KR101399708B1 - 반도체 레이저의 파장 선택, 위상, 및 이득 영역에서의 파장 조절 - Google Patents

반도체 레이저의 파장 선택, 위상, 및 이득 영역에서의 파장 조절 Download PDF

Info

Publication number
KR101399708B1
KR101399708B1 KR1020097010051A KR20097010051A KR101399708B1 KR 101399708 B1 KR101399708 B1 KR 101399708B1 KR 1020097010051 A KR1020097010051 A KR 1020097010051A KR 20097010051 A KR20097010051 A KR 20097010051A KR 101399708 B1 KR101399708 B1 KR 101399708B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
wavelength
semiconductor laser
signal
ptrb
Prior art date
Application number
KR1020097010051A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090091131A (ko
Inventor
빅람 바티아
잭퀴즈 졸리아
마틴 에이치. 휴
데이비드 에이. 로버
다니엘 오. 릭케츠
Original Assignee
코닝 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닝 인코포레이티드 filed Critical 코닝 인코포레이티드
Publication of KR20090091131A publication Critical patent/KR20090091131A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101399708B1 publication Critical patent/KR101399708B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
    • H01S5/06256—Controlling the frequency of the radiation with DBR-structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0092—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for nonlinear frequency conversion, e.g. second harmonic generation [SHG] or sum- or difference-frequency generation outside the laser cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06233—Controlling other output parameters than intensity or frequency
    • H01S5/06246—Controlling other output parameters than intensity or frequency controlling the phase
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/06832—Stabilising during amplitude modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Laser Beam Printer (AREA)

Abstract

본 발명의 특정 실시예들은 일반적으로 반도체 레이저와 레이저 주사 시스템에 관한 것으로 특히, 반도체 레이저 제어를 위한 구성에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 레이저는 암호화된 데이터의 광 발산을 위해 구성된다. 적어도 하나의 광 발산 파라미터는 반도체 레이저(10)의 이득부(16)에 주입된 구동 전류(IGAIN)와 하나 또는 그 이상의 추가 구동 전류들(I/VPHASE, I/VDBR)의 함수이다. 반도체 레이저에서의 모드 선택은 반도체 레이저(10)에서 모드 선택을 바꾸기 위한 섭동신호(I/VPTRB)와 함께 적어도 하나의 추가 구동 전류(I/VPHASE, I/VDBR)의 섭동에 의해 변경되므로 서로 다른 복수의 발산 모드들은 목표 발산 주기 동안 반도체 레이저(10)에서 선택된다. 이러한 방법으로, 레이저의 파장 또는 강도 특성에서 패턴화된 변화는 레이저의 출력에서 즉시 눈에 보일 수 있는 패턴화된 결함을 속이기 위해 섭동된다.
투사 시스템, 섭동

