專利名稱：用調(diào)制的波長控制信號使激光發(fā)射波長與波長轉(zhuǎn)換峰值對準(zhǔn)的制作方法
用調(diào)制的波長控制信號使激光發(fā)射波長與波長轉(zhuǎn)換峰值對準(zhǔn) 有關(guān)申請的交叉參照
本申請要求2007年5月11日提交的題為"WAVELENGTH CONTROL IN WAVELENGTH SELECTIVE, PHASE, AND GAIN REGIONS OF SEMICONDUCTOR LASERS"的美國專利申請60/928,725以及2007年8月22日 提交的題為"ALIGNMENT OF LASING WAVELENGTH WITH WAVELENGTH CONVERSION PEAK USING MODULATED WAVELENGTH CONTROL"的美國 專利申請11/894,846的優(yōu)先權(quán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體激光器、激光控制器、激光投影系統(tǒng)以及其它包括半 導(dǎo)體激光器的光學(xué)系統(tǒng)。更具體地講，作為示出而非限制，本發(fā)明的各實(shí)施方式一 般涉及使半導(dǎo)體激光器的激光波長與波長轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換峰值對準(zhǔn)的方法，該波長 轉(zhuǎn)換器件光學(xué)地耦合到該激光器的輸出。
例如，通過將單波長半導(dǎo)體激光器(比如分布反饋(DFB)激光器或分布布 拉格反射器(DBR)激光器或法布里波羅激光器)與波長轉(zhuǎn)換器件(比如二次諧 波產(chǎn)生(SHG)晶體)組合起來，就可以配置出用于高速調(diào)制的短波長的源。通過 將比如1060nm DBR或DFB激光器調(diào)諧到SHG晶體(該晶體將該波長轉(zhuǎn)換成 530nm)的光譜中心，就可以將SHG晶體配置成產(chǎn)生激光信號的基波的更高次諧 波。然而，SHG晶體(比如摻MgO的周期性極化的鈮酸鋰(PPLN))的波長轉(zhuǎn)換 效率強(qiáng)烈地取決于激光二極管和SHG器件之間的波長匹配。對激光器設(shè)計(jì)熟悉的本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，SHG晶體使用非線性晶體的二次諧波特性，使引入該晶 體中的激光輻射發(fā)生倍頻。DFB激光器是使用柵格或相似結(jié)構(gòu)的諧振腔激光器，該 柵格或相似結(jié)構(gòu)被蝕刻到半導(dǎo)體材料中成為反射介質(zhì)。DBR激光器是這樣的激光 器，其中蝕刻出的光柵與半導(dǎo)體激光器的電子泵浦區(qū)域物理地分離開。PPLN SHG器件的帶寬通常是非常小的，對于典型的PPLN SHG波長轉(zhuǎn)換器 件而言，半高全寬(FWHM)波長轉(zhuǎn)換帶寬通常僅在0.16-0.2 nm的范圍中，并且很 大程度上取決于晶體的長度。在操作過程中，因驅(qū)動(dòng)電流的變化而導(dǎo)致激光腔內(nèi)出 現(xiàn)模式跳變和不受控制的大波長變化,這可能導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器的輸出波長移動(dòng)到 該可允許的帶寬之外。 一旦半導(dǎo)體激光器的波長偏移到PPLN SHG器件的波長轉(zhuǎn) 換帶寬之外，則轉(zhuǎn)換器件在目標(biāo)波長處的輸出功率就急劇地下降。例如，因熱串?dāng)_ 效應(yīng)，DBR部分的溫度受到增益部分的驅(qū)動(dòng)電流大小的影響。也有其它因素會(huì)使 DBR激光波長不同于PPLN波長，這包括環(huán)境溫度的變化以及DBR激光器和PPLN 的制造容限。在使用由DBR激光器和PPLN構(gòu)成的光源的激光投影系統(tǒng)中，DBR激 光器和PPLN之間的波長失配特別成問題，因?yàn)樗赡墚a(chǎn)生在圖像中特定位置處很容易看作缺陷的非預(yù)期的功率變化。這些可見的缺陷通常作為有組織的圖案化的圖 像缺陷凸顯在圖像上，因?yàn)樗a(chǎn)生的圖像簡單地標(biāo)明了從增益部分到D服部分的溫度串?dāng)_?？紤]到與波長匹配以及開發(fā)半導(dǎo)體激光源的穩(wěn)定化有關(guān)的挑戰(zhàn)，本申請的發(fā) 明人己認(rèn)識到用于控制半導(dǎo)體激光器的波長的有益手段，從而使激光波長與波長轉(zhuǎn) 換器件的波長轉(zhuǎn)換峰值保持恰當(dāng)?shù)膶?zhǔn)。例如，經(jīng)編程以操作本發(fā)明的半導(dǎo)體激光 器的激光控制器是可預(yù)期的，由這種控制器所驅(qū)動(dòng)的光源和激光投影系統(tǒng)也是可預(yù) 期的。盡管本發(fā)明的概念主要是在圖像形成和激光投影的背景中進(jìn)行描述的，但是， 可以預(yù)期，本發(fā)明的各種概念也可以應(yīng)用于激光波長的可重復(fù)低頻波動(dòng)是個(gè)問題的 任何激光應(yīng)用。在與附圖相結(jié)合的情況下，可以對本發(fā)明的特定實(shí)施方式的詳細(xì)描述作最佳 的理解，其中相似的結(jié)構(gòu)是用相似的標(biāo)號來表示的，其中圖1是光學(xué)地耦合到光波長轉(zhuǎn)換器件的DBR或相似類型半導(dǎo)體激光器的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的激光投影系統(tǒng)的示意圖； 圖3示出了 SHG晶體的轉(zhuǎn)換效率曲線的示例；


圖4示出了在半導(dǎo)體激光器中增益電流不斷增大的情況下最佳的和實(shí)際的 DBR電壓的演變情況；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的可編程光源的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的可編程控制器的配置方式的示意圖；以及 圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施方式的流程圖。
具體實(shí)施方式
盡管可包括本發(fā)明特定實(shí)施方式的概念的各種半導(dǎo)體激光器的具體結(jié)構(gòu)可以 很容易地在半導(dǎo)體激光器設(shè)計(jì)與制造的相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)中找到，但是，本發(fā)明特定實(shí)施方式的概念是在參照圖1所示三部分DBR型半導(dǎo)體激光器10的情況下進(jìn)行說明 的。在圖1中，DBR激光器10光學(xué)地耦合到光波長轉(zhuǎn)換器件20。半導(dǎo)體激光器 10所發(fā)射的光束可以直接地耦合到波長轉(zhuǎn)換器件20的波導(dǎo)中，或者可以通過準(zhǔn)直 與聚焦光學(xué)設(shè)備或其它類型的光學(xué)元件或光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行耦合。波長轉(zhuǎn)換器件20將 入射光轉(zhuǎn)換成更高次諧波并且輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號。此類配置特別用于從波長較長的 半導(dǎo)體激光器中產(chǎn)生波長較短的激光束，并且可用作激光投影系統(tǒng)的可見激光源。盡管本發(fā)明的概念主要是在DBR激光器的背景中進(jìn)行描述的，但是，可以預(yù) 期，本文所討論的控制方案也可以應(yīng)用于各種類型的半導(dǎo)體激光器，包括但不限于 DFB激光器、法布里波羅激光器以及許多類型的外部腔激光器。