波长稳定的激光模块的制作方法

专利名称：波长稳定的激光模块的制作方法
背景技术：
本发明总的涉及适用于波分复用光传输系统的激光信号的产生技术，尤其涉及一种根据权利要求1前序部分的波长稳定的激光模块。
在光传输系统中，由通过光纤传输的光脉冲表示信息。此外，为了获得高容量和高灵活性，可使用单个光纤传输多个波长的光。典型地，使用半导体激光器产生这种光。波分复用(WDM)光传输系统在其最简单形式下包括多个传输通道，其中每个通道以适当定义的波长传输。图1示意性示出WDM传输系统，其中多个不同通道Ch1、Ch2、…、Chn被光学复用器(MUX)110组合成一个复合信号。然后，通过光纤130传输该复合信号，并且在一个或多个终端位置处由光学解复用器(DEMUX)120分离出各个通道Ch1、Ch2、…、Chn。通常，通道Ch1、Ch2、…、Chn位于标准波长λ1、λ2、…、λn处，并且每个通道之间存在特定的波长间隔Δλ。在密集WDM(DWDM)系统中，通道间隔为100GHz，对应于约0.8nm的波长间隔Δλ，参见图2。最大允许波长误差当然非常小，为100pm。这对于激光波长的精细度和稳定性提出非常严格的要求。所需的相对精细度在0.005％量级或更佳。典型的半导体激光器与光栅组合以获得稳定的单一波长。然而，难以在组件的整个使用期限内保证特定的波长。因此，提供监测激光波长并促使激光波长处于其标定值的机制很重要。这些机制通常包括至少一个反馈控制环，该反馈控制环监测激光波长并通过将激光波长锁定为稳定基准值来使激光波长稳定。
对于怎样实现用于稳定激光的所谓波长锁定器，现有技术有许多不同的实例。为了获得波长基准值所使用的一种常规元件为法布里-珀罗标准具(Fabry-Perot etalon)。这种元件具有两个平行的局部反射面。常规的实施方式是使用石英(或类似材料)，其中在一个表面上或者在两个表面上沉积反射层。经由标准具传输的光具有周期性传输波长依赖性。利用法布里-珀罗标准具的传统方式是将准直光束(collimated beam)或近似准直光束导向标准具，并检测经由标准具传输的光。通过调整镜子的反射率，能够改变标准具的精细度。图5的示意图示出了对于较高值，术语“精细度”的定义。水平轴表示经过标准具的单色光的干涉条纹级次(fringe order)FOm、m+1、m+2等。垂直轴以百分比表示相对透光率T。对于较高值，精细度可被定义为相邻最大值的间隔(自由光谱范围，FSR)与半高全宽(FWHM)、即T＝50％处的全宽度之比。因此，窄且适当分离的峰表示高精细度，而低精细度值相当于未适当限定的峰。事实上，更严格来说，精细度参数被定义为比率π /(1-R)，其中R代表两个平行表面的反射率。该定义也适用于低精细度值。
除了前平面(facet)之外，通常也可以从半导体激光器的后平面获取光。这种后平面光易于获取，并可用于测量和监测激光器产生的光。例如，后平面光可用于调整激光器的驱动电流，以使激光器产生恒定输出功率。此外，后平面光可用于实现波长锁定功能。
专利文献EP 1133034描述了一种波长稳定的激光模块，其中通过透镜使来自后平面的光准直。准直光束的一部分经过标准具式的滤波器到达第一光电转换器，准直光束的另一部分被直接传输到第二光电转换器。因此，第一光电转换器测量经过标准具传输的光，而第二光电转换器对来自激光器的未过滤的光进行采样，以实现功率控制。这种方案利用平行光通量，因此需要透镜等。然而，这种透镜配置成本较高并且占用相当大的空间。此外，透镜可能引起来自标准具和光检测器的反射光被反射回去并在激光器中聚焦。从而，承受使激光器的性能严重降低的风险。根据该文献的设计，传输光表现传统爱里函数(Airy function)的波长依赖性。因此，显然需要低精密度的标准具来获得对该函数的简单锁定。