Description

반도체 레이저의 파장 선택, 위상, 및 이득 영역에서의 파장 조절{Wavelength Control in Wavelength Selective, Phase, and Gain Regions of Semiconductor Laser}
본 발명은 반도체 레이저의 파장 선택, 위상 및 이득 영역에서의 파장 조절에 대해 2006년 10월 16일 제출된 미국 가출원번호 제60/829,631호와 2007년 1월 5일 제출된 미국 가출원번호 제60/883,648호를 우선권으로 청구한다. 또한, 본 발명은 반도체 레이저에서의 파장 조절에 대해 2006년 10월 16일 제출된 미국 특허출원번호 제11/549,856호를 동시계속(copending)하여 지정하나 이곳에서는 우선권으로 청구하지는 않았다.
본 발명은 일반적으로 반도체 레이저들, 레이저 제어기들, 레이저 투사 시스템들, 및 반도체 레이저들을 포함하는 다른 광학 시스템들과 관련이 있다. 더 상세하게, 본 발명의 실시예들은 반도체 레이저들에서의 레이저 파장 변화들을 관리하기 위한 구성과 관련이 있다. 본 발명의 다른 실시예들은 반도체 레이저의 온도 발생신호를 중단시키기 위한 구성과 반도체 레이저에 광학적으로 결합된 파장 변환장치의 출력에서 체계적인 파장 변화들을 최소화시키기 위한 구성과 관련이 있다.
본 발명은 일반적으로 다양한 방법으로 구성된 반도체 레이저들과 관련이 있다. 예를 들어 설명하면, 단파장원(short wavelength source)은 분포 궤환형(Distributed Feedback; 이하 "DFB"라 함) 레이저, 분포 브래그 반사(Distributed Bragg Reflector; 이하 "DBR"이라 함) 레이저, 또는 2차 고조파 발생(Second Harmonic Generation; 이하 "SHG"라 함) 크리스탈과 같은 광파장 변환장치를 구비하는 페브리 페로(Fabry-Perot) 레이저와 같은 단일 파장 반도체 레이저의 결합에 의한 고속 변조를 위해 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 SHG 크리스탈은 예를 들면, 파장을 530㎚로 변환시키는 SHG 크리스탈의 스펙트럼 중앙에 1060㎚ DBR 또는 DFB 레이저를 조정하여 더 높은 기본 레이저신호의 고조파 파장을 생성하도록 구성될 수 있다. 그러나, 산화마그네슘(MgO)이 도핑된 주기적 분극 반점 리튬 니오베이트(periodically poled lithium niobate; 이하 "PPLN"이라 함)와 같은 SHG 크리스탈의 파장 변환 효율은 레이저 다이오드와 SHG 장치 사이의 파장 매칭(matching)에 강하게 의존한다. 비슷한 유형의 레이저 설계로 알 수 있듯이, DFB 레이저들은 격자(grid)들 또는 반사 매체(reflective medium)로서 반도체 물질에 에칭된 유사한 구조들을 이용하는 공진 공동(resonant-cavity) 레이저들이다. DBR 레이저들은 에칭된 회절격자(etched grating)가 반도체 레이저의 전자 펌핑(electronic pumping) 영역에서 물리적으로 분리된 레이저들이다. SHG 크리스탈들은 주파수 이중 레이저 발산에 비선형 크리스탈의 2차 고조파 발생 특성들을 사용한다.
PPLN SHG 장치의 주파수 대역폭은 종종 전형적인 PPLN SHG 파장 변환장치에 비해 매우 작고, 반폭치(Full Width Half Maximum; FWHM) 파장 변환 주파수 대역폭은 단지 0.16㎚ 내지 0.2㎚이며, 대부분 크리스탈의 길이에 의존한다. 레이저 공동 안에서 모드 호핑(mode hopping)과 제어되지 않은 큰 파장 변환들은 동작하는 동안 허용가능한 주파수 대역폭의 밖으로 벗어나도록 반도체 레이저의 출력 파장을 발생시킬 수 있다. 반도체 레이저 파장이 PPLN SHG 장치의 파장 변환 주파수 대역폭 밖으로 벗어나면, 목표 파장에서 변환장치의 출력파워는 떨어진다. 레이저 투사 시스템에서, 예를 들면, 모드 호프(mode hop)는 이미지의 특정 위치에서의 결함과 같이 파워에서 순간적인 변화를 발생시킬 수 있는 문제가 있다. 눈에 보이는 결합들은 일반적으로 생성된 이미지가 단순히 레이저의 다른 부분들의 온도 발생신호이기 때문에 이미지를 가로질러 조직된, 도안된 이미지처럼 그들 자신을 명확하게 한다.
반도체 레이저원 개발에 있어서 파장 매칭 및 안정화와 관련된 과제들이 주어졌을 때, 본 발명자들은 반도체 레이저들에서 레이저 파장 변화들을 관리하기 위한 유용한 구성을 인식하게 되었다. 또한, 본 발명자들은 적합하지 않은 레이저의 온도 발생신호를 중단시킴으로써 반도체 레이저에 광학적으로 결합된 파장 변환장치의 출력에서의 체계적인 파장 변환을 관리하기 위한 유용한 구성을 인식하게 되었다.
본 발명자들은, 본 발명의 개념이 주로 DBR 레이저들에 대해 기술되었을 지라도 이곳에서 논의된 제어구성이 DFB 레이저들, 페브리-페로 레이저 및 다양한 형태의 외부 공동 레이저로 한정되지 않고 다양한 형태의 반도체 레이저들에 유용할 것이라는 것을 기대하고 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 2차 고조파 발생이 레이저원에서 이용될지의 여부에 상관없이 일반적으로 레이저원에서의 파장 안정화와 관련이 있다는 것에 주목하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 레이저의 제어 방법이 제공된다. 그 방법에 따르면, 적어도 하나의 반도체 레이저의 일부는 이미지 데이터를 공급하기 위해 조절된다. 예를 들면, 레이저 투사에서 이득 전류(IGAIN)는 투사된 이미지에서 그레이 레벨(grey level)을 발생시키기 위해 조절되나 이에 한정되지는 않는다. 이러한 조절은 투사된 광이 변화되는 레이저 파장의 일부 변화를 야기시킨다. 상대적으로 정지 이미지에서, 파장 변화는 그 자신의 프레임(frame-by-frame)마다 반복하여 쉽게 인간의 눈에 검출될 수 있는 조직적이고 체계적인 이미지 바이어스(image bias)가 될 것이다. 본 발명의 실시예들은 이미지 바이어스가 비조직적이 되면, 인간의 눈으로 검출하는 게 더 어려워지므로 레이저 하나 또는 다중 부가신호들에서의 이용에 대한 문제를 관리한다.
본 발명의 부가적인 실시예에 따르면, 반도체 레이저들과 그런 방법으로 실행하기 위해 프로그램된 레이저 제어기들을 포함하는 레이저 투사 시스템의 제어 방법이 계획된다. 더 상세하게 본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 투사 시스템의 제어 방법이 제공된다. 상기 방법은, (ⅰ) 암호화된 데이터의 광 발산을 위한 반도체 레이저를 구성하고 복수의 이미지 픽셀들 또는 스캔된 데이터 주기에 걸쳐 가시광원의 출력 빔을 스캐닝함으로써, 스캔된 레이저 이미지의 적어도 일부를 생성하는 단계; (ⅱ) 섭동신호(I/VPTRB)를 이용하여 구동 전류들(I/VPHASE, I/VDBR) 중 적어도 하나를 섭동시킴으로써, 출력 빔이 이미지 픽셀들 또는 암호화된 데이터 주기들에 걸쳐 스캔될 시에 반도체 레이저에서 모드 선택을 바꾸는 단계를 포함한다. 섭동신호(I/VPTRB)는, 반도체 레이저에서 모드 선택을 바꾸기에 충분한 시간 동안 변화하는 진폭 프로파일을 포함하고, 그 결과 출력 빔이 이미지 픽셀들 또는 주사된 데이터 주기들에 걸쳐 스캔될 시에 서로 다른 복수의 발산 모드들이 반도체 레이저에서 선택된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 레이저 투사 시스템은 (ⅰ) 암호화된 이미지 데이터의 광 발산을 위한 반도체 레이저를 동작시키고 복수의 이미지 픽셀들 또는 암호화된 데이터 주기들에 걸쳐 가시광원의 출력 빔을 스캐닝함으로써, 스캔된 레이저 이미지의 적어도 일부를 생성하도록; 그리고 (ⅱ) 섭동신호(I/VPTRB)를 이용하여 추가 구동 전류들(I/VPHASE, I/VDBR) 중 적어도 하나를 섭동시킴으로써, 출력 빔이 이미지 픽셀들 또는 암호화된 데이터 주기들에 걸쳐 스캔될 시에 반도체 레이저에서 모드 선택을 바꾸도록 프로그램된 제어기를 포함하여 공급된다.
본 발명의 개념이 주로 이미지 형성의 관점에서 기술되어 있을지라도, 본 발명의 다양한 개념들은 레이저 파장의 저주파 변동 문제가 되풀이되는 임의의 레이저 분야에도 적용가능하다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에 대한 다음 상세한 설명은 동일한 구조가 동일한 도면부호로 표시되는 다음 도면들과 함께 해석될 때 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 광파장 변환장치에 광학적으로 결합된 DBR 또는 유사한 형태의 반도체 레이저를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 투사 시스템의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 DBR 레이저에서의 이득 전류 함수에 따른 발산 파장의 발생을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 파장 제어를 위한 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 제어 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 파장 제어를 위한 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 제어 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 반도체 레이저의 적합하지 않은 온도 발생신호를 분열시키기 위한 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 반도체 레이저의 적합하지 않은 온도 발생신호를 분열시키기 위한 선택 구성을 나타내는 도면이다.
도 11 내지 도 17은 도 9 및 도 10에 도시된 구성들을 이용한 적절한 섭동신호 특성들을 나타내는 도면이다.
본 발명의 특정 실시예의 개념들이 포함될 수 있는 다양한 형태의 반도체 레이저들의 특정 구조를 반도체 레이저들의 설계 및 제조와 관련이 있는 유용한 기술 문헌에서 쉽게 알 수 있을 지라도, 본 발명의 특정 실시예의 개념들은 일반적으로 도 1에 개략적으로 도시된 세 가지 DBR형 반도체 레이저로 기술될 것이다. 도 1에서 DBR 레이저(10)는 광 파장 변환장치(20)에 광학적으로 결합된다. 반도체 레이저(10)에서 발산된 광선(light beam)은 파장 변환장치(20)의 광도파관에 직접 결합되거나 콜리메이팅 및 포커싱 광학기기 또는 다른 형태의 적당한 광학 수단 또는 광학 시스템을 통해 결합될 수 있다. 파장 변환장치(20)는 입사광을 더 높은 고조파로 변환하고 변환된 신호를 출력한다. 이러한 구성 형태는 특히 더 긴 파장 반도체 레이저들에서 더 짧은 파장 레이저 빔들을 생성할 때 유용하고, 예를 들면, 레이저 투사 시스템용 가시광원과 같이 사용될 수 있다.
