diskreten Abbildungen oder Transformationen wird für jede beitragende passive Sektion aufgezeichnet. Nachdem jede Aufzeichnung aus Darstellungen diskreter Werte besteht, kann man entweder eine Interpolation zwischen bestimmten Darstellungen oder der Bestimmung einer stetigen Funktion auswählen, was im Sinne der Kleinstquadrate bestens für die festgelegten Darstellungen geeignet ist. Der Benutzer kann dann den Unterabschnitt der ihn interessierenden Ströme und die in diesem Bereich erwünschte Mengen von Leistungsebenen-Muster vorgeben. Jede Funktion einer passiven Sektion kann anschließend entsprechend skaliert und können die resultierenden Darstellungen zur Bestimmung der Lagen des zu jedem Leistungsebenen-Muster gehö renden Sektionsstroms eingesetzt werden. Die resultierende Leistungsebene ist sodann vorwiegend frei von den durch die Abstimmleistungsabweichungen verursachten Auswirkungen.
2. Anwendung von nicht-linearen Leistungsebenen:
Dieses Verfahren wurde als erster Schritt eines Kalibriersystems eines abstimmbaren Lasers entwickelt und ist besonders zur Kompensierung der durch erhöhte Verluste in den passiven Sektionen auftretenden Abweichungen der Ausgangsleistung der Vorrichtung geeignet. Diese Abweichungen entstehen durch die Erhöhung der Steuerströme des Lasers, so dass die Modensprünge als ähnliche Sprünge der Ausgangsleistung der Vorrichtung dargestellt und daher einfacher ermittelt werden können. Das in 2 beispielhaft dargestellte Steuersystem kalibriert jede Vorrichtung anhand von Leistungs-/Frequenzmessungen, die bei Kombinationen von Sektionsströmen innerhalb eines vorbestimmten Strombereichs ermittelt wurden. Es ist zu bemerken, dass das System und das Verfahren nicht vorrichtungsspezifisch sind, obwohl, wie oben erwähnt, die gerade Linie, auf welcher die Änderungen der Modenfrequenz auftreten, im Hinblick auf die Sektionsströme von Vorrichtung zu Vorrichtung variiert.
Es versteht sich daher von selbst, dass einige Vorrichtungen, z.B. ein SG-DBR-Laser, nicht-linearer Muster von mehr als einem Sektionsstrom bedürfen. In der 14 ist eine Stromebene für einen SG-DBR-Laser wiedergegeben. Eine Supermode wird ausgewählt und das Zentrum der Bereiche, in denen die Ausgangsleistung keine Modensprünge aufweist, ausgewählt, wobei diese Stellen durch Pünktchen gekennzeichnet sind. Wenn, wie bei einem DBR-Laser, der Strom, bei dem diese Stellen auftreten, im Vergleich zum Modenindex aufgezeichnet wird, ergeben sich für die vordere und hintere Lasersektion die Diagramme der 15 und 16. Diese stellen die Abstimmraten dieser Sektionen dar und können in ähnlicher Weise wie für den DBR-Laser eingesetzt werden.
Es sei erwähnt, dass ein ähnliches Verfahren für eine Phasensektion eines Lasers auch durch Aufzeichnen einer Position einer Mode als Funktion des Pha senstroms und Verwenden einer nichtlinearen Musterrate zur Aufhebung einer beliebigen nicht-linearen Abstimmung der Phasensektion bei der Messung mehrerer Ebenen verwendet werden kann.
Vorteile der Beseitigung der Auswirkungen der Abstimmleistung
Variationen: Der bedeutendste Vorteil einer Beseitigung der Auswirkungen der Abstimmleistungsabweichungen in der gesamten Vorrichtung besteht in der Maximierung der Leistung eines nachfolgenden Kalibrieralgorithmus' im Hinblick auf die Tatsache, dass jede Mode durch eine gleichmäßige Menge von Punkten in der Stromebene dargestellt wird und diese Mengenzahl so niedrig wie möglich gehalten wird, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen, d.h. keine Mode ist durch zu viele oder zu wenigen Punkten dargestellt. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch den Vergleich der 2a und 2b deutlich.