美国专利5,825,792公开了一种用于WDM光传输系统的波长监测与控制组件。在该专利中也提出用透镜控制从激光器入射到滤波元件的光的发散，其中该滤波元件为法布里一珀罗标准具的形式。然而，在这种情况下，不需要将光束完全准直。因此，透镜是可选的。利用两个检测器之间的平衡来控制激光器。在此，为了获得适当的功能，也需要具有较低精度的标准具。此外，与来自激光器的输出光对称地放置检测器，并且两个检测器都接收经过标准具的光，通过调整标准具的角度来调节激光波长。显然这种设计对于标准具的任何非受控倾斜非常敏感。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种成本有效、密集且耐用的波长稳定的激光模块，其能够消除上述问题，从而在较宽范围的滤波器角度内能够实现可靠且有效的激光器功能。
根本发明的一个方案，由上述的激光模块实现所述目的，其中第一传感器配置为使第一光信号直接照射传感器的感光表面，即不经过滤波器元件。
通过这种激光模块获得的重要优点在于，可使用既具有较陡的斜度(即与高精度标准具关联的特征)又具有较宽的对称捕获范围(即通常与低精细度标准具关联的特征)的滤波器元件。这种设计对于滤波器元件与激光器之间的相对角度变化也较不敏感。
根据本发明的这一方案的一个优选实施例，第二控制环包括与激光器连接的热电制冷单元。该热电制冷单元适用于接收波长控制信号，并响应波长控制信号调整激光器的温度。而反过来这种调整也会导致波长变化。
根据本发明的这一方案的另一优选实施例，该激光模块包括除法单元，该除法单元适用于接收第一和第二电信号。响应这些信号，该除法单元产生表示第一电信号与第二电信号之间比率的复合控制信号。波长监测模块适用于接收该复合控制信号，并响应该复合控制信号产生波长控制信号。通过这种设计，控制电流比率为恒定的，并且激光器温度将被调节为波长设定值，而与第一电信号、即功率控制电流大小无关。
根据本发明的这一方案的再一优选实施例，该激光器适用于以非准直光通量的形式产生第一和第二光信号。更优选地，第一光信号构成来自激光器的发散光束的第一部分，而第二光信号构成该光束的第二部分。从而，获得非常密集且简单的总体设计。
根据本发明的这一方案的再一优选实施例，第二传感器和滤波器元件相对于激光器配置为使来自激光器的光线垂直地经过滤波器元件到达第二传感器的感光表面。也就是说，通过这种方式，从激光器发散地发出的光线以最短路径经过滤波器元件到达第二传感器。从而，这导致从滤波器元件到第二传感器的较高的传输效率。
根据本发明的这一方案的另一优选实施例，滤波器元件相对于激光器的激光中心轴具有非零的滤波器倾角，并且第二传感器的感光表面相对于激光中心轴具有倾角，该倾角基本等于滤波器倾角。这在某种程度上提高了第二传感器的效率。
根据本发明的这一方案的又一优选实施例，滤波器元件具有7度或更小的滤波器倾角。尽管较小的滤波器倾角一般是优选的，但本发明在介于0度与7度之间的整个角度范围内表现良好，因此对于滤波器元件的任何非受控倾斜具有较大的容限。
根据本发明的这一方案的另一优选实施例，激光器适用于产生波长在区间1530nm至1610nm内、例如C带(1530-1565nm)内或L带(1570-1610nm)内的光。此外，滤波器元件配置为使其光入射面位于与激光器相距1600μm内的位置。因此，就波长和几何结构而言，本发明提供较大的灵活度。
根据本发明的这一方案的又一优选实施例，第二传感器的感光表面具有尺寸在区间50μm至400μm、优选在200μm以上的近似矩形轮廓。也就是说，该传感器的尺寸在成本有效/产量与角度敏感性之间达到良好的平衡。
根据本发明的这一方案的再一优选实施例，第二传感器的中心轴位于相对于激光中心轴偏离小于或等于350μm的偏移距离处。因此，在来自第二传感器的电信号恶化至无法接受的低质量之前，可接受第二传感器的较大偏移。
根据本发明的这一方案的另一优选实施例，滤波器元件具有从300μm至1000μm范围的厚度。此外，滤波器元件在与第二传感器相距1000μm以内的位置配置有光出射面。因此，本发明在光出射侧也具有较大的几何结构灵活性。
总而言之，本发明提供在宽调节范围内结构紧凑且成本有效的激光器的波长稳定性。由于在激光器与滤波器元件之间没有透镜(或等效的准直元件)，因此根据本发明提出的方案的设计也是可靠的，从而消除了来自传感器的背反射光经由滤波器聚焦于激光器中的风险。
根据以下说明书和权利要求书，本发明的其它优点、有利特征和应用将变得更为明显。


下面通过优选实施例并参照附图更详细地说明本发明，所述优选实施例被作为实例公开。