도 1에 개략적으로 도시된 DBR 레이저는 파장 선택부(12), 위상부(14), 이득부(16)를 포함한다. 레이저(10)의 DBR부로 인용될 수 있는 파장 선택부(12)는 일반적으로 레이저 공동의 활성영역 외부에 배치된 1차(first order) 또는 2차(second order) 브래그 격자(bragg grating)를 포함한다. 이러한 부분은 파장에 의존하는 반사계수(reflection coefficient)를 갖는 미러와 같이 동작하는 격자처럼 파장 선 택을 공급한다. DBR 레이저(10)의 이득부(16)는 레이저의 중요한 광학 이득을 공급하고, 위상부(14)는 이득부(16)의 이득 물질과 파장 선택부(12)의 반사 물질 사이의 조절가능한 위상 변이(phase shift)를 생성한다. 파장 선택부(12)는 브래그 격자를 사용 또는 사용하지 않은 적절한 수의 선택 구성을 공급할 것이다.
제어 전극(2, 4, 6) 각각은 파장 선택부(12), 위상부(14), 이득부(16) 또는 이들의 조합에 결합되고, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같다. 제어 전극(2, 4, 6)은 다양한 형태로 이루어진다. 예를 들면, 제어 전극(2, 4, 6)은 각각 전극쌍으로 도 1에 도시되었으나, 하나 또는 그 이상의 부(12, 14, 16)에서의 단일 전극 요소(2, 4, 6)들은 본 발명의 특정 실시예를 실행하기에 적합할 것이다. 제어 전극(2, 4, 6)들은 전기전류가 레이저(20)의 부(12, 14, 16)에 주입되기 위해 사용될 수 있다. 주입된 전류는 하나 또는 그 이상의 레이저 부들의 온도 제어, 레이저 기판에서 설정된 전도성 있도록 도핑된 반도체 영역에 전기전류 주입, 레이저(10)의 파장 선택부(12)와 위상부(14)의 굴절률 제어, 및 레이저의 이득부(16)에서 광학 이득 제어로 레이저의 구동 특성들을 변환하기 위해 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 파장 변환장치(20)의 파장 변환 효율은 반도체 레이저(10)와 파장 변환장치(20) 사이의 파장 매칭에 의존하게 된다. 파장 변환장치(20)에서 생성된 더 높은 고조파 광파의 출력 파워는 레이저(10)의 출력 파장이 파장 변환장치(20)의 파장 변환 대역폭에서 벗어날 때 급격히 떨어진다. 예를 들어, 반도체 레이저가 데이터를 생성하기 위해 조절될 때, 열 부하는 끊임없이 변한다. 레이저의 온도 변화와 발산 파장은 SHG 크리스탈(20)의 효율 변화를 발생시킨다. 12㎜ 길이 PPLN SHG 장치 형태의 파장 변환장치(20)의 경우, 반도체 레이저(10)에서의 대략 2℃ 정도의 온도 변화는 일반적으로 파장 변환장치(20)의 0.16㎚ 반폭치(FWHM) 파장 변환 대역폭 범위 밖에서 레이저(10)의 출력 파장을 얻기에 충분할 것이다. 본 발명의 특정 실시예들은 허용가능한 수준으로 레이저 파장 변환을 제한하여 이러한 문제를 검토한다.
본 발명자들은 그들이 통상 파장 이동(wavelength drift) 및 관련된 공동 모드 호핑에 쉽게 처해지기 때문에 반도체 레이저의 발산 파장의 안정화에 대한 과제를 인식하고 있다. 예를 들면, 도 3은 이득 전류(I)의 함수로서 상대적인 단위(arbitrary units)로 기술되고, 또한, DBR 레이저에서 상대적인 단위로 기술된 발산 파장(λ)의 발생을 나타내고 있으나 이에 한정되지는 않는다. 이득 전류가 증가할 때, 이득부의 온도 또한 증가한다. 그 결과, 공동 모드들은 더 높은 파장을 향해 이동한다. 공동 모드들의 파장은 DBR부의 파장보다 빨리 이동한다. 그래서, 레이저는 더 낮은 파장의 모드가 DBR 반사율 곡선의 최대값과 인접한 지점에 도달한다. 그 시점에서, 더 낮은 파장의 모드는 레이저 물리학의 기본 원리에 따라 수립된 모드보다 더 낮은 손실을 갖고, 그때, 레이저는 자동으로 더 낮은 손실을 갖는 모드로 뛰어오른다. 이러한 동작은 도 3의 곡선(100)에 도시되었다. 도 3에 도시된 바와 같이, 파장은 천천히 증가하고, 진폭이 하나의 독립된 레이저 공동의 자유 스펙트럼 범위와 동일한 불시 모드 호프(sudden mode hop)를 포함한다.
본 발명이 어떠한 특정 명시된 파장 변환 및 불시 모드 호프로 한정되지 않는다 할지라도, 레이저 투사 시스템에서, 이들 파장 변동들은 평이한 강도 변화들을 야기할 수 있고, 모드 호프들은 레이저 스캐닝에 의해 생성된 이미지에서 상대적으로 돌발적인 강도 이동을 야기할 수 있다. 이들 결함에 의해 이미지에 생성된 특정 패턴은 한정되지는 않지만 레이저 온도, 레이저 자유 스펙트럼 범위, PPLN 크리스탈 스펙트럼 대역 통과, PPLN 크리스탈에 대한 레이저 DBR의 스펙트럼 정렬 등을 포함하는 복수 인자(factor)들의 함수일 수 있다. 결함 패턴의 본질을 고려하지 않으면, 패턴 자체는 즉시 인식가능하고, 이미지에서 체계적인 구조로 나타나기 때문에 이미지에서 문제를 나타낼 수 있다. 또한, 준상태(quasi static) 이미지에 대해, 이러한 결함들은 이미지에서 결함들의 인식을 쉽게 하기 위해 일반적으로 프레임간(from frame to frame) 반복한다.
아래에 상세히 기재된 바와 같이, 도 9 내지 도 17을 참조하면, 이런 본질적인 이미지 결함들은 반도체 레이저의 위상 및/또는 파장 선택부에 다른 종류의 제어신호들의 공급으로 검출하기가 더 어려워질 것이다. 예를 들어, 만약 각 프레임에 대한 위상신호가 기준 프레임마다 생성되기는 하나 변하지 않고 일정하다면, 각각의 단일 프레임은 본래의 패턴이 아닌 결함 패턴 즉, 패턴 내에 어둡고 밝은 영역들의 배치를 갖게 될 것이다. 그 결과, 눈은 결국 모든 이미지들을 통합하므로 어떤 체계적인 결함도 검출하기 어려울 것이다. 다른 예시에 따라, 본 발명은 각각의 이미지 라인 또는 픽셀에 대해 위상신호가 변하는 것을 알 수 있다. 그 결과, 조직적이고 체계적인 이미지 결함은 인간의 눈이 인식하기 더 어려운 고주파 노이즈를 더 자세히 표현하기 위해 변환된다.
레이저에 제공된 제어신호는 완전히 랜덤 또는 정밀한 함수로 표현될 수 있 는 것을 알 수 있다. 예시된 바와 같이, 제어신호는 레이저의 위상 및/또는 DBR섹션에 주입될 수 있기 때문에 레이저 스펙트럼 범위의 절반에 응답하고, 이미지 결합의 형태를 효과적으로 전환시킨다. 이러한 전환은 위에 기술된 바와 같이 프레임마다, 라인마다, 또는 픽셀마다 나타날 수 있다.
도 3을 참고하면, 곡선(101)은 DBR 레이저에서 서로 다른 발산 동작을 나타내는 것이다. 특히, 곡선(100)으로 나타낸 레이저처럼 일반적으로 동일한 제조 파라미터들을 구비하는 레이저는 하나의 레이저 자유 스펙트럼 범위의 진폭과 함께 모드 호프를 갖지 않으므로 다른 동작을 나타내고, 상기 레이저는 6 또는 그 이상의 자유 스펙트럼 범위 진폭을 갖는 모드 호프를 나타낸다. 수많은 응용들에서, 이러한 큰 불시 파장 변화는 허용되지 않는다. 예를 들어, 레이저 투사 시스템에서, 이렇게 큰 호프들은 명목상 그레이 스케일(grey scale) 값에서 0에 근접한 값까지 이미지에서 돌발적인 강도 이동을 유발시킬 수 있다. 본 발명자들은 이러한 현상 즉, 파장 불안정뿐만 아니라 레이저에서의 히스테리시스를 연구하였고, 이들 레이저 발산 결함들이 공간 홀 연소(spatial hole burning), 스펙트럼 홀 연소(spectral hole burning), 이득률 확장(gain profile broadening), 및 자기 유도된 브래그 격자(self induced Bragg grating)를 포함하는 하나 또는 그 이상의 다양한 요인들에 있다는 것을 알게 되었다. 이러한 요인들이 레이저 공동에 수립된 특정 공동 모드에서 레이저를 발산하는 것을 막거나 더 큰 모드 호프들을 촉진한다는 것을 알 수 있다. 더욱이 한번 모드가 수립되면, 특정 파장에서 공동 안에 있는 광자(photon)들은 특정 에너지 수준에서 캐리어 밀도 공핍 또는 공동에서 자기 유도된 브래그 격자 생성에 의해 레이저를 교란시킨다.
도 4의 곡선(102)은 다른 특정 모드 호핑 동작을 나타내는 것이다. 상술된 경우에서, 상대적인 단위로 기술된 발산 파장(λ)은 레이저 외부에 배치된 구성요소로 인해 외부 공동 효과로 언급된 현상인 후방 반사(back reflection)를 포함하기 때문에 불안정하다. 외부 공동 효과로 인해, 외부 반사는 레이저 공동을 교란시키고 매우 큰 크기의 모드 홉을 생성할 수 있는 기생 페브리 페로 공동을 생성한다. 반도체 레이저에서 허용할 수 없는 파장 이동원과 관계없이, 본 발명의 특정 실시예들은 레이저의 파장 변화를 관리하는 것이다.
본 발명자들은 도 3 및 도 4에 도시된 큰 파장 변화와 결합된 모드 호핑 효과가 적어도 부분적으로 레이저 공동에서 광자 밀도에 의존하고, 중요한 외부 공동 효과를 구비할 때 증폭될 수 있다는 것을 인식하고 있다. 또한, 본 발명자들은 레이저를 발산하는 파장이 하나의 모드 이상을 점프(jump)하고, 이러한 다중 모드 점프가 전체적으로 또는 부분적으로 스펙트럼 및 공간 홀 연소와 외부 공동 효과들과 같이 추가로 레이저를 발산하는 현상에 의한 것이라는 것을 인식하고 있다.
반도체 레이저에서 다중 모드 원인과 관계없이, 이러한 현상이 발생할 때, 일반적으로 레이저를 발산하는 파장은 이례적으로 다중 공동 모드 공간과 동일한 파장 점프를 나타낸다. 큰 모드 호프가 발생하기 전, 일반적으로 레이저는 큰 연속 파장 이동을 나타낸다. 더 큰 파장 이동 및 이상 파장 점프는 레이저신호에서 허용 불가능한 노이즈를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 이러한 현상이 도 2에 개략적으로 도시된 예시의 레이저 투사 시스템에서 조직적으로 발생한다면, 투사된 이미지에서 노이즈는 인간의 눈에 즉시 보여질 것이다.
위에서 알 수 있듯이, 일반적으로 본 발명의 특정 실시예들은 반도체 레이저 구동 전류가 구동 부분과 파장 복구 부분을 포함하는 제어 구성과 관련이 있다. 도 5 및 도 6은 구동 부분이 반도체 레이저의 이득부에 전기전류로 주입된 데이터 부분을 포함하는 단일 모드 레이저신호에서 파장을 제어하기 위한 구성을 나타내는 도면이다. 따라서, 실시예에서 기술된 바와 같이, 구동 전류는 각각의 데이터 부분(A)과 파장 복구 부분(B)을 포함한다. 특히, 도 5에 언급된 바와 같이, 이들 구동 전류 또는 이득 주입 전류(IG) 부분들은 레이저 데이터신호(DS)와 적절하게 구성된 파장 복구신호(WR)를 만드는 것으로 유도될 수 있다. 예를 들어, 레이저 데이터신호는 레이저 투사 시스템에서 투사에 대한 이미지 데이터를 전할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 도 6에 도시된 바와 같이, 파장 복구신호는 구동 전류의 파장 복구 부분이 상대적으로 짧은 복구 주기(tR)의 상대적으로 낮은 복구 진폭(IR)을 포함하는 반면에 이득부 구동 전류 즉, 이득 주입 전류의 데이터 부분은 상대적으로 긴 구동 주기(tD)의 상대적으로 높은 구동 진폭(ID)을 포함하도록 구성된다. 데이터 부분의 상대적으로 높은 구동 진폭(ID)은 레이저 발산 모드(λ0)에서 레이저 공동 내부에 레이저를 발산하기에 충분하다. 구동 전류의 파장 복구 부분의 상대적으로 낮은 복구 진폭(IR)은 구동 진폭(ID)과 다르고, 도 6에 도시된 바와 같이 구동 진폭(ID)보다 낮은 ΔI이다.
