專利名稱：可調(diào)諧激光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及激光裝置領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在通信應(yīng)用中通常采用激光產(chǎn)生裝置(以下簡(jiǎn)稱為激光裝置)。特別地，分布式反饋(DFB)激光裝置通常用于波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中。通常，取決于應(yīng)用，需要不同波長(zhǎng)的DFB激光裝置。在歷史上，制造并整合了為不同波長(zhǎng)設(shè)計(jì)的不同部分，來(lái)迎合對(duì)不同波長(zhǎng)的需求。這種辦法既低效又昂貴。
最近，已經(jīng)對(duì)制造支持多個(gè)波長(zhǎng)的可調(diào)諧DFB激光裝置進(jìn)行了嘗試。通常，這些調(diào)諧激光裝置包括被配置成產(chǎn)生不同波長(zhǎng)激光的激光條紋。此外，集成無(wú)源組合器以組合激光條紋的輸出。為了產(chǎn)生所需波長(zhǎng)的激光，電激活經(jīng)適當(dāng)選擇的一個(gè)或多個(gè)激光條紋。
然而，眾所周知的是，無(wú)源組合器具有隨集成于激光裝置的激光條紋數(shù)目增加的固有最小損耗。因此，很難實(shí)現(xiàn)這種器件以支持大范圍的波長(zhǎng)。此外，該方法增加了激光裝置的占地要求，并減小了制造產(chǎn)量(由于集成無(wú)源元件所增加的復(fù)雜性)。


作為在附圖中示出的示例性實(shí)施方式而非限制，本發(fā)明將進(jìn)行描述，附圖中類似標(biāo)號(hào)表示類似元件，且其中圖1根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式示出了激光裝置的部分剖視立體圖；圖2示出了圖1激光裝置的橫截面圖；圖3a-3b示出了圖1激光裝置的操作原理；圖4a-4b分別示出了圖1的具有可移動(dòng)透鏡的MEMS的俯視圖、以及梳狀驅(qū)動(dòng)之一的部分放大圖；以及圖5根據(jù)一實(shí)施方式示出了具有圖1激光裝置的一個(gè)示例系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施方式包括，但并不限于激光裝置，和具有這種激光裝置的系統(tǒng)。
使用本領(lǐng)域技術(shù)人員通用的術(shù)語(yǔ)來(lái)描述說(shuō)明性實(shí)施方式的各個(gè)方面，以將他們工作的內(nèi)容轉(zhuǎn)達(dá)給本領(lǐng)域中的其它技術(shù)人員。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是可僅通過(guò)所描述各方面的一部分來(lái)實(shí)施本發(fā)明。為說(shuō)明目的，陳述了具體的數(shù)字、材料、以及配置以便于提供對(duì)各說(shuō)明性實(shí)施方式的透徹理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是可在沒(méi)有具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。在其它實(shí)例中，將公知特征省略或簡(jiǎn)化以便于不使說(shuō)明性實(shí)施方式混淆。
短語(yǔ)“在一實(shí)施方式中”被反復(fù)使用。該短語(yǔ)通常不是指同一實(shí)施方式；然而，它也可指同一實(shí)施方式。術(shù)語(yǔ)“包含”、“具有”以及“包括”是同義的，除非本文中另外指出。
現(xiàn)在參看圖1-2，其中根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，分別示出了激光裝置的部分剖視立體圖和側(cè)視圖。如圖所示，對(duì)于該實(shí)施方式，激光裝置100包括附于熱電冷卻器(TEC)104的激光條紋108，和具有可移動(dòng)透鏡106、且如圖所示地彼此相對(duì)設(shè)置的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)102。
激光條紋108包括許多條紋，其一個(gè)或多個(gè)可選擇性地激活以便于產(chǎn)生期望波長(zhǎng)的激光。它們一起(通過(guò)MEMS 102的幫助)使大范圍波長(zhǎng)中的選定波長(zhǎng)激光能夠選擇性地產(chǎn)生。結(jié)果，對(duì)于給定的可選波長(zhǎng)期望范圍(以及同樣的其它因素，諸如體積和總成本)，可制造成本相對(duì)較低的可調(diào)諧激光裝置。
在各個(gè)實(shí)施方式中，各個(gè)條紋或者各組條紋被進(jìn)一步設(shè)計(jì)成當(dāng)它們被激活以產(chǎn)生期望波長(zhǎng)的激光時(shí)，可通過(guò)控制提供被激活激光條紋或條紋組的光電器件的熱狀況來(lái)進(jìn)一步微調(diào)所輸出激光的波長(zhǎng)。在各個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)光電器件可用來(lái)提供激光條紋108?？赏ㄟ^(guò)多種技術(shù)的任一種來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)條紋的選擇，包括控制提供被激活激光條紋或條紋組的光電器件的熱狀況。
將MEMS 102設(shè)計(jì)成透鏡106可至少在沿X軸(如圖3a-3c所示)的任一方向機(jī)電地移動(dòng)，以適當(dāng)?shù)貙⑼哥R106與被激活的激光條紋對(duì)準(zhǔn)，從而將輸出激光聚焦到輸出介質(zhì)302，例如光纖。在各個(gè)實(shí)施方式中，基本上在實(shí)現(xiàn)沿X/-X方向的移動(dòng)的同時(shí)，也可任選地實(shí)現(xiàn)沿選定的Y和-Y方向之一的移動(dòng)。
