用於進行無熱效應的分布式喇格反射器波長調製的方法和裝置的製作方法
2023-08-07 12:51:31
專利名稱：用於進行無熱效應的分布式喇格反射器波長調製的方法和裝置的製作方法
用於進行無熱效應的分布式布喇格反射器波長調製的方法和裝置
背景技術：
發明領域
本發明主要涉及適用於進行波長調製的方法和裝置，尤其涉及用於控制注入
到分布式布喇格反射器(DBR)半導體雷射器中的電流以進行波長調製的方法和裝置。
現有技術
多年來，雷射器一直應用於顯示技術。在諸如計算機顯示器、電視或者其它 等等的顯示器中，通過三基色紅、綠和藍的疊加來產生色彩。因此，在基於激 光器的顯示器中，採用雷射器來提供紅、綠和藍的三基色。各個雷射器可以光柵 方式掃描整個屏幕或者能夠固定用於照明圖像，例如，電影膠片或者包含圖像的 空間光調製器。當與在常規電影院中所使用的白熾燈泡的亮度特性相比，雷射器 具備了提供具有極好亮度特性的光束的能力，從而成為基於雷射器發射器中的高 效和性能優良的雷射器。
基於雷射器的發射器可以使用單一波長或者多種波長的雷射器。單一波長的 半導體雷射器(例如，分布布喇格反射器(DBR)雷射器)已經成為利用非線性 光學效應來實現波長變換的潛在光源。例如，調諧諸如非線性晶體的二次諧波發 生器(SHG)裝置的光譜中心的1060nmDBR半導體雷射器可以用於將DBR半導 體雷射器的輸出波長變換成530nm光束，從而為綠光提供低成本、小巧高效的非 線性光源。
圖1圖示說明了常規的DBR半導體雷射器IOO和二次諧波發生器(SHG)裝 置150。 DBR半導體雷射器IOO包括DBR部件或者部分110，相位部件或者部分 120以及增益部件或者部分130。增益部件130，當連續波(CW)電流注入時，就 為雷射器產生了連續的光功率。注入DBR部件110的電流使得雷射器輸出的波長 發生很大的變化，而注入相位部件120的電流使得雷射器輸出的波束的波長發生 小的變化。SHG裝置接受半導體雷射器IOO產生的波束。變換後的波長(例如， 綠色)的輸出強度取決於DBR雷射器波長和SHG裝置的光譜中心的對準。SHG
裝置150輸出的波束隨後引向諸如顯示器屏幕的輸出。
一般來說，就涉及視頻顯示器的技術而言，光功率(例如，用於產生綠光的
強度)通常需要調製在10至100MHz的基頻上並且具有大約40dB的消光係數。 消光係數是高的光功率水平與低的光功率水平的比率。為了實現這一效果，高調 制速度和較大消光係數的組合仍是一件十分困難的任務。
獲得基於DBR 100和SHG 150且具有快調製和大消光係數的光源的一種方法 是快速調製DBR半導體雷射器100的輸出波長。其結果是，DBR半導體雷射器波 束快速掃描非線性SHG裝置150 (例如，非線性晶體)的整個狹窄空間寬度，從 而產生所需要的強度調製。例如，如果需要最大的綠色功率，則將DBR波長調諧 到非線性晶體的光譜中心，並且需要在一定時間之後綠色功率為零，則將DBR波 長調諧到非線性晶體的光譜範圍之外，以便於產生暗的圖像。
用於視頻的一種調製方案是脈衝波長調製。在這種情況下，注入到DBR雷射 器100的增益部件130中的電流保持為常數值，使得DBR雷射器100的輸出強度 保持為近似恆定；此時注入到DBR部件110的電流具有兩種可能的數值 一個對 應於SHG中心波長相匹配的"導通"波長，另一個對應於比SHG中心波長要短 或要長的"截止"波長。在適合於人眼的各個位周期或者象素中的綠光的強度或 亮度是由對應"導通"波長注入到DBR部件110中的電流時間周期所確定，這是 因為人眼敏感的慢響應，因此人眼僅僅只能感受到平均亮度。因此，為了調製在 各個時間周期中的綠光的亮度，需要調製對應"導通"波長注入到DBR部件110 中的電流持續時間(或者脈衝寬度)。
