專利名稱：半導體激光器中的熱補償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導體激光器，具體涉及使用微加熱器來補償半導體 激光器中的模式跳變和波長漂移。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般涉及可按照各種方式配置的半導體激光器。例如且為了說 明而非限制地，通過將諸如分布式反饋(DFB)激光器或分布式布拉格反 射鏡(DBR)激光器之類的單波長激光器與諸如二次諧波發(fā)生(SHG)晶 體之類的光波長轉(zhuǎn)換裝置組合可將短波長源配置成用于高速調(diào)制。通過將 例如1060 nm的DBR或DFB激光器調(diào)諧至SHG晶體的光譜中心，這將波 長轉(zhuǎn)換成530 nm，可將SHG晶體配置成產(chǎn)生基波激光信號的較高次諧波。 然而，諸如MgO摻雜的周期性極化鈮酸鋰(PPLN)之類的SHG晶體的波 長轉(zhuǎn)換效率強烈依賴于激光二極管與SHG裝置之間的波長匹配。如熟悉激 光器設(shè)計的技術(shù)人員所能理解地，DFB激光器是利用刻蝕到半導體材料中 的格柵或類似結(jié)構(gòu)作為反射介質(zhì)的諧振腔激光器。DBR激光器是其中刻蝕 光柵與半導體激光器的電子泵浦區(qū)物理分離的激光器。SHG晶體利用非線
性晶體的二次諧波發(fā)生性質(zhì)來使激光輻射的頻率翻倍。
對典型的PPLN SHG裝置來說，PPLN SHG裝置所允許的波長寬度非 常小，波長轉(zhuǎn)換帶寬的半最大值全帶寬(FWHM)僅為0.16nm，換算成溫 度變化為約2.7 。C 。 一旦輸入波長偏離SHG的特征相位匹配波長，目標波長處的輸出功率就急劇降低。本發(fā)明人已認識到多個工作參數(shù)不利地影 響這些類型的激光器裝置中的波長匹配。例如，當增益區(qū)上的驅(qū)動電流變
化時，DBR激光器的波長改變。此外，工作溫度變化對SHG波長和激光器 波長的相位匹配具有不同影響。因此，難以制造激光二極管和SHG晶體完 美波長匹配的封裝。
已知在利用二次諧波發(fā)生開發(fā)激光源時有與波長匹配和穩(wěn)定相關(guān)聯(lián)的 挑戰(zhàn)，本發(fā)明人已認識到能有效調(diào)諧以通過與SHG晶體和其它波長轉(zhuǎn)換裝 置正確的波長匹配實現(xiàn)最優(yōu)輸出功率的半導體激光器的潛在優(yōu)點。例如， 本發(fā)明人已認識到，如果在工作期間將半導體的波長保持在穩(wěn)定值，則可 高速調(diào)制短波長裝置而沒有過多噪聲，同時保持無波動二次諧波輸出功率。 對于視頻應(yīng)用，通常需要將光功率(例如綠光)調(diào)制成10到100 MHz的基 頻和約40 dB的消光比。高調(diào)制速度和大開/關(guān)比的這個組合仍是一個要克 服的挑戰(zhàn)性任務(wù)。本發(fā)明涉及用于利用集成在半導體激光器中的單片微加 熱器調(diào)制半導體激光器和波長使之匹配波長轉(zhuǎn)換器的方法。本發(fā)明一般還 涉及激光源的波長匹配和穩(wěn)定，而與是否調(diào)制激光器或在激光源中是否采 用二次諧波發(fā)生無關(guān)。
可以理解，對本發(fā)明實施例的以下詳細描述旨在提供用于理解所要求 保護的本發(fā)明的本質(zhì)和特性的概觀或框架。所包括的附圖用于提供對本發(fā) 明的進一步理解，且被結(jié)合到本說明書中并構(gòu)成其一部分。附圖示出本發(fā) 明的各個實施例，并與本描述一起用于說明本發(fā)明的原理和操作。
附圖簡述
以下本發(fā)明的具體實施例的詳細描述可在結(jié)合以下附圖閱讀時得到最
佳的理解，附圖中相同的結(jié)構(gòu)用相同的附圖標記指示，且其中


圖1A是根據(jù)本發(fā)明的光耦合到光波長轉(zhuǎn)換裝置且包括微加熱元件結(jié)
構(gòu)的DFB或相似類型的半導體激光器的示意圖1B是根據(jù)本發(fā)明的光耦合到光波長轉(zhuǎn)換裝置且包括微加熱元件結(jié)
構(gòu)的DBR或相似類型的半導體激光器的示意圖2A示出在沒有利用根據(jù)本發(fā)明的熱補償?shù)那闆r下DBR半導體激光器中的溫度上升；
圖2B示出當以常規(guī)方式驅(qū)動DBR半導體激光器的增益區(qū)時激射波長 隨時間的變化；
圖3A示出在沒有利用根據(jù)本發(fā)明的熱補償?shù)那闆r下DFB半導體激光 器中的溫度上升；
圖3B示出在常規(guī)驅(qū)動的DFB半導體激光器中，熱誘導圖案化效應(yīng) (thermally-induced patterning effect)使激光波長隨時間漂移的方式；
圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的結(jié)合微加熱元件結(jié)構(gòu)的半導體激光器 的截面示意圖5是根據(jù)本發(fā)明的包括驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)和微加熱元件結(jié)構(gòu)的電極層的 俯視示意圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的結(jié)合微加熱元件結(jié)構(gòu)的半導體激光器 的示意圖7和8是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的補償半導體激光器中熱誘導 圖案化效應(yīng)的方法的時序圖9示出當半導體激光器中加熱元件驅(qū)動電流lH減小而激光驅(qū)動電流
lD增大時結(jié)溫的超調(diào)；以及
圖10和11是示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的補償半導體激光器中熱 誘導圖案化效應(yīng)的方法的時序圖。
詳細描述
圖1A和IB分別是光耦合到光波長轉(zhuǎn)換裝置80的DFB和DBR半導 體激光器的示意圖。半導體激光器IO所發(fā)射的光束可以直接耦合到波長轉(zhuǎn) 換裝置80的波導中，或通過校準和聚焦光學裝置或某些合適類型的光學元 件或光學系統(tǒng)耦合。波長轉(zhuǎn)換裝置80將入射光轉(zhuǎn)換成高次諧波并輸出經(jīng)轉(zhuǎn) 換的信號。
