波长转换光学组合件中的强度调制制造技术

本发明专利技术的特定实施方式一般涉及用于控制含半导体激光器、光谱滤波器和波长转换器件的光学组合件的方法。光谱滤波器和波长转换器件共同地定义一种波长传递函数，该函数包括可归因于光谱滤波器的透射带宽部分以及可归因于波长转换器件的转换带宽部分。该波长传递函数的透射带宽部分小于半导体激光器的一个自由光谱范围。该方法包括：引导固有激光输出穿过光谱滤波器和波长转换器件；以及通过移动固有波长光谱且使移动量小于半导体激光器的一个自由光谱范围来调谐半导体激光器，从而调制该光学组合件的经波长转换的激光输出的强度。还揭示了其它实施方式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】波长转换光学组合件中的强度调制有关申请的交叉参照本申请涉及2007 年 7 月 20 日提交的题为“INTENSITY MODULATION INWAVELENGTH CONVERTING OPTICAL PACKAGE”的共同待批且一起转让的美国专利申请11/880，289，并要 求其权益。
技术介绍
本专利技术一般涉及半导体激光器、激光控制器、激光投影系统以及其它包括半导体 激光器的光学系统。更具体地讲，本专利技术涉及一种半导体激光器耦合到波长转换器件的光 学组合件中的光谱滤波和强度调制。
技术实现思路
半导体激光器可以按照各种方式进行配置。例如，为了说明而非限制，通过将单波 长半导体激光器(比如分布反馈(DFB)激光器或分布布拉格反射器(DBR)激光器或法布 里-波罗激光器)与光波长转换器件(比如二次谐波产生(SHG)晶体)组合起来，就可以 配置出用于高速调制的短波长的源。通过将比如lOeOnm DBR或DFB激光器调谐到SHG晶 体(该晶体将该波长转换成530nm)的光谱中心，就可以将SHG晶体配置成产生激光信号的 基波的更高次谐波。SHG晶体(比如掺MgO的周期性极化的铌酸锂(PPLN))的波长转换效率强烈地取 决于激光二极管和SHG器件之间的波长匹配。如熟悉激光器设计的技术人员所理解的那 样，DFB激光器是使用栅格或相似结构的谐振腔激光器，该栅格或相似结构被蚀刻到半导体 材料中成为反射介质。DBR激光器是这样的激光器，其中蚀刻出的光栅与半导体激光器的电 子泵浦区域物理地分离开。SHG晶体使用非线性晶体的二次谐波产生性质来使激光辐射发 生倍频。PPLN SHG器件的带宽通常是非常小的，对于典型的PPLN SHG波长转换器件而言， 半高全宽(FWHM)波长转换带宽通常仅在0. 16-0. 2nm的范围中，并且很大程度上取决于晶 体的长度。在操作过程中，激光腔内的模式跳变和不受控制的大波长变化会导致半导体激 光器的输出波长移动到该可允许的带宽之外。一旦半导体激光器的波长偏移到PPLN SHG 器件的波长转换带宽之外，则转换器件在目标波长处的输出功率就急剧地下降。例如，在激 光投影系统中，这些输出功率的下降特别成问题，因为它们会在图像的特定位置处产生很 容易被看作缺陷的瞬时变化。这些可见的缺陷通常作为有组织的图案化的图像缺陷凸显在 图像上，因为所产生的图像简直是该激光器的不同部分的温度演变的特征。通常，当半导体激光器的增益电流增大时，增益部分的温度也会增高。结果，腔模式朝着更高的波长移动。与DBR部分的波长相比，腔模式的波长移动得更快。所以，激光器 达到这样一点，即较低波长的腔模式更接近于DBR反射率曲线的最大值。在此刻，与已建立 的模式相比，较低波长的模式具有更低的损耗，根据激光物理学的基本原理，激光器接下来 会自动地跳到具有更低损耗的模式。通常，发射波长缓慢地增大，并且包括其振幅等于激光腔的一个自由光谱范围的突然的模式跳变。在许多应用中，通常需要调制含半导体激光器的光学组合件的输出强度。当半导体激光器被调制以产生数据时，热负载恒定地变化。所导致的激光器温度以及激光发射波 长变化产生SHG晶体的效率的变化。在12mm长PPLN SHG器件的情况下，相关联的半导体 激光器发生大约2°C的温度变化通常就足以使激光器的输出波长偏离到该晶体的0. 16nm 半高全宽(FWHM)波长转换带宽之外。例如，并非限制，激光投影系统可以被配置成通过一个或多个基于激光的光源的 逐个像素的强度变化而产生复杂的投影图像。本申请的专利技术人已认识到，当强度被调制时， 上述热特征通常持续存在于这种组合件中。在许多情况下，基于激光的光源中的强度调制 会加重这种热特征。根据本专利技术，预期强度调制例程以及相关联的光学组合件和有关器件 可用作基于激光的光源中的常规强度调制的备选方案。