图1示出实质上已知的WDM光传输系统的示意性方框图，图2是说明图1中系统的光通道之间的波长间隔的示意图，图3a和图3b是说明现有技术中使用的准直光束与根据本发明一个实施例使用的非准直光束之间的角度敏感性差异的示意图，图4通过另一个示意图分别说明非准直光束与准直光束的锁定波长的角度依赖性，图5定义了精度参数，其用作评价法布里-珀罗干涉仪的传输带宽，图6示出实质上已知的波长依赖性的示意图，参照该示意图进一步详细阐述精度参数，图7是说明根据本发明一个实施例的捕获范围的示意图，图8a和8b是说明通过现有技术使用的准直光束与本发明一个实施例使用的非准直光束可获得的调节范围差异的示意图，图9示出根据本发明第一实施例的波长稳定的激光模块的方框图，图10是说明根据本发明一个实施例怎样为波长控制信号选择适当设定值的示意图，图11示意性说明根据本发明的波长稳定的激光模块的几何结构，图12示出根据本发明第二实施例的波长稳定的激光模块的方框图，图13示出说明根据本发明一个实施例的第二传感器的偏离敏感性的示意图，图14至图16是说明根据本发明一个实施例激光器与滤波器元件之间的距离敏感性的示意图，图17至图19是说明根据本发明一个实施例的第二传感器的尺寸敏感性的示意图，图20是表示在根据本发明一个实施例的配置中滤波器元件分别在组装前与组装后的光传输测量结果，以及图21是说明根据本发明一个实施例的实际激光波长与激光器的外壳温度之间关系的示意图。
具体实施例方式
图3a示出对于具有法布里-珀罗结构的特定窄带通波长选择传输滤波器元件的不同倾角αF的光传输之间关系的示意图，其中根据现有的设计使用准直光束。图中的水平轴表示波长λ，沿垂直轴表示滤波之后记录的传感器信号的强度IAU。从图中可知，出现传输峰的波长基本随滤波器倾角αF而改变。例如，等于0°的滤波器倾角αF导致波长λ＝1,5499μm附近的第一传输峰，而对于等于3,0°的滤波器倾角αF，该传输峰出现在λ＝1,5492μm附近。因此，光传输具有较强的角度依赖性。
图3b示出对于与图3a相同的滤波器元件的不同倾角αF的光传输之间关系的另一示意图。这里，根据本发明配置滤波器元件，使该滤波器构成激光器与光传感器之间的唯一中间元件。因此，光信号从激光器经过滤波器元件直接到达传感器。优选地，来自激光器的光表现非准直通量。滤波器元件倾斜的角度为从0°到3,0°，角度步幅为0,5°；然而传输曲线图没有明显差异。而对于所有滤波器倾角αF，增强的传输峰稳定保持在大约λ＝1,5498μm处。因此，本发明对于滤波器倾斜、至少对于较小倾角不敏感。
图4通过另一个示意图分别说明对于非准直光束UCB和准直光束CB锁定波长的角度依赖性。这里，水平轴表示滤波器倾角αF，而垂直轴代表中心相交波长偏移δλ。对于准直光束CB，在0,6°的滤波器倾角αF处已经出现50pm的波长偏移δλ。根据本发明的一个实施例，其中使用非准直光束UCB，αF＝3,5°的倾角仅导致3pm的波长偏移δλ。事实上，当使用UCB时，在达到50pm的波长偏移δλ之前，允许αF＝7,0°这样大的滤波器倾角。对于准直光束CB，相应值为1350pm(即在αF＝7,0°时)。
下面重新参照图5，我们发现该示意图示出具有较高精度、即比率FSR/FWHM较大的法布里-珀罗型滤波器元件的实例。
图6示出水平轴表示波长λ且垂直轴代表在法布里-珀罗结构的标准具滤波器元件之后检测到的光强度IAU的示意图。最上部的图示出被导向精度为0,7、即较低值的滤波器的传统准直光束的光传输图；而最下部的图示出对于精细度为30、即较高值的滤波器的光传输图。在这两种情况下，采用位于二分之一振幅附近的设定点，分别为set0,7和set30。高密度滤波器在设定点set30附近具有较陡的斜度。这是优选的，因为在不需要极精确功率测量的情况下就能够非常精确地调整波长λ。然而，捕获范围CR30、即波长被调节至设定点set30的区间变得非常不对称。这意味着，实际上只能处理相当小的初始波长偏差，也就是与从设定点set30起的不对称捕获范围CR30的最短部分相等的偏差。从最上部的图可清楚看出，低精度标准具具有更为对称的捕获范围CR0,7，因此具有更宽的有效调节范围。然而，此处斜度不是很陡，因此波长精确性不是很准确。