就DBR雷射器100而言，載體等離子體效應可用於通過電流注入到DBR部 件IIO中來實現動態偏移波長。增加注入到DBR部件100中的電流可使得所發射 的雷射波長偏移到較短的波長一端，稱為藍色偏移。減小注入到DBR部件100中 的電流可使得雷射器的波長偏移到較長的波長一端，稱為紅色偏移。
然而，以上所討論的載體等離子體效應忽視了注入到雷射器中的電流所引起 的可能不利的熱效應。注入到DBR部件110中的電流也會引起DBR部件IIO的 溫度變化。例如，如果對應"截止"波長的電流大於對應"導通"波長的電流， 則長的"截止"位將會引起DBR部件的溫度上升，導致雷射器所發射出的波長移 向較長的波長，從而逐漸縮小或者完全消除所需要的波長藍色偏移。另外，如果 對應"截止"波長的電流小於對應"導通"波長的電流，則長的"截止"位將會 引起DBR部件的溫度下降，導致雷射器所發射的波長移向較短的波長，從而逐漸
縮小或者完全消除所需要的波長紅的偏移。在這兩種情況下，在雷射器所發射出 的波長偏離SHG中心波長之後的"導通"電流上會導致所不希望的低變換效率。
在視頻顯示器的應用中，在指定時間上的DBR部件110的溫度取決於先前位 (bit)的歷史。在先前位中由"導通"波長和"截止"波長的電流注入所引起的 熱量會影響當前位的波長。因此，在任何特定時間上，即使施加"導通"波長， 熱效應也會引起雷射器波長偏離SHG 150的中心波長，降低SHG 150的變換效率。 圖2顯示了這一效應，稱之為熱介入圖形效應。在圖2中，當施加恆定的"導通" 電流時會增加DBR部件110的溫度，導致隨著時間而增大實際波長、並降低SHG 的輸出強度。同樣，當施加較低的恆定"截止"電流時，會降低DBR部件110的 溫度，從而隨著時間而減小實際波長。
發明內容
因此，需要這樣的器件，它能夠使得與注入到DBR半導體雷射器的DBR部 件中的電流有關的熱效應最小化，同時提供適當的波長調製。
於是，根據本發明的典型實施例，披露了一種用於向半導體雷射器提供三電 平脈衝寬度調製的電流的方法。半導體雷射器的增益部件接受注入的第一電流， 半導體雷射器的DBR部件接受注入的第二電流，以及半導體雷射器的相位部件接 受注入的第三電流。第二和第三電流可以根據所需要的溫度數值，在三個數值之 間調製。半導體雷射器根據所接受到的第一、第二和第三電流來產生輸出光束。
根據本發明的另一典型實施例，涉及這樣一種體系，它用於向半導體雷射器 提供三電平脈衝寬度調製的電流，以控制雷射器所產生的光束的波長調製。控制 器獲得所需強度數值，並且電流源注射第一電流到半導體雷射器的增益部件，和 注射第二電流到半導體雷射器的DBR部件。第二電流是根據所需要的強度和所需 要的溫度數值而在三個數值之間進行脈衝寬度調製，並且雷射器產生所述輸出光 束。第三電流也可以注入到半導體雷射器的相位部件中。第三電流是根據所需要 的強度和所需要的溫度數值而在三個數值之間進行脈衝寬度調製。
本發明的其它性能和優點將在後續的詳細討論中作進一步的闡述，並且業內 熟練的技術人士將從所闡述的討論及其權利要求以及附圖中很快明白或者從本發 明的實踐中很快意識到其它性能和優點。
為了便於理解，上述概括性描述和以下詳細的討論都僅僅只是本發明的一些 實施例，旨在提供理解所要求保護的本發明屬性和特性的概論或者架構。附圖包 括了提供本發明的其它一些理解，並且和說明書結合在一起構成本說明書的重要 部分。附示說明了本發明的一個或者多個實施例，並且結合討論一起用於解 釋本發明的原理和操作。