구동 진폭(ID)과 이득부 구동 전류의 데이터 부분 주기(tD)는 특정 응용에서 사용된 과정에 의존하는 적당한 파워 및 파장과 함께 광신호를 만들도록 동작한다. 복구 진폭(IR)과 복구 주기(tR)는 적어도 레이저 공동 부분 안에서 광자 밀도를 줄이기에 충분하다. 광자 밀도가 더 작은 값, 많은 경우 0에 근접한 값으로 감소함에 따라, 큰 파장 이동을 발생하는 스펙트럼 홀 연소, 공간 홀 연소, 이득률 확장 또는 자기 유도된 브래그 격자와 같은 다양한 현상들이 사라진다. 그 결과, 충분한 전류가 복구 주기의 말단에서 이득부에 재주입될 때, 레이저는 자동으로 DBR 반사율 곡선의 최대값에 가장 가까이 근접하는 모드를 선택한다. 그러므로, 파장 변동들은 하나의 레이저 자유 스펙트럼 범위로 제한될 수 있고, 다중 공동 모드 호프들은 제거되거나 또는 적어도 현저하게 감소된다. 데이터 부분과 파장 복구 부분을 포함하는 이득부 구동 전류는 파장 이동을 최소화하고, 레이저의 평균 시간 레이저 진동 광 주파수 대역폭을 좁히기 위해 사용될 수 있다.
다르게 정해진 구동 진폭(ID)과 이득부 구동 전류의 데이터 부분 주기(tD)는 허용되지 않는 이동(예를 들면, 이에 한정되지는 않으나 0.5㎚를 초과하는 파장 변화)을 겪게 될 것이다. 이득부 구동 전류의 강도 복구 부분의 상대적으로 낮은 복구 진폭(IR)은 구동 전류의 데이터 부분을 뒤따르고, 허용되지 않은 파장 이동의 확률을 감소시킨다. 만약 구동 전류의 복구 부분이 충분히 높은 주파수 발생을 갖는다면, 레이저를 발산하는 공동 모드는 누적된 큰 파장 이동을 갖기 전에 중단되고, 신규 공동 모드가 큰 파장 이동이 감소하기 전에 선택된다.
예를 들어, 주파수가 배가된 PPLN 녹색 레이저를 포함하는 레이저 투사 시스템에서, 본 발명의 실시예에 따른 파장 제어가 없다면, 영상 표시의 단방향에 걸친 레이저에 의해 발산된 녹색 파워는 다중 공동 모드 호프들 때문에 갑작스런 파워 변화가 나타날 것이다. 그 결과, 투사된 이미지들은 50% 및 그 이상의 진폭을 갖는 파워로 갑작스럽게 떨어질 것이다. 그러나, 구동신호가 모든 픽셀들에서 선택(예를 들면, 일반적으로 모두 40㎱)되는 본 발명의 특정 실시예에 따른 파장 제어 구성들을 사용하면, 원치 않는 레이저 파워의 감소가 매우 경감할 것이라는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예의 하나의 실행에 있어서, 이미지에서의 잔여 노이즈 표준 편차는 0에 근접하도록 놓인 복구 진폭(IR), 즉, 대략 10㎱에서의 복구 주기(tR), 및 대략 40㎱에서의 구동 주기(tD)에 대해 대략 8%이다. 또한, 이미지는 일반적으로 노출된 눈에 즉시 나타나지 않는 상대적으로 높은 공간 주파수에 대해 결함을 갖도록 관측된다.
비록 복구 진폭(IR)이 0이라 할지라도, 이는 다중 공동 모드 호프들의 근원을 충분히 제거하거나 또는 레이저의 파장 동작을 개선하기에 충분한 값일 수 있다. 이득부 구동 전류의 복구 진폭(IR)은 구동 진폭(ID)보다 낮아질 수 있고, 사실상 0 이상일 수 있다. 상대적으로 높은 구동 진폭(ID)은 사실상 연속적이나 반도체 레이저가 아래에 상세히 기술된 것처럼 이미지 투사 시스템에 결합될 때 종종 강도가 변한다.
레이저가 암호화된 데이터의 광 발산을 위해 구성되는 곳에서, 암호화된 데이터에서 나타나는 데이터신호는 레이저에 공급될 수 있다. 예를 들어, 데이터신호는 구동신호의 강도 또는 펄스-폭 변조 데이터 부분이 레이저의 이득부에 주입되는 것처럼 결합되나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특정 실시예의 파장 복구 동작은 데이터신호에서 암호화된 데이터에 적어도 일부 독립적으로 실행된다. 예를 들면, 구동 전류가 레이저의 이득부에 주입되는 곳에서, 구동 부분은 암호화 데이터에 조절된 강도일 것이다. 구동 전류의 파장 복구 부분은 암호화된 데이터와 독립적으로 구동 전류에 부가된다. 마찬가지로, 구동부분이 암호화 데이터에 펄스-폭 변조된 곳에서, 구동 전류의 파장 복구 부분 또한 구동 전류에 부가될 것이다.
암호화된 데이터에 완벽하게 독립적이거나 또는 단지 부분적으로 암호화된 데이터에 의존하는 경우 전술한 중첩은 구동 전류의 강도 또는 암호화된 데이터에 나타나는 펄스 폭의 주기가 임계값(threshold value)에 도달하는 곳에 공급될 것이다. 그러나, 한번 중첩되면, 파장 복구 부분의 독립 범위는 충분한 파장 복구가 얻어질 수 있게 충분할 필요가 있다. 언급된 것과는 달리, 구동 전류의 파장 복구 부분은 데이터신호가 파장 복구를 다른 방법으로 방해하는 조건에서 구동 전류를 지배한다. 예를 들어, 펄스 폭 변조 데이터신호에서, 파장 복구는 상대적으로 짧은 고진폭 펄스 폭을 필요로 하지 않는다는 것을 알 수 있다. 그러나, 암호화된 데이터가 상대적으로 긴 고진폭 펄스 폭을 포함하는 상태에서 구동 동작 및 파장 복구 동작에 의해 설정된 순환 주기(duty cycle)는 파장 복구가 허용되지 않은 파장 이동이 관측되기 전에 얻어질 수 있도록 고진폭 펄스 폭의 최대 존속기간(duration) 을 제한하기에 충분하다. 예를 들어, 펄스 폭의 최대 존속기간이 대략 구동 동작 및 파장 복구 동작에 의해 설정된 순환 주기 존속기간의 90% 이상을 초과할 수 없도록 하는 게 바람직하다. 이에 더해, 펄스 폭 변조된 데이터에서 주의사항은 파장 복구 부분의 복구 진폭(IR)이 반도체 레이저의 임계 레이저 발산 전류 이하 또는 파장을 복구하기에 충분히 낮도록 하는 것이다.
파장 복구신호는 통상 주기적으로 실행될 필요는 없다는 것을 알 수 있다. 오히려, 복구신호는 필요에 따라 공급될 수 있다. 예를 들어, 허용 가능한 값을 초과(예를 들면, 하나의 공동 모드 공간 이상)하는 파장 이동이 검출되면, 파장 복구 동작은 신규 파장을 선택하기 위해 레이저를 강요하는 구동 전류에 파장 복구신호를 부가하여 실행될 수 있다.
복구 주기의 주파수에 의해, 일반적으로 허용 가능한 진폭으로 두 개의 복구 주기들 사이의 파장 변화를 제한하는 것은 충분히 빈번해질 필요가 있다. 이상적인 주파수와 특정 요구들에 따른 접근 방법은 레이저가 이용되는 곳에서 적용된다. 예시에 따라, 레이저 투사에 대해, 임의의 복구 주기들을 초기화하거나 또는 이미지와 복구신호와 같은 데이터 콘텐츠 사이의 위신호(aliasing) 문제를 피하기 위해 이미지 픽셀 생성과 함께 복구 주기들을 동시에 진행시키는 게 바람직하다. 또한, 전자기기에 적합한 가장 높은 주파수에서의 복구와 레이저 속도를 수행하는 것으로 인해 이미지에서 발생되는 소정의 노이즈는 더 높은 공간 주파수에서 발생하므로 노이즈를 검출하는 게 더 어려워질 것이다.
도 7과 도 8은 상술한 반도체 레이저 구동 전류의 구동 부분이 반도체 레이저의 파장 선택 부분에 주입된 파장 제어신호(λs)를 포함하는 경우 단일 모드 레이저신호에서의 파장 제어 구성을 나타내는 도면이다. 따라서, 반도체 레이저의 파장 선택 부분에 주입된 구동 전류는 파장 제어 부분과 파장 복구 부분을 포함한다. 위에서 알 수 있듯이, 이러한 구동 전류는 DBR 레이저의 파장 선택부가 일반적으로 레이저의 DBR부로서 언급되기 때문에 이곳에서는 DBR 주입 전류(IDBR)로 언급된다.
특히, 도 7을 참조하면, DBR 주입 전류의 파장 제어 부분과 파장 복구 부분은 표준 DBR 파장 제어신호와 본 발명의 특정 실시예에 따라 안정적으로 구성된 파장 복구신호의 산물로 소개될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 파장 복구신호는 구동 전류의 파장 복구 부분이 상대적으로 짧은 복구 주기(tR)의 복구 진폭(IR)을 포함하는 반면, DBR 주입 전류의 파장 제어 부분이 상대적으로 긴 구동 주기(tD)의 구동 진폭(ID)을 포함하도록 구성된다. DBR 주입 전류의 파장 제어 부분의 복구 진폭(IR)은 구동 진폭(ID)과 다르고, 구동 진폭(ID)보다 더 낮거나 또는 더 높을 수 있으며, ΔI 또는 ΔI'로 구동 진폭(ID)과 구별되도록 도 8에 도시되었다.
파장 제어 부분의 진폭(ID)은 주파수 이중 PPLN 레이저의 경우 이중 크리스탈의 파장에 의해 고정된 것과 같이 적당한 파장으로 동조된 DBR 파장을 유지하기에 충분하다. DBR 전류가 구동 진폭(ID)과 충분히 다른 복구 진폭(IR)으로 변환될 때, 브래그 파장은 다른 파장으로 이동되고, 신규 공동 모드가 레이저 발산을 시작한다. 최초 레이저 발산 공동 모드는 꺼진다. 만약 신규 공동 모드가 최초 레이저 발산 공동 모드와 충분히 교체되면, 다중 공동 모드 호프들에 따른 현상은 사라지거나 또는 레이저의 명목상 목표 파장이 충분히 없어질 것이다. DBR 복구 펄스의 말단에서, DBR 전류는 초기 수준으로 되돌아오고, 브래그 파장이 초기 위치로 되돌아 가도록 이동한다. 이때, 신규 공동 모드는 꺼지고, 레이저 발산은 복구된 광학 이득 스펙트럼에 따라 초기 브래그 파장 또는 근처의 복구된 모드에서 다시 시작한다. 이는 이미지가 도 5 및 도 6의 제어 구성에 대해 위에서 논의된 것과 유사한 특징을 가질 것이라는 것을 알 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 본 발명의 실시예에 대한 이론적 기반의 고찰된 설명 중 하나는 구성이 기본적으로 이득 압축 파장에서의 광자 정상파가 공간 홀 연소 영역 외부에서 다른 파장으로 변한다는 것이다. 정상파에서의 변환 주기는 일반적으로 공간 홀 연소를 제거하고, 최초 이득 스펙트럼을 복구하기에 충분히 길기 때문에 상대적으로 중요하다. 복구 진폭(IR) 아래에서 유도된 파장 이동은 진폭이 변하나 종종 바람직하게 적어도 두 개의 레이저 발산 모드들에서의 파장 이동과 동일할 것이라는 것을 알 수 있다. 도 7과 도 8의 제어 구성은 공간 홀을 채우기 위해 캐리어들에 대한 초기 위치 밖으로 레이저 발산 파장이 일시적으로 움직이도록 외부 피드백 변화로 외부 공동 반도체 레이저들에 공급될 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 2에서 개략적으로 도시된 레이저 투사 시스템을 참조하면, 본 발명의 특정 실시예에 따른 구동 전류 제어 구성들은 시스템 내에서 다양한 형태로 실행될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 이에 한정되는 것은 아니나 구동 전류의 파장 복구 부분은 투사 소프트웨어와 전자기기에 의해 수행(rendering)되는 동안 비디오신호에 복구 부분을 통합하여 실행될 수 있다. 이미지 전체에 분산된 이런 근접 픽셀들은 원본 이미지에서 요구되는 강도에 독립적인 파장 복구신호에 의해 선택될 수 있다. 방해(interruption) 주파수는 인간의 눈과 감지된 광 파워에 영향을 주는 것을 최소화하기 위해 선택될 수 있다. 선택적으로, 구동신호의 파장 복구 부분은 레이저 드라이버 기기에 통합된다. 이러한 접근 방법으로, 이미지 흐름(image stream)에서 발생되는 구동신호는 전류 스케일링(scaling)에 앞서 파장 복구신호에 의해 주기적으로 변경될 수 있다. 다시 말해, 이런 방해 주파수 및 순환 주기는 인간의 눈과 감지된 광 파워에 영향을 주는 것을 최소화하기 위해 선택될 수 있다. 더욱 선택적으로, 레이저로의 구동 전류는 원하는 강도 수준에서 독립적으로 구동 전류를 줄이거나 또는 변경하기 위해 주기적으로 변경 또는 감소될 수 있다.
