(57)【要約】  本発明はビーム波長を制御するために位相変調電流を半導体レーザに供給するための方法及びシステムに関する。第一電流は半導体レーザの利得部に供給・注入され、第二電流は半導体レーザのＤＢＲ部に供給される。第二電流は要求された強度の値に基づき位相変調される。出力ビームは供給された第一電流及び供給された第二電流に基づき半導体レーザにより生成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相変調された電流を半導体レーザに提供するための方法であって、
第一電流を前記半導体レーザの利得部に供給するステップと、
第二電流を前記半導体レーザのＤＢＲ部に供給するステップと、
供給された前記第一電流及び供給された前記第二電流に基づき前記半導体レーザにより出力ビームを生成するステップと、からなり、前記第二電流は要求された波長強度分布に基づき位相変調されていることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第一電流は一定のデューティサイクルを維持することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第二電流は一定のデューティサイクルを維持することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記半導体レーザから生成された前記出力ビームを装置において変換するステップと、
前記半導体レーザの波長変調のために変調された出力強度を持たせるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記装置は前記半導体レーザの前記出力ビームの波長を変える第二高調波発生装置であることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記装置は前記半導体レーザの前記出力ビームの波長を変えない受動光学フィルタ・装置であることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
位相変調電流を半導体レーザに供給し、前記レーザにより生成されたビームの波長変調を制御するためのシステムであって、
要求された強度の値を得て、これを位相差値に変換する制御装置と、
第一電流を前記半導体レーザの利得部に注入し、第二電流を前記半導体レーザのＤＢＲ部に注入する電流源と、からなり、前記第二電流は前記位相差値に基づき前記第一電流に対して位相変調され、前記レーザは前記第一電流と前記第二電流との間の位相差に基づき変調された波長を有する出力ビームを生成することを特徴とするシステム。
【請求項８】
前記第一電流は一定のデューティサイクルを維持することを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記第二電流は一定のデューティサイクルを維持することを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項１０】
前記半導体レーザから生成された前記出力ビームを前記半導体レーザの波長変調のために変調された出力強度を有するビームに変える変換装置をさらに含むことを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項１１】
前記変換装置は前記半導体レーザの前記出力ビームの波長を変える第二高調波発生装置であることを特徴とする請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記変換装置は前記半導体レーザの前記出力ビームの波長を変えない受動光学フィルタ・装置であることを特徴とする請求項１０記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して波長変調を行う方法及び装置に関しており、特に波長変調を行うための分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）半導体レーザへの電流注入を制御する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザは何年もの間ディスプレイ技術において使用されてきた。コンピュータディスプレイ、テレビ等のディスプレイでは、色は三原色（赤、青、緑）の重ね合わせにより作られる。よって、レーザを使用したディスプレイ内では、レーザは前記原色を提供するために使用される。各レーザは画面（スクリーン）を横切りラスタ走査されるか、静止して画像を照らすのに使用される（例えば、画像を含む空間光変調器若しくは映画フィルム）。従来の映画館において使用される白熱電球の輝度特性と比較すると、すぐれた輝度特性を有するビームを提供することができるレーザはレーザを使用したプロジェクター内において効果的且つ適切に機能する。