Die 2a stellt die Ausgangsleistung einer Vorrichtung bei regelmäßigen Stromintervallen in Richtung der zu unterdrückenden Abstimmleistungsabweichungen (lineare Leistungslinie) dar. Die 2b stellt die Ausgangsleistung im gleichen Bereich dar, jedoch mit den Auswirkungen der unterdrückten Abstimmleistungsabweichungen (d.h. einer nichtlinearen Leistungslinie, wie sie von dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen ist). Zu bemerken ist, dass ein Modensprung durch eine Leistungs- oder Frequenzunterbrechung erkennbar sein sollte. Bei Betrachtung beider Figuren existiert offensichtlich eine große Abweichung im Abstand zwischen den Modensprüngen in der linearen und nicht-linearen Linie (2b). Obwohl beide Linien die gleiche Anzahl von Leistungsmustern enthalten, ist klar ersichtlich, dass es nicht genug Muster in der linearen Linie gibt, um wichtige Signalkennlinien bei niedrigen Strömen zu erfassen. Die entsprechenden Daten sind jedoch ganz einfach in der nicht-linearen Leistungslinie zu erfassen.
Ein weiterer Vorteil der Beseitigung der Auswirkungen der Abstimmleistungsabweichungen in der gesamten Vorrichtung besteht darin, dass jeder Punkt in der Mitte zweier Modensprünge (ein Beispiel davon ist als senkrechte Linie X-X in 2b gekennzeichnet) auch das Zentrum seines Abstimmbereichs darstellt. Dies bedeutet, dass sich der Punkt auf der Durchschnittsfrequenz für die se Mode befindet und von maximaler Seitenmodenunterdrückung profitiert, wodurch dieser zum idealen Betriebspunkt für diese Mode wird.
Messung der Frequenzmodulation eines Lasers mittels Modenbreiten
Wie bereits erwähnt, beschreibt die Modenbreite (im Strom) bei relativen Abstimmströmen das Verhältnis zwischen Abstimmrate und Strom (GHz/mA). Es ist zu bemerken, dass die Modenbreite im Verhältnis zur Abstimmrate im Verhältnis zum Abstimmstrom steht, was im Sinne des Bragg-Stroms so interpretiert werden kann, dass die Breite der Mode im Bragg-Strom die relative Größe der Reflexionsspitze ist, wodurch der Laser bei dieser Frequenz im Verhältnis zu den angrenzenden Lasermoden des Lasers funktioniert.
Bei Anwendung dieses Verhältnisses ist es möglich, eine Aufzeichnung der Modenmodulation des Lasers zu ermitteln. Die Modenmodulation wird durch zusätzliche, im Laser existierende Fabry Perot-Kavitäten hervorgerufen und beruht in der Regel auf einer unerwünschten Reflexion an der Schnittstelle zwischen den einzelnen Lasersektionen. Wenn diese Reflexionen den erwünschten Reflexionen des Bragg etc. hinzugefügt werden, rufen sie eine Modulation in der Modenbreite des Lasers hervor.
Nachstehend ist ein Beispiel für einen DBR-Laser aufgezeigt, wobei dasselbe Verfahren jedoch gleichfalls für jeden abstimmbaren Laser angewandt werden kann.
Von einer DBR-Leistungsaufzeichnung (bei welcher die Abstimmströme, wie die der 7, normalisiert worden sind) kann unter Anwendung der Differentiation und eines Schwellenwertes eine Aufzeichnung der Modensprünge des Lasers erreicht werden, so dass die auftretenden Stromschritte erfasst werden. Diese Leistungsschritte stellen die Modensprunge des Lasers dar und sind in der 17 wiedergegeben.
