稳定的分布反馈激光器制造技术

提供一种用于稳定一分布反馈半导体激光器的方法和设备。该方法包括有步骤：将在第一偏振角的该半导体激光器的第一振荡模式的光输出与在同第一偏振角相正交的第二偏振角的该半导体激光器的第二振荡模式的光输出进行比较；响应于检测的比较的第一和第二振荡模式的差别，提供第一反馈信号给该半导体激光器的一腔温度控制器；将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出进行比较；及响应于检测的该参考激光器与该半导体激光器之间的差别，提供一差别信号作为第二反馈信号给该半导体激光器的温度控制器。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域涉及激光器且具体地涉及被用于有线电视传输的激光器的稳定。已知在通信系统中使用激光器进行信息传输。这种使用通常被限定至幅度调制系统，在使用中常常获得几兆比特的速度。因为激光器能力中的某些固有的限制，当前用于通信的激光系统通常被进行幅度调制以改变频率。事实上，激光器常常被限于一单个的频率或一窄的频率范围。在窄范围内工作的激光器的趋向在生成激光信号中所用的谐振腔中是固有的。激光器的谐振腔被设计成放大一期望频率的光学信号并衰减一不期望频率的信号。该腔通过使用一以四分之一波长增量确定尺度的激光腔来放大期望的频率。该腔的尺度越接近一期望的容差，该激光器工作的频率范围(线宽)就越窄。该线宽越窄，就有越少的固有噪声在激光信号中被传送。而且，该线宽越窄，就有越多的功率被聚焦进一期望的中心频率。尽管已开发具有非常窄的线宽的气体激光器，固态激光器也几乎差不多地不执行。事实上已知分布反馈(DFB)半导体激光器具有相对宽的线宽。当一DFB激光器的结电流被改变(或腔温度变化)时，该激光器的工作频率也改变。该线宽可能也改变。腔尺寸内部的静态改变可导致该腔在多个频率固有地谐振。结电流的变化可导致一中心频率从一谐振范围移(跳跃)至另一谐振范围。由温度导致的腔尺寸的改变可具有相同的效果。由于它们固有的低成本和可靠性，DFB激光器在激光通信系统中具有巨大的潜力。因此，需要一种控制DFB激光器的线宽的方法。提供一种用于稳定一分布反馈半导体激光器的方法和设备。该方法包括步骤将在第一偏振角的该半导体激光器的第一振荡模式的一光输出与在同该第一偏振角正交的第二偏振角的该半导体激光器的第二振荡模式的光输出相比较。响应于检测的比较的第一和第二振荡模式的差别，一第一反馈信号被提供给该半导体激光器的一腔温度控制器。该方法还包括步骤将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出相比较并响应于检测的该参考激光器与半导体激光器之间的差别，将一差别信号作为第二反馈信号提供给该半导体激光器的温度控制器。附图说明图1为根据本专利技术的一实施例的一稳定的激光器传输系统的方框图；图2为图1的该系统的单色器的概略性视图；图3为图1的光电时钟的剖开的侧视图；及图4为图1的相位时钟回路的方框图。图1为根据本专利技术的一实施例的一稳定的激光传输系统的方框图。调制系统10内包括一发射激光器12、第一激光稳定反馈部分(回路)13、第二激光稳定反馈部分(回路)14和一激光调制部分16。发射激光器12可是与一适当的温度控制兼容的任一分布反馈(DFB)激光器(1.3μm波长)。通过一提供不大于0.1％脉动的额定电流的电流控制源(未示出)提供激光器12的结电流。使用一有源热控制装置18和平衡热源20来实现激光器12的温度控制。有源热控制装置18可是位于激光器12的安装表面内的一温度控制装置(例如散热片)。可使用被耦合至任意热有源温度控制装置(例如珀尔帖效应热—电加热器/制冷器)的热电耦传感器和控制器来实现装置18。激光器12的热控制器18的工作温度可被保持至一适当的设定点温度(例如32°F)，适当地限制温度变化(例如不大于0.1°F)。