激光谐振器中的以电气方式可控的准直器制造技术

一种包括具有第一光轴的第一以静电方式可控的液体透镜和具有与第一光轴对齐的第二光轴的第二以静电方式可控的液体透镜的用于激光器组件的准直器、一种包括这种准直器的激光器和一种使用所述激光器进行光数据传输的发射器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供一种用于激光器组件的准直器(collimator)、这种激光器组件和ー种用于包括这种激光器组件的光数据网络的发射器。
技术介绍
可调谐激光器因为它们的通用性而在光通信系统中有着很高的需求。它们广泛地部署在核心网中，但迄今为止，太昂贵而无法用在接入网络中，即用在位于顾客的驻地的数据传输装置中。当前使用的设计典型地依赖于复杂的光电激光器芯片。替代方案是扩展式腔激光器(ECL)，ECL使用与以机械方式调谐的薄膜滤波器和用于准直的球透镜组合的低成本増益芯片。以机械方式可调谐的激光器设计通常提供能够用来调整激光波长的三个參数滤波器位置(激光增益轮廓(profile)的粗调谐)、激光器电流(腔模式的细调谐)和激光器温度(相位的细调整)。使用激光器温度细调相位需要昂贵的Peltier冷却器/加热器并具有缓慢的响应速度的另外的缺点。作为替代方案，可通过使用压电元件移动腔镜，这需要移动零件，且因此昂贵并且不够稳健。另外，可使用半导体相位调谐部分，然而，这需要光泵浦。由于芯片之间的耦合损失，増益和相位控制部分应该集成在单个芯片上，这需要复杂的光刻法，而该光刻法又是昂贵的。
技术实现思路
提出本专利技术以便提供一种细调激光器组件的相位的便宜方法，该方法可克服现有技术的上述缺点中的至少ー些缺点。本专利技术的第一方面提供一种用于激光器组件的准直器，包括具有第一光轴的第一以静电方式可控的液体透镜和具有与第一光轴对齐的第二光轴的第二以静电方式可控的液体透镜。替代于用于准直激光模式的球透镜，可使用该准直器。可同时调整第一以静电方式可控的液体透镜和第二以静电方式可控的液体透镜的焦距，以便在改变腔的光程长度的同时保持组件的焦距恒定，并因此保持相位匹配条件。如图I中所示，以静电方式可控的液体透镜10可包括一滴11疏水液体(例如，硅油、I-溴十二烷或类似物质)，该液滴11具有折射率n2，附着于特殊制备的表面。液滴11可浸入在具有折射率Ii1的导电液体12(诸如，Na2SO4水溶液)中。液滴11可位于表面区域上，该表面区域可处理为是疏水的并包括环形电极13。当电压施加于环形电极13时，液滴11离开环形电极13，产生更陡峭的表面并减小液体透镜10的焦距。本专利技术包括这样的见解可控制两个液体透镜的组件以在改变每个液体透镜的焦距的同时具有恒定的焦距f。然而，由于液滴11的表面区域的形状改变，因此光穿过具有折射率n2的所述一滴疏水液体的距离改变。由于光程长度是光在介质中行进的距离和介质的折射率的乘积，所以通过在保持准直器的焦距f恒定的同时控制每个液体透镜的形状可细调谐相位条件。当然，也可控制准直器的焦距f，这消除了在制造过程期间的激光器组件的精确机械细调谐的需要。然而，一旦已实现最佳焦距f，在如上所述细调相位的同时，焦距将保持恒定。液体透镜被设计用于消费者应用(诸如，数字照相机或用在移动电话中的照相机)，且因此代表低成本技木。因此，可以以低成本提供根据本专利技术第一方面的准直器。另夕卜，该准直器具有另外的优点因为控制信号的电性质和液体透镜的高响应速度，可容易地并且快速地细调激光器组件的相位。本专利技术的准直器的另ー优点在干由于液体透镜的静电性质，功耗低。本专利技术的第二方面提供一种激光器，包括布置在激光器腔的相反侧的增益介质和半透明镜子、控制电路和根据本专利技术第一方面的准直器。这里，术语“半透明”不限于反射50%的入射光的镜子，而是描述镜子反射ー些入射光并且透射入射光的另一部分的事实。在激光器技术中，半透明镜子通常反射80%或更多的入射光。 优选地，准直器布置在半透明镜子和増益介质之间。另外，激光器可还包括电介质滤波器(dielectric filter),布置在准直器和半透明镜子之间。控制电路可具有连接到第一以静电方式可控的液体透镜的第一输出和连接到第ニ以静电方式可控的液体透镜的第二输出。控制电路可适应于把用于控制第一以静电方式可控的液体透镜的焦距的第一控制电压提供给第一输出并把用于控制第二以静电方式可控的液体透镜的焦距的第二电压提供给第二输出，其中第一电压和第二电压之和设置为预定恒定值。本专利技术的第三方面提供一种用于光数据网络的发射器，包括根据本专利技术第二方面的激光器。发射器可还包括光基准源，适应于提供光基准信号；光混合器，适应于混合光基准信号和激光器的输出信号并由此产生中频信号；和本机基准源，适应于提供本机基准频率。