Wenn die Breite des Modensprungs (im Bragg-Strom) als eine Funktion des Bragg-Stroms (wobei es sich beim Bragg-Strom um den Strom in der Modenmitte handelt, bei welcher jede Modenbreite gemessen wird) für alle Moden und alle Phasenströme erfasst wird, kann aus dieser Aufzeichnung (17) eine Aufzeichnung ermittelt werden, wie sie in der 8 dargestellt ist, die eine graphische Darstellung der Modenbreite des Lasers im Vergleich zum Bragg-Strom vorsieht. Wie aus der graphischen Darstellung der 8 ersichtlich, handelt es sich hierbei um ein sehr regelmäßiges Ergebnis, das beweist, dass die Modenmodulation direkt vom Bragg-Strom des Lasers abhängig ist. Diese Tatsache kann in ein direktes Verhältnis zur Frequenz durch Umwandlung des Bragg-Stroms in Frequenz mithilfe einer Aufzeichnung der Abstimmrate der Bragg-Sektion gebracht werden. Eine derartige Aufzeichnung wird in der 9 dargestellt, und kann mittels einiger Wellenlängenmessungen, wie z.B. mit einem Wellenlängenmessgeräts o. ä., oder, wie bereits beschrieben, durch die Ermittlung einer Aufzeichnung der Modenlage im Vergleich zum Bragg-Strom und der Bemusterung einiger Frequenzen, unter Einsatz eines Wellenlängenmessgeräts oder der Konfiguration aus 2, erfasst werden.
Die Aufzeichnung der Frequenz gegen Bragg gilt für beliebige Stellen auf allen Linien zwischen jedem angrenzenden Modensprung. Da der Laser Modensprünge aufweist, ist das Abstimmen von den einzelnen Linien fort leicht unterschiedlich und ist daher ein Faktor als relativer Abstimmbereich der Frequenz einer Einzelmode des Lasers für einen festgelegten Phasenstrom erforderlich. Diese Werte sind von Vorrichtung zu Vorrichtung unterschiedlich, jedoch kann eine beispielhafte DBR-Laservorrichtung Werte um die 12 GHz aufweisen und der Modensprung der Kavität 70 GHz betragen. Daher ist ein 12/70-Faktor erforderlich. Wenn man die obige Aufzeichnung der Frequenzabweichung mit diesem Faktor multipliziert, wird die Frequenzmodulation der Vorrichtung gegenüber der absoluten Laserfrequenz ermittelt. Hierbei handelt es sich um einen Relativwert, der Abweichungen von der idealen regelmäßigen Leistung des Lasers aufzeigt.
In der 10 wird die Modenmodulation durch eine Reflexion zwischen der Verstärkungssektion und der Phasensektion des Lasers hervorgerufen, wobei die Modulationsperiode ca. 125 GHz beträgt, was, wie erwartet, einer Kavitätslänge der Vorrichtung von ca. 340 μm entspricht.
Diese Messung stellt eine sehr gute Erfassung der internen Reflexion im abstimmbaren Laser dar und kann aus einer einfachen Stromebene eines abstimmbaren Lasers ermittelt werden. Dabei handelt es sich um eine schnell durchführbare Messung, die bei der Charakterisierung von abstimmbaren Lasern in Produktionsumgebungen eingesetzt werden kann. Da das ermittelte Ergebnis leicht mit einem Schwellenwert verglichen werden kann, wenn die erfassten internen Reflexionen zu groß sind und daher die Vorrichtung nicht mit den Spezifikationen übereinstimmt, ist dieses Verfahren in einem automatischen Produktionssystem ideal für "Pass-/Fail"-Kriterien anwendbar.
Messung des Leistungsverlusts aufgrund erhöhter Ströme in den passiven Sektionen:
Alle abstimmbaren Vorrichtungen unterliegen Leistungsverlusten aufgrund erhöhter Ströme in den passiven Sektionen. Ein Ziel der Vorrichtungskalibrierung besteht nicht nur in der Ermittlung der Betriebspunkte zu vorbestimmten Frequenzen innerhalb der Vorrichtungsbande, sondern in der Gewährleistung, dass diese Punkte eine bestimmte Ausgangsleistungsebene besitzen. Anhand eines angenommenen Verhältnisses zwischen dem Leistungsverlust und den passiven Sektionsströmen kann die Eingangsstromverstärkung so erhöht werden, dass dem Verlust entgegengewirkt wird.
Das nachstehende Beispiel bezieht sich auf einen SG-DBR-Laser, ist jedoch gleichfalls auf einen DBR-, GCSR-, SSG-DBR-Laser und andere abstimmbare Mehrsektionslaser anwendbar.
Wenn eine grobe Messung der Ausgangsleistung in einem SG-DBR-Laser stattfindet und die Ausgangsleistung im Vergleich zum Vorstrom plus Rückstrom aufgezeichnet wird, entsteht ein Diagramm wie das gemäß der 11.