在各個(gè)實(shí)施方式中，為了調(diào)節(jié)制造公差，MEMS 102還可進(jìn)一步設(shè)計(jì)成透鏡106也可沿Y軸在任一方向上機(jī)電地移動(dòng)，以適當(dāng)?shù)貙⑼哥R106與被激活的激光條紋對(duì)準(zhǔn)，從而將輸出激光聚焦到輸出介質(zhì)。在各個(gè)實(shí)施方式中，基本上在實(shí)現(xiàn)沿Y/-Y方向移動(dòng)的同時(shí)，也可任選地實(shí)現(xiàn)沿選定的X和-X方向之一的移動(dòng)。
可通過(guò)向MEMS 102提供許多可移動(dòng)元件、并將這些可移動(dòng)元件連接到透鏡106上以在期望的X(和/或Y)方向上移動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)透鏡106在1個(gè)或2個(gè)方向移動(dòng)的能力。
現(xiàn)在也參看圖4a-4b，其中根據(jù)一實(shí)施方式分別示出了MEMS驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的俯視圖和梳形驅(qū)動(dòng)之一的放大圖。如圖所示，對(duì)于該實(shí)施方式，MEMS102設(shè)置有多個(gè)微型驅(qū)動(dòng)402a、402b、402c和402d。梳狀驅(qū)動(dòng)402a-402b和402c-402d置于基底的相對(duì)兩側(cè)。此外，梳狀驅(qū)動(dòng)402a、402b、402c和402d被連接到兩個(gè)柔性懸梁412a-412b上，這些柔性懸梁412a-412b又有效地連接到透鏡106，以使MEMS 102能提供透鏡106期望機(jī)電X(和Y)移動(dòng)。在各個(gè)實(shí)施方式中，透鏡106被置于與柔性懸梁412a-412b相連的平臺(tái)414上。
將MEMS 102的邊緣引用為“上邊緣”、“下邊緣”和“側(cè)面邊緣”是為了便于理解，而不應(yīng)理解為限制于本發(fā)明的實(shí)施方式。如果從另一角度描述MEMS 102，可用其它方式引用這些邊緣。
仍然參看圖4a-4b，更具體地，對(duì)于該實(shí)施方式，微型驅(qū)動(dòng)402a、402b、402c和402d的每一個(gè)都是包含404a-404b兩部分的梳狀驅(qū)動(dòng)，其中一個(gè)部分基本上“固定”在基底上，而另一部分連接到柔性懸梁412a-412b之一的一端。在各個(gè)實(shí)施方式中，基本上“固定”在基底上的部分可被設(shè)計(jì)成通過(guò)一個(gè)或多個(gè)彈簧(未示出)“固定”于基底上。此外，如圖所示，每個(gè)部分404a-404b都具有多個(gè)齒(圖4b的406)，且部分404a-404b根據(jù)靜電原理工作。即，當(dāng)部分404a-404b被補(bǔ)充通電(激活)時(shí)，連接于柔性懸梁412a/412b一端的部分404a/404b朝向或背向基本上“固定”在基底上的部分404a/404b移動(dòng)。因此，前一部分可稱為可移動(dòng)部分，而后一部分可稱為“固定”部分。
在各個(gè)實(shí)施方式中，梳狀驅(qū)動(dòng)402a、402b、402c和402d可與彼此相同或不同的可變強(qiáng)度相結(jié)合來(lái)選擇性地激活，從而提供一個(gè)或兩個(gè)方向上的移動(dòng)。各個(gè)方向上的移動(dòng)量取決于激活的電壓強(qiáng)度、以及組合激活的選定梳狀驅(qū)動(dòng)之間的相對(duì)差值。
在可選實(shí)施方式中，可用類似的其它驅(qū)動(dòng)排列來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
因此，在操作時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)期望波長(zhǎng)的激光輸出，將一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)激光條紋108激活，以產(chǎn)生波長(zhǎng)在期望波長(zhǎng)鄰域中的光。該操作也可稱為粗略選擇。然后，可對(duì)所激活的激光條紋108進(jìn)行熱控制以提供期望波長(zhǎng)的激光。該操作也稱為激光輸出的微調(diào)。
然后，在上述粗略和微調(diào)操作之前或者基本上同時(shí)，可移動(dòng)透鏡106使其恰當(dāng)定位成將激光輸出光學(xué)耦合到諸如光纖的輸出介質(zhì)上。
因此，可制造更加成本合算的可調(diào)諧激光裝置。
圖5示出了根據(jù)一實(shí)施方式的一個(gè)示例通信系統(tǒng)。如圖所示，示例系統(tǒng)500包括如圖所示彼此耦合的數(shù)據(jù)路由子系統(tǒng)502和網(wǎng)絡(luò)接口模塊504。網(wǎng)絡(luò)接口模塊504用于將通信系統(tǒng)500光學(xué)耦聯(lián)到網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以是局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、電話網(wǎng)等等。這些網(wǎng)絡(luò)可以是專用的和/或公用的。對(duì)于該實(shí)施方式，網(wǎng)絡(luò)接口模塊504特別地包括圖1的激光裝置100。出于本說(shuō)明書(shū)的目的，網(wǎng)絡(luò)接口模塊504也可稱為通信接口。