圖1所示的DBR激光器10包括波長選擇部分12、相位匹配部分14和增益部 分16。波長選擇部分12也被稱為激光器10的DBR部分，通常包括位于激光腔有 效區(qū)域之外的一階或二階布拉格光柵。這一部分提供波長選擇，因?yàn)樵摴鈻懦洚?dāng)一 個(gè)其反射系數(shù)取決于波長的鏡子。DBR激光器10的增益部分16提供激光的主要光 學(xué)增益，相位匹配部分14產(chǎn)生在增益部分16的增益材料與波長選擇部分12的反 射材料之間的可調(diào)相移。波長選擇部分12可以按多種合適的備選配置來提供，其 中可以包括或不包括布拉格光柵。各個(gè)控制電極2、 4、 6被并入到波長選擇部分12、相位匹配部分14、增益部 分16或它們的組合之中，圖l只是示意性地示出?？梢灶A(yù)期，電極2、 4、 6可以 采用各種形式。例如，控制電極2、 4、 6在圖1中顯示成各個(gè)電極對，但是，可以預(yù)期，上述這些部分12、 14、 16中的單個(gè)電極元件2、 4、 6也適于實(shí)施本發(fā)明的 特定實(shí)施方式?？刂齐姌O2、 4、 6可以被用于將電流注入到激光器10的相應(yīng)部分 12、 14、 16中。例如，通過控制激光器的一個(gè)或多個(gè)部分的溫度、將電流注入到 激光器基板中所限定的導(dǎo)電摻雜半導(dǎo)體區(qū)域、控制激光器10的波長選擇部分12 和相位匹配部分14的折射率并且控制激光器的增益部分16的光學(xué)增益等等，所注 入的電流可以被用于改變激光器的操作特性。圖1所示波長轉(zhuǎn)換器件20的波長轉(zhuǎn)換效率％1取決于半導(dǎo)體激光器10的輸出 與波長轉(zhuǎn)換器件20的波長轉(zhuǎn)換效率曲線之間的波長匹配。在波長轉(zhuǎn)換器件20包括 SHG晶體的情況下，當(dāng)激光器10的輸出波長偏離SHG晶體的轉(zhuǎn)換效率曲線的峰值 時(shí)，SHG晶體20中所產(chǎn)生的更高次諧波的輸出功率急劇地下降。圖3示出了 SHG 晶體的轉(zhuǎn)換效率曲線的示例。轉(zhuǎn)換效率曲線的峰值位于約1060 nm處。通常，當(dāng)激 光波長偏離該數(shù)值時(shí)，SHG晶體20中所產(chǎn)生的更高次諧波的輸出功率就下降。相 應(yīng)地，應(yīng)該使激光波長保持盡可能接近轉(zhuǎn)換效率曲線的峰值(1060 nm)，以按最大 效率工作。然而，許多因素可以影響激光波長的數(shù)值。例如，當(dāng)半導(dǎo)體激光器10被調(diào)制 以產(chǎn)生數(shù)據(jù)時(shí)，激光器中的熱負(fù)載會(huì)變化。所導(dǎo)致的激光器溫度變化會(huì)改變激光波 長，從而產(chǎn)生SHG晶體20的效率的變化。在12mm長PPLNSHG器件的情況下， 半導(dǎo)體激光器10發(fā)生大約2° C的溫度變化通常就足以使激光器10的輸出波長偏 離到SHG晶體20的0.16 nm半高全寬(FWHM)波長轉(zhuǎn)換帶寬之外。另外，本申請的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，半導(dǎo)體激光器通常會(huì)遇到波長漂移及相 關(guān)的腔模式跳變等問題。更具體地講，當(dāng)加到增益部分16的注入電流增大時(shí)，增 益部分的溫度也會(huì)增大。結(jié)果，腔模式朝著更高的波長移動(dòng)。與DBR部分的波長相 比，腔模式的波長移動(dòng)得更快，所以，激光器達(dá)到這樣一個(gè)時(shí)刻，即較低波長的腔 模式更接近于DBR反射曲線的最大值。在此刻，與已建立的模式相比，較低波長的 模式具有更低的損耗，根據(jù)激光物理學(xué)的基本原理，激光接下來會(huì)自動(dòng)地跳到具有 更低損耗的模式。波長緩慢地增大，并且包括其振幅等于激光腔的一個(gè)自由光譜范 圍的突然的模式跳變。這一行為在上述共同轉(zhuǎn)讓待批的美國專利申請中有詳細(xì)地示 出，其內(nèi)容引用在此作為參考。本申請的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，半導(dǎo)體激光器通常呈現(xiàn)出一種溫度演變特征，這種溫度演變特征會(huì)在激光器的輸出以及耦合到該激光器 的波長轉(zhuǎn)換器件的輸出中產(chǎn)生不利的圖案。盡管本發(fā)明并不限于本文所描述的波長變化的任何特定表現(xiàn)方式，但是，如 果這些現(xiàn)象發(fā)生在激光投影系統(tǒng)(圖2示出了一個(gè)示例)中，則這些波長波動(dòng)會(huì)在 所投射的圖像中產(chǎn)生強(qiáng)度變化和噪聲，人眼很容易看到。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，引入可編程的光源來解決該問題。參照圖5，光源100包括至少一個(gè)半導(dǎo)體激光器U0、波長轉(zhuǎn)換器件120和激光控制器130，對激光控制器130進(jìn)行編程以操作半導(dǎo)體激光器110。通常，如上所述，激光器110將包括波長選擇部分、增益部 分等等。半導(dǎo)體激光器110的輸出耦合到波長轉(zhuǎn)換器件120的輸入，對激光控制器進(jìn)行編程以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的步驟或動(dòng)作或者指揮這些步驟或動(dòng)作的執(zhí)行。具體來講，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，對激光控制器130進(jìn)行編程，通過控制 注入到半導(dǎo)體激光器110中的增益部分的增益電流Ici來控制半導(dǎo)體激光器110的周期性激光發(fā)射強(qiáng)度。通常，增益電流Ic的周期性頻率化ata表示視頻圖像或某一其它類型的編碼數(shù)據(jù)信號。也對控制器130進(jìn)行編程，通過使用波長控制信號控制波長選擇部分的折射 率，隨后通過控制溫度1\、相對熱效應(yīng)，或通過載流子效應(yīng)控制載流子密度，或 通過電光效應(yīng)控制電場，來控制半導(dǎo)體激光器110的激光發(fā)射波長、。通過熱耦 合到半導(dǎo)體激光器110的波長選擇部分的電阻加熱元件中的加熱器電流或注入到 DBR波長選擇部分中的注入電流，可以方便地實(shí)現(xiàn)熱效應(yīng)?；蛘?，通過半導(dǎo)體激光 器110的波長選擇部分中的注入電流，也可以實(shí)現(xiàn)載流子效應(yīng)。另外，通過加到波 長選擇部分的電壓偏壓，也可以引入電光效應(yīng)?？紤]到上述控制激光發(fā)射波長、的能力，還需注意，可以對控制器130進(jìn)行 編程，通過使用一個(gè)或多個(gè)上述波長控制機(jī)制產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號，來指揮 激光發(fā)射波長M的調(diào)制。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期 性頻率Vmod (表現(xiàn)在波長轉(zhuǎn)換器件120的經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度1(2vmod)中)與數(shù)據(jù)信號的周期性頻率化ATA(建立在控制增益電流lG的過程中且表現(xiàn)在波長轉(zhuǎn)換器件120的數(shù)據(jù)信號輸出強(qiáng)度1(2vdata)中)相比有實(shí)質(zhì)性的差別。