Hierbei wird gezeigt, wie sich die Ausgangsleistung der Vorrichtung in Abhängigkeit des passiven Stroms (mit Ausnahme des Phasenstroms) ändert. Wenn diese Aufzeichnung als Kurve zur Ermittlung der medianen Ausgangsleistung ausgebildet wird (oder ein beliebiges anderes Verfahren eingesetzt wird, wie Z.B. Mittelung wie in der 12 dargestellt), so ergibt sich eine Kurve, die den Verlust der vorderen und hinteren Sektionen ermittelt. Wenn dieses Verfahren für verschiedene Stromverstärkungen wiederholt wird, kann ein Kurvensatz ermittelt werden, wie es in der 12 gezeigt ist.
Es ist daher möglich, die für den Betrieb des Lasers notwendige Ausgangsleistung anhand dieser Information auszuwählen. Die ausgewählte Leistung wird dann einige der bei jeder Stromverstärkung in der 12 ermittelten Kurven schneiden oder halbieren. Durch die Aufzeichnung der Stromverstärkungswerte jeder einzelnen Kurve im Vergleich zum Vor- und Rückstrom wird eine Aufzeichnung der Stromverstärkung im Vergleich zum Vor- und Rückstrom für den erforderlichen Ausgangsleistungswert ermittelt, wie es der 13 zu entnehmen ist. Diese Aufzeichnung ermöglicht die Bestimmung des Verhältnisses zwischen dem Vor- und Rückstrom im Vergleich zur erforderlichen Stromverstärkung für die Ermittlung der notwendigen Leistungsebene. Dies kann mittels eines linearen Polynoms oder Polynoms höherer Ordnung oder eines ähnlichen Verfahrens zur Ermittlung des Verhältnisses geschehen, wobei eine Leistungsebene nochmals gemessen werden kann, indem die Stromverstärkung an jedem Punkt der Ebene diesem Verhältnis entsprechend angepasst wird. Daraus ergibt sich eine Leistungsebene, die typischerweise 2 dB Leistungsabweichung beträgt im Vergleich zu den 6 dB bei konstant gehaltener Stromverstärkung.
Die Anwendung dieses Verfahrens zur Verringerung der Ausgangsleistungsabweichungen der Messungsebene eines abstimmbaren Lasers ermöglicht eine viel einfachere Leistungsausgleichung, da ein Großteil der Leistungsabweichung bereits kompensiert worden ist. Zusätzlich ermöglicht dieses Verfahren eine einfachere Erfassung von Abweichungen auf der Leistungsebene, die Modensprünge des Lasers anzeigen. Da die Leistungsabweichung verringert wird, sind die Abweichungen dieser Leistungssprünge ähnlich groß und wird eine erleichterte Erfassung ermöglicht.
3. Beispiel:
Die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Techniken sind im Folgenden unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel einer Abstimmleistungsnäherung für einen abstimmbaren DBR-Laser beschrieben. Wie aus der 1 ersicht lich, handelt es sich hierbei um eine Drei-Sektionsvorrichtung mit zwei passiven Sektionen, der Phase 4 und DBR 2, und einer aktiven Sektion, der Verstärkung 6. Diese besondere Art von Vorrichtung tendiert zum Auftreten von Modensprüngen bei Erhöhung des Stroms in der passiven DBR-Sektion. Somit wurde eine hochauflösende Leistungslinie über den gesamten DBR-Strombereich bei konstantem Phasenstrom erfasst (3) und die Lage der Modensprünge gekennzeichnet. Das in der 2 dargestellte beispielhafte Steuersystem kalibriert jede Vorrichtung anhand von Leistungs-/Frequenzmessungen.