還參看圖5，對(duì)于該實(shí)施方式，數(shù)據(jù)路由子系統(tǒng)502包括如圖所示彼此耦合的處理器512和存儲(chǔ)器514。存儲(chǔ)器514已在其中存儲(chǔ)了多個(gè)數(shù)據(jù)路由規(guī)則，根據(jù)這些規(guī)則處理器512路由通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口504接收的數(shù)據(jù)?？墒褂枚喾N數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)技術(shù)的任一種來(lái)存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)路由規(guī)則，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)技術(shù)包括但并不限于例如表格、連接表等等。可根據(jù)多種通信協(xié)議中的任一種來(lái)接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，這些通信協(xié)議包括但并不限于例如傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)。
在各個(gè)實(shí)施方式中，由處理器512執(zhí)行的任務(wù)可包括控制先前描述的激光條紋108的選擇性激活、其微調(diào)、以及透鏡106的移動(dòng)。在可選實(shí)施方式中，可將實(shí)際控制委托給一個(gè)或多個(gè)其它控制器(未示出)。即，處理器512通過(guò)這些其它控制器實(shí)現(xiàn)所需控制。因此，用于權(quán)利要求，處理器可稱為控制器，反之亦然，即這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)被視為可互換。
此外，在各個(gè)實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)路由系統(tǒng)502也可包括一個(gè)或多個(gè)傳感器(516)用于收集激光裝置100上的一個(gè)或多個(gè)性能度量，例如輸出激光的波長(zhǎng)和功率、一個(gè)或多個(gè)位置的溫度等等。這些傳感器還可與處理器512(或其代理、“下游”控制器，如果可行的話)耦合，以便于進(jìn)一步根據(jù)所收集的性能度量數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)它們的控制(周期地或?qū)崟r(shí)地)。在各個(gè)實(shí)施方式中，至少一部分傳感器被置于網(wǎng)絡(luò)接口模塊504之外。
除了激光裝置100與網(wǎng)絡(luò)接口模塊504的結(jié)合之外，元件502-504代表了本領(lǐng)域中已知的或待設(shè)計(jì)的廣泛范圍的這類元件。
在各個(gè)實(shí)施方式中，示例系統(tǒng)500可以是路由器、開(kāi)關(guān)、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器等等。
雖然本說(shuō)明書(shū)僅僅說(shuō)明并描述了特定實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，各種各樣的替換的和/或等效的實(shí)現(xiàn)可代替所說(shuō)明和描述的具體實(shí)施方式
。本申請(qǐng)旨在覆蓋本說(shuō)明書(shū)中討論的實(shí)施方式的任何更改和變化。因此，顯然本發(fā)明旨在僅由權(quán)利要求書(shū)及其等同方案所限定。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括一個(gè)或多個(gè)光電器件，具有多個(gè)可選擇性激活的光輸出源，以便于輸出具有波長(zhǎng)范圍內(nèi)期望波長(zhǎng)的激光；以及機(jī)電系統(tǒng)，整體組裝有所述一個(gè)或多個(gè)光電器件，所述機(jī)電系統(tǒng)包括透鏡，所述透鏡可機(jī)電地移動(dòng)從而與所述選擇性激活的一個(gè)或多個(gè)光輸出源光學(xué)耦合，以便于具有波長(zhǎng)范圍內(nèi)所述期望波長(zhǎng)的激光的所述輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的所述多個(gè)光輸出源的每一個(gè)被裝配成輸出所述波長(zhǎng)范圍的子集的激光。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的所述多個(gè)光輸出源的至少之一包括激光條紋。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)光電器件是可控的，以便于在所述波長(zhǎng)范圍的子集內(nèi)微調(diào)由所述選定光輸出源輸出的激光的波長(zhǎng)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的所述選定光輸出源包括激光條紋，所輸出激光的波長(zhǎng)可通過(guò)調(diào)節(jié)包括所述激光條紋的所述光電器件的熱狀況來(lái)微調(diào)。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括熱電冷卻器，它與所述一個(gè)或多個(gè)光電器件連接以冷卻所述一個(gè)或多個(gè)光電器件。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括與所述一個(gè)或多個(gè)光電器件耦合、以進(jìn)行所述光輸出器件的選擇的一個(gè)或多個(gè)控制器。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括與所述機(jī)電系統(tǒng)耦合以控制所述透鏡的移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)控制器。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述透鏡可在沿至少兩個(gè)基本上正交的軸的至少一個(gè)方向上移動(dòng)。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述透鏡可基本上同時(shí)在沿所述正交軸的第一軸的第一方向上、以及在沿所述正交軸的第二軸的第二方向上移動(dòng)。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括傳感器，以監(jiān)控所輸出激光的功率和波長(zhǎng)中的至少所選之一，且所述控制器進(jìn)一步與所述檢測(cè)器耦合、并至少部分地根據(jù)所述監(jiān)控的結(jié)果執(zhí)行對(duì)所述透鏡移動(dòng)的所述控制。