激光器的控制电路可适应于把中频与本机基准频率进行比较，本机基准频率优选地是石英基准，并且激光器的控制电路适应于在输出频率高于本机基准频率时控制准直器増加相位并且在输出频率低于本机基准频率时控制准直器减小相位。以这种方法，可实现激光器频率的非常稳定的控制。发射器的控制电路可适应于确定中频信号的幅度。控制电路可随后适应于控制准直器的焦距，以使激光器的输出信号的幅度达到最大值。在光基准信号的幅度恒定或非常缓慢地改变的所有情况下，可实现这种方法 另ー方面，发射器可还包括监测ニ极管，适应于提供包括关于激光器的输出信号的幅度的信息的反馈信号。然后，控制电路可适应于控制准直器的焦距，以使激光器的输出信号的幅度达到最大值。许多算法可用于达到最大激光幅度。例如，可执行用于控制相位的不同电压设置的扫描，针对每个电压设置测量幅度。另ー方面，可采用搜索算法，其中按照小步调整电压并且把针对新电压设置的幅度与针对前一电压设置的幅度进行比较。如果幅度减小，则使步进的方向反转。另ー方面，可使用低频导频音。这里，利用周期性信号连续地调制焦点(例如，sinus调制)。控制电路可使导频音与测量的幅度相关联，并且可从该比较获得最佳焦点控制信号。根据本专利技术的透镜的装置允许独立地调谐焦点和相位。然而，由于透镜的缺陷，焦点的修改可稍微影响相位设置，反之亦然。为了处理这些相互依赖性，控制块可把不同的时间常数应用于相位和焦点的控制信号的滤波。例如，用于相位控制的时间常数可以是比用于焦点控制的时间常数小的数量级。如果多个极值存在于幅度中，则用于控制焦点的算法可安定于局部极值。通过在制造期间手工调整(这确保算法开始于最佳值附近)能够克服这个问题。为了避免手工调整，在重新启动或冷起动发射器之后可执行自动调整例程。在这种例程期间，相位可设置为固定值，并且可尝试不同的焦点设置。对于每一焦点设置，修改激光器电流，例如，激光器电流可缓升或缓降，同时测量激光的幅度。从这些測量，能够获得针对给定焦点设置的激光器的阈值电流。例如，在焦点设置的范围上使用线性扫描以这种方法测试几种焦点设置，并且具有最低阈值电流的焦点设置将会被选择用于装置操作。如果发射器实现于包括外差接收器的光数据传输装置中，则光基准源可以是接收器的光本机振荡器并且光混合器可以是接收器的光电ニ极管。附图说明将參照多个附图更彻底地描述本专利技术，其中 图I显示以静电方式可控的液体透镜； 图2显示使用根据本专利技术的准直器的激光器； 图3显示表示相角对输入电压的依赖的示图；以及 图4显示包括根据本专利技术的激光器的发射器。具体实施例方式图2显示使用根据本专利技术的准直器23的激光器20。増益介质21和半透明镜子22位于激光器腔的相反端。由于增益介质21发射具有有限角度的模式，所以提供准直器23 以准直由増益介质21发射的光。选择准直器23的焦距，以使从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于激光器组件(20)的准直器(23)，包括具有第一光轴的第一以静电方式可控的液体透镜(10)和具有与第一光轴对齐的第二光轴的第二以静电方式可控的液体透镜(10)。2.根据权利要求I所述的准直器(23)，还适应于在根据分别由第一和第二以静电方式可控的液体透镜(10)接收的第一和第二控制信号改变准直器(23)的光程长度的同时保持准直器(23)的焦距恒定。3.根据权利要求I或2之一所述的准直器(23)，其中所述第一以静电方式可控的液体透镜(10)和第二以静电方式可控的液体透镜(10)各自包括一滴(11)疏水液体，浸入在导电液体(12)中，所述疏水液体优选地是硅油或I-溴十二烷，具有第一折射率(Ii1)，所述导电液体(12)优选地是Na2SO4水溶液，具有不同于第一折射率(Ii1)的第二折射率(n2);和环形电极(13)，适应于把电场施加于所述一滴(11)疏水液体。4.一种激光器(20)，包括布置在激光器腔的相反侧的半透明镜子(22)和增益介质(21)以及控制电路(41)，其特征在于根据前面权利要求之一所述的准直器(23)。5.根据权利要求4所述的激光器(20)，其中所述准直器(23)布置在半透明镜子(22)和增益介质(21)之间。6.根据权利要求5所述的激光器，还包括电介质滤波器(24)，布置在准直器(23)和半透明镜子(22)之间。7.根据权利要求4至6之一所述的激光器(20)，其中所述控制电路(41)具有连接到第一以静电方式可控的液体透镜(10)的第一输出和连接到第二以静电方式可控的液体透镜(10)的第二输出，控制电路(41)适应于把用于控制第一以静电方式可控的液体透镜(10)的焦距的第一控制电压提供给第一输出并把用于控制第二以静电方式可控的液体透镜(10)的焦距的第二电压提供给第二输出，其中第...

【专利技术属性】
技术研发人员：T特雷耶，S斯莫洛茨，
申请(专利权)人：诺基亚西门子通信公司，
类型：发明
国别省市：