Wie in der 4 dargestellt, sind diese Daten zur Aufzeichnung eines DBR-Stroms im Vergleich zum Frequenzindex-Verhältnis (jede einheitliche Wertzunahme stellt einen gleichmäßigen Frequenzsprung dar) einsetzbar. Eine polynomische Funktion 2. Ordnung wurde dann mit oberer und unterer Begrenzung diesen Daten angepasst. Sowohl die Originaldaten als auch die angepasste polynomische Funktion sind in der 4 dargestellt. Die für den gezeigten spezifischen Datensatz angepasste Funktion ist nachstehend definiert: f(x) = 0.1123x2 + 0x + 0.0366, (1)wobei x der Frequenzindex der Daten ist. Dabei handelt es sich offensichtlich um die Standardform eines quadratischen Polynoms, welches von regelmäßigen, frequenzbedingten Schritten bis zu unregelmäßigen, sektionsstrombedingten Schritten des gesamten Vorrichtungsbereichs aufzeichnet. Um die Vorrichtung komplett zu charakterisieren, wird dann eine Teilmenge, d.h. eine Region spezifischen Interesses, in beiden passiven Sektionen zusammen mit der erwünschten Größe der Ebene, d.h. wie viele Datenpunkte für einen bestimmen Strombereich erforderlich sind, vorgegeben. Dieser Bereich kann im Sinne des Höchst- und Mindeststroms (I_high und I_low). Unter Anwendung eines charakteristischen Beispiels mit dem Einsatz von 300 Strommustern in der passiven DBR-Sektion im Bereich zwischen 0,99 und 45,09 mA ist es möglich, die durch Gleichung (1) definierte angepasste Funktion in einen Musterindex umzuwandeln, um anhand dieser vorgegebenen Daten den Sektionsstrom aufzuzeichnen. Die Funktionsumwandlung ist nachstehend definiert [Gleichung (2)], wobei die vorliegende Erfindung offensichtlich nicht auf bestimmte Werte oder bestimmte polynomische Funktion beschränkt ist. Ferner ist zu bemerken, dass f¹(I_low)x ist in f(x) = (I_low), und dass das Gleiche für f¹(I_high) gilt (siehe Aufzeichnung zwischen den jeweiligen x-Werten und (I_low) und (I_high) in 3).
wobei:

a: = x² Koeffizient in f(x);
b: = x Koeffizient in f(x);
c: = Versatzwert in f(x);
(I_low): = die untere Schwelle des interessierenden passiven Sektionsstromsbereichs;
(I_high): = die obere Schwelle des interessierenden passiven Sektionsstromsbereichs;
m: = f¹(I_high) – f¹(I_low);
k: = Anzahl an Musterperioden des gesamten Aufzeichnungsbereichs; und
s: = Musterindex.

Durch Ersetzen der für dieses Beispiel typischen Werte ergibt sich das in der nachstehenden Gleichung (3) definierte Polynom, wie es in der 5 aufgezeichnet ist: f(s) = 0.00037s2 + 0.03741s + 0.9872 (3)
Die Lösung dieses Polynoms zeichnet anhand der originalen Aufzeichnungsfunktion f(x) [Gleichung (1)] die jeweiligen 300 Musterpunkte eines Sektionsstroms innerhalb des vorgegebenen Bereichs auf. Nachdem die Abstimmleistung sich nicht bedeutend im Verhältnis zum Phasensektionsstrom verändert, blieb die Aufzeichnung zwischen dem Musterindex und dem Sektionsstrom weiterhin linear, so dass eine gleichmäßige Schrittgröße unter den Leistungsmustern eingesetzt wurde. Nunmehr ist es möglich, den Musterindex bei Stromaufzeichnungen für jede einzelne Stromsektion bei der Messung einer Leistungsebene einzusetzen.
Es sei darauf hingewiesen, dass es weitere Verfahren zur Erzielung derselben Ergebnisse wie in den obigen Gleichungen gibt, z.B. eine Verwendung einer Umsetzung von Strom auf Wellenglänge oder Frequenz für die jeweiligen Laser-Sektionen. Um das gleiche Ergebnis zu erreichen, kann dies wie in dem vorgesehenen Beispiel gezeigt oder mittels eines anderen ähnlichen Verfahrens gemessen werden.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass die Gleichungen 1, 2 und 3 mittels eines Computerprogramms oder einer Software, z.B. C++ oder Visual Basic, zur Ausführung verschiedener erfindungsgemäßer Aspekte durchgeführt werden können, jedoch ist sich der Fachmann dessen bewusst, dass ein beliebiges Computerprogramm einsetzbar ist. Es sei überdies darauf hingewiesen, dass verschiedene erfindungsgemäße Aspekte in einem "Field Programmable Gate Array (FPGA)" oder weiterer Logik-Hardwareausführungen durchführbar sind.