附圖的簡要說明
以下將結合下列附圖來討論本發明的上述和其它方面、性能和優點，在所有 附圖中，相同的標號表示相同的部件。
圖1是常規的3部件DBR半導體雷射器和SHG裝置的示意圖； 圖2圖示說明了熱感應圖形效應、及其作為DBR半導體雷射器的DBR脈衝 寬度的函數的所伴隨的波長偏移；
圖3圖示說明了採用本發明的三電平電流方案的典型視頻顯示系統；
圖4A、 4B和4C圖示說明了與本發明的三電平電流方案有關的電流和波長特
性；
圖5A、 5B和5C圖示說明了測試結果，該結果顯示與本發明的三電平電流方 案有關的電流和波長特性；以及，
圖6圖示說明了提供與本發明有關的電流調製方法的流程圖。
詳細討論
本發明的典型實施例涉及這樣的方法及其相關系統，它能夠有效運行DBR半 導體雷射器，且能夠減小與半導體雷射器有關的熱效應。儘管這些所要說明和討 論的特定實施例都與控制注入到DBR半導體雷射器中的電流以便減小熱感應波長 偏移有關，但是業內普通熟練技術人士應該意識到的是這樣的系統和方法也有 利於，例如，在電流注入會引起不利熱效應的任何半導體雷射器器件中的應用。
另外，儘管本發明的DBR半導體雷射器用於涉及視頻信號處理和顯示的一些 應用中，但是本發明旨在覆蓋總體涉及半導體雷射器的本發明的任何變化的或者 變型的應用。例如，本發明可以應用於諸如光數據存儲、圖像復現、光通訊以及 感知設備等等領域中。
在下列典型實施例的詳細討論中，可以參考構成本發明的一部分的附圖，在 附圖中，通過圖示顯示了實踐本發明的特定典型實施例。對這些實施例進行相當 詳細的討論，足以使得業內熟練的技術人士能夠實踐本發明，應該理解的是，也 可以採用其它實施例，並且還可以在不背離本發明精神和範圍的條件下進行邏輯、
機械和/或電學方面的變化。因此，下列詳細討論並不具有限制的意義。
根據本發明的典型實施例，DBR半導體雷射器是一種眾所周知的半導體雷射 器，例如，總體如圖3所示的1060nmDBR半導體雷射器。視頻處理器310接受 視頻信號並將處理後的信號發送給控制器320。控制器320控制施加於DBR半導 體雷射器340的電流源330。 DBR半導體雷射器340具有三個單獨的部件或部分 DBR部件或者部分342、相位部件或者部分344、和增益部件或者部分346。可以 通過將脈衝寬度調製的電流注入到DBR部件342中，來調諧由DBR半導體雷射 器340所產生的輸出光束348的雷射發射波長；並且通過將脈衝寬度調製的電流 注入到相位部件344中，來精細調諧，從而將單一光譜模式維持在二次諧波發生 器(SHG)裝置350的光譜中心。SHG裝置350用於將DBR半導體雷射器340的 波長輸出348分成兩半，為530nm (或者頻率的兩倍)，從而提供適用於在顯示 器360中所使用的低成本、小巧的、有效的綠光355光源。
雷射器光輸出(例如，IR光)的波長調製可以轉換成SHG裝置350所產生的 光(例如，綠光)的強度調製。SHG裝置350具有非常狹窄的頻帶寬度，為0.1nm 至0.2nm。於是，如果將注入DBR部件中的電流變成為"截止"電流，這種變化 就會使得雷射器輸出的波長光束偏移出SHG裝置350狹窄頻帶寬度之外(在中心 波長之外至另一波長)，並因此減小或者消除由SHG裝置350所輸出的綠光355 的輸出光束強度D另外，SHG裝置350也能夠設置成如果電流從"截止"電流 變化到"導通"電流，則雷射器輸出返回至中心波長，進入SHG裝置350頻帶寬 度，從而增加或者最大化SHG裝置350所輸出的綠光355的輸出光束強度。熟練 的技術人士應該意識到，儘管在圖3所示的實施例中僅僅只顯示了一個DBR半導 體雷射器，但是也可以使用多個DBR半導體雷射器(提供不同的波長輸出)並且 同樣用於提供顯示器輸出的控制。