도 5 내지 도 8은 단일 모드 레이저신호에서 노이즈를 감소시키기 위해 선택적 또는 함께 사용된 레이저 동작 구성들을 나타내는 것임을 알 수 있다. 더욱이, 도 5 내지 도 8의 구성들은 하나 또는 그 이상의 단일 모드 레이저들을 포함하는 시스템에서 사용될 것이다. 예를 들면, 아래에 상세히 설명된 바와 같이, 도 5 내지 도 8의 구성들은 하나 또는 그 이상의 단일 모드 레이저들을 포함하는 스캐닝 레이저 이미지 투사 시스템에서 선택적 또는 함께 사용될 것이다. 또한, 이러한 이유로 단일 모드 레이저들 또는 단일 모드 광 발산용 레이저들에 대한 참고 문헌은 오로지 단일 모드에서 동작하는 레이저로 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라는 것을 알 수 있다. 더욱이, 이러한 이유로 단일 모드 레이저들 또는 단일 모드 광 발산용 레이저들에 대한 참고 문헌들은 단지 본 발명의 특정 실시예에 따라 인식된 레이저들이 넓은 또는 좁은 주파수 대역폭의 단일 모드가 식별할 수 있는 출력 스펙트럼 또는 적당한 필터링 또는 다른 수단을 통해서 단일 모드를 식별할 수 있는 출력 스펙트럼에 의해 특성을 나타낼 것이라는 것을 말할 수 있다.
구동 주기(tD)와 복구 주기(tR)의 상대적인 크기는 적당한 파장 복구가 유지되는 동안 레이저 효율의 최적 범위를 유지하기 위해 제어될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 하나의 형태에 따르면, 적어도 대략 80%의 구동신호 순환 주기는 구동 주기(tD)에 의해 점유되고, 대략 20%보다 작은 구동신호 순환 주기는 복구 주기(tR)에 의해 점유된다. 수많은 예에서, 복구 주기(tR)는 충분히 대략 10㎱보다 작고, 어쩌면 5㎱보다 짧게 유지할 것이다. 부가적으로, 제어 구성들은 적어도 대략 95%의 구동신호 순환 주기가 구동 주기(tD)에 의해 점유되고, 대략 5%보다 작은 구동신호 순환 주기가 복구 주기(tR)에 의해 점유되는 것을 알 수 있다. 전기회로를 제어하는 구동신호가 충분히 응답하는 경우, 적당한 제어 구성들은 적어도 대략 97.5%의 구동신호 순환 주기가 구동 주기(tD)에 의해 점유되고, 대략 2.5%보다 작은 구동신호 순환 주기가 복구 주기(tR)에 의해 점유되는 것을 알 수 있다.
레이저 투사 시스템에서 각각 구동 주기(tD)와 복구 주기(tR)를 설정할 때 추가적인 고려사항이 필요하다. 예를 들면, 도 2에 도시된 레이저 투사 시스템은 단일 또는 다중 컬러 이미지 데이터 흐름을 생성하는 이미지 원본(S), 각각의 주요 이미지 컬러에 대한 레이저 구동신호를 생성하기 위한 이미지 투사 소프트웨어 및 관련 전자기기(S/E), 각각의 중요 이미지 컬러를 생성하기 위해 구성된 개별 레이저들(LD)에 대한 각각의 레이저 구동 전류를 생성하는 레이저 드라이버(D), 및 이미지 픽셀 어레이를 포함하는 단일 또는 다중 컬러 투사 이미지(I)를 생성하기 위해 동작하는 스캐닝 및 투사 광학기기(O)를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 이곳에서 각각의 이미지 픽셀들과 다른 형태의 스캐닝 레이저 이미지 투사 시스템들은 능동 픽셀 주기(tP)에 의한 특성을 나타낸다. 예를 들면, 이미지에서의 픽셀의 능동 픽셀 주기는 40㎱ 또는 그 이하이나 이에 한정되지는 않는다. 일반적으로, 복구 주기(tR)는 픽셀 주기(tP)보다 작을 것이다. 바람직하게, 복구 주기(tR)는 적어도 픽셀 주기(tP)보다 50% 작다. 이와 반대로, 구동 주기(tD)는 시스템 설계자의 선호에 따라 픽셀 주기(tP)보다 크거나, 작거나 또는 동일하게 된다.
발명에서 기술된 것과 같이 능동 픽셀 주기(tP)는 스캐닝 속도 변화로 이미지에 걸쳐 적당하게 그리고 주기적으로 변하는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, "능동 픽셀 주기에 의한 특성을 나타내는" 투사 시스템에 대한 참고 문헌은 이미지에서 각각의 픽셀이 동일한 픽셀 주기를 갖는다는 것을 나타내는 것은 아니다. 오히려, 디스플레이 내의 개별 픽셀들이 능동 픽셀 주기에 의한 특성을 나타내는 디스플레이의 일반적인 이론에 해당하는 다른 픽셀 주기들을 갖는 것을 알 수 있다.
다중 색채 이미지는 이미지 픽셀들의 어레이에 걸쳐 변하는 픽셀 강도를 수립하기 위해 이미지 투사 전자기기와 대응하는 레이저 구동 전류를 구성하여 이미지 투사 시스템에서 생성될 수 있다. 이 경우, 구동 전류의 파장 복구 부분은 변하는 픽셀 강도를 암호화하는 신호에 부가된다. 변하는 픽셀 강도들이 이미지에 걸쳐 생성되는 스캐닝 레이저 이미지 투사 시스템들의 구성 및 방법과 관련된 보다 상세한 설명은 본 발명의 목적 이상으로 주제에 대해 효율적인 정보로 다양하게 남겨질 것이다.
본 발명은 반도체 레이저가 일반적으로 레이저의 출력과 레이저에 결합된 파장 변환장치의 출력에서 적합하지 않은 패터닝을 형성할 수 있는 온도 발생신호를 나타낸다는 것을 알 수 있다. 이런 적합하지 않은 패터닝은 상술된 레이저 투사 시스템들에서 중요한 문제들을 만들 수 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 레이저의 온도 발생신호를 분열시키거나 또는 반도체 레이저의 레이저 발산 파장을 제어하기 위한 섭동 구조들을 계획하고 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 두 개의 적합한 섭동 구조들을 나타내는 도 면이다. 도 1과 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 1 섭동 구조는 예를 들면, 파장 선택부(12), 위상부(14), 및 이득부(16)를 포함하는 반도체 레이저(10)의 위상부(14)를 제어하기 위해 사용된 구동신호(I/VPHASE)를 변조하기 위해 섭동신호(I/VPTRB)를 이용한다는 것을 알 수 있다. 섭동신호(I/VPTRB)와 구동신호(I/VPHASE)는 전압 또는 전류 기반 제어신호일 수 있고, 반도체 레이저의 구조에 의존하며, 위상부(14)에 직접 전기전류(IPH)를 주입 또는 위상부(14)에 적당한 전압을 공급함으로써 위상부(14)와 열적으로 통신하는 마이크로히터들의 사용으로 반도체 레이저(10)의 위상부(14)에 공급될 수 있다.
일반적으로, 섭동신호(I/VPTRB)는 반도체 레이저의 광 발산에서 체계적인 파장 변화를 분열시키기 위해 사용된다. 더욱 상세하게는, 섭동신호(I/VPTRB)는, 반도체 레이저(10)에서 모드 선택을 바꾸기에 충분한 시간 동안 변화하는 진폭 프로파일(amplitude profile)을 도입함으로써, 체계적인 파장 변화를 분열시킨다. 그 결과, 수많은 다른 발산 모드들이 레이저 발산에서 생성된 체계적인 바이어스를 분열시키기 위한 목표 발산 주기 동안 반도체 레이저(10)에서 선택된다. 레이저 투사 시스템에서, 목표 발산 주기는 단일 픽셀, 한 세트의 픽셀들, 또는 하나 또는 그 이상 주어진 암호화된 데이터 주기들(상술된 공간 광 모듈레이터 기반 시스템과 같은 논-픽셀(non-pixel) 기반 시스템들에 대해)에 대응할 것이다.
마찬가지로, 도 10을 참조하면, 섭동신호(I/VPTRB)는 반도체 레이저의 파장 선택부(12)를 제어하기 위해 사용된 구동신호(I/VPHASE)를 변조함으로써 반도체 레이저에서 모드 선택을 바꾸기 위해 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이에 더해, 섭동신호(I/VPTRB)는 위상부(14)의 구동신호(I/VPHASE)와 반도체 레이저에서 모드 선택을 바꾸기 위한 파장 선택부(12)의 구동신호(I/VDBR)를 모두 변조하기 위해 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 어느 경우에나, 반도체 레이저(10)의 위상부(14)에 대해 위에서 알 수 있는 바와 같이, 섭동신호(I/VPTRB)는 전압 또는 전류 기반 제어신호일 수 있고, 파장 선택부(12) 및/또는 위상부(14)에 직접 전류(IDBR)를 주입 또는 파장 선택부(12) 및/또는 위상부(14)에 적당한 전압을 공급함으로써 파장 선택부(12) 및/또는 위상부(14)와 열적으로 통신하는 마이크로히터들의 사용으로 반도체 레이저(10)에서 모드 선택을 바꾸기 위해 공급될 수 있다.
기술된 실시예에서, 섭동 처리는 곱셈, 나눗셈, 가산, 또는 이들의 조합을 이용하여 실행되나, 임의의 적당한 알고리즘 또는 변조 공정이 섭동신호(I/VPTRB)와 함께 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 홀로 섭동하는 파장 선택부(12)의 구동신호(I/VDBR)는 몇몇의 경우 섭동신호(I/VPTRB)가 위상부(14)의 구동신호(I/VPHASE)를 변조하기 위해 사용된 경우와 비교하여 불필요한 노이즈를 포함하는 이미지가 된다는 것을 알 수 있다.
이곳에 기술된 RZ 변조 기술이 사용될 때, 레이저 공동 모드가 언제나 선택되는 많은 경우 레이저는 리셋(reset) 되고, 레이저 파장은 두 개의 리셋 동작 사 이의 모드 호핑이 없는 변화를 유지한다. 따라서, 상술된 위상 섭동 방법들이 일반적으로 프레임간, 라인간, 또는 픽셀간 실행되더라도, 레이저 리셋 동작과 함께 위상 섭동신호를 일치시키는 게 유용하다는 것을 알 수 있다. 위상 섭동은 파워를 유지하기 위해 라인 말단, 프레임 말단, 또는 둘 모두에서 멈춰질 수 있다는 것을 알 수 있다. 부가적으로 또는 선택적으로 섭동은 이곳에 기술된 레이저 리셋 동작 동안 멈춰질 수 있다. 이러한 설계 사항은 광원의 효율에 중요한 밀접성을 갖을 수 있다.
도 11 내지 도 17은 도 9 및 도 10의 구성들로 이루어질 수 있는 다양한 수단을 나타내는 것이다. 비록 도 11 내지 도 17이 도 5 내지 도 8에 대해 위에서 기술된 것과 유사한 파장 복구 동작들이 사용되는 본 발명의 실시예에 따른 섭동 구성들을 나타내는 것이라 할지라도, 본 발명의 다양한 섭동 구성들은 도 5 내지 도 8에 도시된 파장 복구 동작들과 함께 또는 독립적으로 사용된다는 것을 알 수 있다.