【０００３】
ＤＢＲ半導体レーザは効果的な（効率の良い）波長変換を提供できるので、レーザを使用したディスプレイにおいて使用することができる。例えば、非線形結晶のような第二高調波発生（ＳＨＧ）装置のスペクトル中心に調整された１０６０ｎｍＤＢＲ半導体レーザはＤＢＲ半導体レーザによる波長出力を５３０ｎｍビームに変えるために使用されてもよい。これは低コスト、コンパクト、及び効率の良い非線形の緑（青）光源を提供する。 一般的に、映像ディスプレイを含む技術において、所定の強度の緑（青）光線を生成するために用いられる光パワーは、例えば約５０ＭＨｚの基本周波数及び約４０ｄＢの消光比に変調される必要がある。消光比は低い光パワーに対する高い光パワーの比である。速い変調速度と大きな消光比の組み合わせを達成することは難しい課題のままである。
【０００４】
速い変調及び大きな消光比を有する光源を基にしたＤＢＲレーザ及び第二高調波発生装置（ＳＨＧ）を得る一つの方法はＤＢＲ半導体レーザの出力波長を急速に変調することである。よって、ＤＢＲ半導体レーザビームは非線形ＳＨＧ装置の狭いスペクトル幅を横切り高速で走査し、必要な強度変調を作る。例えば、最大の緑（青）の強度が必要ならば、ＤＢＲ波長は非線形結晶のスペクトル中心に調整され、１０ｎｓ後に緑（青）の強度が必要ないならば（ゼロ強度が必要ならば）、ＤＢＲの波長は非線形結晶のスペクトル幅の外側に調整され暗い画像を提供する。
【０００５】
図１Ａは従来のＤＢＲ半導体レーザ１００及び第二高調波発生（ＳＨＧ）装置１５０の概略図である。ＤＢＲ半導体レーザ１００はＤＢＲ部１１０、位相部１２０、及び利得部１３０を含んでいる。連続波（ＣＷ）電流が注入さると、利得部１３０はレーザのための連続光パワーを生成する。ＤＢＲ部１１０へ注入された電流はレーザからの波長出力を大きく変化させ、位相部１２０への電流はレーザのビーム出力の波長を少し変化させる。ＳＨＧ装置１５０は半導体レーザ１００により生成されたビームを受け取り、変換された波長（例えば、緑（青））の前記ＳＨＧ装置の出力強度はＤＢＲレーザ波長とＳＨＧ装置のスペクトル中心の調整・整合・整列に依存する。その後、ＳＨＧ装置１５０からのビーム出力はディスプレスクリーンのような出力装置に向けられる。
【０００６】
ＤＢＲ半導体レーザの出力波長を高速で調整する最も簡単な方法は利得部の電流を連続且つ一定に保ちながら、変調電流をＤＢＲ半導体レーザ１００のＤＢＲ部及び位相部に注入することである。図１Ｂのチャートに示されたように、映像信号は信号の各ビット周期内において１００％までの強度の緑（青）の光を要求できる。ビット周期幅はシステム周波数の逆数であり、例えばディスプレスクリーンにおけるラスタ走査の各画素の滞在時間である。図１Ｂに示された例においては、１００％の強度は最も明るい信号であり、０％の強度は暗い信号である。従って、図１Ｂに示されたように、最初のビット周期において要求された画像強度は１００％であり、二番目のビット周期において画像強度は０％まで減少し、三番目のビット周期において画像強度は４０％まで増大する。
【０００７】
従来のシステムにより、レーザのＤＢＲ部１１０に注入された電流は各ビット周期において要求された強度に基づくパルス幅に変調される。つまり、電流が「オン」である１ビット周期中の時間は当該ビット周期における映像信号の強度に比例する（図１Ｂの一番上の波形に示される）。理想的には、ＤＢＲ半導体レーザの出力波長はキャリア誘導効果に基づきシフトされ、ＳＨＧ装置に出力される。（図１Ｂの上から二番目の波形に示される）。図１Ｂに示されるように、受け取ったビームに基づき、ＳＨＧ装置１５０はディスプレイに理想的な強度信号を有する変換ビームを出力する。しかし、上記された簡単な方法はレーザへの電流の注入により起こり得る不利益な熱効果を無視している。
【０００８】