如熟悉DFB激光器設(shè)計的技術(shù)人員所能理解地，圖1A中示意性示出 的DFB半導體激光器10包括一般沿激光器10內(nèi)所結(jié)合的脊波導40的方 向延伸的分布式反饋光柵。在激光器裝置中結(jié)合在圖1A中未示出但在下文中參考圖4-6討論的驅(qū)動電極以產(chǎn)生激光器10工作所必需的電偏壓V偏壓。 在下文中也將進一步具體描述的加熱元件條62、 64在激光器10的脊波導 相對兩側(cè)沿分布式反饋光柵的至少一部分延伸。為清楚地示出，已將加熱 元件條62和64的相對大小放大，且已相對于脊波導40在激光器10內(nèi)的 真實位置示意性地示出脊波導40。圖4-5和所附文字提供了對用于本發(fā)明 背景中的波導40、驅(qū)動電極、以及加熱元件條62、 64的一個優(yōu)選配置的更 好說明。
如熟悉DBR激光器設(shè)計的技術(shù)人員將理解地，圖1B中示意性示出的 DBR激光器IO包括波長選擇區(qū)12、相位匹配區(qū)14、以及增益區(qū)16。例如， 波長選擇區(qū)12通常包括位于激光器腔的有源區(qū)外的第一級或第二級布拉格 光柵。該區(qū)域提供波長選擇，因為光柵起反射鏡的作用，其反射系數(shù)取決 于波長。DBR激光器IO的增益區(qū)16提供激光器的主要光增益，而相位匹 配區(qū)14在增益區(qū)16的增益材料和波長選擇區(qū)12的反射材料之間產(chǎn)生可調(diào) 相移。可按照采用或不采用布拉格光柵的多種合適的替換配置提供波長選 擇區(qū)12。脊波導40穿過波長選擇區(qū)12、相位匹配區(qū)14、以及增益區(qū)16 延伸。加熱元件條62A、 64A、 62B、 64B、 62C、以及64C被結(jié)合在波長 選擇區(qū)12、相位匹配區(qū)14、增益區(qū)16或其組合中，且一般沿脊波導40的 方向。
圖1A和1B中所示的波長轉(zhuǎn)換裝置80的波長轉(zhuǎn)換效率取決于半導體 激光器10和波長轉(zhuǎn)換裝置80之間的波長匹配。當激光器IO的輸出波長偏 離波長轉(zhuǎn)換裝置80的波長轉(zhuǎn)換帶寬時，波長轉(zhuǎn)換裝置80中所產(chǎn)生的高次 諧波的輸出功率急劇降低。例如，在12 mm長的PPLN SHG裝置的情況下， 通常半導體激光器10中約2X:的溫度變化足以使激光器10的輸出波長在波 長轉(zhuǎn)換裝置80的0.16nm的半最大值全帶寬(FWHM)轉(zhuǎn)換帶寬之外。
本發(fā)明人已經(jīng)認識到將電流注入半導體激光器中會改變激光器的溫 度。進一步參考圖2A和2B，其中圖2A中的線A示出增益區(qū)溫度，而圖 2A中的線B示出DBR區(qū)溫度。當以常規(guī)方式驅(qū)動DBR半導體激光器的增 益區(qū)時，增益區(qū)的有源區(qū)和包覆區(qū)首先被加熱，且增益區(qū)的折射率增大。 這導致光程長度增加，而且如圖2B中所示，激射光譜隨時間向較長波長移動。這種模式跳變現(xiàn)象以圖2B中所示的方式重復，直到從驅(qū)動電流中產(chǎn)生
的熱穿過增益區(qū)厚度傳播并到達半導體激光器底部。此時，例如在圖2A和 2B中所示實施例中為約lms時，包括增益區(qū)、相位區(qū)和DBR區(qū)的整個激 光器芯片開始經(jīng)歷顯著的溫度上升，而且激射波長穩(wěn)定地增大且溫度隨時 間升高。在圖2B中圖形化地示出了溫度從約lms開始穩(wěn)定升高。
這種熱誘導的波長變化導致DBR激光器的不合需要的圖案化效應(yīng)。在 任何時候，DBR激光器的溫度分布及其波長都取決于其工作歷史，例如積 分至此時的熱負載和熱耗散。如果作為激光器熱過程的函數(shù)的這種熱誘導 圖案化效應(yīng)未得到補償，其會導致激光器波長以圖2B中所示的方式在DBR 光柵波長附近模式跳變，從而導致所生成的高次諧波光波的輸出功率中的 噪聲。對顯示器應(yīng)用來說，由模式跳變產(chǎn)生的噪聲會在圖像中產(chǎn)生不同亮 度的掃描線和某些偽像。同樣，由注入增益區(qū)的長電流脈沖引起的熱誘導 圖案化效應(yīng)會導致DBR激光器波長以圖2B所示方式完全偏離其優(yōu)選值或 完全偏離相關(guān)聯(lián)的SHG波長轉(zhuǎn)換裝置的帶寬，其中偏離從約1ms開始。例 如，在顯示器應(yīng)用中，由激光器波長漂移產(chǎn)生的噪聲會導致圖像掃描線丟 失。
圖3A和3B圖形地示出在沒有利用根據(jù)本發(fā)明的熱補償?shù)那闆r下常規(guī) 驅(qū)動的DFB半導體激光器的特性。向DFB半導體激光器中注入電流會使 激光器的有源區(qū)和包覆區(qū)的溫度以圖3A所示的方式隨時間升高。這種溫度 隨時間的升高導致DFB激光器折射率增大，從而導致激光器的光程長度和 布拉格光柵波長都增大。因此，激射光譜以圖3B中所示方式連續(xù)移向較長 波長。如以上在DBR半導體激光器背景下所陳述地，熱誘導的波長變化還 導致DFB激光器的不合需要的圖案化效應(yīng)。在任何時候，DFB激光器的溫 度分布和激射波長都取決于激光器的工作歷史，即積分至此時的熱負載和 熱耗散。如果未得到補償，這種熱誘導圖案化效應(yīng)會使激光器波長偏離其 優(yōu)選值或與其相關(guān)聯(lián)的SHG波長轉(zhuǎn)換裝置的帶寬。
本發(fā)明涉及在增益區(qū)注入電流被調(diào)制時補償半導體激光器中的熱誘導 圖案化效應(yīng)的多種控制方案。因此，本發(fā)明提供一種無需使用外部調(diào)制器 的高速調(diào)制方法，該方法針對諸如綠光激光器之類的工作于例如約4卯nm和約565 nm之間的范圍中的短波長激光器裝置。根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制方案允 許半導體激光器和相關(guān)聯(lián)的波長轉(zhuǎn)換裝置例如SHG晶體之間的精確波長匹 配。以此方式，完全利用了半導體激光器的輸出光且能獲得高效的短波長 激光源，因為本文中所描述的調(diào)制方法提供相對較低的功耗，且不會像其 它波長調(diào)制方案一樣使激光器輸出功率或線寬下降那么多。