另外儘管根據典型實施例討論了 SHG裝置350，但是也可以使用其它類型的 波長選擇裝置來提供輸出，例如，也可以使用無源的光濾波器。無源的光濾波器 不會改變雷射器輸出的波長，同時能夠提供具有類似強度的光束。
根據本發明，控制器320採用了一種控制方案，可有效地控制施加於雷射器
的注入電流lDBR、lG和Ip，使得雷射器產生的光束具有不受熱效應影響的波長偏移。
DBR部件的電流是使用三電流系統調製的。第一電流電平對應於"導通"波長， 而兩個不同的"截止"電流電平對應於兩個"截止"波長， 一個高於和一個低於 "導通"波長。業內熟練的技術人士都應該理解到，在現有技術中，電流是採用
脈衝寬度來調製的，以便於產生三個電平的脈衝電流。增益電流一般都是恆定的， 這是在現有技術中熟知的。然而，相位電流也可以是脈衝寬度調製的，類似於DBR 部件電流的調製。
溫度監測器343用於跟蹤DBR部件的溫度，並且當電流從一個"截止"電流 變化到另一個"截止"電流時作出判斷。對於各個"導通"波長的持續時間，對 DBR雷射器340的DBR部件342的熱負載是恆定的，因為僅僅只有一個恆定的電 流注入到DBR部件342中。對於各個"截止"波長的持續時間，對DBR部件342 的熱負載是近似恆定的，因為注入到DBR部件342中的電流是在較高的和較低的
"截止"數值之間切換的。當雷射器波長需要從"導通"波長(即SHG中心波長) 切換出時，"導通"電流就要停止並且將較低的"截止"電流施加於DBR部件342。 溫度監測器343可實時測量溫度。在經過一段特定的時間之後，如果雷射器波長 需要切換到SHG中心波長，則要應用"導通"波長。如果雷射器波長需要繼續自 SHG中心波長偏移，則溫度監測器343會將測量到的DBR溫度與閾值溫度數值相 比較，並且如果DBR溫度低於閾值數值的話，就施加較高的"截止"電流。闞值 溫度數值是這樣的DBR溫度，在該溫度時，如果施加"導通"電流，且發射的激 光波長自SHG中心波長偏移，但在容許容差範圍之內。然而，如果DBR溫度是 高於閾值溫度數值的話，則仍舊施加較低的"截止"電流。同樣，當施加較高的
"截止"電流時，溫度監測器用於將測量到的DBR溫度與閾值溫度數值相比較， 從而決定何時變化到較低的"截止"電流。因此，根據DBR溫度的溫度變化，電 流可以在每一個位周期內或者以較低的頻率從較低的"截止"電流變化到較高的
"截止"電流。同樣，對於一個以上的位周期，如果溫度超出閾值溫度數值，即 高於或者低於閾值溫度數值，則溫度監測器將指示只能分別使用較低的"截止" 或者較高的"截止"電流。
溫度檢測器343也可以測量或者替代測量相位部件溫度的溫度，並且控制用 於相位部件的電流，類似於以上所討論的電流，迸行判定。如果DBR雷射器的相 位部件344用於精細調諧DBR雷射器的波長的話，則相位部件344也可以對雷射 器的熱負載有貢獻，並引起波長中的失真。因此，注入到相位部件344中的電流 也可以從"導通"波長切換到較低的"截止"波長，並隨後再切換到較高的"截 止"波長，以便於將雷射器的溫度保持恆定。在DBR部件342和相位部件344中 的熱負載可以通過向各個部件注入階梯電流、保持溫度的恆定和熱負載的恆定， 來保持恆定。為了簡化說明，以下僅僅只討論在雷射器DBR部件342中的熱負載。
溫度監測器可以是一個直接或者間接測量DBR部件溫度的裝置。例如，溫度