一般的には、電流注入はＤＢＲ半導体レーザ内に２つの効果を生じさせる。第一に、ＤＢＲ部若しくは位相部内のキャリア密度を増大させ且つ屈折率を減少させる部位に多くのキャリアを集める「キャリア効果」が生じる。この結果、短波長のビームが生成される。電流注入は半導体レーザ装置の温度を上げる「加熱効果」も生じる。ゼロよりも大きな値の電流はレーザのＤＢＲ部及び位相部において温度上昇を引き起こし、屈折率を増加させる。その結果、長波長のビームが生成される傾向がある。集合的な波長シフト（collective wavelength shift）がキャリア効果及び熱効果の組み合わさった効果により生ずる。大きな波長シフトを達成するために必要とされる大きな電流値のために、温度上昇が大きくなり、キャリア誘発シフトを減じてしまい、時々完全にキャリア誘発波長シフトを逆向きにする。
【０００９】
図２は電流の注入及びこの結果生じる温度上昇が有しうるレーザの動作への影響を示している。特に、図２はＤＢＲ部の電流パルス幅（各電流パルス幅の終わりにおいて測定された）の関数としてレーザにより提供された波長シフトを示している。キャリア効果により誘発された波長シフトは約−０．６ｎｍである。これはグラフの左下（パルス幅が約１５０ｎｓ以下の部分）に示されている。しかし、注入電流のパルス幅が１５０ｎｓよりも大きくなると、上記された加熱効果はキャリア効果の影響を減らし始める。実際に、電流パルスが十分長くなるならば、キャリア効果は加熱効果により、完全に打ち消されるようになる。
【００１０】
電流により誘発された熱効果の他の不利益は熱効果により波長変調処理が遅くなってしまうことである。ｎｓ（オーダー）のキャリア寿命を有するキャリア効果と比較すると、レーザの温度を上昇させる熱効果はμｓ（オーダー）からｍｓ（オーダー）の特性時間を有する。また、熱効果の度合はレーザの電流振幅及びヒートシンク条件（heat sinking condition）に依存する。また、熱効果の遅い応答は１５０ｎｓ未満のパルス幅において波長シフトが変化しないとして図２に示されている。平均の加熱はパルス幅（つまり映像信号のパターン）に依存しているので、遅い熱効果は望ましくないパターン効果（patterning effect）を生じる。すなわち、映像信号の特定のビットにおけるＤＢＲ半導体レーザ波長はデータの前のビットの履歴に依存している。
【００１１】
また、レーザの温度上昇から生じる不利益な効果が図１Ｂのチャートに示されている。特に、注入電流がＤＢＲ半導体レーザ１００のＤＢＲ部１１０に注入され、当該電流が連続的にオンである場合、ＤＢＲ温度は図１ＢのＤＢＲ温度波形により示されたように上昇する。よって、レーザからＳＨＧ装置１５０に提供された実際のＤＢＲ波長波形は歪み、ＳＨＧ装置１５０から得られる出力も歪み、オリジナルの映像信号の要求された強度はＳＨＧ装置１５０の出力において達成されない。 
【発明の開示】
【００１２】
従って、必要とされるものは適切な波長変調を行うと共に、ＤＢＲ半導体レーザのＤＢＲ部への電流注入に伴う熱効果を最小にする装置である。
【００１３】
従って、本発明の典型的な実施例によれば、位相変調電流を半導体レーザに供給する方法が開示される。第一電流は半導体レーザの利得部に供給・注入され、第二電流は半導体レーザのＤＢＲ部に供給・注入される。第二電流は要求された強度の値に基づき位相変調される。出力ビームは供給された第一電流及び供給された第二電流に基づき半導体レーザにより生成される。
【００１４】
本発明の他の典型的な実施例に基づけば、レーザにより生成されたビームの波長変調を制御するために位相変調電流を半導体レーザに供給・注入するためのシステムが開示される。制御装置は要求された強度の値を得て、電流源は第一電流を半導体レーザの利得部に注入し、第二電流を半導体レーザのＤＢＲ部に注入する。第二電流は要求された強度の値を基にして第一電流に対して位相変調されており、レーザは第一電流と第二電流との間の位相差に基づき変調された波長を有する出力ビームを生成する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の上述された態様、特徴、及び利点、並びに他の態様、特徴、及び利点は添付図に基づき説明される。各図面において、同一の参照符号は同一の部材を示す。
【００１６】
