(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同調可能レーザを評価し、適切なレーザ動作点を決定する方法であって、レーザが、注入電流を変化させることができる２つ以上の同調可能なセクションを含み、前記セクションが、少なくとも１つのリフレクタ・セクションおよび１つの相セクションを含み、残りの同調可能な各セクションに注入された様々な定電流において、リフレクタ・セクションに注入された電流、すなわちリフレクタ電流を変化させることと、レーザの前部または後部ミラーにおけるレーザ・パワー出力を測定することと、一方向にリフレクタ電流を走査し、次いで反対方向に走査して出発値に戻り、同時にパワーを測定し、記憶することと、前記異なる走査方向における同一のリフレクタ電流とのパワー差を計算することと、所定レベルより低いパワー差を生起する電流組合せをヒステリシスのない電流組合せとして検出し、記憶することとを特徴とする同調可能レーザを評価し、適切なレーザ動作点を決定する方法。
【請求項２】
レーザが相セクションと、カプラ・セクションと、リフレクタ・セクションとを含み、それぞれ一定相電流を有し、カプラ電流Ｃおよびリフレクタ電流Ｒが変化し、リフレクタ電流Ｒが内部可変である様々な面におけるレーザ・パワー出力を測定することと、ヒステリシスのない電流組合せを相電流ＰＨ、カプラ電流Ｃおよびリフレクタ電流Ｒの３次元空間内に記憶することとを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
相セクションに注入された電流ＰＨが一定であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
カプラ電流−リフレクタ電流−面などの様々な電流平面内の生起するヒステリシス領域（１８）の規則性を決定することを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の方法。
【請求項５】
様々な相電流ＰＨについて前記面内の前記規則性を決定することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ヒステリシスのない領域を与える電流組合せについて、レーザによって搬送される波長を決定することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、同調可能レーザを評価し、それによって良好な動作点を体系的に見つける方法に関する。
【０００２】
この方法を使用すれば、すでに早い段階で波長範囲に関してレーザを評価および選択し、良好な動作点を体系的に見つけることができる。
【０００３】
同調可能な半導体レーザは、電流が注入されるいくつかの異なるセクション、一般的には３つまたは４つのセクションを有する。レーザの波長、パワーおよびモード純度は、可変のセクション内に注入される電流を調節することによって制御することができる。モード純度は、レーザが動作点に同調される、すなわち３つまたは４つの注入駆動電流の組合せに同調されることを意味し、それはレーザがいわゆるモード・ジャンプが生起する駆動電流の組合せから離間され、レーザリングが安定し、サイド・モード抑制が高いことを特徴とする。
【０００４】
用途の違いによって特別の波長制御が必要とされる。たとえば、用途がセンサの場合には、極力モード・ジャンプを回避するには、レーザを絶えず同調可能でなければならない。用途が電気通信の場合には、駆動電流および温度を設定した後にレーザがその波長を極めて高い精度で、かつ長期間にわたり維持できることが必要とされる。これに関する一般的な精度は０．１ナノメートルであり、一般的な期間は２０年である。
【０００５】
レーザを制御可能であるためには、様々な駆動電流に応じてレーザの振舞いをマップすることが必要である。これは、レーザの製作後、使用に先立って必要である。
【０００６】
レーザの振舞いのマッピングは、通常はレーザを様々な測定器に接続し、駆動電流を系統的に変えることによって行われる。そのような測定器は、通常は電力計、波長とサイドモード抑制を測定するための光学的スペクトル分析器、およびライン幅測定器である。このレーザ測定プロセスにより、それらのパラメータのすべてをすべての駆動電流に応じて完全にマップすることができる。
【０００７】
１つの問題は、レーザがヒステリシスを種々示すことである。それらのヒステリシスの結果、レーザは、一定の駆動電流設定に関して、すなわち、一定の動作点に関して、前記駆動電流の変化に関して問題の作動点に到達するためにレーザが通過した経路により、様々な出力信号をパワーおよび波長として伝達する。それは、一定の駆動電流設定によって明らかに所期の波長あるいはパワーが得られるわけではないことを意味する。
【０００８】
本発明は、明瞭な動作点が得られることが確実な方法に関する。
【０００９】