12.一種方法，包括選擇一個(gè)或多個(gè)光電器件的多個(gè)光輸出源之一，用于輸出波長(zhǎng)范圍內(nèi)期望波長(zhǎng)的激光；以及移動(dòng)整體組裝有所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的機(jī)電系統(tǒng)的透鏡，從而與所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的所述光輸出源中所選的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)耦合，以便于輸出在所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的所述期望波長(zhǎng)的激光。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的所述多個(gè)光輸出源的每一個(gè)被裝配成輸出所述波長(zhǎng)范圍的子集的激光。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的所述多個(gè)光輸出源的至少之一包括激光條紋。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法還包括微調(diào)由所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的光輸出源的選定之一輸出的激光的波長(zhǎng)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的所述選定光輸出源包括激光條紋，且所述微調(diào)包括調(diào)節(jié)包括所述激光條紋的所述光電器件的熱狀況。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述移動(dòng)包括在第一方向、和基本上與所述第一方向正交的第二方向上移動(dòng)所述透鏡。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括用與所述一個(gè)或多個(gè)光電器件相連接的熱電冷卻器冷卻所述一個(gè)或多個(gè)光電器件。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括監(jiān)控輸出激光的功率和波長(zhǎng)中的至少所選之一，并至少部分地根據(jù)所述監(jiān)控的結(jié)果實(shí)現(xiàn)所述透鏡的移動(dòng)。
20.一種系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)路由子系統(tǒng)，包括具有多個(gè)數(shù)據(jù)路由規(guī)則的存儲(chǔ)器，以及耦合到所述存儲(chǔ)器、以至少部分地根據(jù)所述數(shù)據(jù)路由規(guī)則來(lái)路由數(shù)據(jù)的處理器；以及網(wǎng)絡(luò)接口模塊，耦合到所述數(shù)據(jù)路由子系統(tǒng)以向所述數(shù)據(jù)路由子系統(tǒng)光學(xué)傳送數(shù)據(jù)，所述網(wǎng)絡(luò)接口模塊包括一個(gè)或多個(gè)光電器件，具有可選擇以便于輸出波長(zhǎng)范圍內(nèi)期望波長(zhǎng)激光的多個(gè)光輸出源，以及整體組裝有所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的機(jī)電系統(tǒng)，所述機(jī)電系統(tǒng)包括一透鏡，所述透鏡可機(jī)電地移動(dòng)從而與所述光輸出源中選定的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)耦合，以便于輸出所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的所述期望波長(zhǎng)的激光。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的所述多個(gè)光輸出源的每一個(gè)被裝配成輸出所述波長(zhǎng)范圍的子集的激光。
22.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的所述多個(gè)光輸出源的至少之一包括激光條紋。
23.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)光電器件是可控的，以在所述波長(zhǎng)范圍的子集內(nèi)微調(diào)由選定光輸出源輸出的激光波長(zhǎng)。
24.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)光電器件的所述選定光輸出源包括激光條紋，所輸出激光的波長(zhǎng)可通過(guò)調(diào)節(jié)包括所述激光條紋的所述光電器件的熱狀況來(lái)微調(diào)。
25.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡可在沿兩個(gè)基本上正交的軸的任一方向上移動(dòng)。
全文摘要
本文描述了一種調(diào)諧激光裝置，它具有提供多個(gè)可選擇性激活的光輸出源的一個(gè)或多個(gè)光電器件，以及整體組裝可移動(dòng)透鏡。
文檔編號(hào)H01S5/42GK1961463SQ200580017435
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
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