本発明の典型的な実施例はＤＢＲ半導体レーザの効果的な操作を可能にし、半導体レーザの熱効果を減少させる方法とこれに関連したシステムに関する。特定の実施例では波長変調を行うためにＤＢＲ半導体レーザの別々の部位に注入された各電流の位相変調を制御することに関して図示及び説明されるが、例えば電流注入が不利益な熱効果を引き起こすどのような半導体レーザ装置への利用であっても前記システム及び方法は効果的であると当業者ならば認識すべきである。
【００１７】
さらに、本発明のＤＢＲ半導体レーザは映像信号処理及びディスプレイへの用途に用いられるが、本明細書は広く半導体レーザに関連する本発明のどのような変形及び変更をも包含することを意図している。例えば、本発明は光データ記憶、画像再生、光通信、及び検出器機などの分野において用いられてもよい。
【００１８】
典型的な実施例の以下における詳細な説明において、実施例の一部を構成する添付図面を参照する。図面には本発明が実施される典型的な実施例の幾つかの例が示される。これら実施例は当業者が本発明を実施することができるように十分詳しく説明されている。なお、他の実施例が用いられても良く、論理的、機械的、及び／若しくは電気的変更が本発明の精神及び範囲から逸脱することなくなされてもよい。従って、以下の詳細な説明は限定的な解釈に用いてはならない。
【００１９】
本発明の典型的な実施例に基づき、図３において概要が示されたように、ＤＢＲ半導体レーザへの位相変調電流注入は映像ディスプレイシステム内において効果的に用いられることができる。映像システム３００は映像データ処理装置３１０、制御装置３２０、電流源３３０、ＤＢＲ半導体レーザ３４０、第二高調波発生（ＳＨＧ）装置３５０、及びディスプレイ装置３６０を含む。当業者ならば図３の実施例において１つのＤＢＲ半導体レーザだけ示されているが、複数のＤＢＲ半導体レーザ（異なる波長出力のため）がディスプレイへの出力を提供するために使用及び制御されてもよいことを認識するであろう。
【００２０】
さらに、ＳＨＧ装置３５０は典型的な実施例に基づき説明されるが、他の種類の波長選択装置が出力を提供するために使用されてもよい。例えば、受動（パッシブタイプの）光学フィルタが使用されてもよい。受動（パッシブタイプの）光学フィルタは所定の強度を有するビームを提供する間、レーザからの出力の波長を変えない。
【００２１】
映像データ処理装置３１０は映像信号を受信し、表示を行うために当該信号に含まれる情報を処理する。また、映像データ処理装置３１０は映像変換装置（図示せず）のような他の公知の映像処理装置を含むことができ、当該変換装置は映像、アナログＲＧＢコンピュータグラフィックなどの一般的なタイプの画像信号をデジタルＲＧＢデータに変換する。映像データ処理装置３１０は公知の方法により各ビット周期の間に受信した映像信号の映像強度信号を判定することができる。この信号はＤＢＲ半導体レーザ３４０から出力されるビーム３４８に波長変調を施すために制御装置３２０及び電流源３３０により使用されてもよい。
【００２２】
例えば、制御装置３２０は電流源３３０の位相変調を制御するためにメモリと共に使用されうるマイクロプロセッサを基にした制御装置でもよい。電流源３３０は複数のそれぞれ制御可能な電流ＩＤＢＲ、ＩＰ、ＩＧを提供し、位相変調された出力電流を提供することができる。
【００２３】
ＤＢＲ半導体レーザ３４０は公知の半導体レーザであり、例えば１０６０ｎｍＤＢＲ半導体レーザである。ＤＢＲ半導体レーザは3つの部分（ＤＢＲ部３４２、位相部３４４、及び利得部３４６）からなる。ＤＢＲ半導体レーザ３４０により生成される出力ビーム３４８はＤＢＲ部３４２へ電流を注入することによりＳＨＧ装置３５０のスペクトル中心に調整され、これはＤＢＲ半導体レーザ３４０からの波長出力を５３０ｎｍに変換する際に用いられ、よって、ディスプレイ３６０へ利用するための緑（青）光線３５５の低コスト、コンパクト、及び効率の良い供給源を提供する。第二高調波発生装置３５０は０．１から０．２ｎｍのとても狭い帯域幅を有する。従って、電流がゼロまで減らされ且つＤＢＲ半導体レーザ出力波長が最初の波長に戻るならば、０．６ｎｍのシフトはビームをＳＨＧ装置３５０の狭い帯域幅から外へシフトさせ、ＳＨＧ装置３５０からの緑（青）の光の出力ビームの強度を減少させるか無くす。代わりに、ＳＨＧ装置は電流がゼロまで減少させられ且つレーザ出力が初めの波長に戻る場合に、このようなシフトがＳＨＧ装置３５０からの緑（青）の光３５５の出力ビームの強度を増加させるか最大化させるように、ビームをＳＨＧ装置３５０の帯域幅内にシフトさせるように設定されてもよい。