根據(jù)本發(fā)明的一種控制方案，提供給結(jié)合在半導體激光器中的一個或 多個微加熱器的電流被控制成將激光器的溫度保持在相對恒定的水平。具 體地說，參考圖4-6，雖然本發(fā)明不限于使用特定微加熱元件結(jié)構(gòu)，但在本 文中具體參考了可用來以本文中所描述的方式控制半導體激光器10或其選 定部分的溫度的合適微加熱元件。半導體激光器10可包括具有有源區(qū)30 的半導體襯底20、脊波導40、驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)、以及微加熱元件結(jié)構(gòu)。在所 示實施例中，驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動電極元件50，而微加熱元件結(jié)構(gòu)包括 —對加熱元件條62、 64。有源區(qū)30由半導體襯底20內(nèi)的P和N型半導體 材料限定，而且被配置成在由驅(qū)動電極元件50和在襯底20中限定的相應(yīng) 的N型區(qū)25所產(chǎn)生的電偏壓V,下光子受激發(fā)射。半導體激光器10的波 長輸出取決于脊波導40和有源區(qū)30的溫度，而微加熱元件結(jié)構(gòu)被配置成 改變脊波導40和有源區(qū)30的溫度以調(diào)諧波長輸出。
可包括凸出或掩埋脊結(jié)構(gòu)的脊波導40被定位成沿著半導體激光器10 的縱向Z光學地引導光子受激發(fā)射。為了限定和描述本發(fā)明，應(yīng)注意在涉 及半導體激光器設(shè)計和制造的現(xiàn)有技術(shù)文獻中示教了能結(jié)合本發(fā)明概念的 各種類型的半導體激光器的具體結(jié)構(gòu)。舉例來說而非限制，半導體激光器 10可包括限定分布式反饋(DFB)配置或分布式布拉格反射鏡(DBR)配 置的激光二極管。
沿半導體激光器IO的縱向Z延伸的微加熱元件結(jié)構(gòu)的加熱元件條62、 64由一種材料制成，該材料被設(shè)計成在電流沿大致平行于脊波導的縱 向——即沿條62、 64的長度方向——延伸的路徑流動時能發(fā)熱。舉例來說 而非作為限制，可構(gòu)想pt、 Ti、 Cr、 Au、 W、 Ag、以及Al可適于單獨地 或組合地形成條62、 64。例如，優(yōu)選可利用包括Au和Pt的合金來形成加 熱元件條62、 64。如圖4所示，加熱元件條62、 64被橫向定位在脊波導40的相對兩側(cè)，以使加熱元件條62之一沿脊波導40的一側(cè)延伸，而另一加熱元件條64沿脊波導40的另一側(cè)延伸。另外，驅(qū)動電極元件50也在脊波導40的相對兩側(cè)橫向延伸。至加熱元件條62、 64的驅(qū)動電流可受控制以改變它所產(chǎn)生的熱從而調(diào)諧或鎖定半導體激光器的波長。
如圖4進一步所示，其中驅(qū)動電極元件50的橫向部分52、 54在脊波導40的相對兩側(cè)上橫向延伸，優(yōu)選可排列驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)和微加熱元件結(jié)構(gòu)以使驅(qū)動電極元件50的橫向部分52和相應(yīng)的加熱元件條62沿脊波導40的同一側(cè)延伸，從而在脊波導40的同一側(cè)上占據(jù)公共制造層的相應(yīng)部分。同樣，驅(qū)動電極元件50的橫向部分54和相應(yīng)的加熱元件條64沿脊波導40的另一側(cè)延伸，從而在脊波導40的另一側(cè)上占據(jù)公共制造層的相應(yīng)部分。在本文中所使用的"公共制造層"是半導體器件中包括定位成使其可在公共制造步驟中制造的一個或多個組件的一層。本文中標識為在公共制造層中的組件不應(yīng)解釋為必須在公共平面中制造。例如，參考圖4，驅(qū)動電極元件50和加熱元件條62、 64不完全共面，但它們可在公共制造步驟中形成。因此，可以說它們處于公共制造層中。相反，驅(qū)動電極元件50和有源區(qū)30不能說處于公共制造層中，因為形成這些組件的材料的性質(zhì)和組件的位置不適于在公共步驟中制造。
本發(fā)明人已認識到通過采用圖4所示類型的薄膜微加熱器設(shè)計能實現(xiàn)半導體激光器的調(diào)諧和穩(wěn)定，其中加熱元件條62、 64被設(shè)置在脊波導40的兩側(cè)上并與驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)結(jié)合。具體地說，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計，通過允許將加熱元件條62、64與公共制造層中的驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)結(jié)合可在脊波導40的公共側(cè)優(yōu)化加熱元件條62、 64的位置。雖然在圖4和5中示出了其中驅(qū)動電極元件50和相應(yīng)的加熱元件條62、 64沿脊波導40的兩側(cè)延伸的本發(fā)明，但可構(gòu)想驅(qū)動電極元件50無需包括橫向部分52、 54或設(shè)置在脊波導40的兩側(cè)上。
圖4還示出了從微加熱元件結(jié)構(gòu)的加熱元件條62、 64穿過半導體襯底20延伸至有源區(qū)30的相應(yīng)直接加熱路徑22、 24。根據(jù)本發(fā)明所示實施例，加熱元件條62、 64被定位成使驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)基本上不會干擾直接加熱路徑22、 24。通過參考驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)的部分與直接加熱路徑22、 24干擾而"消散"的熱量，可量化與直接加熱路徑的"顯著"干擾。例如，可構(gòu)想會使到達有源區(qū)30的熱量減少超過約10%到約25%的干擾會是對直接加熱路徑的"顯著"干擾。在一些構(gòu)想的優(yōu)選實施例中，干擾程度對應(yīng)于少于約5%的定向熱減少。在構(gòu)想的其它實施例中，加熱元件條62、 64被定位成使驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)完全避免干擾直接加熱路徑22、 24。在所有這些實施例中，能最小化歸因于驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)的任意散熱效應(yīng)，或至少將其顯著減少。
