[发明专利]半导体激光器的发射波长和输出功率的独立控制

说明书

本发明公开了一种用于驱动具有集成调谐元件的可调谐激光器的方法。该方法可包括调制调谐电流和激光器注入电流，使得激光器发射波长和输出功率为独立可控的。在一些示例中，同时调制调谐电流和激光器注入电流并且可产生较宽的调谐范围。在一些示例中，正弦式地调制这些电流中的一者或两者。在一些示例中，在调谐发射波长时可实现恒定的输出功率。在一些示例中，输出功率和调谐可遵循线性关系。在一些示例中，实现目标输出功率和调谐波形所必需的注入电流和调谐元件驱动波形可通过基于目标输出功率和实际输出功率之间的拟合度值和调谐波形的优化来实现。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2015年3月6日的美国临时专利申请62/129,607的权益，该申请的全部公开内容以引用的方式并入本文以用于所有目的。

技术领域

本文整体涉及用于驱动半导体激光器的方法，并且更具体地涉及独立控制激光器的发射波长和输出功率。

背景技术

半导体激光器可用于一系列应用，并且在一些情况下，可能期望拥有具有窄线宽和单个频率发射的可调谐激光器。这些应用可得益于具有极窄线宽和单个频率发射的可调谐激光器。

为了实现窄线宽和宽调谐范围，可采用外腔激光器(ECL)系统、分布布拉格反射器激光器或具有集成调谐元件的分布反馈激光器。然而，这些系统和激光器的性能可受限于不需要的机械运动零件、缓慢响应时间、窄调谐范围和激光器输出中的非线性失真。

发明内容

本公开涉及用于驱动具有集成调谐元件的可调谐半导体激光器的方法。该方法可包括调制调谐电流和激光器注入电流，使得激光器发射波长和输出功率为独立可控的。在一些示例中，同时调制调谐电流和激光器注入电流。在一些示例中，正弦式地调制这些电流中的一者或两者。在一些示例中，在调谐发射波长时可实现恒定的输出功率。在一些示例中，相比于其调谐电流和注入电流未被同时调制的激光器，可通过本公开的示例实现更大的调谐范围。在一些示例中，输出功率和调谐可遵循线性关系。在一些示例中，实现目标输出功率和调谐波形所必需的注入电流和调谐元件驱动波形可通过基于目标输出功率和实际输出功率之间的拟合度和调谐波形的优化来实现。

附图说明

图1示出了可在其中实现本公开的示例的示例性系统。

图2A示出了根据本公开的示例的外腔激光器系统的图示。

图2B示出了根据本公开的示例的示例性分布布拉格发射器激光器的纵向图。

图2C示出了根据本公开的示例的示例性分布反馈激光器的纵向图。

图3示出了根据本公开的示例的激光器的剖视图。

图4A示出了根据本公开的示例的具有集成调谐元件的示例性激光器。

图4B示出了根据本公开的示例的具有集成调谐元件的激光器的示例性热相关时间延迟。

图4C示出了根据本公开的示例的响应于调谐元件电极上驱动的方波的光输出功率的示例性曲线图，其中由于热相关时间延迟的差异使得上升时间和下降时间具有不对称性。

图5A示出了根据本公开的示例的激光器注入电流和激光器输出功率之间的示例性关系。

图5B示出了根据本公开的示例的激光器驱动功率和发射波长或波数之间的示例性关系。

图5C示出了根据本公开的示例的注入电流和激光器电压之间的示例性关系。

图5D示出了根据本公开的实施示例的有源区的温度和热翻转功率之间的示例性关系。

图5E示出了根据本公开的示例的调谐元件功率和激光器输出功率之间的示例性关系。