【００２４】
本発明に基づけば、制御装置３２０はレーザにより作られたビームが熱効果の影響を受けない波長シフトを有するようにレーザへ入力される注入電流ＩＤＢＲ、ＩＰ、及びＩＧを効果的に制御する制御方法を使用する。
【００２５】
図４Ａ、４Ｂ、及び４Ｃは本発明に基づき電流が半導体レーザ３４０の利得部３４６及びＤＢＲ部３４２に注入された場合の電流及びＤＢＲキャリア密度の理想的な特性を示している。利得部の「オン」の部分は閾値電流よりも上の電流値に対応し、利得部電流の「オフ」の部分は閾値電流よりもわずかに下の電流値に対応する。閾値電流はレーザの誘導出力が生成される値である。従って、利得部のキャリア密度はほぼ一定である。なお、ＤＢＲ部のキャリア密度波形はわずかな立ち上がり及び立ち下がり時間を有する理想的な矩形波の形状を有しており、ＤＢＲ部電流ＩＤＢＲと同じであることに注意されたい。実際には、半導体レーザ３４０のＤＢＲ部３４２若しくは位相部３４６に関しては、キャリア寿命はゆっくりとした自然なキャリア寿命であり、時々無視できず、立ち上がり及び立ち下がり時間を有する理想的でない矩形波ＤＢＲキャリア密度波形を生じる。これらの理想的でない波形は図７及び図８において示され、以下において説明される。しかし、図４Ａ、４Ｂ、及び４Ｃに関しては、理想的なＤＢＲキャリア密度波形及び電流波形だけが示されている。
【００２６】
本発明に基づけば、利得部電流及びＤＢＲ部電流は基本映像周波数において５０％デューティサイクル（つまり、ビット周期内の電流が「オン」の時間の総量）に変調される。５０％デューティサイクルにおいて、熱負荷の時間平均は一定であり、利得部及びＤＢＲ部の温度は一ビット周期内において一定の値であり、従って複数のビット周期でも一定である。一定のデューティサイクル（例えば５０％）を保つことにより、時間経過によるレーザの温度に関連した不利益な効果が全て取り除かれる。
【００２７】
本発明に基づけば、注入されたＤＢＲ電流の位相シフトは各ビット周期において起きる。 ＤＢＲ電流と利得電流との間の位相差は度を単位としてφ＝δｔ／Ｔ＊３６０と定義され、ここで、δｔはＤＢＲ電流の立ち上がりエッジと利得電流の立ち上がりエッジとの間の時間遅れであり、Ｔはビット周期である。ＤＢＲ電流と利得電流との間の位相差は受信した映像信号の要求された強度に対応する。図３の映像システムの制御装置３３０により使用される制御方法によれば、各ビット周期内の利得部電流とＤＢＲ部電流との間の位相φを効果的に制御できる。制御装置３２０は各ビット周期の間、前のビット周期及び後のビット周期とは独立して位相制御を行う。
【００２８】
図４Ａに示されたように、利得電流波形４１０及びＤＢＲキャリア密度波形４２０はＤＢＲ半導体レーザ３４０の各部へ注入された電流ＩＧ及びＩＤＢＲ（同一の特性波形を有する）により引き起こされる。図４Ａに示されたスペクトルグラフ４３０は一ビット周期の間にＤＢＲ半導体レーザにより作られた理想的なスペクトル密度を示している。本発明に基づけば、一ビット周期内の温度変化を避けるために、ビット周期は約５ｎｓから約１５０ｎｓである。各ビット周期を短くし（例えば２０ｎｓ）、ビット周期内においてパルス電流の一定のデューティサイクルを使用することは一定の加熱平均を保証し、利得部、ＤＢＲ部、及び位相部において温度上昇を起こさせない。
【００２９】
ＤＢＲ半導体レーザ波長をλ１（λ１はＳＨＧ装置のスペクトル中心である）にシフトするために、ＤＢＲ部電流と利得部電流との位相差はφ＝０（図４Ａに示されている）に設定される。この結果、ＤＢＲ部電流と利得部電流（及びＤＢＲキャリア密度）との間に１００％の重なりがある。これに対応するスペクトル密度はスペクトル波形４３０により示され、λ１においてビームの強度が最大になっている。変調ビームはＳＨＧ装置３５０に印加される。この結果、ＳＨＧ装置３５０からのビーム出力の強度も最大の強度となる。
【００３０】