도 11 내지 도 17을 참조하면, 본 발명의 섭동 구성들은 반도체 레이저 구동 전류가 복수의 데이터 부분(A)들, 및 해당 데이터 부분(A)들 사이에서 일시적으로 끼워진 해당 파장 복구 부분(B)들을 포함하는 도 5 내지 도 8에 관해 위에서 상술한 제어 구성들로 기술된다. 섭동신호(I/VPTRB)의 진폭 프로파일은 별개적이고 일시적으로 이격된 복수의 섭동신호 진폭(C)을 포함한다. 별개적이고 일시적으로 이격된 각각의 섭동신호 진폭(C)은 파장 복구 부분(B)들 중 하나로부터 해당 데이터 부분(A)을 향한 암호화된 데이터의 전이(transitions)와 일시적으로 대응하도록 맞춰진다. 그 결과, 다른 레이저 발산 모드들은 레이저 발산이 없는 복구 진폭(B)에서 레이저 발산 데이터 부분(A)까지의 이득 전류(IGAIN) 전이처럼 각각 다른 섭동신호 진폭(C)에 대해 선택될 것이다. 이러한 모드 선택의 효과적인 임의 추출은 반도체 레이저의 광 발산에서 나타나는 체계적인 파장 변환을 분열시키는 데 도움이 된다.
도 11의 실시예에서, 각각 다른 섭동신호 진폭(C)은 다음 섭동신호 진폭(C)이 선택될 때까지 섭동신호 진폭(C)이 일정하게 유지되는 비교적 정적인 부분(D)이 뒤따르게 된다. 위에서 알 수 있듯이, 섭동신호 진폭(C)에 대한 임의의 값을 선택함에 따라, 공동 모드는 임의로 선택되고, 위에서 기술된 조직적이고 체계적인 이미지 결함들은 제거된다.
도 12의 실시예에서, 별개적이고 일시적으로 이격된 섭동신호 진폭(C)들 사이에 놓인 정적인 부분(D)은 레이저 리셋 동작이 끝나기 전에 0을 유지한다. 섭동신호(I/VPTRB)의 정적인 부분(D)들은 반도체 레이저에서 모드 선택을 바꾸기 위해 공급되지는 않는다. 비록, 도 12의 접근 방법이 도 11에 도시된 접근 방법을 능가하여 전력 손실의 측면에서 유리함을 나타낸다 할지라도, 몇몇의 경우, 이미지 결함 제거에서 효율성이 떨어질 수 있고, 도 11의 접근 방법보다 더 많은 노이즈가 나타날 수도 있다. 전력 손실을 줄이기 위해, 진폭 프로파일의 별개적이고 일시적으로 이격된 섭동신호 진폭(C)은 진폭 프로파일의 정적인 부분(D)들보다 사실상 더 짧은 주기가 유지될 수 있으나 그들은 다른 레이저 발산 모드들이 일관된 근거에 기초하여 각각 다른 섭동신호 진폭(C)이 선택될 수 있도록 충분히 긴 주기시간이 유지된다. 예를 들면, 동작 효율을 보존하기 위해 섭동신호(I/VPTRB)의 순환주기의 대략 5%보다 작게 섭동신호 진폭(C)의 주기를 제한하는 게 바람직하다.
비록 도 11 및 도 12의 실시예들이 정적인 부분(D)을 이용한다 할지라도, 본 발명자들은 정적인 부분(D)이 도 13에 도시된 바와 같이 반도체 레이저에서 체계적인 파장 변화의 추가적인 섭동을 이루기 위해 진폭 변조된 부분들을 대체한다는 것을 알 수 있다. 도 13에 도시된 섭동신호(I/VPTRB)는 별개적이고 일시적으로 이격된 섭동신호 진폭(C)들 사이에 각각 놓인 진폭 변조 부분(E)들을 포함한다. 진폭 변조 부분(E)들의 변화는 파장에서 모드를 이동시키기에 충분하고, 섭동신호 진폭(C)들 사이의 반도체 레이저에서 모드 호프들을 실행하기에 충분하다. 이러한 방법으로, 서로 다른 복수의 발산 모드들은 레이저가 발산된 신호의 데이터 부분을 생성하는 것과 같이 반도체 레이저에서 선택된다. 그 결과, 레이저의 광 스펙트럼의 유효 대역폭이 확장되게 된다. 동작은 레이저의 강도 특성에서 패턴화된 변화들을 숨긴다.
몇몇 응용에서, 도 13의 제어 구성은 개별 진폭 변조된 부분(E)의 임의의 특성 때문에 스캔된 레이저 이미지에서 과도한 노이즈를 이끌 것이다. 더욱 상세하게는, 이미지 노이즈는 공간 확장의 크기가 상대적으로 큰 값에서 작은 값으로 픽셀간 변하기 때문에 과도해진다. 도 14는 섭동신호(I/VPTRB)의 크기가 개별 섭동신호 진폭(C)이 이끌어진 두 개의 레이저 리셋 동작 사이에서 일정량(ΔI)으로 체계적으로 변하는 선택 구성을 나타내는 것이다. 도 14의 방법은 각각의 이미지 픽셀에 대해 동일하게 분열하는 두 개의 분열 레이저 모드들을 생성하는 것과 동일하다. 두 레이저 모드들의 분열은 ΔI의 함수이다.
도 15 내지 도 17에 도시된 섭동신호(IPTRB)는 본 발명에 따른 섭동 구조들에서의 노이즈 사용을 보여준다. 예를 들어, 도 15를 참조하면, 별개적이고 일시적으로 이격된 복수의 섭동신호 진폭(C)들이, 노이즈신호 진폭의 임의의 특성이 레이저에서 패턴화된 모드 선택을 바꾸기 위해 사용될 수 있기 때문에, 섭동신호(I/VPTRB)에서의 노이즈처럼 나타날 수 있다는 것을 알 수 있다. 유사하게, 도 16을 참조하면, 진폭 변조된 부분(E)은 섭동신호(I/VPTRB)에서의 노이즈처럼 나타날 수 있다. 마지막으로, 도 17을 참조하면, 별개적이고 일시적으로 이격된 복수의 섭동신호 진폭(C)들과 별개적이고 일시적으로 이격된 섭동신호 진폭(C)들 사이에 놓인 개별 변조 부분(E)들은 모두 섭동신호(I/VPTRB)의 단일, 연속적인 노이즈 요소로 나타날 수 있다는 것을 알 수 있다. 어떠한 경우에도, 본 발명에서의 사용을 위해 선택된 노이즈신호는 레이저에서 모드 선택을 바꾸고, 파장에서 레이저 발산 모드를 이동시키기에 충분한 섭동신호(I/VPTRB)에서의 진폭 변화를 설정하도록 구성될 수 있다.
위에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다양한 섭동 구조들은 도 5 내지 도 8에 도시된 파장 복구 동작들과 독립적으로 이용된다는 것을 알 수 있다. 이 문맥에서, 본 발명에 따른 섭동신호(IPTRB)는 단지 모든 선택을 바꾸기 위해 충분한 길이로 변하는 복수의 진폭 변조 부분들을 포함하고, 그 결과 서로 다른 복수의 발산 모드들이 주어진 주기 이상으로 반도체에서 선택된다. 이러한 특성의 섭동신호들은 섭동신호(I/VPTRB)처럼 노이즈신호 또는 상술한 소정의 신호 이용으로 힘의 강도를 바꿀 것이다. 부가적으로 섭동신호들은 사인파, 삼각파, 또는 다른 형태의 주기파를 포함할 수 있다. 예를 들어, DBR 레이저의 위상부에 주입된 사인파 전류는 이미지의 픽셀률 보다 높은 주파수에서 레이저 발상 공동 모드의 파장을 진동시킬 수 있다.
픽셀 기반 레이저 투사 시스템 내용에서, 이미지 픽셀들의 어레이를 포함하는 이미지를 가로질러 가시광원의 출력 빔을 스캐닝함으로써, 스캔된 레이저 이미지가 생성되는 곳에서, 본 발명에 따른 섭동신호(I/VPTRB)는 하나 또는 그 이상의 다른 발산 모드들이 주어진 능동 픽셀 주기(tP) 동안 선택될 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 방법으로, 투사 시스템은 섭동이 이미지들의 각 능동 픽셀 또는 적어도 중요한 이미지 픽셀에서 실행되도록 동작 될 수 있다. 특정 응용에서, 서로 다른 복수의 발산 모드들이 각각의 능동 픽셀 또는 적어도 중요한 능동 픽셀에서 선택될 수 있는 섭동신호(I/VPTRB)로 구성되는 게 바람직하다. 유사하게, 공간 광 변조기 기판 시스템과 같은 다른 논-픽셀 기반 투사 시스템들에서, 섭동신호(I/VPTRB)는 하나 또는 그 이상의 서로 다른 발산 모드들이 각각 암호화된 레이저신호의 암호화된 데이터 주기(tP)들에서 선택되도록 구성될 수 있다는 것을 알 수 있다.
비록 본 발명이 픽셀 기반 시스템 위주로 기술되었다 할지라도, 공간 광 변조기 기반 시스템들(디지털 광학 기술, 전달 가능한 LCD, 및 실리콘 기반 액정(LCOS)을 포함하는)과 같이 레이저 기반 광원들을 포함하는 다른 투사 시스템들이 이곳에 기술된 파장 안정 및 섭동 기술에 도움이 된다는 것을 알 수 있다. 이들 다른 시스템에서, 레이저에 대한 외생적인 적당한 주기는 픽셀 주기뿐만 아니라 스크린 재생률의 반대 또는 그의 소량이다. 이 경우, 레이저에 대한 입력신호는 암호화된 데이터 주기(tP)에 의해 특성을 나타낼 수 있고, 구동 전류는 파장 복구 부분의 복구 주기(tR)가 암호화된 데이터 주기(tP)보다 작도록 구성될 수 있다.
다양한 형태의 전류들이 본 발명의 전체에 걸쳐 참조된다. 본 발명을 설명 및 정의하기 위해, 상기와 같은 전류들은 전기전류로 언급됨을 알 수 있다. 더욱이, 본 발명을 설명 및 정의하기 위해, 이곳에 전류의 "제어"에 대한 참조는 전기전류가 능동적으로 제어 또는 임의의 기준 값의 함수로 제어된다는 뜻을 내포할 필요가 없다는 것을 알 수 있다. 더욱이, 전기전류는 단지 전류의 진폭 수립을 통해 제어된다는 것을 알 수 있다.
본 발명에서 이전에 상술된 설명들은 개요 또는 청구된 본 발명의 본질과 특성을 이해하기 위한 구성을 공급하기 위한 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 발명에서 기술된 다양한 변경 및 변화가 발명의 정신과 관점을 벗어나지 않는 범위 내에서 이루어질 수 있을 것이다. 그러므로, 이 발명의 변경 및 변화를 보호하는 본 발명은 첨부된 청구항과 그와 동등한 것에서 제공된다.
예를 들어, 이곳에 도시된 제거 구성들은 반도체 레이저의 이득부 또는 파장 선택 DBR부에 공급된 구동 전류에서 파장 복구 부분의 결합과 관련이 있을지라도, 레이저 동작 구성에서의 파장 복구 동작을 포함하는 방법들은 단지 레이저의 이들 부분에 공급된 구동 전류에 한정되지는 않는다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 레이저는 복구신호가 이곳에 공급될 때 광자들을 흡수하도록 구성된 복구 부분을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 이 경우, 복구 부분은 이곳에 기술된 이득 및 DBR부들에 이용된 것과 동일한 방법으로 필요에 따라 광자 밀도를 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
"바람직하게", "대개", 및 "일반적으로"와 같은 용어가 이곳에서 사용될 때, 청구된 발명의 개념을 제한 또는 어떤 특성들이 중대하고, 필수적이며, 또는 청구된 발명의 구조 또는 기능에 매우 중요한 것을 나타내는 것을 제한하기 위해 의도된 것이 아니라는 것을 알 수 있다. 단지, 이러한 용어들은 단지 본 발명의 특정 실시예에서 사용되거나 사용되지 않은 선택적인 또는 부가적인 특성들을 강조하기 위한 것이다. 더욱이, 값, 파라미터, 또는 다른 값, 파라미터, 또는 변수의 "함수"인 변수 참조는 값, 파라미터, 또는 변수가 하나의 함수 및 단지 하나의 값, 파라미터, 또는 변수를 의미하는 것이 아니라는 것을 알 수 있다.
본 발명의 설명 및 정의를 위해, "사실상"이란 용어는 정량적인 비교, 값, 측정, 또는 다른 표현에 기인하는 불확실한 정도를 고유 정도를 나타내기 위해 이곳에서 이용된다는 것을 알 수 있다. 또한, "사실상"은 일정 기준(예를 들면, "0")에서 변하는 정량적인 표현(예를 들면, "사실상 0보다 높은")의 정도를 표현하기 위해 이곳에서 사용되고, 즉시 구별할 수 있는 양에 따라 일정 기준에서 변하는 정량적인 표현의 요구로 설명될 수 있다.

