SE519155C2 - Metod för utvärdering av avstämbara lasrar - Google Patents

Description

25 30 35 519 155 variera drivströmmarna på ett systematiskt sätt. Sådana in- strument är normalt effektmätare, optisk spektrumanalysator för uppmätning av våglängd och sidmodsundertryckning samt linjebreddsmätutrustning. På detta sätt är det möjligt att fullständigt kartlägga alla dessa parametrar som funktion av alla olika drivströmmar.

Ett problem är att lasrar uppvisar en hysteres. Hysteresen innebär att lasern för en viss uppsättning drivströmmar, d.v.s. en viss arbetspunkt, ger olika utsignal i form av effekt och våglängd beroende på den väg Som lasern genomgått vad avser ändringen i drivströmmarna för att komma till ifrågavarande arbetspunkt. Detta medför således att en viss uppsättning drivströmmar inte entydigt ger den våglängd eller effekt som förväntas.

Föreliggande uppfinning avser en metod vars resultat är att entydiga operationspunkter säkerställs.

Föreliggande uppfinning avser således en metod för att utvär- dera en avstämbar laser och bestämma lämpliga operationspunk- ter för lasern, vilken innefattar två eller flera avstämbara sektioner i vilka injicerad ström kan varieras, varav åtmins- tone en reflektorsektion och en fassektion förefinns, där den injicerade strömmen genom reflektorsektionen R, reflektor- strömmen, varieras och utmärkes av, att reflektorströmmen va- rieras vid olika konstanta injicerade strömmar i den respek- av att uteffekten från av att reflek- torströmmen R sveps i en riktning och sedan i motsatt rikt- ning tillbaka till dess startvärde under det att effekten tive de övriga avstämbara sektionerna, lasern mäts vid laserns fram- eller bakspegel, mäts och lagras, av att skillnaden i effekt P vid en och sam- ma reflektorström R men i de olika svepriktningarna beräknas och av att de strömkombinationer som ger upphov till en ef- fektskillnad understigande en förutbestämd nivå detekteras och lagras som varande hysteresfria strömkombinationer. 10 15 20 25 30 35 519 155 Nedan beskrives uppfinningen närmare delvis i samband med på bifogade ritningar visade utföringsexempel av uppfinningen, där - figur 1 visar en delvis uppskuren DBR-laser i en perspek- tivvy - figur 2 visar ett snitt genom en avstämbar Grating Coupled (GCSR)-laser 3 visar ett snitt genom en Sampled Grating DBR-laser Sampled Reflector - figur - figur 4 visar ett schematiskt diagram över uteffekt som funktion av reflektorström - figur 5 visar ett hysteresmönster i ett diagram över kopp- larström som funktion av reflektorström - figur 6 visar ett tredimensionellt diagram över fasström, kopplarström och reflektorström - figur 7 visar ett diagram över hysteresområden för en DBR- laser.

I figur 1 visas en DBR-laser, vilken innefattar tre sektio- ner, nämligen en Braggreflektor 1, en fassektion 2 och en förstärkarsektion 3. Vardera sektionen styrs ut genom att ström injiceras i respektive sektion via respektive elektris- ka ledare 4, 5, 6.

Figur 2 visar ett snitt genom en avstämbar Grating Coupled Sampled Reflector (GCSR)-laser. En sådan laser har fyra sek- tioner, nämligen en braggreflektor 7, en fassektion 8, en kopplare 9 och en förstärkarsektion 10. Var och en av sektio- nerna styrs ut genom att ström injiceras i respektive sek- tion.

Figur 3 visar ett snitt genom en Sampled Grating DBR-laser som också har fyra sektioner 11, 12, 13, 14, där sektionerna ll och 14 är braggreflektorer och där 13 betecknar fassektio- nen och 12 förstärkarsektionen.

De nämnda tre lasertyperna är vanliga. Emellertid förekommer 10 15 20 25 30 35 519 155 andra typer av lasrar. Även om uppfinningen nedan väsentligen beskrives i samband med en GCSR-laser enligt figur 2 är uppfinningen inte begrän- sad till någon särskild typ av avstämbar halvledarlaser. Upp- finningen kan sålunda på motsvarande sätt tillämpas på andra avstämbara lasrar än de som exempel visade i figurerna.

Föreliggande metod avser att utvärdera en avstämbar laser och bestämma lämpliga operationspunkter för lasern. Lasern kan således innefattar två eller flera avstämbara sektioner i vilka injicerad ström kan varieras på känt sätt. Lasern är av en typ där åtminstone en reflektorsektion och en fassektion förefinns.