在一些应用中，相比于获得较高的波长精确性，波长锁定器具有宽调节范围更为重要。一个实例是当标准具厚度没有被适当控制时，导致谐振波长也没有被适当控制。在这种情况下，期望具有如下特性导数(derivative)的绝对值适当高，同时能够避开接近最大值的区域。如果使用准直光束，这意味着需要低精度的滤波器元件。然而，对于这种类型的滤波器，较大区域的特性为锁定斜度非常低。此外，在捕获范围内的区域之间斜度的正负号改变。
图7示出水平轴再次表示波长λ且垂直轴再次代表在法布里-珀罗结构的标准具滤波器元件之后检测到的光强度IAU的示意图。然而，此处使用根据本发明的设计，其中非准直光束被导向滤波器元件。从图中可知，如果在大约二分之一振幅附近选择设定点setUCB，则可获得的捕获范围CRUCB在该设定点setUCB附近较为对称。同时，设定点setUCB附近的斜度非常陡，因此在不具有极精确功率测量的情况下能够非常精确地调整波长λ。
图8a和图8b进一步说明现有技术的方案与本发明提出的设计的特性差异。图8a示出水平轴表示波长λ且垂直轴代表准直光束的光强度IAU的光传输图，该准直光束的光强度是在具有较低精度的法布里-珀罗结构的标准具滤波器元件之后检测到的。在最大值和最小值附近要避开的区域由虚线框标出。因此，在两个相邻框之间可获得调节范围TRCB。
图8b示出根据本发明一个实施例的光传输图，其中非准直光束经过法布里-珀罗结构的标准具滤波器元件传输。水平轴表示波长λ且垂直轴代表光强度IAU。同样，在最大值和最小值附近要避开的区域由虚线框标出。然而，此处在两个相邻框之间可获得的连续调节范围TRUCB大约是图8a中实例的两倍宽，即TRUCB≈2TRCB。
下面参照图9讨论根据本发明的激光模块的一般设计。此处，方框图示出了波长稳定的激光模块的第一实施例。该激光模块包括半导体激光器900和与之相连的热电制冷单元905，以控制产生的光的波长。然而，根据本发明，能够想到其它可选择的机制来调节波长，例如通过电可调激光器。在任一情况下，该设计还包括第一控制环、第二控制环以及具有法布里-珀罗结构的窄带通波长选择传输滤波器元件930。
假设激光器900产生的光L的光谱特性取决于功率控制信号Ibias和激光器900的温度。通过发送至热电制冷单元905的波长控制信号Itec来控制温度。光L主要经由前平面和透镜配置940从激光器900射出，并且例如继续传播至光纤中。然而，光L也经由后平面分别以第一光信号L1和第二光信号L2的形式发出，并被导向第一传感器910和第二传感器920。优选地，激光器900适用于产生作为非准直光通量的第一光信号L1和第二光信号L2。例如，第一光信号L1构成来自激光器900后平面的发散光束的第一部分，而第二光信号L2构成来自激光器900后平面的发散光束的第二部分。
因此，第一控制环包括第一传感器910，第一传感器910适用于响应来自激光器900的第一光信号L1产生第一电信号IP。第一控制环中的功率监测模块915接收第一电信号IP和功率设定值IP-set，功率设定值IP-set代表将传递至激光器900的期望功率控制信号Ibias。功率监测模块915响应第一电信号IP和功率设定值IP-set产生功率控制信号Ibias。例如，功率监测模块915可执行比较器功能，使得如果第一电信号IP小于设定值IP-set，则功率控制信号Ibias增加，反之亦然。
相应地，第二控制环包括第二传感器920，第二传感器920适用于响应来自激光器的第二光信号L2产生第二电信号IW。然而，第二光信号L2首先经过滤波器元件930，滤波器元件930配置为构成激光器900与第二传感器920之间的唯一中间元件。第二控制环中的波长监测模块925接收第二电信号IW和波长设定值IW-set。基于第二电信号IW相对于波长设定值IW-set的值，波长监测模块925产生波长控制信号Itec。类似于上述功率监测模块915，波长监测模块925可以表现比较器功能。
当然，对于激光器900而言适用于在特定通道Chn(参见图1)上传输的适当波长设定值IW-set是与该通道所需的波长λn相对应的当前值IW。图10示出说明第二电信号IW与激光L的波长λ之间关系的示意图。优选地，波长设定值IW-set也大约为第二电信号IW的峰值IWp的一半。