したがって、本発明は、同調可能レーザを評価し、適切なレーザ動作点を決定する方法であって、レーザは、注入電流が可変の、２つ以上の同調可能なセクションであって前記セクションは少なくとも１つのリフレクタ・セクションおよび１つの相セクションを含む、同調可能なセクションを含み、残りの同調可能な各セクションに注入された様々な定電流において、リフレクタ・セクションに注入された電流、すなわちリフレクタ電流を変化させることと、レーザの前部または後部ミラーにおけるレーザ・パワー出力を測定することと、一方向にリフレクタ電流を走査し、次いで反対方向に走査して出発値に戻り、同時にパワーを測定し、記憶することと、前記異なる走査方向における同一のリフレクタ電流とのパワー差を計算することと、所定レベルより低いパワー差を生起する電流組合せをヒステリシスのない電流組合せとして検出し、記憶することとを特徴とする同調可能レーザを評価し、適切なレーザ動作点を決定する方法に関する。
【００１０】
以下に、本発明を部分的には例示的な実施形態を参照し、かつ部分的には添付図面を参照してさらに詳細に説明する。
【００１１】
図１に、３つのセクション、すなわちブラッグ・リフレクタ１、相セクション２およびゲイン・セクション３を含むＤＢＲレーザを示す。各セクションは、それぞれ電気導体４、５、６を介する電流注入により制御される。
【００１２】
図２は、同調可能なグレーティング・カップルド・サンプルド・リフレクタ（ＧＣＳＲ）レーザの断面図である。このようなレーザは４つのセクション、すなわち、ブラッグ・リフレクタ７、相セクション８、カプラ９およびゲイン・セクション１０を含む。各セクションは、それぞれへの電流注入により制御される。
【００１３】
図３は、サンプルド・グレーティングＤＢＲレーザの断面図であり、このレーザも４つのセクション１１、１２、１３、１４を含み、うちセクション１１および１４はブラッグ・リフレクタであり、セクション１３は相セクションであり、セクション１２はゲイン・セクションである。
【００１４】
これら３つのレーザ・タイプが一般的であるが、他のタイプのレーザも種々存在する。
【００１５】
本発明は、主に図２によるＧＣＳＲレーザについて以下に説明するが、本発明は同調可能な半導体レーザの特定のタイプにとりわけて限定されるものではなく、図面に例として示すもの以外の同調可能レーザに関しても同等に適用可能であることが理解されよう。
【００１６】
本発明は、同調可能レーザを評価し、適切なレーザ動作点を決定する方法に関する。したがってこのレーザは、注入電流を知られている方法により変化させることができる２つ以上の同調可能セクションを含むことができる。このレーザは、少なくとも１つのリフレクタ・セクションと１つの相セクションを含む種類のレーザである。
【００１７】
本発明によれば、リフレクタ・セクションを介して注入される電流、すなわちリフレクタ電流は、同調可能な他の各セクションで注入定電流を様々に変え、その間レーザ・パワー出力がレーザの前部または後部ミラーで測定される。リフレクタ電流は、まず一方向に次いで反対方向にリフレクタ電流の出発値に戻り走査され、その間パワー出力が測定され記憶される。
【００１８】
ヒステリシス効果を図４に示す。リフレクタ電流Ｒを当初の出発値から所定の最大値まで増すとき、レーザ・パワーＰは実線曲線１５を経過する。次いでリフレクタ電流が降下して前記出発値に戻るとき、パワーＰは一定部分を除いて実線曲線を経過する。その一定部分では、リフレクタ電流は破線曲線部１６に沿って経過する。その部分における相違はレーザのヒステリシスによるもので、その場合レーザは、走査方向によっては様々な制御レベルでモード・ジャンプを経過する。したがって曲線のそれらの部分はヒステリシス領域である。
【００１９】
レーザは、そのレーザが同一のリフレクタ電流に関して前記曲線の下方部１６または上方部１５いずれに沿って作動するかにより、様々な波長ならびに様々なパワー出力を伝える。それは、一定の電流組合せでは、レーザは一定の波長および一定の明瞭なパワーを明らかに搬送しないことを意味する。
【００２０】
本発明によれば、前記異なる走査方向における同一のリフレクタ電流Ｒとのパワーの差が測定される。図４は、その差をヒステリシス領域におけるパワーＰの差の絶対値としてのＲ軸に沿って示す。したがってヒステリシス・パワーは、領域１７によって説明される。
【００２１】
本発明によれば、所定レベルより低いパワーの差、すなわち前記絶対値を生じる電流組合せも検出される。図４において、領域１７の間にあるリフレクタ電流Ｒのそれらの値が前記所定値より低い値である。それらの値は、リフレクタ電流と他の注入電流の間の相互にヒステリシスのない電流組合せとして記憶される。
【００２２】
レーザに相セクション、カプラ・セクションおよびリフレクタ・セクションが含まれるとき、相電流ＰＨは一定、カプラ電流Ｃおよびリフレクタ電流Ｒは可変、リフレクタ電流Ｒは内部可変で、様々な面におけるレーザのパワー出力がそれぞれに測定される。図５はそれを部分的に示す。
【００２３】
図５は、一定の相電流に対する、リフレクタ電流に応じたカプラ電流を示す。Ｚ軸はヒステリシス値、すなわち各ヒステリシス領域１８内のパワー差の絶対値を示す。それらの領域は図４のヒステリシス領域１７に相当する。したがって、図５のＡ−Ａ線断面は図４による曲線に相当する。
【００２４】
