本发明专利技术提出了一种为半导体激光器提供三电平电流方案以便控制光束波长和激光器温度的方法和系统。第一电流被接受注入到半导体激光器增益部件中，至少一个其它电流被接受注入到半导体激光器ＤＢＲ部件和／或相位部件中。该其它电流是基于所需的温度数值进行脉冲宽度调制的。输出光束是由半导体激光器基于所接受到的第一电流和所接受到的脉冲宽度调制电流来产生的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于进行无热效应的分布式布喇格反射器波长调制的方法和装置
技术介绍
专利
本专利技术主要涉及适用于进行波长调制的方法和装置，尤其涉及用于控制注入到分布式布喇格反射器(DBR)半导体激光器中的电流以进行波长调制的方法和装置。现有技术多年来，激光器一直应用于显示技术。在诸如计算机显示器、电视或者其它 等等的显示器中，通过三基色红、绿和蓝的叠加来产生色彩。因此，在基于激 光器的显示器中，采用激光器来提供红、绿和蓝的三基色。各个激光器可以光栅 方式扫描整个屏幕或者能够固定用于照明图像，例如，电影胶片或者包含图像的 空间光调制器。当与在常规电影院中所使用的白炽灯泡的亮度特性相比，激光器 具备了提供具有极好亮度特性的光束的能力，从而成为基于激光器发射器中的高 效和性能优良的激光器。基于激光器的发射器可以使用单一波长或者多种波长的激光器。单一波长的 半导体激光器(例如，分布布喇格反射器(DBR)激光器)已经成为利用非线性 光学效应来实现波长变换的潜在光源。例如，调谐诸如非线性晶体的二次谐波发 生器(SHG)装置的光谱中心的1060nmDBR半导体激光器可以用于将DBR半导 体激光器的输出波长变换成530nm光束，从而为绿光提供低成本、小巧高效的非 线性光源。附图说明图1图示说明了常规的DBR半导体激光器IOO和二次谐波发生器(SHG)装 置150。 DBR半导体激光器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，当连续波(CW)电流注入时，就 为激光器产生了连续的光功率。注入DBR部件110的电流使得激光器输出的波长 发生很大的变化，而注入相位部件120的电流使得激光器输出的波束的波长发生 小的变化。SHG装置接受半导体激光器IOO产生的波束。变换后的波长(例如， 绿色)的输出强度取决于DBR激光器波长和SHG装置的光谱中心的对准。SHG装置150输出的波束随后引向诸如显示器屏幕的输出。一般来说，就涉及视频显示器的技术而言，光功率(例如，用于产生绿光的强度)通常需要调制在10至100MHz的基频上并且具有大约40dB的消光系数。 消光系数是高的光功率水平与低的光功率水平的比率。为了实现这一效果，高调 制速度和较大消光系数的组合仍是一件十分困难的任务。获得基于DBR 100和SHG 150且具有快调制和大消光系数的光源的一种方法 是快速调制DBR半导体激光器100的输出波长。其结果是，DBR半导体激光器波 束快速扫描非线性SHG装置150 (例如，非线性晶体)的整个狭窄空间宽度，从 而产生所需要的强度调制。例如，如果需要最大的绿色功率，则将DBR波长调谐 到非线性晶体的光谱中心，并且需要在一定时间之后绿色功率为零，则将DBR波 长调谐到非线性晶体的光谱范围之外，以便于产生暗的图像。用于视频的一种调制方案是脉冲波长调制。在这种情况下，注入到DBR激光 器100的增益部件130中的电流保持为常数值，使得DBR激光器100的输出强度 保持为近似恒定；此时注入到DBR部件110的电流具有两种可能的数值 一个对 应于SHG中心波长相匹配的"导通"波长，另一个对应于比SHG中心波长要短 或要长的"截止"波长。在适合于人眼的各个位周期或者象素中的绿光的强度或 亮度是由对应"导通"波长注入到DBR部件110中的电流时间周期所确定，这是 因为人眼敏感的慢响应，因此人眼仅仅只能感受到平均亮度。因此，为了调制在 各个时间周期中的绿光的亮度，需要调制对应"导通"波长注入到DBR部件110 中的电流持续时间(或者脉冲宽度)。就DBR激光器100而言，载体等离子体效应可用于通过电流注入到DBR部 件IIO中来实现动态偏移波长。增加注入到DBR部件100中的电流可使得所发射 的激光波长偏移到较短的波长一端，称为蓝色偏移。减小注入到DBR部件100中 的电流可使得激光器的波长偏移到较长的波长一端，称为红色偏移。然而，以上所讨论的载体等离子体效应忽视了注入到激光器中的电流所引起 的可能不利的热效应。