因此，下面重新参照图9，根据本发明，第二光信号L2经过滤波器元件930到达第二传感器920的感光表面，而第一光信号L1直接照射第一传感器910的感光表面。从而，实现了激光器900的持久波长稳定，从而在激光器900的整个使用期限内光L具有适当限定的波长。
图11示意性示出根据本发明波长稳定的激光模块的激光器900、滤波器元件930以及第二传感器920之间的几何关系。假定滤波器元件930相对于激光器900的激光中心轴AL(即光发射的主方向)具有滤波器倾角αF。为了获得最佳性能，滤波器倾角αF应尽可能小。因此，理想的滤波器倾角αF为零。然而，根据本发明，小于或等于7度的滤波器倾角αF是可接受的。
根据本发明的优选实施例，相对于激光器900，第二传感器920和滤波器元件930配置为使得来自激光器900的光线Ir可与滤波器元件930的光入射面和光出射面相垂直地(NF所示)经过滤波器元件930，到达第二传感器920的感光表面S2。也就是说，滤波器元件930和第二传感器920的这种取向使得来自激光器900(可被视为点光源)的发散光线Ir能够以最短距离经过滤波器元件930并到达感光表面S2。这潜在地产生强的电信号(即图9中的第二电信号IW)。
第二传感器920具有感光表面S2，感光表面S2相对于激光中心轴AL具有倾角α2。根据本发明的另一优选实施例，倾角α2基本等于滤波器倾角αF，以使感光表面S2平行于滤波器元件930的光入射面和光出射面。因此，垂直经过滤波器元件930的光线也垂直地到达感光表面S2，这确保产生更强的电信号。
此外，优选地，感光表面S2的中心轴A2也与始于激光器900的发光点的线NF基本对齐，该线NF垂直于滤波器元件930的光入射面和光出射面。因此，光线Ir将到达感光表面S2的中心，从而进一步提高第二电信号IW的质量。
测量和模拟结果(参见图14、图15和图16)已经证实滤波器元件930应配置为使激光器900与滤波器元件930的光入射面之间的第一距离D1小于或等于1600μm。此外，其它测量和模拟结果(参见图13)已经表明第二传感器920的中心轴A2不应相对于激光中心轴AL偏移超过距离x2，距离x2等于350μm。当然，最长允许偏移距离x2取决于第二传感器920的感光表面S2的尺寸，从而感光表面S2越大，容许的偏移距离x2越长，反之亦然。
通常，大的监测器尺寸(即具有大面积的感光表面S2)是优选地，因为这能够获得强的电信号。相比于小监测器，大监测器对于角度不匹配的敏感性也更低。然而，由于产量较低，因此较大监测器成本高。此外，过大的感光表面使表现特性(registered characteristic)的相对振幅降低。因此，监测器尺寸是必须优化的参数。根据测量和模拟结果(参见图17、图18和图19)，如果第二传感器920的感光表面S2的轮廓尺寸在区间50μm至400μm内，则是有利的。此外，优选地，该表面近似为矩形且具有宽度w2，宽度w2约为高度的两倍，比如400μm宽，200μm高。(在此，宽度w2是沿着相对于激光中心轴AL的任一偏移距离x2的方向测得的)。也就是说，这些尺寸的传感器的制造相对不成问题。此外，这一尺寸的传感器具有有利于角度依赖性和相对振幅的特性。
滤波器元件930的光出射面与第二传感器920之间的距离D2不是很重要。然而，本发明已经证明距离D2达到1000μm是有效的。同样，可相对自由地选择滤波器元件930的厚度d，比如在区间300μm至1000μm内。
以上参照图11讨论的尺寸和测量假定半导体激光器900产生波长在区间1,5480μm至1,5525μm内的光。当然，如果采用具有不同光谱特性的光，则会影响尺寸和测量，所以较短的波长通常需要减小几何形状，反之亦然。在任一情况下，本发明至少可用于整个C带和L带，即分别为1530nm至1565nm和1570nm至1610nm。
图12示出根据本发明第二实施例的波长稳定的激光模块的方框图。标号也出现在图9中的那些单元和元件与以上参照图9讨论的单元相同。因此，本发明的第二实施例与第一实施例之间的差异仅在于第二控制环包括除法单元1240和可选的波长监测模块1225。