図４Ｂに示されたように、ＤＢＲ注入電流をシフトすることにより（ＤＢＲキャリア波形４５０において９０°シフトが示されている）、ＤＢＲ部電流波形と利得部電流波形との間に部分的な重なりが生じ、光パワーはλ１とλ２と（の間）に分布される。つまり、２つの波形の間の位相差は複数の波長の周波数スペクトルを生じる。複数の波長の間に光パワーが分布する結果として（スペクトルグラフ４６０に図示されている）、ＳＨＧ装置３５０からのビーム出力の強度は最大の強度よりも小さい。つまり、ＳＨＧ装置３５０はλ１にスペクトル中心を有するので、ＳＨＧ装置３５０の狭い帯域幅の外に存在するλ２の光パワーはＳＨＧ装置３５０により変換されず、ＳＨＧ装置から強度の弱いビーム（less intense beam）を生じる。明確には示されていないが、多数の他の波長が受信映像信号の要求された映像信号強度に基づいて生成されてもよい。
【００３１】
図４Ｃに示されたように、ＤＢＲ電流４８０と利得部電流４１０との間の位相差を１８０°に設定することにより、ＤＢＲ部電流と利得部電流との間の重なりは０％となる。従って、光パワーはスペクトルグラフ４９０に示されたように完全にλ２にシフトされる。よって、生成されたビーム３４８がＳＨＧ装置３５０（λ１がＳＨＧ装置のスペクトル中心である）に印加されると、λ１におけるＤＢＲ出力ビーム３４８の強度は無視できるので、ＳＨＧ装置３５０から出力されたビーム３５５の強度は最小の強度となる。
【００３２】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃに示された典型的な実施例ではλ１がＳＨＧ装置のスペクトル中心である場合のＤＢＲ半導体レーザの動作だけを説明したが、非線形結晶のスペクトル中心をシフトされなかった波長λ２に調整する（合わせる）ことも可能である。λ１がＳＨＧ装置のスペクトル中心であるならば、位相φを変えることはλ１におけるＤＢＲ半導体レーザ出力の強度を変えることになる。映像信号をφに当てはめて考えると、波長を変えられた光パワーは映像信号によい要求されるように（従い）強度変調される。
【００３３】
本発明の波長変調方法を示しているより完全な図が図５に示されている。特に、この図は利得部電流とＤＢＲ部電流との間の位相を関数としてλ１及びλ２における強度を示している。この方法は本発明の制御装置３３０によりＤＢＲ半導体レーザへの電流注入を制御するために使用されてもよい。例えば、図示されたグラフ（線）に対応したデータは制御装置のメモリに保存することができる。要求された強度が映像信号から判定されると、制御装置は電流注入及び波長変調のために要求位相差を電流源３３０に提供することができる。例えば、λ１がＳＨＧ装置のスペクトル中心であるならば、ＳＨＧから映像スクリーンへの出力ビームの強度（従って、要求された強度）は利得部電流とＤＢＲ部電流との間の位相の関数であり、図５のλ１の線と同じ形になる。
【００３４】
図４Ａ、４Ｂ、及び４Ｃに示された実施例は一ビット周期内の利得部電流パルスとＤＢＲ部電流パルスとの間の位相を変えるためにＤＢＲ部電流パルスの位置を調整することを考慮している。しかし、相対的な位相を変えるために利得部電流パルスの位置を変えるか、両方の電流パルスの位置を変えることも可能である。さらに、上記の例では大きな幅の波長同調のために利得部電流及びＤＢＲ部電流だけを考慮している。しかし、同様の結果はパルス電流を位相部に注入し、利得部電流と位相部電流との間の位相を変えることによっても得られる。位相部の位相変調は上述されたＤＢＲ部の場合と同様である。よって、ＤＢＲ半導体レーザは位相部により提供されるように小さな幅で急速に波長変調することができる。
【００３５】
本発明に基づくＤＢＲ半導体レーザ波長出力を変調する方法が図６のフローチャートに示されている。ステップ６１０において、システム（図３に示された）は映像信号を受信し処理する。ステップ６２０において、映像信号において要求された光パワー（映像強度）が所定のビット周期において得られる。ステップ６３０において、制御装置３２０は受信した映像信号に対応した要求された光パワーを受け取り、印加されるべき適切な注入電流の位相シフトを決定する（例えば、図５に示されたように）。
【００３６】
ステップ６４０において、決定された位相差を有するパルス電流がＤＢＲ半導体レーザの利得部及びＤＢＲ部に注入される。代わりに、上記において説明されたように、決定されたパルス差を有するパルス電流がＤＢＲ半導体レーザの位相部及び利得部に注入されてもよい。ステップ６５０において、ＤＢＲ半導体レーザは要求された映像強度に基づいた光パワーを有する変調波長ビームを生成する。ステップ６６０において、ビームはＳＨＧ装置３５０により原色（例えば、緑（青））に変換され、要求された光パワーをディスプレイ３６０に提供する。