注入到DBR部件110中的电流也会引起DBR部件IIO的 温度变化。例如，如果对应"截止"波长的电流大于对应"导通"波长的电流， 则长的"截止"位将会引起DBR部件的温度上升，导致激光器所发射出的波长移 向较长的波长，从而逐渐縮小或者完全消除所需要的波长蓝色偏移。另外，如果 对应"截止"波长的电流小于对应"导通"波长的电流，则长的"截止"位将会 引起DBR部件的温度下降，导致激光器所发射的波长移向较短的波长，从而逐渐縮小或者完全消除所需要的波长红的偏移。在这两种情况下，在激光器所发射出 的波长偏离SHG中心波长之后的"导通"电流上会导致所不希望的低变换效率。在视频显示器的应用中，在指定时间上的DBR部件110的温度取决于先前位 (bit)的历史。在先前位中由"导通"波长和"截止"波长的电流注入所引起的 热量会影响当前位的波长。因此，在任何特定时间上，即使施加"导通"波长， 热效应也会引起激光器波长偏离SHG 150的中心波长，降低SHG 150的变换效率。 图2显示了这一效应，称之为热介入图形效应。在图2中，当施加恒定的"导通" 电流时会增加DBR部件110的温度，导致随着时间而增大实际波长、并降低SHG 的输出强度。同样，当施加较低的恒定"截止"电流时，会降低DBR部件110的 温度，从而随着时间而减小实际波长。
技术实现思路
因此，需要这样的器件，它能够使得与注入到DBR半导体激光器的DBR部 件中的电流有关的热效应最小化，同时提供适当的波长调制。于是，根据本专利技术的典型实施例，披露了一种用于向半导体激光器提供三电 平脉冲宽度调制的电流的方法。半导体激光器的增益部件接受注入的第一电流， 半导体激光器的DBR部件接受注入的第二电流，以及半导体激光器的相位部件接 受注入的第三电流。第二和第三电流可以根据所需要的温度数值，在三个数值之 间调制。半导体激光器根据所接受到的第一、第二和第三电流来产生输出光束。根据本专利技术的另一典型实施例，涉及这样一种体系，它用于向半导体激光器 提供三电平脉冲宽度调制的电流，以控制激光器所产生的光束的波长调制。控制 器获得所需强度数值，并且电流源注射第一电流到半导体激光器的增益部件，和 注射第二电流到半导体激光器的DBR部件。第二电流是根据所需要的强度和所需 要的温度数值而在三个数值之间进行脉冲宽度调制，并且激光器产生所述输出光 束。第三电流也可以注入到半导体激光器的相位部件中。第三电流是根据所需要 的强度和所需要的温度数值而在三个数值之间进行脉冲宽度调制。本专利技术的其它性能和优点将在后续的详细讨论中作进一步的阐述，并且业内 熟练的技术人士将从所阐述的讨论及其权利要求以及附图中很快明白或者从本发 明的实践中很快意识到其它性能和优点。为了便于理解，上述概括性描述和以下详细的讨论都仅仅只是本专利技术的一些 实施例，旨在提供理解所要求保护的本专利技术属性和特性的概论或者架构。附图包 括了提供本专利技术的其它一些理解，并且和说明书结合在一起构成本说明书的重要 部分。附示说明了本专利技术的一个或者多个实施例，并且结合讨论一起用于解 释本专利技术的原理和操作。附图的简要说明以下将结合下列附图来讨论本专利技术的上述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于调制半导体激光器输出光束的波长的方法，包括以下步骤： 接受注入激光器增益部件中的第一电流；和， 接受注入激光器ＤＢＲ部件中的第二脉冲电流，所述激光器是由至少一个“导通”电流与（ｉ）第一和第二“截止”电流的组合进行调制的，其中，所述“导通”电流产生所述输出光束的中心波长，所述第一“截止”电流产生具有长于所述中心波长的第一“截止”波长的输出光束，以及所述第二“截止”电流产生具有短于所述中心波长的第二“截止”波长的输出光束，所述第一和第二“截止”电流分别具有相对于所述“导通”电流的电流幅度较低的和较高的电流幅度； 其特征在于，选择第一和第二“截止”电流的组合，使得所述激光器的电流感应热负载在所述激光器的整个工作过程中保持充分的恒定，从而基本避免由“导通”电流所产生的中心波长的中心波长偏移。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：MH胡，西山信彦，CE扎，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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