図５によるＣ−Ｒ面を相電流ＰＨの様々な値について測定するとき、図６に概略的に示すような３次元図が得られる。原則として、Ｃ−Ｒ面におけるヒステリシス領域１８は、３次元空間Ｃ、Ｒ、ＰＨでは円筒状の量１９として延在する。したがって、それらの量１９はＣ、ＲおよびＰＨの組合せに関するヒステリシス領域を構成する。ヒステリシスのない領域は、円筒状の量１９の間に位置する量である。図６はこの原理を示しているにすぎず、尺度にしたがって描かれたものではない。
【００２５】
本発明のこの実施形態においては、相電流、カプラ電流およびリフレクタ電流間の３次元空間におけるこのヒステリシスのない電流組合せが決定され、記憶される。たとえば、レーザがヒステリシスなしの状態で移動するライン２０〜２２を波長を各ライン２０〜２２沿いに変えながら記憶することができる。
【００２６】
好ましい一実施形態によれば、ゲイン・セクションに注入される電流は一定であるが、他の電流は変化する。なぜならば、ゲイン電流は感知可能なヒステリシスを生じないからである。
【００２７】
以上においてはＧＣＳＲレーザの測定を例として取り上げたが、本発明は先にも述べたように、他のタイプのレーザにも適用可能であることが理解されよう。
【００２８】
図３によるサンプルド・グレーティングＤＢＲレーザは、各リフレクタ・セクション１１、１４の電流が走査する間、前記リフレクタ・セクションの１つに定電流を補給し、様々な相電流に関してヒステリシス領域をマップすることにより、上述と同等の方法によって測定することができる。
【００２９】
ＤＢＲレーザは、相セクションおよびリフレクタ・セクションのみ有する。したがって図６に相当するのは、ＤＢＲレーザの場合は２次元の図である。その一例を図７に示す。Ｚ軸は、ヒステリシス効果の絶対値を示す。領域２３がヒステリシス領域を表し、ライン２４〜２６がレーザがヒステリシスなしで作動し得るラインを表す。レーザによって伝えられる波長は、ライン２４〜２６沿いに変化する。
【００３０】
極めて好ましい一実施形態によれば、レーザによって搬送される波長は、ヒステリシスのない領域を得られる電流組合せについて決定される。それは、たとえば、図６のライン２０〜２２沿いに生起し得る。したがって、レーザを使用開始後に、一定の波長を、レーザがヒステリシス領域では作動しないような電流組合せで伝えるようにレーザを制御することができる。
【００３１】
ある場合には、レーザの動作点がヒステリシス領域間でなくヒステリシス領域内に位置するようにレーザを制御することが有益であろう。そのような場合には、レーザが動作点に適正な方向からアプローチするように制御する、すなわち上昇または降下電流を制御中のレーザ・セクションに通すことが極めて重要である。
【００３２】
本発明の好ましい一実施形態によれば、カプラ電流−リフレクタ電流平面などの様々な電流面内の生起するヒステリシス領域の規則性が決定される。図５にそれを示す。
【００３３】
図５は、サイズおよび位置付けに関して比較的に規則的な複数のヒステリシス領域１８を示す。ヒステリシス領域が規則的であるとすれば、レーザは、電流組合せを変えることにより、一定の電流組合せについて不慮の不連続ジャンプを予期することなく様々な波長を搬送するように制御することが可能と考えられる。
【００３４】
ただし、図５には、符号２６のところにヒステリシス領域がない。これはレーザに一種の不規則性が含まれることを表し、すなわちレーザがモード・ジャンプなどの予期せぬジャンプをするか、あるいは電流組合せの一定の連続的変化に応じて不連続的にその特性を変えることが予想し得ることを意味する。
【００３５】
好ましい一実施形態によれば、前記Ｃ−Ｒ面における規則性が様々な相電流に関して決定される。
【００３６】
ヒステリシス・パターンの不規則性を見つけることが、そのレーザを破棄すべきか否かの判断基準になるであろう。
【００３７】
以上に本発明をレーザの２つのタイプについて説明したが、本発明は電流が注入され、ヒステリシスが生起するセクションを含むいかなるタイプのレーザにも適用可能であることが理解されよう。
【００３８】
また、電流が注入されるセクションをリフレクタ電流についてヒステリシスに関して評価する順序は重要でないことも理解されよう。
【００３９】
したがって本発明は、以下の請求項の範囲内で種々変更が可能であり、以上に説明しかつ図示した例示的実施形態に制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＤＢＲレーザの一部切欠斜視図である。
【図２】  同調可能なグレーティング・カップルド・サンプルド・リフレクタ（ＧＣＳＲ）レーザの断面図である。
【図３】  サンプルド・グレーティングＤＢＲレーザの断面図である。
【図４】  リフレクタ電流に応じたパワー出力を示す概略図である。
【図５】  リフレクタ電流に応じたカプラ電流のヒステリシス・パターンを示す概略図である。
【図６】  相電流、カプラ電流およびリフレクタ電流を示す３次元図である。
【図７】  ＤＢＲレーザのヒステリシス領域を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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