Enligt uppfinningen varieras den injicerade strömmen genom reflektorsektionen, reflektorströmmen, vid olika konstanta injicerade strömmar i den respektive de övriga avstämbara sektionerna under det att uteffekten från lasern mäts vid laserns fram- eller bakspegel. Reflektorströmmen sveps först i en riktning och sedan i motsatt riktning tillbaka till reflektorströmmens startvärde under det att uteffekten mäts och lagras.

Hystereseffekten illustreras i figur 4. När reflektorströmmen R ökas från ett startvärde i origo till ett förutbestämt maximivärde genomlöper laserns uteffekt P den heldragna kur- van 15. När sedan reflektorströmmen minskas tillbaka till startvärdet genomlöper uteffekten P den heldragna kurvan utom efter vissa partier där den löper enligt de streckade kurvav- snitten 16. Diskrepansen vid nämnda partier beror av hysteres hos lasern, där lasern genomgår modhopp vid olika utstyrning beroende på svepriktning. Partierna är således hysteresområ- den.

Lasern utsänder olika våglängder, liksom givetvis olika utef- fekt, beroende på om lasern opererar utmed nämnda partis und- lO 15 20 25 30 35 519 155 re 16 eller övre 15 kurvdel för samma reflektorström. Detta innebär att en viss strömkombination inte entydigt ger att lasern utsänder en viss våglängd och ej heller en viss enty- dig effekt.

Enligt uppfinningen beräknas skillnaden i effekt vid en och samma reflektorström R men i de olika svepriktningarna. I fi- gur 4 visas dessa skillnader utmed R-axeln som absolutbelop- pet av skillnad i effekten P i hysteresområdena. Hysteresef- fekten beskrives således av områdena 17.

Vidare detekteras enligt uppfinningen de strömkombinationer som ger upphov till en effektskillnad, d.v.s. nämnda absolut- belopp, understigande en förutbestämd nivå. I figur 4 under- stiger de värden på reflektorströmmen R som ligger mellan om- rådena 17 den förutbestämda nivån. Dessa värden lagras som varande hysteresfria strömkombinationer mellan reflektor- strömmen och övriga injicerade strömmar.

För det fall lasern innefattar en fassektion, en kopplarsek- tion och en reflektorsektion, uppmätes laserns uteffekt i olika plan vardera med konstant fasström PH, men med varie- rande kopplarström C och reflektorström R, där reflektor- strömmen R är den inre variabeln. Detta illustreras delvis i figur 5.

I figur 5 visas kopplarströmmen som funktion av reflektor- strömmen för en viss fasström. På Z-axeln förefinns hysteres- värdet, d.v.s. absolutbeloppet av effektskillnaden inom varje hysteresområde 18. Dessa områden motsvarar hysteresområdena 17 i figur 4. Detta innebär att ett snitt utmed linjen A-A i figur 5 motsvarar en kurva enligt figur 4.

När dylika C - R plan enligt figur 5 uppmätes för olika vär- den på fasströmmen PH erhålles ett tredimensionellt diagram av den typ som schematiskt visas i figur 6. I princip ut- sträckes hysteresområdena 18 i C - R planet som cylinderlik- 10 15 20 25 30 35 519 155 nande volymer 19 i den tredimensionella rymden C - R - PH.

Dessa volymer utgöres således av hysteresområden för kombina- tioner av C, R och PH. Hysteresfria områden är de volymer som är belägna mellan de cylinderliknande volymerna 19. Figur 6 gör inte anspråk på att vara exempelvis skalenlig, utan illustrerar endast principen.

Enligt detta utförande av metoden bestäms och lagras dylika hysteresfria strömkombinationer i den tredimensionella rymden mellan fasström, kopplarström och reflektorström. Exempelvis kan linjer 20 - 22 lagras utmed vilken lasern rör sig hyste- resfritt under det att våglängden ändras utmed respektive linje 20 - 22.

Enligt en föredragen utföringsform är den i förstärkarsektio- nen injicerade strömmen konstant under det att övriga ström- mar varieras, på grund av att förstärkarströmmen inte ger upphov till någon nämnvärd hysteres.

Ovan har uppmätning av en GCSR-laser tagits som exempel. Som ovan nämnts kan uppfinningen dock tillämpas på andra laserty- per.

En Sampled Grating DBR-laser enligt figur 3 kan uppmätas på motsvarande sätt som ovan beskrivits genom att låta strömmen i respektive reflektorsektion 11, 14 svepa under det att den ena reflektorsektionen matas med en konstant ström för att kartlägga hysteresområdena för olika fasströmmar.