監測器可以是安裝在DBR雷射器340的DBR部件342上的熱敏電阻器、或者是 測量依賴於溫度的連接電壓的電壓表、或其他裝置。溫度監測器也可以是一個軟 件程序，用於根據在先前位中所積累的熱負載來計算DBR部件溫度。熱負載可以 通過DBR部件的施加電流和電壓數值的乘積來估計。
圖4A、 4B和4C圖示說明了根據本發明各個"導通"和"截止"波長的波長 和電流的關係。各圖都顯示了在施加於DBR部件342的電流和DBR雷射器340 所產生的波長348之間的關係。各圖都顯示了對本發明三電平電流方案的波長的 影響。
如圖4A所示，在SHG中心波長上的波長是由注入到DBR半導體雷射器340 中的DBR部件342中的相關電流lDBR誘導產生的。圖4A所示的光譜示說明 了在一個位周期內由DBR半導體雷射器340所產生的光譜密度。
如圖4B所示，如果一個位周期需要具有半個位周期的"導通"波長，則就在 該位周期的第一個半周期內向DBR部件342施加一個恆定的電流，隨後施加較低 的"截止"電流或較高的"截止"電流。兩個不同的"截止"電流導致兩個偏移 SHG中心波長的雷射發射波長，即，兩個雷射發射的波長要麼長於、或者要麼短 於SHG的中心波長。同樣，兩個不同的"截止"電流具有相同的淨熱負載，好像 施加了恆定的"導通"電流。儘管沒有具體的顯示，但根據所接受到的視頻信號 所需的視頻信號強度，使用類似的三電平電流方案，就可以產生眾多的其它波長。
如圖4C所示，如果一個位周期需要在整個位周期內具有"截止"波長的話， 則可以施加較低的"截止"電流和較高的"截止"電流。兩個不同的"截止"電 流會導致兩個雷射發射的波長要麼長於或者要麼短於SHG的中心波長。由於較低 的"截止"電流而變化的波長、和由於較高的"截止"電流而變化的波長，都應 該是足夠大的，以便於具有用SHG裝置350的近似零的轉換效率。另外，兩個"截 止"電流確保所具有的淨熱負載與施加恆定的"導通"電流相同。
這兩個"截止"電流是相對於"導通"電流不對稱的。這是因為載波感應波 長變化的效率隨著電流而減小。在這種情況下，因為波長由於兩個"截止"電流 變化至具有相同的效應，較高的"截止"電流的持續時間要比較低的"截止"電 流的持續時間短
圖5A、 5B和5C顯示了用本發明電流調製方案的測試結果。圖5A和5B顯示 了提供給DBR雷射器340的DBR部件342的輸入電流電平。圖5A顯示了三電平
電流輸入，產生位於SHG中心波長的部分導通波長。三電流分別為100mA、 50mA 和155mA。圖5B顯示了 "截止"波長，在這種情況下，輸入電流可在50mA和 155mA之間切換。
圖5C顯示了三條曲線，圖示說明了 DBR雷射器採用圖5A和5B所示的電流 輸入時的頻率響應。圖5C中的上部波長曲線顯示了採用100mA的恆定電流輸入
(電流輸入沒有顯示)時的"導通"波長。中部波長曲線顯示了在"導通"波長 任一邊的兩個"截止"波長，分別對應於三個輸入電流中的每一個電流，其中， 一個是"導通"輸入電流和兩個是"截止"輸入電流。下部波長曲線顯示了兩個
"截止"波長，對應於兩個輸入電流，較低的"截止"電流輸入和較高的"截止" 電流輸入。