Claims (23)

  1. 반도체 레이저를 포함한 가시광원을 구비한 레이저 투사 시스템의 제어 방법에 있어서,
    암호화된 데이터의 광 발산을 위한 반도체 레이저를 구성하고 복수의 이미지 픽셀들 또는 암호화된 데이터 주기들에 걸쳐 가시광원의 출력 빔을 스캐닝함으로써, 스캔된 레이저 이미지의 적어도 일부를 생성하는 단계로서, 이때 상기 광 발산의 적어도 하나의 파라미터가 반도체 레이저의 이득부에 주입된 구동 전류(IGAIN), 하나 또는 그 이상의 추가 구동 전류들(I/VPHASE, I/VDBR), 반도체 레이저의 위상부에 공급된 추가 구동신호(I/VPHASE), 및 반도체 레이저의 파장 선택부에 공급된 추가 구동신호(I/VDBR)의 함수인 생성 단계; 및
    섭동신호(I/VPTRB)를 이용하여 추가 구동 전류들(I/VPHASE, I/VDBR) 중 적어도 하나를 섭동 처리함으로써, 상기 출력 빔이 이미지 픽셀들 또는 암호화된 데이터 주기들에 걸쳐 스캔될 시에 반도체 레이저에서 모드 선택을 바꾸는 단계로서, 이때 상기 출력 빔이 이미지 픽셀들 또는 암호화된 데이터 주기들에 걸쳐 스캔될 시에, 서로 다른 복수의 발산 모드들이 반도체 레이저에서 선택되도록, 상기 섭동신호(I/VPTRB)는 진폭 프로파일을 포함하며, 상기 진폭 프로파일은 반도체 레이저에서 모드 선택을 바꾸는 시간 동안 변화하는 레이저 투사 시스템의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    레이저는 암호화된 이미지 데이터의 광 발산이 복수의 데이터 부분들, 및 해당 데이터 부분들 사이에 일시적으로 놓인 해당 파장 복구 부분들을 포함하도록 제어되고,
    상기 데이터 부분들은 개별 구동 진폭(ID)과 구동 주기(tD)를 포함하고,
    상기 파장 복구 부분들은 상기 데이터 부분들의 구동 진폭(ID)과는 다른 복구 진폭(IR), 및 상기 데이터 부분들의 구동 주기(tD)보다 짧은 복구 주기(tR)를 포함하고,
    상기 섭동신호(I/VPTRB)의 진폭 프로파일은, 별개적이고 일시적으로 이격된 복수의 섭동신호 진폭들을 포함하며,
    상기 별개적이고 일시적으로 이격된 복수의 섭동신호 진폭들 각각은 상기 파장 복구 부분들 중 하나로부터 해당 데이터 부분을 향한 상기 암호화된 데이터의 전이와 일시적으로 대응하도록 맞춰지는 것을 특징으로 하는 레이저 투사 시스템의 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 섭동신호(I/VPTRB)의 진폭 프로파일은 복수의 진폭 변조 부분들을 포함하고,
    상기 복수의 진폭 변조 부분들은 반도체 레이저에서 모드 호프들을 실행하도록, 레이저 발산 공동 모드의 파장을 이동시키는 크기로 변화하고, 이로 인해, 서로 다른 복수의 발산 모드들이 목표 발산 주기의 적어도 일부 동안에 반도체 레이저에서 선택되는 것을 특징으로 하는 레이저 투사 시스템의 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 섭동 처리는 곱셈, 나눗셈, 가산, 또는 이들의 조합을 이용하여, 상기 섭동신호(I/VPTRB)로 추가 구동 전류(I/VPHASE, I/VDBR)를 변조시킴으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 레이저 투사 시스템의 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 레이저에서의 모드 선택은 섭동신호(I/VPTRB)를 이용하여 추가 구동신호(I/VPHASE)를 섭동 처리함으로써 변경되는 것을 특징으로 하는 레이저 투사 시스템의 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 레이저에서의 모드 선택은 섭동신호(I/VPTRB)를 이용하여 추가 구동신호(I/VDBR)를 섭동 처리함으로써 변경되는 것을 특징으로 하는 레이저 투사 시스템의 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 섭동신호(I/VPTRB)는 반도체 레이저의 광 발산에서 체계적인 파장 변화(systematic wavelength variations)를 분열시키도록 선택되는 것을 특징으로 하는 레이저 투사 시스템의 제어 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 빔은 복수의 암호화된 데이터 주기들에 의해 특성화된 이미지 신호로 변조되고,
    상기 섭동신호(I/VPTRB)는 서로 다른 발산 모드들 중 적어도 하나가 각각의 암호화된 데이터 주기(tP) 동안 선택되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 투사 시스템의 제어 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 빔은 복수의 암호화된 데이터 주기들에 의해 특성화된 이미지 신호로 변조되고,
    상기 섭동신호(I/VPTRB)는 1 개 이상의 서로 다른 발산 모드들이 각각의 암호화된 데이터 주기(tP) 동안 선택되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 투사 시스템의 제어 방법.
  10. 가시광원 및 제어기를 포함하고,
    상기 가시광원은 적어도 하나의 반도체 레이저를 포함하며,
    상기 제어기는, 암호화된 이미지 데이터의 광 발산을 위한 반도체 레이저를 동작시키고 복수의 이미지 픽셀들 또는 암호화된 데이터 주기들에 걸쳐 가시광원의 출력 빔을 스캐닝함으로써, 스캔된 레이저 이미지의 적어도 일부를 생성하도록 프로그램되고, 이때 상기 광 발산의 적어도 하나의 파라미터가 반도체 레이저의 이득부에 주입된 구동 전류(IGAIN), 하나 또는 그 이상의 추가 구동 전류들(I/VPHASE, I/VDBR), 반도체 레이저의 위상부에 공급된 추가 구동신호(I/VPHASE), 및 반도체 레이저의 파장 선택부에 공급된 추가 구동신호(I/VDBR)의 함수이며,
    상기 제어기는, 섭동신호(I/VPTRB)를 이용하여 추가 구동 전류들(I/VPHASE, I/VDBR) 중 적어도 하나를 섭동 처리함으로써, 상기 출력 빔이 이미지 픽셀들 또는 암호화된 데이터 주기들에 걸쳐 스캔될 시에 반도체 레이저에서 모드 선택을 바꾸도록 프로그램되고, 이때 상기 출력 빔이 이미지 픽셀들 또는 암호화된 데이터 주기들에 걸쳐 스캔될 시에, 서로 다른 복수의 발산 모드들이 반도체 레이저에서 선택되도록, 섭동신호(I/VPTRB)는 진폭 프로파일을 포함하며, 상기 진폭 프로파일은 반도체 레이저에서 모드 선택을 바꾸는 시간 동안 변화하는 레이저 투사 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
KR1020097010051A 2006-10-16 2007-10-11 반도체 레이저의 파장 선택, 위상, 및 이득 영역에서의 파장 조절 KR101399708B1 (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US82963106P 2006-10-16 2006-10-16
US60/829,631 2006-10-16
US88364807P 2007-01-05 2007-01-05
US60/883,648 2007-01-05
US11/900,761 2007-09-13
US11/900,761 US7420997B2 (en) 2006-10-16 2007-09-13 Wavelength control in wavelength selective, phase, and gain regions of semiconductor lasers
PCT/US2007/021772 WO2008048474A1 (en) 2006-10-16 2007-10-11 Wavelength control in wavelength selective, phase, and gain regions of semiconductor lasers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090091131A KR20090091131A (ko) 2009-08-26
KR101399708B1 true KR101399708B1 (ko) 2014-05-27