【００３７】
図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃに示されたように、ＤＢＲ部キャリア密度波形が理想的な矩形波ではなく、ゼロよりも大きい立ち下がり若しくは立ち上がり時間を有するならば、λ１におけるスペクトル密度は理想的な矩形波の場合（図４Ａ、４Ｂ、及び４Ｃを参照されたい）よりも広がる。よって、変換効率及び消光比は減少する。消光比及びスペクトル幅を改善するために、図８Ａ、８Ｂ、及び８Ｃに示されたように、デューティサイクルは利得部電流において５０％未満に減じられる。なお、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、８Ａ、８Ｂ、及び８Ｃに関しては、ＤＢＲ部への注入電流ＩＤＢＲの特性は図４Ａ、４Ｂ、及び４Ｃに示されたＤＢＲ部への注入電流の特性と同じである。
【００３８】
本発明は従来のシステムに比べいくつかの明確な利点を有する。本発明を使用することにより、高周波数の矩形波電流パルス注入の下で、利得部、ＤＢＲ部、及び位相部の注入温度が一定となる。各ビット周期内において、利得部電流パルスとＤＢＲ部電流パルスとの間の位相を変えるか、利得部電流パルスと位相部電流パルスとの間の位相を変えることにより、熱効果により制限されずに望ましいキャリア誘発波長シフトを生成することができる。
【００３９】
本発明は映像信号処理に使用される３つの部からなるＤＢＲ半導体レーザを例に挙げて説明されたが、サンプルドグレーティングＤＢＲ（sampled-grating ＤＢＲ）（ＳＧ−ＤＢＲ）レーザ及び後方にサンプルドグレーティング反射器を有するグレーティング付コダイレクショナルカプラ（grating- assisted codirectional coupler with rear sampled-grating reflection）（ＧＣＳＲ）レーザのような他の種類のＤＢＲ半導体レーザが使用されてもよい。
【００４０】
上記において、本発明に基づく波長変調の方法及びシステムが提供されたことは明らかである。本発明は複数の実施例と共に説明されたが、多くの変形、変更及び改良は当業者には明らかであろう。よって、本明細書は本発明の精神及び範囲内の変形、変更、及び改良の全てを包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】図１Ａは従来の３つの部からなるＤＢＲ半導体レーザ及びＳＨＧ装置の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは図１ＡのＤＢＲ半導体レーザの様々な特性を示したチャートである。
【図２】図２は電流注入熱効果を受けているときのＤＢＲ半導体レーザのＤＢＲパルス幅を関数とした波長シフトを示している。
【図３】図３は本発明の注入電流位相シフトを使用する典型的な映像ディスプレイシステムを示している。
【図４Ａ−４Ｃ】図４Ａ−４Ｃは本発明の波長変調方法に関する特性を示している。
【図５】図５は反発明に基づく利得部電流とＤＢＲ部電流との位相を関数としたＤＢＲ半導体レーザの光強度を示している。
【図６】図６は本発明に基づく波長変調の方法を示すフローチャートである。
【図７Ａ−７Ｃ】図７Ａ−７ＣはＤＢＲ部のキャリア寿命を考慮し、理想的でない矩形波ＤＢＲ部キャリア密度を使用する場合の本発明の波長変調方法に関する特性を示している。
【図８Ａ−８Ｃ】図８Ａ−８Ｃはキャリア寿命のために５０％未満のデューティサイクルの利得部電流を有する理想的でない矩形波の場合の本発明の波長変調方法に関する特性を示している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ−４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ−７Ｃ】
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【図８Ａ−８Ｃ】
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【国際調査報告】
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