為了方便示出，在圖5 中，通過參照1(2vmod)和I(2vDATA)，示出了波長轉(zhuǎn)換器件120的經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度I(VMOD)和數(shù)據(jù)信號輸出強(qiáng)度I(vDATA)，因?yàn)楸景l(fā)明的許多應(yīng)用都會(huì)將倍頻SHG晶體 用作波長轉(zhuǎn)換器件120?？紤]到波長轉(zhuǎn)換器件120的輸出信號的兩個(gè)不同的部分，可以進(jìn)一步對控制 器進(jìn)行編程，以確定激光發(fā)射波長、是否比波長轉(zhuǎn)換器件120的轉(zhuǎn)換效率峰值短 或長，其示例在圖3中示出。為此，可以對控制器130進(jìn)行編程，以將經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度I(2VM0D)與經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號進(jìn)行比較，并且調(diào)節(jié)波長控制信號，當(dāng)比較結(jié)果指示激光發(fā)射波長M比轉(zhuǎn)換效率峰值短時(shí)就增大激光發(fā)射波長M，當(dāng)比較 結(jié)果指示激光發(fā)射波長、比轉(zhuǎn)換效率峰值長時(shí)就減小激光發(fā)射波長M。例如，在對控制器130進(jìn)行編程以通過控制半導(dǎo)體激光器110的波長選擇部 分的溫度T,來控制半導(dǎo)體激光器110的激光發(fā)射波長^的情況下，激光發(fā)射波長 、將隨著加熱器電流的增大而增大。如果該加熱器電流受到經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號 的調(diào)制，則經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的增量將對應(yīng)于波長選擇部分的溫度T,的增量 以及激光發(fā)射波長、的增量。相應(yīng)地，通過比較經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的行為與 波長轉(zhuǎn)換器件的經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度I(2VMOD)，可以確定激光發(fā)射波長^相對于圖3 所示轉(zhuǎn)換效率峰值的位置。如果經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的增量(由圖3中的XM0D表示)用于使經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度I(2VMOD)的幅值增大AI，則可以推斷出激光發(fā)射波長、一定位于轉(zhuǎn)換效率峰值的短波長一側(cè)，因?yàn)樵龃蟮姆答伩刂菩盘枌⑴c轉(zhuǎn)換效 率曲線的增大部分同相?；蛘?，如果經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的增量用于使經(jīng)調(diào)制的 輸出強(qiáng)度1(2VMOD)的幅值減小AI，則可以推斷出激光發(fā)射波長、一定位于轉(zhuǎn)換效 率峰值的長波長一側(cè)，因?yàn)闉榱藴p小輸出強(qiáng)度，增大的反饋控制信號必須定義與轉(zhuǎn) 換效率曲線異相的波長數(shù)值。 一旦激光發(fā)射波長M相對于轉(zhuǎn)換效率峰值的位置被 確定，則可以對激光發(fā)射波長控制信號進(jìn)行合適的校正。在除加熱器電流以外的機(jī)制支配著激光發(fā)射波長的控制的情況下，可以作出 類似的處理。例如，在DBR激光器的情況下，當(dāng)DBR注入電流很低時(shí)，經(jīng)調(diào)制的 DBR注入電流所導(dǎo)致的載流子效應(yīng)通常比該注入電流所導(dǎo)致的熱效應(yīng)要強(qiáng)，并且隨 著經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的增大，激光發(fā)射波長實(shí)際上在減小。相應(yīng)地，上述調(diào)制 /波長關(guān)系應(yīng)逆向控制。更具體地講，如果經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的增量用于使經(jīng) 調(diào)制的輸出強(qiáng)度的幅值減小，則可以推斷出激光發(fā)射波長一定位于轉(zhuǎn)換效率峰值的 短波長一側(cè)，因?yàn)樵龃蟮姆答伩刂菩盘柋仨毰c轉(zhuǎn)換效率曲線的增大部分異相。本申請的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到將前饋控制方案與上述反饋控制方案合并所帶來 的諸多益處。具體來講，本發(fā)明預(yù)期使用一種前饋方案，該方案被設(shè)計(jì)成在應(yīng)用本 文所描述的反饋控制程序之前將激光發(fā)射波長置于轉(zhuǎn)換效率峰值附近。根據(jù)本發(fā)明 的這一方面，對控制器進(jìn)行編程，以根據(jù)增益電流I(j來執(zhí)行半導(dǎo)體激光器的參數(shù)
的前饋控制。通常，增益電流Ie將隨時(shí)間連續(xù)變化，因?yàn)樗鼣y帶著可變強(qiáng)度數(shù)據(jù)。 這種預(yù)期的Ie變化產(chǎn)生了非預(yù)期的波長選擇部分的溫度變化，從而導(dǎo)致非預(yù)期的 波長變化。通過控制波長選擇部分的溫度TV注入到波長選擇部分的電流L的量、 或這兩者，根據(jù)增益電流Ie，可以以一種前饋方式至少部分地校正這種波長變化。 例如，通過參照一查詢表，前饋控制可以表現(xiàn)在編碼數(shù)據(jù)信號中，該査詢表將選定 的增益電流Ie與相應(yīng)的溫度TV或DBR控制信號數(shù)值關(guān)聯(lián)起來。例如，參照圖4，' 通常，當(dāng)輸出強(qiáng)度I隨著增益電流lG的增大而增大時(shí)，加到DBR激光器的DBR加 熱器上的最佳DBR電壓Vdbr將朝著最小信下降。相應(yīng)地，可以使用上述查詢表或 某些其它手段來建立一組與相應(yīng)的增益電流IG相關(guān)聯(lián)的DBR電壓(FF VDBR)。這樣， 前饋動(dòng)作可以被用在本發(fā)明中，從而在應(yīng)用本文所描述的反饋技術(shù)之一之前，將激 光發(fā)射波長控制信號置于轉(zhuǎn)換效率曲線的峰值附近。本發(fā)明的這一方面特別適用于 轉(zhuǎn)換效率曲線很復(fù)雜且包括一個(gè)或多個(gè)位于最大效率峰值附近的小峰值的情況。
發(fā)明人認(rèn)識到，為了使經(jīng)調(diào)制的反饋信號有效地調(diào)制DBR激光器的激光發(fā)射 波長， 一種被稱為歸零(RZ)的技術(shù)是非常有用的。因?yàn)镈BR激光器有時(shí)候有鎖定到 特定腔模式的傾向，所以即使經(jīng)調(diào)制的反饋信號被加到波長選擇部分，激光發(fā)射波 長的調(diào)制可能是非常小的，從而減小了控制方案的有效性。為了使激光發(fā)射波長更 加響應(yīng)于經(jīng)調(diào)制的反饋信號，增益部分的驅(qū)動(dòng)電流被周期性地復(fù)位到零。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的可編程控制器130被配置成包括上述前 饋150和反饋160控制部分的功能的方式。前饋控制部分150可以包括査詢表150A (如上所述)以及合適的信號濾波組件150B。反饋控制部分160被配置成產(chǎn)生經(jīng) 調(diào)制的反饋控制信號的上述周期性頻率VMOD，并且還包括信號濾波組件160A、增 益電流Ie調(diào)整邏輯160B以及用于比較經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號和經(jīng)調(diào)整的反饋控制 信號的邏輯160C。更具體地講，根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施方式，可以對控制器130