Family

ID=38983300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097010051A KR101399708B1 (ko) 2006-10-16 2007-10-11 반도체 레이저의 파장 선택, 위상, 및 이득 영역에서의 파장 조절

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7420997B2 (ko)
EP (1) EP2084914B1 (ko)
JP (1) JP5070291B2 (ko)
KR (1) KR101399708B1 (ko)
CN (1) CN101558653B (ko)
AT (1) ATE481822T1 (ko)
DE (1) DE602007009291D1 (ko)
WO (1) WO2008048474A1 (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7505492B2 (en) * 2007-05-11 2009-03-17 Corning Incorporated Alignment of lasing wavelength with wavelength conversion peak using modulated wavelength control signal
US7715453B2 (en) 2007-11-20 2010-05-11 Corning Incorporated Wavelength control in phase region of semiconductor lasers
US20090252187A1 (en) * 2008-04-07 2009-10-08 Anthony Sebastian Bauco Minimizing Power Variations In Laser Sources
US8204091B2 (en) * 2008-07-03 2012-06-19 Corning Incorporated Wavelength normalization in phase section of semiconductor lasers
US8045260B2 (en) * 2008-10-22 2011-10-25 Corning Incorporated Optimized signal control in frequency-doubled laser sources
US20100150190A1 (en) * 2008-12-15 2010-06-17 Microvision, Inc. Laser Wavelength Control
US8103468B2 (en) * 2009-03-31 2012-01-24 Corning Incorporated Methods and devices for evaluating the operating characteristics of a DBR laser diode
US8121169B2 (en) * 2009-04-14 2012-02-21 Corning Incorporated Split control of front and rear DBR grating portions
CN101841128B (zh) * 2009-12-30 2012-07-25 天津大学 激光二极管快速温度调谐的动态波长辨识方法与装置
US8179933B1 (en) * 2010-10-29 2012-05-15 Corning Incorporated Systems and methods for visible light source evaluation
US8573785B2 (en) * 2010-11-23 2013-11-05 Corning Incorporated Wavelength-switched optical systems
CN102354909B (zh) * 2011-09-20 2013-06-19 李若林 一种基于dbr的外腔式波长可调谐激光器
US8705584B2 (en) * 2011-11-09 2014-04-22 Corning Incorporated DBR laser diode with symmetric aperiodically shifted grating phase
CN104271088B (zh) * 2012-08-22 2017-04-12 视乐有限公司 角膜组织的检测和监视装置
CN103986052B (zh) * 2014-05-22 2017-05-17 苏州旭创科技有限公司 激光器系统、光收发模块及激光器系统光源调整方法
US9705278B2 (en) * 2015-09-29 2017-07-11 Mellanox Technologies Silicon Photonics Inc. Resolution of mode hopping in the output of laser cavities
US9941991B2 (en) * 2016-08-29 2018-04-10 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and system for controlling spectral occupancy
CN109119875B (zh) * 2018-09-21 2019-09-06 深圳市杰普特光电股份有限公司 双晶体红外激光器
WO2020124270A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 The University Of British Columbia Method and circuit for reflection cancellation
US12199398B2 (en) 2018-12-20 2025-01-14 The University Of British Columbia Method and circuit for reflection cancellation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040182849A1 (en) 2003-03-21 2004-09-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Cooking apparatus
US6802367B1 (en) 2001-12-13 2004-10-12 Standex International Corporation Rethermalization system and method for use with food trays having a hot food side and a cold food side
US7010006B2 (en) 2001-06-22 2006-03-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Light source apparatus and its control method
US20060060656A1 (en) 2004-09-21 2006-03-23 Michael Waters Light card

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5812385A (ja) * 1981-06-26 1983-01-24 Fujitsu Ltd 波長可変レーザを用いたガス分析装置
JPS61133685A (ja) * 1984-12-03 1986-06-20 Fujitsu Ltd 半導体レ−ザ波長制御装置
JPS61260691A (ja) * 1985-05-14 1986-11-18 Fujitsu Ltd 半導体レ−ザの波長制御方法
JPS62118590A (ja) * 1985-11-18 1987-05-29 Fujitsu Ltd 半導体レ−ザの駆動方法
JPS62246737A (ja) * 1986-04-18 1987-10-27 Minolta Camera Co Ltd レ−ザビ−ムプリンタにおけるレ−ザダイオ−ドの駆動方法
JP2715206B2 (ja) * 1991-12-17 1998-02-18 富士写真フイルム株式会社 レーザ記録装置
US5473625A (en) * 1994-09-26 1995-12-05 At&T Corp. Tunable distributed Bragg reflector laser for wavelength dithering
US6215809B1 (en) * 1996-03-25 2001-04-10 Sdl, Inc. Stabilization of laser sources with closely-coupled optical reflectors using an internal dither circuit
US6058128A (en) * 1996-03-25 2000-05-02 Sdl, Inc. Apparatus for providing a stabilized laser source
US6222861B1 (en) * 1998-09-03 2001-04-24 Photonic Solutions, Inc. Method and apparatus for controlling the wavelength of a laser
JP2002043698A (ja) * 1999-12-22 2002-02-08 Yokogawa Electric Corp Ｓｈｇレーザ光源及びｓｈｇレーザ光源の変調方法
US20040086012A1 (en) * 2002-10-23 2004-05-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Coherent light source and method for driving the same
US7085297B2 (en) * 2003-04-22 2006-08-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Driving method and driving circuit of light source apparatus
US7356056B2 (en) * 2004-02-27 2008-04-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Coherent light source and control method thereof, and display unit and laser display using them
JP3793208B2 (ja) 2004-03-23 2006-07-05 キヤノン株式会社 変調光源、それを有する画像表示装置、および変調光源の駆動方式
US7436871B2 (en) 2004-12-03 2008-10-14 Corning Incorporated Method and device for performing wavelength modulation with Distributed Bragg Reflector (DBR) laser

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7010006B2 (en) 2001-06-22 2006-03-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Light source apparatus and its control method
US6802367B1 (en) 2001-12-13 2004-10-12 Standex International Corporation Rethermalization system and method for use with food trays having a hot food side and a cold food side
US20040182849A1 (en) 2003-03-21 2004-09-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Cooking apparatus
US20060060656A1 (en) 2004-09-21 2006-03-23 Michael Waters Light card

Also Published As

Publication number Publication date
ATE481822T1 (de) 2010-10-15
WO2008048474A1 (en) 2008-04-24
JP5070291B2 (ja) 2012-11-07
DE602007009291D1 (de) 2010-10-28
JP2010507250A (ja) 2010-03-04
KR20090091131A (ko) 2009-08-26
CN101558653B (zh) 2012-02-29
CN101558653A (zh) 2009-10-14
US7420997B2 (en) 2008-09-02
EP2084914B1 (en) 2010-09-15
EP2084914A1 (en) 2009-08-05
US20080089370A1 (en) 2008-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101399708B1 (ko) 반도체 레이저의 파장 선택, 위상, 및 이득 영역에서의 파장 조절
US7483458B2 (en) Wavelength control in semiconductor lasers
US7586960B2 (en) Forced wavelength chirping in semiconductor lasers
US7715453B2 (en) Wavelength control in phase region of semiconductor lasers
JP2010527164A (ja) 変調波長制御信号を用いるレーザ発振波長の波長変換ピークとの整合
JP2007043066A (ja) 光波長変換装置、その制御方法、及びそれを用いた画像形成装置
US8204091B2 (en) Wavelength normalization in phase section of semiconductor lasers
US20090252187A1 (en) Minimizing Power Variations In Laser Sources
US7400659B2 (en) Method and device for performing DBR laser wavelength modulation free of thermal effect
US20100322272A1 (en) Minimizing power variations in laser sources
JP2007114527A (ja) 光波長変換装置、その制御方法、及びそれを用いた画像形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20090515

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20120713

Comment text: Request for Examination of Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20131029

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20140226

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20140520

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20140520

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PC1903 Unpaid annual fee