除法单元1240接收第一电信号IP和第二电信号IW。响应这些信号，除法单元1240产生复合控制信号RWP，复合控制信号RWP表示第一电信号IP与第二电信号IW之间的比率，即RWP，＝c·IP/IW，其中c是比例因子，假定c＝1。波长监测模块1225接收复合控制信号RWP和复合波长设定值IW-set。响应这些信号，波长监测模块1225产生波长控制信号Itec。这种设计获得的优点在于激光器900的温度将被控制在由复合波长设定值IW-set给定的值，而与第一电信号IP的大小无关。
下面重新简单地参照图13，此处，图13的示意图说明根据本发明一个实施例的第二传感器920的偏离敏感性。水平轴表示来自激光器900的光的波长λ，垂直轴表示由第二传感器920产生的电信号SSAU。激光器900与滤波器元件930之间的距离D1为700μm。由图可知，250μm或更小的偏移距离x2导致可清楚区分的特性。然而，对于更大距离D1，该设计至少可适用于达到x2＝350μm的偏移距离。
此外，重新参照图14至图16，我们看到，对于激光器900与滤波器元件930之间的距离D1达到1600μm的情况，本发明对达到7度的滤波器倾角αF相对不敏感。图14至图16中的每一个示意图沿着水平轴表示波长λ，沿着垂直轴表示由第二传感器920产生的第二电信号IW的振幅SSAU。在图14中，激光器900与滤波器元件930之间的距离D1为100μm，而在图15和16中，该距离分别为700μm和1600μm。
类似地，通过分析图17至图19，我们发现，对于在区间50μm至400μm内的第二传感器920的感光表面S2的宽度w2，由第二传感器920产生的第二电信号IW具有可清楚区分的特性。在此，每个示意图也沿着水平轴表示波长λ，沿着垂直轴表示电信号IW的振幅SSAU。在图17中，宽度w2为50μm，而在图18和图19中，该尺寸分别为200μm和400μm。
图20示出在根据本发明一个实施例的配置中记录的滤波器元件930在组装前与组装后的光传输测量结果的示意图。水平轴表示波长λ，最左侧垂直轴表示由第二传感器920产生的第二电信号IW的振幅SSAU，最右侧垂直轴以dB表示滤波器反射率FR(其代表经过滤波器元件930的传输的反向测量)。
虚线图表示对于组装前的滤波器元件930的滤波器反射率FR与波长λ之间的关系。实线图表示第二电信号IW与波长λ之间的关系，即当已经根据本发明的一个实施例配置滤波器元件时。显然，实线图示出波长λ＝1546,6nm附近的传输峰。此外，从该示意图清楚可知未组装的滤波器元件930大约在该波长λ处具有传输峰(即反射率自此骤降)。因此，该配置被适当调节。
最后，图21是说明根据本发明一个实施例的实际激光波长λ与激光器的外壳温度T之间关系的示意图。这里，水平轴表示温度T，而垂直轴表示波长λ。对于每个独立温度值T以细实线画出波长λ，以粗实线画出平均温度T。后者说明激光器温度T与由激光器产生的光的波长λ之间的一般关系。显然，波长λ随着温度T升高而增大。
在本说明书中使用的术语“包含/包括”是为了具体说明陈述的特征、整体、步骤或元件的存在。然而，该术语不排除一个或多个其它特征、整体、步骤或元件或者其集合的存在或增加。
本发明不限于附图中所述的实施例，而可在权利要求书的范围内自由地改变。
权利要求
1.一种波长稳定的激光模块，包括半导体激光器(900)，适用于产生光信号(L)；第一控制环，包括第一传感器(910)，适用于响应来自该激光器(900)的第一光信号(L1)产生第一电信号(IP)；以及功率监测模块(915)，适用于接收该第一电信号(IP)并响应该第一电信号(IP)产生功率控制信号(Ibias)以输出至该激光器(900)；第二控制环，包括第二传感器(920)，适用于响应来自该激光器的第二光信号(L2)产生第二电信号(IW)；以及波长监测模块(925，1225)，适用于基于该第二电信号(IW)产生波长控制信号(Itec)以输出至该激光器(900)的波长调节接口，该波长控制信号(Itec)和该功率控制信号(Ibias)均影响该光信号(L)的光谱特性；窄带通波长选择传输滤波器元件(930)，具有法布里-珀罗结构，并配置为构成该激光器(900)与该第二传感器(920)之间的唯一中间元件，使该第二光信号(L2)经过该滤波器元件(930)到达该第二传感器(920)的感光表面(S2)，其特征在于该第一传感器(910)配置为使该第一光信号(L1)直接照射该第一传感器(910)的感光表面。