應(yīng)當將微加熱元件結(jié)構(gòu)定位成足夠靠近有源區(qū)30以確保加熱元件條62、 64產(chǎn)生的熱快速到達有源區(qū)30區(qū)域，例如在約4微秒或更短時間內(nèi)。舉例來說而非作為限制，可定位微加熱元件結(jié)構(gòu)的加熱元件條62、 64以使它們從有源區(qū)30的PN結(jié)移位少于約5 nm?？蓸?gòu)想如果形成條62、 64和驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)的制造工藝充分精確，則加熱元件條62、 64與有源區(qū)30之間的間隔可顯著小于5pm，例如約2iLim。
務(wù)必確保驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)的工作不受微加熱元件結(jié)構(gòu)的導電元件約束。例如，最后可優(yōu)選確保微加熱元件結(jié)構(gòu)的加熱元件條62、 64從驅(qū)動電極元件50移位至少約2pm。如圖4所示，形成加熱元件條62、 64的電阻性薄膜與形成驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)和微加熱元件結(jié)構(gòu)的多個導電層可在直接在半導體襯底20上沉積的電絕緣薄膜70上形成。還應(yīng)注意的是可在加熱元件條62、64上形成薄保護涂層。
參考圖5，優(yōu)選驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)可包括陽極電極區(qū)56以及在脊波導40之上和周圍形成的用于電流注入和熱耗散的P型金屬的驅(qū)動電極元件50。陽極金屬通過在加熱元件條62、 64和加熱元件觸點焊盤66周圍形成的導電跡線55連接到P型金屬的驅(qū)動電極元件50。加熱元件條62、 64位于脊40的兩側(cè)上，距離有源區(qū)30的PN結(jié)數(shù)微米到數(shù)十微米。在加熱元件條62、64和P型金屬之間有數(shù)微米的間隙用于電絕緣。在加熱元件條62、 64和陽極電極區(qū)56以及加熱元件觸點焊盤66之間也有間隙。此間隙寬度可被設(shè)計成使加熱元件條62、 64產(chǎn)生的熱不會通過陽極電極區(qū)56顯著地耗散。如上所述，構(gòu)想前述間隙寬度優(yōu)選為至少十微米。構(gòu)想通過參考陽極電極區(qū)56的各個部分與加熱元件觸點焊盤66"消散"的熱量，可量化由加熱元件條所產(chǎn)生的"顯著"熱耗散。例如，可構(gòu)想會使到達有源區(qū)30的熱量減少超
過約10%到約25%的這些元件的任何耗散會是"顯著的"。在一些構(gòu)想的優(yōu)選實施例中，耗散程度對應(yīng)于少于約5%的定向熱減少。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，加熱元件條62A、 64A、 62B、 64B被配置成沿波長選擇區(qū)12和相位匹配區(qū)14中脊波導40的縱向延伸，但在增益區(qū)16中不會延伸很大的距離。在需要對波長選擇區(qū)12和相位匹配區(qū)14進行熱控制的背景中，這種類型的配置具有操作優(yōu)點。
本發(fā)明構(gòu)想通過改變波長選擇區(qū)12或相位匹配區(qū)14的溫度進行熱調(diào)諧。本發(fā)明還構(gòu)想通過改變波長選擇區(qū)12或相位匹配區(qū)14的溫度進行熱調(diào)諧——允許在沒有模式跳變的情況下連續(xù)調(diào)諧波長的本發(fā)明一個特征。此外，本發(fā)明構(gòu)想可在區(qū)域12、 14、 16中的任一個上制造本文中所描述的集成式微加熱器，諸如通過相位熱補償和/或增益熱補償來去除模式跳變，從而在增益電流調(diào)制期間實現(xiàn)波長穩(wěn)定。因此，本發(fā)明構(gòu)想在某些環(huán)境下優(yōu)選控制增益區(qū)16的溫度，或者單獨或組合地控制波長選擇區(qū)12和相位匹配區(qū)14的溫度。在優(yōu)選控制多個區(qū)域的溫度的情況下，加熱元件條和相關(guān)聯(lián)的微加熱元件結(jié)構(gòu)被配置成能對各個區(qū)域中的加熱進行獨立控制。
參考圖6，根據(jù)本發(fā)明另一實施例，微加熱元件結(jié)構(gòu)包括在脊波導40上沿半導體激光器10的縱向Z延伸的加熱元件條65。在DBR型激光器的背景下，圖6所示類型的加熱元件條65可用來有效地加熱DBR型激光器(參見圖1B)的波長選擇區(qū)12或相位匹配區(qū)14，因為這些區(qū)域可被制造成排除驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)的導電元件。如圖6所示，驅(qū)動電極元件52、 54可沿著脊波導40設(shè)置，其中包括它們是必要或優(yōu)選的。
如圖6所示，在加熱元件條65和脊波導40之間沿半導體激光器10的縱向Z延伸的中間空間不包括來自驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)的任意導電元件。因此，可在有源區(qū)30和加熱元件條65之間建立不受會使系統(tǒng)散熱的導電元件阻礙的直接加熱路徑。可構(gòu)想加熱元件條65的寬度可優(yōu)選至少與有源區(qū)30的寬度一樣大，但不足有源區(qū)30寬度的約四倍。