進(jìn)行編程，通過使經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號和經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度1(2vm5d)的乘積在給
定的調(diào)制周期內(nèi)積分，來比較反饋信號155 (用于表示經(jīng)頻率轉(zhuǎn)換的調(diào)制的輸出強(qiáng)度I(2vmod)的強(qiáng)度)和經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號165。也可以對控制器進(jìn)行編程，在
積分之前使經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號相對于經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度I(VMOD)及時(shí)地移動(dòng)， 以補(bǔ)償在對經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度1(2VMOD)進(jìn)行濾波和檢測的過程中所引入的延遲。用
于表示上述比較結(jié)果的輸出信號、經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號以及前饋部分150的輸出 通過合適的求和組件170而組合起來，并且被用于驅(qū)動(dòng)激光器110的DBR部分。
圖6也示出了信號歸一化機(jī)制，它可以被并入到本發(fā)明的方法中以增強(qiáng)對轉(zhuǎn) 換效率的分析，這與僅經(jīng)頻率轉(zhuǎn)換的輸出強(qiáng)度相反。具體來講，參照圖6，可以對 控制器130進(jìn)行編程，以使經(jīng)濾波的反饋信號除以經(jīng)濾波的增益電流信號，從而使 所得的控制信號歸一化。結(jié)果，反饋控制部分160對相對低和相對高的激光功率具 有相似的響應(yīng)，并且不容易受到輸入數(shù)據(jù)信號的頻率成分的變化的影響。注意到， 針對各種信號濾波組件而列出的頻率數(shù)值僅僅是作為說明性的數(shù)值而呈現(xiàn)的，不應(yīng) 該被視為限制本發(fā)明的范圍。
參照圖7的流程圖，描述了根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施方式的過程，其中增益電流 數(shù)據(jù)信號是用于控制激光發(fā)射強(qiáng)度和激光發(fā)射波長的輸入(參見數(shù)據(jù)信號輸入202 以及強(qiáng)度和波長控制步驟204)，并且經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號是用于調(diào)制該激光器 的輸入(參見反饋信號輸入206和波長調(diào)制步驟208)。在步驟210中，根據(jù)用于 表示經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度I(2vM0D)(參見輸入212)和經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號(參見 輸入214)的數(shù)據(jù)，確定激光發(fā)射波長、相對于轉(zhuǎn)換效率峰值的位置。 一旦激光發(fā) 射波長、相對于轉(zhuǎn)換效率峰值的位置被確定，就對激光發(fā)射波長控制信號作出合 適的校正(參見波長控制信號調(diào)節(jié)步驟216)。反饋閉環(huán)可以以連續(xù)的模式運(yùn)行。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，需要小心確保經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率 vMQD在數(shù)據(jù)信號的頻率處具有非常少的頻率成分，以避免數(shù)據(jù)信號與反饋控制信 號之間發(fā)生混淆。例如，在視頻投影系統(tǒng)的情況下，經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期 性頻率VMOD被設(shè)為這樣一個(gè)數(shù)值，即其中該視頻信號的成分及其更高次諧波都最 小。對于按大約60Hz幀速率操作的視頻投影系統(tǒng)而言，經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的
周期性頻率Vmod (表現(xiàn)在波長轉(zhuǎn)換器件的經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度I(vmod)中)可以被設(shè)
為增益電流I(j的周期性頻率VDATA的數(shù)值的0.5倍、1.5倍、2.5倍、3.5倍等。這
樣，實(shí)施本發(fā)明這一方面的技術(shù)人員就可以確保將表示視頻數(shù)據(jù)的信號部分與表示經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的信號部分區(qū)分開。通常，最方便的是將經(jīng)調(diào)制的反饋控制 信號的周期性頻率VMOD建立在比增益電流IG的周期性頻率VDATA更高的數(shù)值處。
值得注意的是，本文所描述的經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的使用也可以平滑掉或 平均掉激光輸出中突然的波長變化，特別是在正常數(shù)據(jù)信號處理期間頻繁關(guān)閉激光 器的情況下。相應(yīng)地，本發(fā)明的諸多方面特別適用于在正常數(shù)據(jù)信號處理期間頻繁
關(guān)閉激光器時(shí)的激光控制方案，例如，這包括共同轉(zhuǎn)讓待批的美國專利申請11/549, 856所揭示的控制方案，該申請于2006年10月16日提交且標(biāo)題為"WAVELENGTH CONTROL IN SEMICONDUCTOR LASERS" (D 20106 / SP06-157),該申請引用在 此作為參考。
本發(fā)明的其它實(shí)施方式試圖控制半導(dǎo)體激光器的周期性激光發(fā)射強(qiáng)度，使得
經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率VMOD超過相應(yīng)的編碼數(shù)據(jù)信號的幀速率。相 應(yīng)地，對于增益電流1(3的周期性頻率化ATA表示通過像素陣列投射的視頻內(nèi)容的那 些應(yīng)用而言，有利的是，要確保經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率VMOD足夠高， 以保證對于每一個(gè)圖像像素而言該投影系統(tǒng)都循環(huán)經(jīng)歷多個(gè)經(jīng)調(diào)制的反饋控制信 號周期。另外，有益的是，要確保半導(dǎo)體激光器的激光發(fā)射波長、受到控制，以 保證經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度I(VMOD)的振幅僅僅是數(shù)據(jù)信號輸出強(qiáng)度I(VDATA)的振幅的一 小部分。