平衡热源20目的在于通过温度控制稳定腔尺寸并可使用缠绕在激光器12的腔的外侧且由导热、不导电材料(例如soreison)环绕的适当大小的一种镍铬合金线来被实现。热源20可被用于提供一适当地稳定的腔温度(例如32°F±0.001°F)来限制DFB激光器12的输出的谐振腔模式跳动。范例(paradigm)激光器40可是以被固定至在0.1％内的结电流工作并在1.3μm波长工作的一低功率二极管激光器。可使用一适当的仪器标准(例如使用一是NBS可追踪的石英—碘灯的蔡司DK-2分光光度计)将范例激光器40校准到各波长中的一已知能量级。该范例激光器40还可使用一温度控制的散热片和类似于由发射激光器12使用的一有源温度控制器而被稳定。与发射激光器12和范例激光器的稳定性相关的根本问题已被确定是在腔内工作的谐振模式的控制。进而，这些谐振模式的控制又高度地依据于激光器腔的尺寸。腔的温度被确定是有关腔尺寸和激光器稳定性的重要因素。而且，如果试图控制腔温度，由于与各激光器12、40相关的热滞(和热质量)，腔温度经常过调一设定点。事实上已发现解决该问题的方法是通过将激光器腔模型化为一瞬态热力学系统来控制该腔温度。使用一埋入式热敏电阻和一加法操作放大器，已发现有源温度控制器18适用于使用由本专利技术人先前描述的技术(例如见Palmer，J.R.，Transient Heat Transfer in Flat Plares(平板中的瞬态热传导)，Vol.II Constant Temperature，Pro Se Publications，San Diego，CA(1995))来跟随瞬态温度。在用于第一表面的一热系统具有以下特性的情况下 and 卷积的变换将好象是ΔT1=ΔT0ψo(hcΔT0▿ψ2.75αvΓk3.75-β1.75+μ2.75+ζ3.75),]]>且解卷积的变换将具有以下形式 x(erfc(y)-e(toHo-Ho2ατ)erfc(z)))]]> x(erfc(y)-e(t0H0-Hα2ατ)erfc(z)),]]>其中Ho=0.5Πατ=>t0cm-1,]]>x1=Ro2ατ,]]>x2=Rα2ατ,]]>z=to2ατ+Hoατ]]>ξx=1.0Π,]]>及ΔT°＝T1-T2，℃，T1＝恒定的源温度，℃，t1＝在τ＝0 ℃的平板的开始温度，hc＝来自温度源的热传导系数，W/cm2℃，Fo-ang critical＝吸收的通量密度，W/cm2，α＝材料热扩散率，cm2/秒，τ＝热源以秒运行的时间间隔，k＝材料的热传导率，W/cm2℃，t0＝平板部件的厚度，cm，Cp＝板材料的比热，W-sec/g℃，P＝板材料的密度，g/cm3，Ro＝每cm的板上热源束的半径，Rα＝对于任何大于t＝0cm的厚度的平板的半径，cm。在t＞0的该部件内某些深度处的温升是根据下式得出的 and 卷积变换将具有以下形式ΔTt=ΔT0Ψo(hcΔT0▿ψ3.75Γκ4.75)+ΔT0Ψo(hcΔT0▿ψ5.85Γκ6.85)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定一分布反馈半导体激光器的方法，该方法包括有步骤：将在第一偏振角的该半导体激光器的第一振荡模式的光输出与在同第一偏振角相正交的第二偏振角的该半导体激光器的第二振荡模式的光输出进行比较；响应于检测的比较的第一和第二振荡模式的差别 ，提供第一反馈信号给该半导体激光器的一腔温度控制器；将参考激光器的输出与该半导体激光器的输出进行比较；及响应于检测的该参考激光器与该半导体激光器之间的差别，提供一差别信号作为第二反馈信号给该半导体激光器的温度控制器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯R帕尔梅，
申请(专利权)人：丝路公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]