圖4A、 4B和4C以及圖5A、 5B和5C所圖示說明的實施例考慮了調整DBR 部件342的電流從而保持DBR雷射器340的熱負載在一個位周期內是恆定的。實 施例說明了如何使用兩個不同的電流注入到DBR部件342中，較低的"截止"電 流和較高的"截止"電流，從而使得雷射器的波長離開SHG的中心波長而轉換。 較低"截止"電流的較低熱負載可以由較高"截止"電流來補償，使得在一個位 周期內的總的熱負載是相同的，好像在該位整個周期施加恆定的"導通"電流。 因此，DBR雷射器340的DBR部件342的溫度仍舊保持恆定。當將"導通"電流 施加於DBR雷射器340的DBR部件時，所產生的雷射發射波長可以在沒有任何 熱引入圖形效應的條件下對準SHG的中心波長。如果DBR雷射器的溫度變化速 度比應用的各個位周期的慢，則熱負載就能夠在多個位周期上保持恆定。
於是，根據本發明，圖6以流程圖的方式提供了調製DBR半導體雷射器波長 輸出的方法。在步驟610，系統(如圖3所示)接受和處理視頻信號。在步驟620， 獲得一位時間周期內與視頻信號有關的所需光功率(視頻強度)。在步驟630，控 制器320接受與所接受到的視頻信號有關的所需光功率並且確定所要施加的"導 通"電流和"截止"電流的百分比(例如，如圖4B所示)。
在步驟640，將脈衝電流注入到DBR半導體雷射器的DBR部件，該脈衝電流 具有確定的"導通"和"截止"電流數值。如果該位周期具有位周期100%的"導 通"電流，則施加恆定的"導通"電流。如果該位周期具有小於位周期100%但大 於位周期0% (例如，位周期的50% )的"導通"電流，則在位周期的一半施加 "導通"電流，而在位周期的另一半施加較低的"截止"和/或較高的"截止"電 流。如果該位周期具有位周期0%的"導通"電流，則施加較低的"截止"電流和
/或較高的"截止"電流。該應當使用的"截止"電流是由先前位中的熱負載的歷
史所確定的，從而保持溫度的恆定。在步驟650， DBR半導體雷射器產生在調製 波長處的光束，具有基於所需視頻強度的光功率。在步驟660，光束可由SHG裝 置350轉換成基色(例如，綠色)，並且將所需要的光功率提供給顯示器360。
本發明提供了一些明顯優於常規系統的顯著優點。通過採用本發明，在三電 平的電流方案中，DBR半導體雷射器的淨熱負載是恆定的。當DBR雷射器的DBR 部件的溫度超出了閾值溫度數值時，通過將"截止"電流從較低的"截止"電流 改變成較高的"截止"電流，正如溫度監測器所測量到的，而不是在各個位周期 中的機械式改變，就能夠降低對DBR雷射器的驅動電路和響應時間方面的嚴格要 求。
儘管本發明採用3部件DBR半導體雷射器用於視頻信號處理進行了說明，但 是也可以採用諸如光柵採樣DBR (SG — DRB)雷射器之類的DBR半導體雷射器 的其它改型、以及採用背面光柵採樣反射(GCSR)雷射器的光柵輔助並行耦合器。
因此，很顯然，根據本發明已經提供了使用電流調製的方法和系統。對於業 內熟練的技術人士而言，在結合一些圖示說明的實施例來討論和說明本發明的同 時，許多替代、改進和變型都是顯而易見的。因此，本披露旨在包含所有在本發 明的精神和範圍之內的這類替代、改進、等效和變型。
權利要求
1.一種用於調製半導體雷射器輸出光束的波長的方法，包括以下步驟接受注入雷射器增益部件中的第一電流；和，接受注入雷射器DBR部件中的第二脈衝電流，所述雷射器是由至少一個「導通」電流與(i)第一和第二「截止」電流的組合進行調製的，其中，所述「導通」電流產生所述輸山光束的中心波長，所述第一「截止」電流產生具有長於所述中心波長的第一「截止」波長的輸出光束，以及所述第二「截止」電流產生具有短於所述中心波長的第二「截止」波長的輸出光束，所述第一和第二「截止」電流分別具有相對於所述「導通」電流的電流幅度較低的和較高的電流幅度；其特徵在於，選擇第一和第二「截止」電流的組合，使得所述雷射器的電流感應熱負載在所述雷射器的整個工作過程中保持充分的恆定，從而基本避免由「導通」電流所產生的中心波長的中心波長偏移。
2. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，選擇所述"導通"電流以及第一"截止"和第二"截止"電流的所述組合的電平，使得所述熱負載在各個位周期 內都是基本相同的。
3. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，選擇所述"導通"電流以及第一"截止"和第二 "截止"電流的所述組合的電平，使得在每一個位周期內的熱負 載都是可變的。
4. 如權利要求3所述的方法，其特徵在於，在多個位周期上，使用所述第一 和第二 "截止"電流中的僅一個電流或者另一個電流，使得所述雷射器的溫度保 持在所選擇的溫度限度之間。
5. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，確定所述半導體雷射器溫度，並 且所述第一和第二 "截止"電流中的僅一個電流或者另一個電流的使用在之間進 行周期性切換，以維持所述雷射器在所述溫度限度之間。
6. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述溫度是通過電子元件間接感 知的。
7. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述溫度是通過數字處理器計算 先前位周期中所積累熱負載的程序來間接確定的。
8. 如權利要求5所述的方法，其特徵在於，如果所確定的溫度是低於所選擇 的溫度，則在操作期間僅只使用第一 "截止"電流，而如果所確定的溫度是高於 所選擇的溫度，則僅只使用第二 "截止"電流。
9. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，還包括這樣的步驟將所述輸出 光束直接注入二次諧波發生晶體中，從而改變所述輸出光束的波長。
10. —種用於調製半導體雷射器輸出光束的波長的方法，所述方法包括以下 步驟接受注入到雷射器增益部件中的第一電流；禾口，接受注入到雷射器DBR部件的第二脈衝電流，所述雷射器由"導通"電流與 第 -和第二 "截止"電流的組合來進行脈衝寬度調製，其中，所述"導通"電流 產生所述輸出光束的中心波長，所述第一和第二 "截止"電流各自產生所述輸出 光束的不同波長，所述第一和第二 "截止"電流分別具有相對於所述產生中心波 長的"導通"電流的電流幅度較高的和較低的電流幅度；其特徵在於，所述第一和第二 "截止"電流中的一個電流或者另一個電流的 使用在多個位周期上變更，使得所述雷射器的電流感應熱負載在所述雷射器的整 個工作過程中保持充分的恆定，從而基本避免波長偏移。
11. 一種用於調製半導體雷射器的輸出光束的波長的裝置，包括 第一電流源，用於向雷射器增益部件提供第一電流；第二電流源，用於向雷射器DBR部件提供第二脈衝電流，所述雷射器是由"導 通"電流與第一和第二 "截止"電流的組合來進行脈衝寬度調製的，其中，所述 "導通"電流產生所述輸出光束的中心波長，所述第一和第二 "截止"電流各自 產生所述輸出光束的不同波長，所述第一和第二 "截止"電流分別具有相對於所 述"導通"電流的電流幅度較高的和較低的電流幅度；以及，控制電路，用於選擇在所述雷射器工作期間內的所述第一和第二 "截止"電 流中的一個或者另一個電流，使得所述雷射器的電流感應熱負載保持充分的恆定， 從而基本避免所述輸出光束的中心波長偏移。
12. 如權利要求11所述的調製裝置，其特徵在於，所述控制電路選擇所述"導 通"電流與所述第一和第二 "截止"電流的組合，使得熱負載對於各個位周期都 是基本相同的。