或者，在某些情況下，可能有益的是，要確保用包括多個(gè)頻率成分的經(jīng)調(diào)制 的反饋控制信號來調(diào)制半導(dǎo)體激光器的激光發(fā)射波長、。通過比較經(jīng)調(diào)制的輸出 強(qiáng)度I(VMOD)與經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的不止一個(gè)頻率成分，就可以增強(qiáng)激光投影， 因?yàn)樵谔囟ㄇ闆r下特定的調(diào)制頻率可以比其它頻率表現(xiàn)得更好。如果在多個(gè)頻率處 同時(shí)進(jìn)行調(diào)制并不現(xiàn)實(shí)或并不是期望的，則可以預(yù)期，對控制器進(jìn)行編程，用隨時(shí) 間隨機(jī)或周期性變化的周期性頻率VMOD來調(diào)制激光發(fā)射波長、。此外，可以預(yù)期， 反饋信號的波形和/或振幅也可以隨時(shí)間而變化，以增強(qiáng)反饋操作。最終，注意到， 經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號可以被調(diào)制成攜帶編碼相關(guān)數(shù)據(jù)，以便隨后調(diào)節(jié)波長控制信 號。
對于DBR激光器以及許多其它使用增益部分和波長選擇部分的半導(dǎo)體激光器
而言，增益部分到DBR的串?dāng)_要求對激光器的DBR部分進(jìn)行合適的控制。基本上， 當(dāng)用各種增益電流信號驅(qū)動(dòng)增益部分時(shí)，增益部分中所產(chǎn)生的熱的一部分轉(zhuǎn)移到DBR部分。相應(yīng)地，通過將串?dāng)_補(bǔ)償信號施加到DBR部分，可以小心地補(bǔ)償該串?dāng)_。 通常，串?dāng)_效應(yīng)是相對較慢的過程，例如，在10-30 ms的量級，因?yàn)闊嵝枰恍?時(shí)間從增益部分傳播到DBR部分。相應(yīng)地，從這一點(diǎn)來看，DBR控制環(huán)路不需要 過快，反饋調(diào)制信號的頻率可以約為100 Hz。然而，根據(jù)使用中的激光器的參數(shù)， 第二種機(jī)制可以產(chǎn)生更快的串?dāng)_，特別是在增益部分中所產(chǎn)生的光子在DBR部分中 被吸收并且在DBR部分中產(chǎn)生一些熱的情況下。所產(chǎn)生的熱被準(zhǔn)-瞬間轉(zhuǎn)移，或者 至少比相對較慢的串?dāng)_要快很多。事實(shí)上，可以預(yù)期，在量級約為1 ps的時(shí)間尺 度中，這種準(zhǔn)-瞬間串?dāng)_機(jī)制可以產(chǎn)生25%的功率波動(dòng)。為了補(bǔ)償這些波動(dòng)，那些 實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)人員可以使用在100Hz以上的反饋信號中的調(diào)制頻率。根據(jù)另 一個(gè)預(yù)期的方案，除了上述相對較慢的反饋環(huán)路以外，相對較快的DBR到增益串?dāng)_ 可以以開環(huán)的方式被校準(zhǔn)和控制并且被應(yīng)用。
注意到，盡管本發(fā)明是參照半導(dǎo)體激光器的波長選擇或DBR部分的控制進(jìn)行 描述的，但是通過控制DBR激光器的相位部分的影響激光發(fā)射波長的那些性質(zhì)，也 可以獲得相似的好處。
參照圖5，注意到，可編程控制器130可以進(jìn)一步包括基于頻率的濾波器，該
濾波器被配置成在經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率VMOD與增益電流lG的周期 性頻率VDATA之間進(jìn)行區(qū)分。通過使用恰當(dāng)配置的光學(xué)分束器140，波長轉(zhuǎn)換器件
120所輸出的信號的大部分I(msPLAY)可以被投影而不經(jīng)濾波，該輸出信號的一小部
分I(FEEDBACK)可以被引導(dǎo)至可編程控制器130和相關(guān)的電路。對控制器130進(jìn)行編 程，從數(shù)據(jù)信號輸出強(qiáng)度的一部分中除去編碼數(shù)據(jù)信號的內(nèi)容，以允許比較經(jīng)調(diào)制 的輸出強(qiáng)度I(VMOD)和經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號。
本發(fā)明的其它實(shí)施方式可以預(yù)期，對控制器進(jìn)行編程，通過比較經(jīng)調(diào)制的輸 出強(qiáng)度I(VMOD)中的噪聲波動(dòng)與經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號，來確定激光發(fā)射波長、是 否比波長轉(zhuǎn)換器件120的轉(zhuǎn)換效率峰值要短或要長。例如，可以對控制器進(jìn)行編程，
以使經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的振幅的增加量或減小量與經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度I(vM0D)
的噪聲的相應(yīng)增加量或減小量關(guān)聯(lián)起來，從而確定經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號是否與波 長轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換效率曲線同相或異相。本發(fā)明的其它實(shí)施方式可以預(yù)期，對控制
器進(jìn)行編程，通過比較經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度I(VMOD)中的振幅波動(dòng)與經(jīng)調(diào)制的反饋控 制信號，來確定激光發(fā)射波長、是否比轉(zhuǎn)換效率峰值要短或要長。例如，可以對根據(jù)本發(fā)明這一方面的控制器進(jìn)行編程，以使經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的振幅的增加 量或減小量與經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度I(VMOD)的振幅的相應(yīng)增加量或減小量關(guān)聯(lián)起來， 從而確定經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號是否與波長轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換效率曲線同相。
注意到，本文中提到的配置成單模光發(fā)射的單模激光器不應(yīng)該將本發(fā)明的范 圍僅限制為以單模工作的激光器。本文中提到的配置成單模光發(fā)射的單模激光器應(yīng) 該僅僅是指根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施方式的激光器將以一種輸出光譜為特征，其中單模 寬或窄的帶寬是可辨別的，或者以另一種輸出光譜為特征，通過合適的濾波或其它 手段能從中辨別出單模。
通過配置圖像投影電子器件和相應(yīng)的激光器驅(qū)動(dòng)電流，以建立在圖像像素陣 列上變化的像素強(qiáng)度，本發(fā)明的圖像投影系統(tǒng)就可以產(chǎn)生多色調(diào)圖像。例如，參照 圖2，投影系統(tǒng)可以包括圖像源(S)，用于產(chǎn)生單色或多色圖像數(shù)據(jù)流；圖像投影 軟件及相關(guān)電子器件(S/E)，用于產(chǎn)生每一個(gè)圖像原色的激光驅(qū)動(dòng)信號；激光驅(qū)動(dòng) 器(D)，用于產(chǎn)生各個(gè)激光器(LD)的激光驅(qū)動(dòng)電流，這些激光器被配置成產(chǎn)生每一 個(gè)圖像原色；以及掃描和投影光學(xué)器件(O)，用于操作產(chǎn)生單色或多色投影圖像(I)，