2.根据权利要求1所述的波长稳定的激光模块，其特征在于该第二控制环包括与该激光器(900)相连的热电制冷单元(905)，并且该热电制冷单元(905)适用于接收该波长控制信号(Itec)并响应该波长控制信号(Itec)调整该激光器(900)的温度。
3.根据权利要求1或2所述的波长稳定的激光模块，其特征在于还包括除法单元(1240)，该除法单元(1240)适用于接收该第一电信号(IP)和该第二电信号(IW)，并响应该第一电信号(IP)和该第二电信号(IW)产生表示该第一电信号(IP)与该第二电信号(IW)之间比率的复合控制信号(RWP)；该波长监测模块(1225)适用于接收该复合控制信号(RWP)并响应该复合控制信号(RWP)产生该波长控制信号(Itec)。
4.根据以上权利要求中任一项所述的波长稳定的激光模块，其特征在于该激光器(900)适用于以非准直光通量的形式产生所述第一和第二光信号(L1，L2)。
5.根据权利要求4所述的波长稳定的激光模块，其特征在于该第一光信号(L1)构成来自该激光器(900)的发散光束的第一部分，而该第二光信号(L2)构成来自该激光器(900)的发散光束的第二部分。
6.根据以上权利要求中任一项所述的波长稳定的激光模块，其特征在于该第二传感器(920)和该滤波器元件(930)相对于该激光器(900)配置为，使来自该激光器(900)的光线(Ir)与该滤波器元件(930)的光入射面和光出射面垂直地(NF)经过该滤波器元件(930)、到达该第二传感器(920)的感光表面(S2)。
7.根据以上权利要求中任一项所述的波长稳定的激光模块，其特征在于该滤波器元件(930)相对于该激光器(900)的激光中心轴(AL)具有滤波器倾角(αF)；以及该第二传感器(920)的感光表面(S2)相对于该激光中心轴(AL)具有基本等于该滤波器倾角(αF)的倾角(α2)。
8.根据以上权利要求中任一项所述的波长稳定的激光模块，其特征在于该滤波器元件(930)具有小于或等于7度的滤波器倾角(αF)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的波长稳定的激光模块，其特征在于该半导体激光器(900)适用于产生波长在区间1530nm至1610nm内的光；以及该滤波器元件(930)在与该激光器(900)相距第一距离(D1)的位置处配置该光入射面，该第一距离(D1)小于或等于1600μm。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的波长稳定的激光模块，其特征在于该第二传感器(920)的感光表面(S2)具有尺寸(w2)在区间50μm至400μm内的近似矩形轮廓。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的波长稳定的激光模块，其特征在于该第二传感器(920)的中心轴(A2)相对于该激光中心轴(AL)偏离一偏移距离(x2)，该偏移距离(x2)小于或等于350μm。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的波长稳定的激光模块，其特征在于该滤波器元件(930)具有在区间300μm至1000μm内的厚度(d)；并在与该第二传感器(920)相距1000μm内的第二距离(D2)的位置处配置该光出射面。
全文摘要
本发明涉及一种波长稳定的激光模块，包括半导体激光器(900)、功率控制环、波长控制环以及窄带通波长选择传输滤波器元件(930)。功率控制环包括适用于响应来自激光器(900)的第一光信号(L
文档编号H04B10/572GK1989666SQ200480043291
公开日2007年6月27日 申请日期2004年6月10日 优先权日2004年6月10日
发明者乌尔班·埃里克松, 克里斯特·弗勒伊德, 埃德加德·古巴 申请人:菲尼萨公司