当然，预期本专利技术可以解决、管理、 最小化或控制一种强度调制的基于激光的光源内的模式跳变和不受控制的大波长变化。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种用于控制含半导体激光器、光谱滤波器 和波长转换器件的光学组合件的方法。光谱滤波器和波长转换器件共同地定义一种波长传 递函数，该函数包括可归因于光谱滤波器的透射带宽部分以及可归因于波长转换器件的转 换带宽部分。该波长传递函数的透射带宽部分小于半导体激光器的一个自由光谱范围。半 导体激光器被配置成产生一种包括固有波长光谱的固有激光输出，该固有波长光谱显著地 宽于波长传递函数的透射带宽部分和转换带宽部分。该方法包括引导上述固有激光输出 穿过光谱滤波器和波长转换器件；以及通过使上述固有波长光谱移动且移动的量小于半导 体激光器的一个自由光谱范围，来调谐半导体激光器以调制该光学组合件的波长转换激光 输出的强度。根据本专利技术的另一实施方式，通过使半导体激光器的固有波长光谱的重要部分从 波长传递函数内的波带移动到波长传递函数外的波带，来调谐半导体激光器从而调制上述 光学组合件的波长转换激光输出的强度。根据本专利技术的另一个实施方式，提供了一种含半导体激光器、光谱滤波器和波长 转换器件的光学组合件。光谱滤波器和波长转换器件共同地定义一种波长传递函数，该函 数包括可归因于光谱滤波器的透射带宽部分以及可归因于波长转换器件的转换带宽部分。 该波长传递函数的透射带宽部分小于半导体激光器的一个自由光谱范围。半导体激光器包 括波长可调谐激光源，并且被配置成产生含固有波长光谱的固有激光输出，可以在一个比 波长传递函数的透射带宽部分和转换带宽部分大的范围中对该固有波长光谱进行调谐。光 学组合件被配置成引导半导体激光器的固有激光输出穿过上述光谱滤波器和波长转换器 件。根据本专利技术的另一个实施方式，半导体激光器包括波长可调谐激光源，它被配置 成允许半导体激光器的固有波长光谱的重要部分从波长传递函数内的波带移动到波长传 递函数外的波带。根据本专利技术的其它实施方式，预期会有被编程为根据本专利技术的概念来操作半导体 激光器的激光控制器。还预期会有含本专利技术的一个或多个半导体激光器和相应的激光控 制器的激光投影系统。尽管本专利技术的概念主要是在图像形成方面进行描述的，但是，可以 预期，本专利技术的各种概念也可以应用于激光波长的可重复低频波动是个问题的任何激光应用。附图说明在与附图相结合的情况下，可以对本专利技术的特定实施方式的详细描述作最佳的理 解，其中相似的结构是用相似的标号来表示的，其中图1是相对宽的激光输出光谱以及相应的耦合到激光器的波长转 换器件的光谱 带宽的图示；图2是相对于图1所示相应的光谱带宽而得到的经波长调制的相对宽的激光输出 光谱的图示；图3是光学组合件的示意图以及可以使用波长调制以产生经强度调制的光学输 出的方式；图4是根据本专利技术一实施方式的波长转换器件与经滤波的激光输出光谱的组合 而定义的相对窄的波长传递函数的图示；图5是在图4所示相对窄的波长传递函数的情况下适于强度调制波长调制程度的 图示；以及图6是根据本专利技术一实施方式定义相对窄的波长传递函数的光学组合件以及可 使用波长调制来产生经强度调制的光学输出的方式。具体实施例方式先参照图1-3，方便地示出了本专利技术的特定实施方式的概念，半导体激光器10光 耦合到光波长转换器件20。半导体激光器10所发射的光束15可以直接地耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制光学组合件的方法，所述光学组合件包括半导体激光器、光谱滤波器和波长转换器件，其中：所述光谱滤波器和所述波长转换器件共同地定义一波长传递函数，所述波长传递函数包括可归因于所述光谱滤波器的透射带宽部分以及可归因于所述波长转换器件的转换带宽部分；所述波长传递函数的透射带宽部分小于所述半导体激光器的一个自由光谱范围；所述半导体激光器被配置成产生含固有波长光谱的固有激光输出，可在大于或等于所述波长传递函数的透射带宽部分和转换带宽部分的范围中调谐所述固有波长光谱；以及所述方法包括：引导所述固有激光输出穿过所述光谱滤波器和所述波长转换器件；以及通过使所述固有波长光谱移动且移动的量小于所述半导体激光器的一个自由光谱范围，来调谐所述半导体激光器以调制所述光学组合件的经波长转换的激光输出的强度。

【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：J高里尔，
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]