Die 6 und 7 zeigen einen Vergleich zwischen einer 300 × 300 linearen Leistungsebene für den gesamten Bereich der durch die Gleichungsfunktion (3) und 5 beschriebenen DBR-Ströme sowie einer nicht-linearen Ebene des gesamten Strombereichs. Die in 6 dargestellte Ebene entsteht durch den Einsatz herkömmlicher Verfahren, wie z.B. in "Fast Accurate Characterisation of a GCSR laser over the complete EDFA Band", Tom Farrell et al., LEOS'99, November, San Francisco, beschrieben ist, während das Verfahren gemäß der 7 durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens entsteht. Die relative Uniformität der Breite jeder einzelnen Mode auf der linearen Ebene ( 7) ist insbesondere beim Vergleich mit der linearen Ebene (6) ersichtlich.
Es sei erwähnt, dass das charakteristische Beispiel des Einsatzes einer DBR-Laservorrichtung die Ausführung der die Vorrichtung charakterisierende Leistungsebene in einem einzigen Messungssatz ermöglicht. Beim Einsatz dieses Verfahrens in anderen Laserarten ist zu bemerken, dass mehrere Messungen erforderlich sein können, um die Vorrichtung vollständig zu charakterisieren.
Wenn z.B. eine SG-DBR-Vorrichtung benutzt wird, muss die Ausgangsleistung im Vergleich zu sämtlichen groben Abstimmströmen gemessen werden, wobei in einem Vier-Sektions-SG-DBR-Laser eine Ebene entsteht. Diese Messungen werden in Abhängigkeit beliebiger in der Vorrichtung vorhandener Abstimmsek tionen wiederholt. So werden beispielsweise in einem SG-DBR-Laser mehrere Ebenen des Vorgitters im Vergleich zum Nachgitter entgegen dem Phasenstrom gemessen.
Obwohl das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische mathematische Gleichungen und Techniken beschrieben worden ist, ergibt es sich für den Fachmann von selbst, dass eine Vielzahl an alternativen Techniken zum Erzielen derselben Wirkungen oder Ausführungen eingesetzt werden kann wie die, wie sie in dem vorliegenden speziellen Ausführungsbeispiel dargestellt worden sind.
So ist es für den Fachmann offensichtlich, dass die Hysterese mittels eines der Modenmodulation ähnlichen Verfahrens dargestellt werden kann. Dies bedeutet, dass die Hysterese der Modensprünge als Prozentsatz der Modenbreite als eine Funktion der Wellenlänge des Lasers aufgezeichnet werden kann, wobei die Wellenlänge des Lasers die sich genau zwischen den Modensprüngen befindliche Ausgangswellenlänge ist. Dies ermöglicht ein verbessertes quantitatives Verfahren zur Darstellung dieses der Modenmodulation ähnlichen Effektes.
Es ergibt sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung für ein Verfahren sorgt, welches die Abstimmleistung einer Laserdioden-Vorrichtung kompensiert, indem eine Technik zur Verfügung gestellt wird, welche die Anwendung einer unterschiedlichen Musterrate in verschiedenen Regionen der Leistungsebene der Vorrichtung ermöglicht, die von Interesse sind.
Es ist erwähnenswert, dass die vorliegende Erfindung für die Erstellung eines Schaubildes der relativen Abstimmraten einer Sektion eines abstimmbaren Mehrsektionslasers durch Auffinden der relativen Modenlagen des Lasers sorgt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Modenbreite dazu verwendet werden, um zu einer Modenmodulation eines abstimmbaren Lasers zu gelangen.
Es ist ferner erwähnenswert, dass durch eine Änderung der Stromverstärkung bei der Messung einer Leistungsebene eines Lasers die durch die Absorption in den passiven Sektionen des Lasers verursachten Leistungsabweichungen kompensiert werden können.
Die vorliegende Erfindung sorgt des Weiteren für die Messung einer Ebene, die all das oben Erwähnte berücksichtigt und die Auswirkungen in einer Messungsebene kompensiert, wobei entweder die Relativgröße der Moden konstant ist oder die durch Modensprünge verursachten Leistungssprünge ausgeglichen werden.
