[发明专利]用于评估DBR激光二极管的操作特性的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年3月31提交的美国申请No.12/414,940的优先权。

背景

本发明涉及激光二极管的测试和评定，该激光二极管包括用于频率经转换的激光源的激光二极管。

发明内容

尽管本发明的各个概念不限于在光谱的任何特定部分中或在任何特定类型设备中操作的激光器，但在本文中经常参考利用IR DBR激光二极管光学泵的倍频绿色激光器，诸如例如图1中所示的倍频激光源。在图1中，示出了频率经转换的激光源100，该激光源100包括IR DBR激光二极管10、波长转换器件20(例如周期性极化铌酸锂(PPLN)SHG晶体)、耦合光学器件30、准直光学器件40以及光学滤色器50。如熟悉激光器设计的人员将理解，DBR激光二极管10通常包括：包含布拉格反射器的DBR区12、相位控制区14以及增益区16。

虽然本发明讨论激光源100包括在IR范围内操作的DBR激光二极管10和倍频PPLN晶体20的特定情况，但应注意本发明的概念可等效用于各种频率经转换的激光器配置，这些激光配置包括但不限于激光二极管在IR范围之外操作以及超过二次谐波产生(SHG)的频率转换的配置。本发明的概念也可应用于各种激光投影应用，包括但不限于激光扫描投影仪。

本发明人已经认识到，激光器降级是倍频激光源中的特别严重的问题，因为波长转换效率通常强烈依赖于IR激光二极管与波长转换器件的转换带宽之间的正确波长匹配，该波长转换器件典型为周期性极化的铌酸锂(PPLN)SHG晶体。如果IR激光二极管的波长偏离波长转换器件的相位匹配波长，则倍频光的输出功率急剧下降。因此，能控制IR激光器的波长通常非常重要。

DBR激光器的发射波长能通过向该激光器的波长调谐区即DBR区和相位控制区中的一个或二者注入电流来控制。对于向DBR区中注入电流的情况，布拉格谐振波长被改变，且DBR激光器输出波长能在相对较大范围上调谐。对于向相位区注入电流的情况，DBR激光器的光程长度被改变，并且DBR激光器输出波长能以精细步幅被调谐。由于电流注入对于控制DBR激光器波长通常很关键，所以作为DBR激光器的制造过程的一部分，开发用于测量与电流注入相关联的波长调谐特性的方法和系统通常很重要。例如，在“强化试验(burn-in)”和其它类型的可靠性测试期间，可将电流注入大量激光二极管的DBR和/或相位区，并在给定时间段上监测这些激光器的波长移动，并使用该波长移动作为激光器降级的指示。在给定电流下呈现小于正常的波长移动范围或不可接受的稳定图案的激光器可被表征为达不到标准的执行者，并被相应地处理。

典型地，强化试验或其它类型的可靠性测试协议包括利用某些类型的用于波长测量的光谱仪来优选在原位处理大量激光器。然而，在可靠性测试中使用光谱仪带来了显著限制，因为光谱仪的大小、易用性以及效率通常有限。此外，通常难以使用光谱仪来直接测量波长，因为激光二极管中的电流注入产生热效应，这些热效应消除了载流子效应引起的波长移动，使得难以确定载流子引起的波长移动。利用光谱仪直接测量波长的另一个问题是波长模式跳变的出现，波长模式跳变是包括DBR激光二极管在内的许多激光器所固有的。

因此，本发明提出了更能抵抗上述热效应的评定和测试方法，这些评定和测试方法能避免与载流子引起的波长移动相关联的问题，能避免波长模式跳变的负面影响，且能容易地被集成到强化试验和其它可靠性测试设备中。更具体地，本发明提供激光器评定方法，该激光器评定方法能用于识别不可接受的降级，且能应用于相对较大数量的设备。

根据本发明的一个实施例，提供了一种评估DBR激光二极管的操作特性的方法。根据该方法，诊断电流被注入该DBR激光器的波长调谐区中，以在该波长调谐区中产生光的放大自发发射。从该波长调谐区发射的光被增益区吸收，且增益区中吸收的光所产生的光电流被测量。所测得的增益区中的光电流可与DBR激光二极管的操作特性的评估相联系。例如，当所测得的光电流偏离给定光电流度量超过可接受的量时，所测得的光电流可与达不到标准的操作特性相联系。替代地，当所测得的光电流偏离给定光电流度量可接受的量时，所测得的光电流可与经验证合格的操作特性相联系。