這種圖像包括圖像像素的陣列。當(dāng)可編程光源被包括在基于像素的激光投影系統(tǒng)中 時(shí)，可以對本發(fā)明的控制器進(jìn)行編程，以控制半導(dǎo)體激光器的周期性激光發(fā)射強(qiáng)度， 使得編碼數(shù)據(jù)信號包括與投影系統(tǒng)的幀速率相對應(yīng)的多個(gè)編碼數(shù)據(jù)周期。
可以預(yù)期，本發(fā)明的可編程光源可以包括多個(gè)半導(dǎo)體激光器，其中至少有一 個(gè)耦合到波長轉(zhuǎn)換器件并且是根據(jù)本發(fā)明的控制過程進(jìn)行控制的。關(guān)于掃描激光圖 像投影系統(tǒng)的配置以及在圖像上產(chǎn)生變化的像素強(qiáng)度的方式等細(xì)節(jié)可以從現(xiàn)有的 各種文獻(xiàn)中獲得。盡管本發(fā)明清晰地應(yīng)用于基于像素的投影系統(tǒng)，但是，可以預(yù)期， 包含基于激光的光源的其它投影系統(tǒng)也可以從本文所描述的波長控制技術(shù)中獲益，
比如，基于空間光調(diào)制器的系統(tǒng)(包括數(shù)字光處理(DLP)、透射式LCD和硅上液 晶(LCOS))。
本申請中引用了各種電流。為了描述和限定本發(fā)明，注意到這種電流是指電 學(xué)的電流。此外，為了描述和限定本發(fā)明，注意到本文中所提到的電流的"控制" 并不必然是指電流被主動(dòng)地控制或作為任何參考值的函數(shù)而控制?？梢灶A(yù)期，通過 僅確定電流的大小，也可以控制電流。
18應(yīng)該理解，先前的描述旨在提供一種概述或框架，以便理解本發(fā)明的本質(zhì)和 特征。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，很明顯，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況 下可以對本發(fā)明做出各種修改和變化。由此，本發(fā)明旨在覆蓋這些修改和變化，只 要它們落在所附的權(quán)利要求書及其等價(jià)方案中就可以。
為了描述和限定本發(fā)明，注意到本文所提到的"在一指定大小的量級上的"數(shù) 值應(yīng)該包括與該指定大小相差不超過一個(gè)或多個(gè)量級的任何數(shù)值。注意到， 一個(gè)或 多個(gè)權(quán)利要求引述一種"被編程"以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作的控制器。為了描述和限定 本發(fā)明，注意到該表述是作為一種廣泛的過渡詞匯而被引入權(quán)利要求中的，并且應(yīng) 該被解釋成更常使用的廣泛的術(shù)語"包括"。另外，注意到，本文引述的本發(fā)明的組 件(比如控制器，經(jīng)編程以特定方式實(shí)施特定性質(zhì)、功能等)是結(jié)構(gòu)性的引述，與 有意使用的引述相反。更具體地講，本文所引述的對組件進(jìn)行"編程"的方式是指該 組件的現(xiàn)有的物理?xiàng)l件，并且被視為該組件的結(jié)構(gòu)性特征的明確引述。
注意到，在本文中，像"較佳地"、"通常"和"典型地"等術(shù)語并不旨在限制本發(fā) 明的范圍或暗指某些特征對于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能而言是關(guān)鍵性的、必不可少的或 很重要的。相反，這些術(shù)語僅僅旨在凸顯本發(fā)明特定實(shí)施方式中可以使用或不使用 的備選或額外的特征。此外，注意到，提到數(shù)值、參數(shù)或變量是另一個(gè)數(shù)值、參數(shù) 或變量的"函數(shù)"不應(yīng)該被視為意指該數(shù)值、參數(shù)或變量僅是一個(gè)數(shù)值、參數(shù)或變量 的函數(shù)。
為了描述并限定本發(fā)明，注意到，本文用"實(shí)質(zhì)地"一詞來表示任何定量比較、 值、測量、或其它表示固有的不確定性。術(shù)語"基本上"也用在本文中，表示量化表 示的程度，例如，"基本上在零之上"與"零"是不同的，應(yīng)該被解釋成要求該量化表 示與所聲稱的參考值相差一個(gè)可辨識的數(shù)量。
權(quán)利要求
1.一種可編程光源，它包括至少一個(gè)半導(dǎo)體激光器(10，110)、波長轉(zhuǎn)換器件(20，120)和激光控制器(130)，對所述激光控制器(130)進(jìn)行編程以操作所述半導(dǎo)體激光器(10，110)，其中，所述半導(dǎo)體激光器(10，110)包括波長選擇部分和增益部分，所述半導(dǎo)體激光器(10，110)的輸出耦合到波長轉(zhuǎn)換器件(20，120)的輸入，并且對所述激光控制器(130)進(jìn)行編程以執(zhí)行以下操作通過控制注入到所述半導(dǎo)體激光器(10，110)的增益部分中的增益電流IG的量，控制所述半導(dǎo)體激光器(10，110)的周期性激光發(fā)射強(qiáng)度，其中，增益電流IG的周期性頻率vDATA表示編碼數(shù)據(jù)信號；通過使用波長控制信號控制所述波長選擇部分的溫度Tλ、注入到所述波長選擇部分中的電流Iλ的量、或這兩者，控制所述半導(dǎo)體激光器(10，110)的激光發(fā)射波長λ1；通過使用經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號控制所述波長選擇部分的溫度Tλ、注入到所述波長選擇部分中的電流Iλ的量、或這兩者，調(diào)制所述半導(dǎo)體激光器(10，110)的激光發(fā)射波長λ1；其中，經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率vMOD與增益電流IG的周期性頻率vDATA相比有實(shí)質(zhì)性的不同，經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率vMOD正如所述波長轉(zhuǎn)換器件(20，120)的經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度中所表現(xiàn)的那樣，增益電流IG的周期性頻率vDATA正如所述波長轉(zhuǎn)換器件(20，120)的數(shù)據(jù)信號輸出強(qiáng)度中所表現(xiàn)的那樣；通過比較經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度與經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號，確定激光發(fā)射波長λ1是否比所述波長轉(zhuǎn)換器件(20，120)的轉(zhuǎn)換效率峰值更短或更長；調(diào)節(jié)所述波長控制信號，當(dāng)比較結(jié)果指示激光發(fā)射波長λ1比轉(zhuǎn)換效率峰值短時(shí)就增大激光發(fā)射波長λ1，當(dāng)比較結(jié)果指示激光發(fā)射波長λ1比轉(zhuǎn)換效率峰值長時(shí)就減小激光發(fā)射波長λ1；以及通過使用經(jīng)調(diào)節(jié)的波長控制信號，控制所述半導(dǎo)體激光器(10，110)的激光發(fā)射波長λ1。
2. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于，經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率vmod還不同于增益電流Ig的周期性 頻率vdata的更高頻率諧波，經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率vmod正如所 述波長轉(zhuǎn)換器件(20, 120)的經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度中所表現(xiàn)的那樣，增益電流I(3的 周期性頻率vdata正如所述波長轉(zhuǎn)換器件(20， 120)的數(shù)據(jù)信號輸出強(qiáng)度中所表 現(xiàn)的那樣。
3. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于， 對控制器進(jìn)行編程以執(zhí)行以下操作控制所述半導(dǎo)體激光器(IO, HO)的周期性激光發(fā)射強(qiáng)度，使得編碼數(shù)據(jù) 信號包括多個(gè)編碼數(shù)據(jù)周期；以及控制經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率vmod，使得每一個(gè)編碼數(shù)據(jù)周期包括多個(gè)經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號周期。
4. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于，對控制器進(jìn)行編程以調(diào)制所述半導(dǎo)體激光器(IO, IIO)的激光發(fā)射波長、， 使得經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度的振幅是數(shù)據(jù)信號輸出強(qiáng)度的振幅的一小部分。
5. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于， 對控制器進(jìn)行編程以執(zhí)行以下操作使用包括多個(gè)頻率成分的經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號，來調(diào)制所述半導(dǎo)體激光器(IO， 110)的激光發(fā)射波長、；以及比較經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度與經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的多個(gè)頻率成分。
6. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于，對控制器進(jìn)行編程，以使用包括周期性頻率vm0d的經(jīng)調(diào)制的反饋控制信 號來調(diào)制所述半導(dǎo)體激光器(IO, 110)的激光發(fā)射波長、，所述周期性頻率Vmod 隨時(shí)間隨意地變化或以周期性的方式變化。
7. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于，經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號被調(diào)制成攜帶編碼相關(guān)數(shù)據(jù)以便隨后調(diào)節(jié)波長控 制信號。
8. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于，所述可編程光源還包括基于頻率的濾波器，所述濾波器被配置成區(qū)分經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率VwoD與增益電流IG的周期性頻率VDATA，增益電流Ia的周期性頻率VDATA正如所述波長轉(zhuǎn)換器件(20, 120)的數(shù)據(jù)信號輸出強(qiáng) 度中所表現(xiàn)的那樣。
9. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于，進(jìn)一步對控制器進(jìn)行編程，以從數(shù)據(jù)信號輸出強(qiáng)度的一部分中除去編碼數(shù) 據(jù)信號的內(nèi)容，以允許對經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度和經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號進(jìn)行比 較。
10. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于，對控制器進(jìn)行編程，通過比較經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度中的噪聲波動(dòng)與經(jīng)調(diào)制的 反饋控制信號，確定激光發(fā)射波長^是否比所述波長轉(zhuǎn)換器件(20, 120)的轉(zhuǎn)換 效率峰值更短或更長。
11. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于，對控制器進(jìn)行編程，通過比較經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度中的振幅波動(dòng)與經(jīng)調(diào)制的 反饋控制信號，確定激光發(fā)射波長、是否比所述波長轉(zhuǎn)換器件(20, 120)的轉(zhuǎn)換 效率峰值更短或更長。
12. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于，對控制器進(jìn)行編程，相對于(i)來自所述半導(dǎo)體激光器(10, IIO)的波長選擇 部分中的加熱器電流的熱效應(yīng)或(ii)來自所述半導(dǎo)體激光器(10, IIO)的增益部分 中的注入電流的熱效應(yīng)來控制波長選擇部分的溫度T入，從而調(diào)制所述半導(dǎo)體激光器(IO, 110)的激光發(fā)射波長？w。
13. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于，對控制器進(jìn)行編程，相對于來自所述半導(dǎo)體激光器(IO, 110)的波長選擇部 分中的注入電流的載流子效應(yīng)來控制注入到波長選擇部分中的電流Ix的量，從 而調(diào)制所述半導(dǎo)體激光器(IO, 110)的激光發(fā)射波長M。
14. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于，對控制器進(jìn)行編程，通過使經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號和經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度的 乘積在調(diào)制周期內(nèi)積分，來比較經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度與經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號。
15. 如權(quán)利要求14所述的可編程光源，其特征在于， 對控制器進(jìn)行編程，通過在比較之前使經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號相對于經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度及時(shí)地移動(dòng)，以補(bǔ)償在經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度的檢測過程中的延遲。
16. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于，對控制器進(jìn)行編程，以根據(jù)增益電流I(i對波長選擇部分的溫度1\、注入 到波長選擇部分中的電流L的量、或這兩者執(zhí)行前饋控制。