Die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung umfassen eine Computervorrichtung bzw. mittels einer Computervorrichtung durchgeführte Vorgänge. Die Erfindung bezieht sich jedoch auch auf Computerprogramme und insbesondere auf solche Computerprogramme, die in einem zur Ausführung der Erfindung angepassten Träger gespeichert sind. Das Programm kann als Quelltext, Objektcode oder Zwischencode und Objektcode, wie z.B. in teilweise übersetzter Form oder beliebiger für die Anwendung oder Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Form ausgeführt sein. Der Träger kann ein Speichermedium, wie einen Hauptspeicher (ROM), z.B. eine CD ROM, ein Magnetaufzeichnungsmedium, z.B. eine Diskette, oder einer Festplatte umfassen. Der Träger kann von einem elektrischen oder optischen Signal gebildet sein, das über ein elektrisches oder optisches Kabel oder über Funk oder andere Mittel übertragen werden kann.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, sondern kann sowohl hinsichtlich des Aufbaus als auch Details variiert werden.
Die hier unter Bezugnahme auf die vorliegende Erfindung verwendeten Begriffe "umfassen/umfassend" bzw. "aufweisen/einschließen" sind zur Bestimmung des Vorhandenseins der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte oder Komponenten verwendet, schließen jedoch nicht ein Vorhandensein oder einen Zusatz einer oder mehrerer weiterer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Komponente oder Gruppen aus.

Claims

Verfahren zum Normalisieren von Ausgangswerten einer Laserdiode, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: a) Verändern der Steuerströme an einer spezifischen Sektion eines Laserdioden-Bauelements über einen Wertebereich eines nicht-linearen Probenindex, um einen Satz von Ausgangswerten für die Sektion der Laserdiode zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: b) Normalisieren des Satzes von Ausgangswerten, um Nicht-Linearitäten in den Ausgangswerten dadurch zu kompensieren, dass eine Änderung in dem Verhältnis zwischen den Steuerströmen und dem nichtlinearen Probenindex erfolgt, wobei der nichtlineare Probenindex durch eine nichtlineare Transformation bewirkt wird, die auf einen linearen Strom-Probenindex angewendet wird, wodurch die Steuerströme und die Ausgangswerte verändert werden, so dass die Anwendung der nichtlinearen Transformation zu einer Entzerrung der Modenbreite führt, um so eine einheitliche Modenbreiten-Schrittgröße für die nachfolgende Kalibrierung des Lasers zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ausgangswerte die Leistung oder Frequenz darstellen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt eines Einholens eines Satzes von normalisierten Werten für eine oder mehrere weitere Sektionen des Lasers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erzeugte Transformation im folgenden dazu verwendet wird, eine weitere Erzeugung eines Satzes von Ausgangswerten für mehrere Kombinationen von Steuerströmen oder Sektionen für das Laser-Bauelement zu bewirken, wobei der erzeugte Satz durch Anwendung der Transformation normalisiert wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Normalisierung der Ausgangswerte unter Benutzung des Stromes der Modensprünge hervorgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei Modensprünge durch eine Leistungsmessung ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Modensprünge durch Unstetigkeiten in einer Leistungsmessung dargestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei Modensprünge durch eine Frequenzmessung ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Modensprünge durch einen Schritt in einer Frequenzmessung dargestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren zusätzlich den Schritt eines Bestimmens von Abweichungen in der Modenbreite umfasst, wodurch Hinweise auf die Intaktheit des Laser-Bauelements zur Verfügung gestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Normalisierung unter Benutzung eines relativen Verlusts der Sektion als Funktion des Steuerstroms durch geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Verstärkungsstrom des Laser-Bauelements unter Benutzung der Normalisierung verändert werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Normalisierungs-Ausgangswerte eine Bestimmung der Modenlokalisierung ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren zusätzlich den Schritt eines Bestimmens geeigneter Arbeitspunkte umfasst, wobei die Arbeitspunkte auf der Basis einer Bestimmung eines Mittel-Punkts von Frequenzwerten für eine spezifische Mode wählbar sind.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei sich der Arbeitspunkt bei der mittleren Frequenz dieser Mode befindet und von einer maximalen Nebenmoden-Unterdrückung begünstigt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Moden durch Ausführen eines Differenzierens der normalisierten Werte lokalisierbar sind.