En DBR-laser har bara fas- och en reflektorsektion. Ett mot- svarande diagram som det enligt figur 6 blir därför tvådimen- sionellt för en DBR-laser. Ett sådant diagram exemplifieras i figur 7. På Z-axeln återfinnes absolutbeloppet av hysteres- effekten. Områdena 23 betecknar hysteresområden och linjerna 24 - 26 betecknar linjer utmed vilka lasern kan operera hysteresfritt. Utmed linjerna 24 - 26 varierar laserns utsända våglängd. lO 15 20 25 30 35 519 155 Enligt en mycket föredragen utföringsform bestäms laserns ut- sända våglängd för strömkombinationer som ger hysteresfria områden. Detta kan exempelvis ske efter linjerna 20 - 22 i figur 6. Detta innebär att lasern efter det att den är tagen i bruk, kan styras ut till att utsända en viss våglängd och därvid med en strömkombination som inte ger upphov till att lasern opereras i ett hysteresområde.

I vissa fall kan det vara fördelaktigt att styra ut en laser så att dess operationspunkt ligger inom ett hysteresområde i stället för mellan hysteresområdena. I sådant fall är det vä- sentligt att styra ut lasern så att lasern kommer till opera- tionspunkten från rätt håll, d.v.s. med fallande eller sti- gande ström genom de aktuella sektionerna hos lasern som ut- styres.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen bestäms regelbundenheten hos uppträdande hysteresområden i olika strömplan, såsom i kopplarström - reflektorström - plan.

Detta illustreras i figur 5.

I figur 5 visas ett antal hysteresområden 18 vilka är rela- tivt regelbundna vad avser storlek och placering. Förutsatt att hysteresområdena är regelbunda kan lasern anses vara så- dan att den kan styras ut till att utsända olika våglängder genom att ändra strömkombinationerna, utan att några oförut- sägbara diskontinuerliga hopp kan förväntas vid vissa ström- kombinationer.

I figur 5 fattas dock ett hysteresområde vid siffran 26. Det- ta innebär att lasern innefattar oregelbundenheter av ett slag som medför att lasern kan förväntas göra oförutsedda hopp, såsom modhopp, eller diskontinuerligt ändra sina egen- skaper vid en viss kontinuerlig ändring av en strömkombina- tion. 10 15 20 519 155 Enligt en föredragen utföringsform bestäms regelbundenheten i nämnda C - R - plan för olika fasströmmar.

För det fall det upptäcks att hysteresmönstret inte är regel- bundet, kan detta vara ett kriterium på att kassera lasern.

Ovan har endast uppfinningen beskrivits med avseende på två lasertyper. Det är emellertid uppenbart att föreliggande metod kan tillämpas på varje lasertyp som innefattar sektio- ner där ström injiceras och som ger upphov till hysteres.

Det är vidare uppenbart att den turordning med vilken sektio- nerna, genom vilka ström injiceras, utvärderas vad avser hys- tereseffekt med avseende på reflektorströmmen saknar betydel- Se.

Föreliggande uppfinning skall således inte anses begränsad till ovan angivna utföringsexempel, utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (6)

519 155 Patentkrav

1. Metod för att utvärdera en avstämbar laser och bestämma lämpliga operationspunkter för lasern, vilken innefattar två eller flera avstämbara sektioner i vilka injicerad ström kan varieras, varav åtminstone en reflektorsektion och en fassek- tion förefinns, där den injicerade strömmen genom reflektor- sektionen R, reflektorströmmen, varieras,k ä n n e t e c k - n a d a v, att reflektorströmmen varieras vid olika konstan- ta injicerade strömmar i den respektive de övriga avstämbara sektionerna, av att uteffekten från lasern mäts vid laserns fram- eller bakspegel, av att reflektorströmmen R sveps i en riktning och sedan i motsatt riktning tillbaka till dess startvärde under det att effekten mäts och lagras, av att skillnaden i effekt P vid en och samma reflektorström R men i de olika svepriktningarna beräknas och av att de strömkombi- nationer som ger upphov till en effektskillnad understigande en förutbestämd nivå detekteras och lagras som varande hyste- resfria strömkombinationer.

2. Metod enligt krav 1, där lasern innefattar en fassektion, en kopplarsektion och en reflektorsektion, k ä n n e t e c k- n a d a v, att laserns uteffekt uppmätes med konstant fas- ström men med varierande kopplarström C och reflektorström R, där reflektorströmmen R är den inre variabeln och av att hys- teresfria strömkombinationer av fasström PH, kopplarström C och reflektorström R lagras.

3. Metod enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v, att den i fassektionen injicerade strömmen PH är kon- stant.

4. Metod enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d a v, att regelbundenheten hos uppträdande hysteresområden (18) i olika strömplan, såsom i kopplarström - reflektor- ström - plan, bestämms. 519 155 10

5. Metod enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d a v, att regelbundenheten bestäms i nämnda plan för olika fasströmmar PH.

6. Metod enligt krav 1, 2, 3, 4 eller 5, k ä n n e t e c k - n a d a v, att laserns utsända våglängd bestäms för ström- kombinationer som ger hysteresfria områden.