17. 如權(quán)利要求16所述的可編程光源，其特征在于， 所述前饋控制表現(xiàn)在編碼數(shù)據(jù)信號中。
18. 如權(quán)利要求l所述的可編程光源，其特征在于， 所述可編程光源包括多個(gè)半導(dǎo)體激光器(IO, 110);以及 至少一個(gè)半導(dǎo)體激光器耦合到所述波長轉(zhuǎn)換器件(20， 120)并且經(jīng)受根據(jù)權(quán)利要求1中的各種條件的控制，使得所述波長轉(zhuǎn)換器件(20, 120)的數(shù)據(jù)信號輸 出強(qiáng)度以及其余的半導(dǎo)體激光器的激光發(fā)射波長占據(jù)光譜的不同部分。
19. 一種可編程光源，它包括至少一個(gè)半導(dǎo)體激光器(IO, 110)、波長轉(zhuǎn)換器件(20， 120)和激光控制器(130)，對所述激光控制器(130)進(jìn)行編程以操作所述 半導(dǎo)體激光器(IO， 110),其中，所述半導(dǎo)體激光器(IO, IIO)包括波長選擇部分、 相位匹配部分和增益部分，所述半導(dǎo)體激光器(IO， IIO)的輸出耦合到波長轉(zhuǎn) 換器件(20, 120)的輸入，并且對所述激光控制器(130)進(jìn)行編程以執(zhí)行以下操作通過控制注入到所述半導(dǎo)體激光器(IO, llO)的增益部分中的增益電流Ie的 量，控制所述半導(dǎo)體激光器(IO, IIO)的周期性激光發(fā)射強(qiáng)度，其中，增益電流IC的周期性頻率vdata表示編碼數(shù)據(jù)信號；通過使用波長控制信號控制所述波長選擇部分或相位匹配部分的溫度TV、注入到所述波長選擇部分或相位匹配部分中的電流Ix的量、或它們的組合，控 制所述半導(dǎo)體激光器(IO, 110)的激光發(fā)射波長人1;通過使用經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號控制所述波長選擇部分或相位匹配部分 的溫度1\、注入到所述波長選擇部分或相位匹配部分中的電流Ix的量、或它們 的組合，調(diào)制所述激光發(fā)射波長、，其中，經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率vmod與增益電流Ig的周期性頻率vdata相比有實(shí)質(zhì)性的不同，經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率vm0d正如所述波長轉(zhuǎn)換器件(20, 120)的經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度中所表現(xiàn)的那樣，增益電流Ic;的周期性頻率vdata正如所述波長轉(zhuǎn)換器件(20, 120)的數(shù)據(jù)信號輸出強(qiáng)度中所表現(xiàn)的那樣；通過比較經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度與經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號，確定激光發(fā)射波長、是否比所述波長轉(zhuǎn)換器件(20， 120)的轉(zhuǎn)換效率峰值更短或更長；調(diào)節(jié)所述波長控制信號，當(dāng)比較結(jié)果指示激光發(fā)射波長、比轉(zhuǎn)換效率峰值短時(shí)就增大激光發(fā)射波長、，當(dāng)比較結(jié)果指示激光發(fā)射波長、比轉(zhuǎn)換效率峰值長時(shí)就減小激光發(fā)射波長、；以及通過使用經(jīng)調(diào)節(jié)的波長控制信號，控制所述半導(dǎo)體激光器(IO， IIO)的激光發(fā)射波長、。
20. —種操作可編程光源的方法，所述可編程光源包括至少一個(gè)半導(dǎo)體激 光器(IO, 110)和波長轉(zhuǎn)換器件(20, 120)，其中，所述半導(dǎo)體激光器(IO, IIO)包括 波長選擇部分和增益部分，并且所述半導(dǎo)體激光器(IO， IIO)的輸出耦合到所述波長轉(zhuǎn)換器件(20， 120)的輸入， 所述方法包括通過控制注入到所述半導(dǎo)體激光器(IO, llO)的增益部分中的增益電流Ic;的 量，控制所述半導(dǎo)體激光器(IO, IIO)的周期性激光發(fā)射強(qiáng)度，其中，增益電流I(i的周期性頻率vdata表示編碼數(shù)據(jù)信號；通過使用波長控制信號控制所述波長選擇部分的溫度1\、注入到所述波長選擇部分中的電流L的量、或這兩者，控制所述半導(dǎo)體激光器(io, IIO)的激光 發(fā)射波長、；通過使用經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號控制所述波長選擇部分的溫度1\、注入到 所述波長選擇部分中的電流k的量、或這兩者，調(diào)制所述半導(dǎo)體激光器(10， 110) 的激光發(fā)射波長Xp其中，經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率Vmod與増益 電流Ie的周期性頻率vdata相比有實(shí)質(zhì)性的不同，經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號的周期性頻率vm0d正如所述波長轉(zhuǎn)換器件(20， 120)的經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度中所表現(xiàn)的那樣，增益電流lG的周期性頻率vdata正如所述波長轉(zhuǎn)換器件(20, 120)的數(shù)據(jù)信號輸出強(qiáng)度中所表現(xiàn)的那樣；通過比較經(jīng)調(diào)制的輸出強(qiáng)度與經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號，確定激光發(fā)射波長、是否比所述波長轉(zhuǎn)換器件(20, 120)的轉(zhuǎn)換效率峰值更短或更長；調(diào)節(jié)所述波長控制信號，當(dāng)比較結(jié)果指示激光發(fā)射波長M比轉(zhuǎn)換效率峰值短時(shí)就增大激光發(fā)射波長、，當(dāng)比較結(jié)果指示激光發(fā)射波長、比轉(zhuǎn)換效率峰值長時(shí)就減小激光發(fā)射波長入1;以及通過使用經(jīng)調(diào)節(jié)的波長控制信號，控制所述半導(dǎo)體激光器(IO, IIO)的激光發(fā)射波長、。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可編程光源包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體激光器(10，110)、波長轉(zhuǎn)換器件(20，120)以及激光控制器(130)。對控制器進(jìn)行編程，用經(jīng)調(diào)制的反饋控制信號來操作半導(dǎo)體激光器(10，110)?；跈z測到的強(qiáng)度信號與反饋信號的比較結(jié)果，調(diào)節(jié)波長控制信號，以使激光發(fā)射波長與波長轉(zhuǎn)換器件(20，120)的轉(zhuǎn)換效率峰值對準(zhǔn)。還提供了根據(jù)本發(fā)明的控制概念進(jìn)行工作的激光控制器(130)和投影系統(tǒng)。
文檔編號H01S5/06GK101682168SQ200880020133
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者C·-E·扎, D·O·里基茨, D·皮庫拉, J·高里爾, M·H·胡, S·R·米克森 申請人:康寧股份有限公司