13. 如權利要求11所述的調製裝置，其特徵在於，對於多個位周期，所述控 制電路在選擇所述第一和第二 "截止"電流中的一個或者另一個電流之間之間變 更，使得熱負載在所述雷射器的整個工作過程中保持充分的恆定。
14. 一種用於調製半導體雷射器輸出光束的波長的方法，包括以下步驟-接受注入到雷射器增益部件中的第一電流； 接受注入到雷射器DBR部件中的第二電流；禾口，接受注入到雷射器相位部件中的第三脈衝電流，所述雷射器是由至少一個"導 通"電流與第一和第二 "截止"電流的組合來進行調製的，其中，所述"導通" 電流產生所述輸出光束的中心波長，所述第一和第二 "截止"電流各自產生波長 不同於中心波長的輸出光束，所述注入相位部件中的第一和第二 "截止"電流分 別具有相對於所述"導通"電流的電流幅度較高的和較低的電流幅度；其特徵在於，選擇第一和第二 "截止"電流的組合，使得所述雷射器的電流 感應熱負載在所述雷射器的整個工作過程中保持充分的恆定，從而基本避免中心 波長偏移。
15. 如權利要求14所述的方法，其特徵在於，選擇所述"導通"電流與第一和第二"截止"電流的組合，使得所述熱負載在各個位周期內都是基本相同的。
16. 如權利要求14所述的方法，其特徵在於，選擇所述"導通"電流與第一 和第二 "截止"電流的組合，使得每一個位周期內的熱負載是可變的。
17. 如權利要求16所述的方法，其特徵在於，在多個位周期內使用所述第一 和第二 "截止"電流中的僅一個電流或者另一個電流，使得所述雷射器的溫度保 持在所選擇的溫度限度之間。
18. —種用於調製半導體雷射器的輸出光束的波長的裝置，包括 第一電流源，用於向雷射器增益部件提供第一電流； 第二電流源，用於向雷射器DBR部件提供第二脈衝電流；和， 第三電流源，用於向雷射器相位部件提供第三脈衝電流，所述雷射器是由"導通"電流與第一和第二 "截止"電流的組合來進行脈衝寬度調製的，其中，所述 "導通"電流產生所述輸出光束的中心波長，所述第一和第二 "截止"電流各自 產生波長不同於中心波長的輸出光束，注入所述相位部件的所述第一和第二 "截 止"電流分別具有相對於所述"導通"電流的電流幅度較高的和較低的電流幅度； 以及，控制電路，用於選擇在所述雷射器工作期間內的所述第一和第二 "截止"電 流中的一個或者另一個電流，使得所述雷射器的電流感應熱負載保持充分的恆定， 從而基本避免所述輸出光束的中心波長偏移。
19. 如權利要求18所述的調製裝置，其特徵在於，所述控制電路選擇所述"導 通"電流與所述第一和第二 "截止"電流的組合，使得熱負載在各個位周期內都 是基本相同的。
20.如權利要求18所述的調製裝置，其特徵在於，對於多個位周期，所述控制電路在選擇所述第一和第二 "截止"電流中的一個或者另一個電流之間變革， 使得熱負載在所述雷射器的整個工作過程中保持充分的恆定。
全文摘要
本發明提出了一種為半導體雷射器提供三電平電流方案以便控制光束波長和雷射器溫度的方法和系統。第一電流被接受注入到半導體雷射器增益部件中，至少一個其它電流被接受注入到半導體雷射器DBR部件和/或相位部件中。該其它電流是基於所需的溫度數值進行脈衝寬度調製的。輸出光束是由半導體雷射器基於所接受到的第一電流和所接受到的脈衝寬度調製電流來產生的。
文檔編號H01S5/06GK101366153SQ200680046224
公開日2009年2月11日 申請日期2006年12月1日 優先權日2005年12月8日
發明者C·-E·扎, M·H·胡, 西山信彥 申請人:康寧股份有限公司