雖然上述微加熱元件結(jié)構(gòu)可代表根據(jù)本發(fā)明的用于控制激光器溫度的優(yōu)選裝置，但應(yīng)注意本發(fā)明的溫度控制方案不一定限于使用這樣的結(jié)構(gòu)。例如，根據(jù)本發(fā)明一個實施例，提供了一種補償半導體激光器中熱誘導圖案化效應(yīng)的方法，其中對于所述加熱元件由所述加熱元件驅(qū)動電流lH驅(qū)動的持續(xù)時間的至少一部分來說，當激光器的驅(qū)動電流lD處于相對低值時激光器的加熱元件驅(qū)動電流lH被設(shè)置成相對高值。另外，對加熱期間的至少一部分來說，當激光器的驅(qū)動電流lD處于相對高值時，激光器的加熱元件驅(qū)動電流lH可設(shè)置成相對低值。在沒有具體標識真實電流大小的情況下參考了多種場合下相對高值和相對低值的電流，因為選擇用來驅(qū)動特定激光器的加熱元件的實際電流大小和特定激光器的有源區(qū)將取決于激光器的構(gòu)造和加熱元件的設(shè)計。為了描述和限定本發(fā)明，應(yīng)注意在本文中將加熱元件驅(qū)動電流lH描述為關(guān)于彼此相對較高和相對較低，而不是關(guān)于諸如激光器驅(qū)動電流ID之類的其它電流值。同樣，在本文中將激光器驅(qū)動電流ID描述為關(guān)于彼此相對較高和相對較低，而不關(guān)于諸如加熱元件驅(qū)動電流Ih之類的其它電流值。
在本申請中通篇引用了各種類型的電流。為了描述和限定本發(fā)明，應(yīng)注意這樣的電流指代電流。此外，為了限定和描述本發(fā)明，應(yīng)注意本文中引用"控制"電流不一定意味著主動控制電流或因變于任意參考值控制電流。相反，可構(gòu)想可僅通過建立電流大小來控制電流。
更具體地，對圖1A中所示類型的DFB型半導體激光器來說，激光器中的總體溫度變化包括由激光器驅(qū)動電流lD引起的溫度變化和由加熱元件驅(qū)動電流IH引起的溫度變化。加熱元件驅(qū)動電流IH可被控制，即減小或增大，以通過減小有源區(qū)結(jié)溫Tj的總體變化來減輕由半導體激光器中歷史熱狀況引起的熱誘導圖案化效應(yīng)。因此，能將調(diào)制激光器輸出信號的波長保持在優(yōu)選值，例如匹配相耦合的波長轉(zhuǎn)換裝置的最優(yōu)波長的值。因為光
柵覆蓋了 DFB型激光器有源區(qū)的整個長度，所以光程長度和光柵波長分別
是公共光路徑的折射率的函數(shù)。因此，通過保持光柵區(qū)溫度恒定可穩(wěn)定光程長度和光柵波長。
根據(jù)熱動力學觀點，由微加熱器產(chǎn)生的熱擴散到激光器的有源區(qū)需要大量的時間，因為微加熱器與有源區(qū)偏移例如幾微米。另一方面，電流注入直接加熱激光器有源區(qū)。因此，根據(jù)本發(fā)明另一實施例，在激光器驅(qū)動電流ID開始增大之前，控制加熱元件驅(qū)動電流IH以使其減小。此外，雖然并非必需，構(gòu)想可在激光器驅(qū)動電流lD開始減小之前控制加熱元件驅(qū)動電
流Ih以使其増大。
圖7是示出補償半導體激光器中熱誘導的圖案化效應(yīng)的方法的時序圖，其中經(jīng)調(diào)制激光器驅(qū)動電流lD的相位相對于加熱元件驅(qū)動電流lH的相位角延時時間延遲At。在圖7中，經(jīng)過時間沿X軸繪制，而激光器驅(qū)動電流Id、加熱元件驅(qū)動電流IH、調(diào)制激光器輸出信號P、、結(jié)溫T;、激射波長
、、以及SHG輸出功率？w/2沿y軸繪制。
如圖7所示，在DFB激光器耦合到SHG波長轉(zhuǎn)換裝置的背景下，最初在連續(xù)波條件下實現(xiàn)DFB激光器和SHG晶體的波長匹配。然后轉(zhuǎn)換到
調(diào)制模式。在將激光器驅(qū)動電流lD變成相對高值之前將加熱元件驅(qū)動電流
lH變成相對低值。構(gòu)想時間延遲At的范圍可以取決于集成式微加熱器配置從亞微秒到數(shù)微秒。同樣，在將激光器驅(qū)動電流lD變成相對低值之前將加熱元件驅(qū)動電流lH變成相對高值。
以此方式，可控制在圖8中示為0.45瓦幅值方波的加熱元件驅(qū)動電流lH以將結(jié)溫Tj保持在基本恒定值。例如，根據(jù)圖8中所示本發(fā)明的實施例，其中結(jié)溫Tj表示為下部實線，結(jié)溫Tj被保持在約40.5°C和約41.5°C之間。在實施本發(fā)明時，構(gòu)想基本恒定的結(jié)溫將落在約士2。C或更優(yōu)選約i0.5。C的溫度變化帶內(nèi)。如果變化僅占溫度分布的相對短暫部分，例如對具有數(shù)十微秒量級的持續(xù)時間的溫度分布圖例來說僅占幾微秒量級，那么包括溫度尖峰或在上述帶之外的其它溫度變化的結(jié)溫分布也可認為是基本恒定的。
在圖8中，等于加熱元件驅(qū)動電流lH和激光器驅(qū)動電流b之間相位角的時
間延遲At是明顯的。
參考圖9可說明本發(fā)明的補償方案的進一步改進，其中繪制了在加熱元件驅(qū)動電流減小和激光器驅(qū)動電流增大之后作為時間函數(shù)的計算結(jié)溫。圖9還給出了計算結(jié)溫T,中分別來自加熱元件驅(qū)動電流減小和激光器驅(qū)動電流增大的分量。在圖9中這些相應(yīng)分量溫度曲線被標記為Id和Ih以闡明
其與激光器驅(qū)動電流lD和加熱元件驅(qū)動電流lH的相應(yīng)關(guān)系。在調(diào)制期間，
當激光器驅(qū)動電流ID從低變高而加熱元件驅(qū)動電流lH從高變低時，結(jié)溫Tj在導通狀態(tài)開始時呈現(xiàn)出從其目標值的超調(diào)，然后逐漸地下降并穩(wěn)定。 因為結(jié)溫Tj響應(yīng)于激光器驅(qū)動電流b的變化而改變比響應(yīng)于加熱元件驅(qū)動 電流的變化而改變更快，所以產(chǎn)生此超調(diào)。
通過在激光器驅(qū)動電流lD和加熱元件驅(qū)動電流lH信號中納入時間延遲 △t，本發(fā)明部分補償上述超調(diào)。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，通過控制加熱元 件驅(qū)動電流lH的大小以使由歸因于激光器驅(qū)動電流lD的加熱和歸因于加熱 元件驅(qū)動電流lH的加熱引起的溫度升高總和基本保持恒定。參考圖10和 11，例如，不僅預先調(diào)小加熱元件驅(qū)動電流IH，而且還將其改變成相比于 加熱元件驅(qū)動電流lH被保持在相對恒定低值的較低電流值的情況更低的電 流值。相反，在圖7和8所示的本發(fā)明實施例中，加熱元件驅(qū)動電流lH及 時從基本恒定相對低值向基本恒定相對高值轉(zhuǎn)變。