Ein Computerprogramm mit Programmanweisungen, die einen Computer dazu veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 auszuführen.
Computerprogramm nach Anspruch 17 auf einem Aufzeichnungsmedium ausgeführt.
Computerprogramm nach Anspruch 17 auf einem Trägersignal ausgeführt.
Computerprogramm nach Anspruch 17 in einem Nur-Lese-Speicher (read only memory) ausgeführt.
Steuersystem zum Normalisieren der Ausgangswerte einer Laserdiode, wobei das System aufweist: Mittel zum Verändern der Steuerströme einer spezifischen Sektion eines Laserdioden-Bauelements über einen Wertebereich eines nichtlinearen Probenindex, um einen Satz von Ausgangswerten für die Sektion der Laserdiode zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass das System Mittel zum Normalisieren des Satzes von Ausgangswerten aufweist, um Nicht-Linearitäten in den Ausgangswerten dadurch zu kompensieren, dass eine Änderung in dem Verhältnis zwischen den Steuerströmen und dem nichtlinearen Probenindex herbeigeführt wird, wobei der nicht-lineare Probenindex durch eine nichtlineare Transformation bewirkt wird, die auf einen linearen Strom-Probenindex angewendet wird, wobei die Steuerströme und die Ausgangswerte derart geregelt werden, dass die Anwendung der nicht-linearen Transformation eine Entzerrung der Modenbreite hervorruft, um so eine einheitliche Modenbreiten-Schrittgröße für die nachfolgende Kalibrierung des Lasers zu erhalten.
System nach Anspruch 21, wobei die Ausgangswerte die Leistung oder Frequenz darstellen.
System nach Anspruch 21 oder 22, wobei das System zusätzlich Mittel zum Erhalten eines Satzes von normalisierten Werten für eine oder mehrere weitere Sektionen des Lasers umfasst.
System nach Anspruch 21, wobei die erzeugte Transformation im folgenden zum Ausführen einer weiteren Erzeugung eines Satzes von Ausgangswerten für mehrere Kombinationen von Steuerströmen oder Sektio nen für das Laser-Bauelement verwendet wird, wobei der erzeugte Satz durch Anwendung der Transformation normalisiert worden ist.
System nach Anspruch 21, wobei die Normalisierung der Ausgangswerte unter Benutzung des Stromes der Modensprünge durchgeführt wird.
System nach Anspruch 25, wobei Modensprünge durch eine Leistungsmessung ermittelt werden.
System nach Anspruch 26, wobei Modensprünge als Unstetigkeiten durch eine Leistungsmessung dargestellt sind.
System nach Anspruch 25, wobei Modensprünge durch eine Frequenzmessung ermittelt werden.
System nach Anspruch 26, wobei Modensprünge als Schritt in einer Frequenzmessung dargestellt sind.
System nach Anspruch 21, wobei das System zusätzlich Mittel zum Bestimmen von Abweichungen in der Modenbreite aufweist, wodurch Hinweise auf die Intaktheit des Laser-Bauelements zur Verfügung gestellt werden.
System nach Anspruch 21, wobei die Normalisierung unter Benutzung eines relativen Verlusts der Sektion in Funktion des Steuerstroms durchgeführt wird.
System nach Anspruch 31, wobei der Verstärkungsstrom des Laser-Bauelements unter Benutzung der Normalisierung veränderbar ist.
System nach Anspruch 21, wobei die Normalisierungs-Ausgangswerte eine Bestimmung der Modenlokalisierung ermöglichen.
System nach Anspruch 33, wobei das System zusätzlich Mittel zum Bestimmen geeigneter Arbeitspunkte umfasst, wobei die Arbeitspunkte auf der Basis einer Bestimmung eines Mittel-Punkts von Frequenzwerten für eine spezifische Mode wählbar sind.
System nach Anspruch 34, wobei sich der Arbeitspunkt bei der mittleren Frequenz für diese Mode befindet und von einer maximalen Nebenmoden-Unterdrückung begünstigt wird.
System nach Anspruch 33, wobei die Moden durch Ausführen eines Differenzierens der normalisierten Werte lokalisierbar sind.