根據(jù)圖10和ll所示的本發(fā)明實施例，加熱元件驅(qū)動電流lH被控制成
使其相對低值部分包括最小電流值部分a和最大電流值部分b。加熱元件驅(qū) 動電流可如圖10所示沿按步進增量升高的溫度分布從最小電流值部分a向 最大電流值部分b轉(zhuǎn)變，或如圖11所示逐漸地轉(zhuǎn)變。在任一種情況下，加 熱元件驅(qū)動電流lH從相對較高加熱元件驅(qū)動電流IH向最小電流值部分a轉(zhuǎn) 變，從最小電流值部分a向最大電流值部分b轉(zhuǎn)變，以及從最大電流值部 分b向相對較高加熱元件驅(qū)動電流lH轉(zhuǎn)變。
可構(gòu)想高通頻率濾波器或類似硬件可用來實現(xiàn)加熱元件驅(qū)動電流IH的 上述變化和所提到的激光器驅(qū)動電流lD與加熱元件驅(qū)動電流lH信號中的時 間延遲At。根據(jù)本發(fā)明的此方面，加熱元件驅(qū)動電流IH的幅值和相位角添
加了高通濾波器響應(yīng)以最佳補償由激光器驅(qū)動電流引起的光程長度變化。
頻域中的濾波器響應(yīng)大約是由激光驅(qū)動電流lD和加熱元件驅(qū)動電流lH引起 的頻率相關(guān)溫度響應(yīng)之間的差異。通過對由激光器驅(qū)動電流Id和加熱元件 驅(qū)動電流lH引起的頻率相關(guān)溫度響應(yīng)的數(shù)值模擬或?qū)嶒灉y量可獲得頻率濾 波器的特性。進一步構(gòu)想僅當加熱元件驅(qū)動電流lH從高電平向低電平轉(zhuǎn)變 時才需要圖10和11中所示的濾波功能，因為當加熱器電流從低電平向高 電平轉(zhuǎn)變時，激光器驅(qū)動電流轉(zhuǎn)變至接近或低于激光器閾值的低電平。在 某些應(yīng)用中當激光器驅(qū)動電流轉(zhuǎn)變至此低電平時，激光器輸出信號PX中斷，從而不需要提出熱補償。 一般來說，微加熱元件結(jié)構(gòu)的響應(yīng)時間慢于激光 器驅(qū)動電流的響應(yīng)時間，所以無論激光器激活的時候還是在不同輸出功率 的激活狀態(tài)之間調(diào)制的時候通常都會需要使用濾波器功能。例如，當激光 器驅(qū)動電流lD向?qū)?yīng)于減小的但非零的激光器輸出信號Px的低電平轉(zhuǎn)變時 會需要補償。
在參考圖1B說明和如上具體描述的DBR型激光器的背景下，本發(fā)明 還涉及熱補償方案，其中利用在相位匹配區(qū)14上延伸的微加熱元件結(jié)構(gòu)加
熱半導體激光器10的相位匹配區(qū)14。在此實施例中，可按照本文中描述的
配置中的任一種或按照任意常規(guī)的或有待開發(fā)的配置中的任一種在相位匹
配區(qū)14上制造微加熱元件結(jié)構(gòu)。在調(diào)制期間，通過增大或減小增益區(qū)16 中的激光器驅(qū)動信號lD來增大或減小激光器輸出信號Px。如上所述，激光 器驅(qū)動電流Io產(chǎn)生的熱會改變增益區(qū)16的光程長度，且激光器易受模式跳 變影響。為補償此易感性，控制加熱元件驅(qū)動電流Ih從而控制相位匹配區(qū) 14中產(chǎn)生的熱以使DBR激光器的總光學腔長度基本保持恒定。此方法不僅 針對模式跳變，而且有助于減少激光器中的布拉格波長漂移，因為由歸因
于激光器驅(qū)動電流lD的加熱和歸因于加熱元件驅(qū)動電流lH的加熱引起的溫
度升高總和基本保持恒定。
還構(gòu)想通過將電流Ij注入相位匹配區(qū)14能進一步加熱相位匹配區(qū)14。 可控制加熱元件驅(qū)動電流lH和注入電流I;，以首先主要在注入電流Ij的影 響下實現(xiàn)相位匹配區(qū)14中的光程長度補償，然后主要在加熱元件驅(qū)動電流 lH的影響下實現(xiàn)該補償。以此方式，可一起使用加熱元件驅(qū)動電流Ih和注
入電流Ij來補償由增益區(qū)16中激光器驅(qū)動電流lD引起的光程長度的任意變 化。注入電流Ij能比加熱元件驅(qū)動電流lH更快地加熱相位匹配區(qū)14。相反， 加熱元件驅(qū)動電流lH和微加熱元件結(jié)構(gòu)比注入電流Ij較不易于在激光器中 引入不需要的效應(yīng)，諸如光學損耗增大和線寬增大。此外，在連續(xù)波(CW) 條件下按照每單位電功率輸入的激光器溫度變化來說，通常Ih比Ij更高效。 因此，本發(fā)明構(gòu)想以上述方式組合使用相位區(qū)注入電流和相位區(qū)加熱元件
驅(qū)動電流IH來補償由增益區(qū)16中激光器驅(qū)動電流lD引起的光程長度變化。
再參考圖1B中所示DBR型激光器的背景，本發(fā)明還涉及熱補償方案，其中利用在增益區(qū)16上延伸的微加熱元件結(jié)構(gòu)加熱半導體激光器10的增 益區(qū)16，而不是加熱相位區(qū)14。以此方式，在增益區(qū)上制造的集成式微加 熱元件結(jié)構(gòu)可用來直接抵消由增益注入電流引起的光程長度的任意變化。
對那些實施本發(fā)明的技術(shù)人員來說多個優(yōu)點顯而易見。例如，在許多 情況下不一定要改變驅(qū)動電流來保持恒定的熱負載，或?qū)⑼獠抗鈴娬{(diào)制器
用于直接調(diào)制激光器的反饋控制。在DBR型激光器的背景下，在許多情況 下不一定要控制激光器的增益區(qū)、相位區(qū)、或波長選擇區(qū)中的電流注入以 將激光器波長帶回波長轉(zhuǎn)換裝置的光譜中心。另外，在一些情況下，不一 定要使用來自波長轉(zhuǎn)換裝置的光輸出的光反饋，其中激光器耦合到該波長 轉(zhuǎn)換裝置以調(diào)節(jié)激光器的DBR區(qū)電流或相位區(qū)電流。
對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可對本發(fā)明做出各種修改和變型 而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因而，本發(fā)明旨在涵蓋本發(fā)明的所有這些
修改和變型，只要它們落在所附權(quán)利要求書及其等價技術(shù)方案的范圍中即 可。例如，雖然本說明書在凸出脊波導的背景下說明本發(fā)明的概念，但可 構(gòu)想本發(fā)明在"掩埋"脊波導結(jié)構(gòu)的背景下也具有實用性。因此，所附權(quán)利 要求中"脊波導"的陳述包括凸出和掩埋脊波導，且不應(yīng)視為僅限于凸出脊 波導結(jié)構(gòu)。
注意，類似"優(yōu)選"、"共同"和"通常"之類的術(shù)語在本文中釆用時不是旨 在限制要求保護的本發(fā)明的范圍或者暗示某些特征是關(guān)鍵性的、必要的、 或甚至比要求保護的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或功能更重要。相反，這些術(shù)語僅旨在 突出可或可不在本發(fā)明的具體實施例中采用的替換的或附加的特征。
為了描述和定義本發(fā)明，注意在本文中采用術(shù)語"顯著地"來表示可歸 因于任何數(shù)量的比較、值、測量、或其它表示的固有不確定程度。在本文 中還采用術(shù)語"基本上"來表示數(shù)量表示不同于規(guī)定參考值但不在此問題上 導致對象的基本功能改變的程度。
權(quán)利要求
1.一種補償半導體激光器中的熱誘導圖案化效應(yīng)的方法，所述方法包括用激光器驅(qū)動電流ID驅(qū)動所述半導體激光器的有源區(qū)，所述激光器驅(qū)動電流ID足以在所述有源區(qū)中產(chǎn)生光子受激發(fā)射；通過用具有相對高值和相對低值的激光器驅(qū)動電流ID驅(qū)動所述半導體激光器的所述有源區(qū)以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的激光輸出信號Pλ；用加熱元件驅(qū)動電流IH加熱所述半導體激光器的所述有源區(qū)以在熱耦合到所述有源區(qū)的加熱元件結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生熱；以及通過用相對高值和相對低值加熱元件驅(qū)動電流IH驅(qū)動所述加熱元件來控制所述有源區(qū)的結(jié)溫TJ，其中所述激光器驅(qū)動電流ID的所述控制和所述加熱元件驅(qū)動電流IH的所述控制使得對于所述加熱元件被所述加熱元件驅(qū)動電流IH驅(qū)動期間的至少一部分，當所述激光器驅(qū)動電流ID處于相對低值時，所述加熱元件驅(qū)動電流IH處于所述相對高值，以及在所述激光器驅(qū)動電流ID從所述相對低值向所述相對高值增大之前，所述加熱元件驅(qū)動電流IH從所述相對高值向所述相對低值減小。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述加熱元件驅(qū)動電流IH相對于所述激光器驅(qū)動電流ID進行控制以至少部分地補償所述半導體激光器中 因歷史熱狀況產(chǎn)生的熱誘導圖案化效應(yīng)。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述加熱元件驅(qū)動電流lH被控制成使所述相對低值包括最小電流值部分a 和最大電流值部分b;以及所述加熱元件驅(qū)動電流IH沿逐漸增大或步進增加的溫度分布及時從所述最小電流值部分a向所述最大電流值部分b轉(zhuǎn)變。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述加熱元件驅(qū)動電流lH及時地從所述相對較高加熱元件驅(qū)動電流IH向所述相對較低加熱元件驅(qū)動電流lH的所述最小電流值部分a轉(zhuǎn)變；從所述相對較低加熱元件驅(qū)動電流lH的所述最小電流值部分a向所述最 大電流值部分b轉(zhuǎn)變；以及從所述相對較低加熱元件驅(qū)動電流lH的所述最大電流值部分b向所述相 對較高加熱元件驅(qū)動電流IH轉(zhuǎn)變。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述加熱元件驅(qū)動電流IH被 控制成將所述結(jié)溫T;保持在基本恒定值。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述加熱元件驅(qū)動電流被控 制成通過在增大所述激光器驅(qū)動電流ID之前開始減小所述加熱元件驅(qū)動電流 IH來補償所述熱誘導圖案化效應(yīng)。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述熱誘導圖案化效 應(yīng)的補償限于所述激光器驅(qū)動電流從中斷狀態(tài)向接通狀態(tài)轉(zhuǎn)變或在不同功率 電平的兩個接通狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的情況。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述激光器驅(qū)動電流ID和所 述加熱元件驅(qū)動電流lH被補償成使對于所述加熱元件被所述加熱元件驅(qū)動電流IH驅(qū)動期間的至少一部分，當所述激光器驅(qū)動電流lD處于相對高值時，所述加熱元件驅(qū)動電流lH處于所述相對低值；以及在所述激光器驅(qū)動電流lD從所述相對高值向所述相對低值減小之前，所 述加熱元件驅(qū)動電流IH從所述相對低值向所述相對高值增大。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)調(diào)制激光器驅(qū)動電流 ID的相位相對于所述加熱元件驅(qū)動電流IH的相位延遲時間延遲At。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于-所述半導體包括具有分布式反饋光柵的DFB激光二極管；以及 所述半導體激光器的有源區(qū)用在所述分布式反饋光柵的大部分上延伸的微加熱元件結(jié)構(gòu)加熱。
11. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述半導體包括具有波長選擇區(qū)、相位匹配區(qū)、以及增益區(qū)的DBR激光 二極管；以及所述半導體激光器用在所述增益區(qū)上延伸的微加熱元件結(jié)構(gòu)加熱。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述半導體包括具有波長選擇區(qū)、相位匹配區(qū)、以及增益區(qū)的DBR激光 二極管；以及所述半導體激光器用在所述相位匹配區(qū)上延伸的微加熱元件結(jié)構(gòu)加熱。
13. —種補償包括波長選擇區(qū)、相位匹配區(qū)、以及增益區(qū)的DBR激光二 極管中熱誘導圖案化效應(yīng)的方法，所述方法包括用激光器驅(qū)動電流lD驅(qū)動所述半導體激光器的有源區(qū)，所述激光器驅(qū)動電流lD足以在所述有源區(qū)中產(chǎn)生光子受激發(fā)射；通過用具有相對高值和相對低值的激光器驅(qū)動電流ID驅(qū)動所述半導體激光器的所述有源區(qū)而產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的激光輸出信號P人；通過向在所述相位匹配區(qū)的至少一部分上延伸的微加熱元件結(jié)構(gòu)施加加 熱元件驅(qū)動電流IH以在所述微加熱元件結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生熱來加熱所述DBR激光器 的所述相位匹配區(qū)；以及控制所述激光器驅(qū)動電流lD和所述加熱元件驅(qū)動電流IH，以使對于所述 加熱元件被所述加熱元件驅(qū)動電流lH驅(qū)動期間的至少一部分，當所述激光器驅(qū) 動電流lD處于所述相對低值時所述加熱元件驅(qū)動電流lH處于相對高值，而當 所述激光器驅(qū)動電流lD處于所述相對高值時所述加熱元件驅(qū)動電流lH處于相 對低值，以至少部分地補償歸因于由所述激光器驅(qū)動電流ID在所述有源區(qū)中所產(chǎn)生的熱的光程長度增加。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述相位匹配區(qū)通過向所述相位匹配區(qū)注入電流I;進一步加熱。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述加熱元件驅(qū)動電流IH 和所述注入電流Ij被控制成首先在注入電流Ij的主要影響下實現(xiàn)所述光程長度補償，且然后在加熱元件驅(qū)動電流lH的主要影響下實現(xiàn)所述光程長度補償。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述相位匹配區(qū)中的加熱 元件驅(qū)動電流IH和所述有源區(qū)中的激光器驅(qū)動電流ID被控制成使所述DBR激 光器的總光程長度基本保持恒定值。
17. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述激光器驅(qū)動電流Io 從所述相對低值向所述相對高值增大之前，所述加熱元件驅(qū)動電流Ih從所述相對高值向所述相對低值減小。
18. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述加熱元件驅(qū)動電流IH 及時從基本恒定的相對低值向基本恒定的相對高值轉(zhuǎn)變。
19. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述加熱元件驅(qū)動電流lH被控制成使所述相對低值包括最小電流值部分a和最大電流值部分b;以及所述加熱元件驅(qū)動電流IH及時沿逐漸增大或步進增加的溫度分布從所述最小電流值部分a向所述最大電流值部分b轉(zhuǎn)變。
20. —種補償包括半導體襯底、有源區(qū)、脊波導、驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)、以及微加熱元件結(jié)構(gòu)的半導體激光器中的熱誘導圖案化效應(yīng)的方法，其特征在于所述有源區(qū)在所述半導體襯底中限定，而且被配置成在由所述驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電偏壓下產(chǎn)生光子受激發(fā)射；所述脊波導被定位成沿所述半導體激光器的縱向光學地引導所述光子受 激發(fā)射；所述微加熱元件結(jié)構(gòu)包括沿所述半導體激光器縱向延伸的一對加熱元件條；所述加熱元件條在所述脊波導的相對兩側(cè)上，以使所述加熱元件條之一沿 所述脊波導的一側(cè)延伸，而其余的加熱元件條沿所述脊波導的另一側(cè)延伸；以 及所述方法包括用激光器驅(qū)動電流lD驅(qū)動所述半導體激光器的有源區(qū)， 所述激光器驅(qū)動電流ID足以在所述有源區(qū)中產(chǎn)生光子受激發(fā)射；通過用具有相 對高值和相對低值的激光器驅(qū)動電流ID驅(qū)動所述半導體激光器的所述有源區(qū) 以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的激光輸出信號Px;用加熱元件驅(qū)動電流lH加熱所述半導體激 光器的所述有源區(qū)以在熱耦合到所述有源區(qū)的加熱元件結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生熱；以及通 過用相對高值和相對低值加熱元件驅(qū)動電流IH驅(qū)動所述加熱元件來控制所述 有源區(qū)的結(jié)溫T;，其中，對于所述加熱元件被所述加熱元件驅(qū)動電流Ih駆幼期間的至少一部分，當所述激光器驅(qū)動電流lD處于相對低值時所述加熱元件驅(qū) 動電流lH處于所述相對高值，而當所述激光器驅(qū)動電流lD處于相對高值時所 述加熱元件驅(qū)動電流lH處于所述相對低值。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于利用結(jié)合在半導體激光器中的單片微加熱器調(diào)制半導體激光器和與波長轉(zhuǎn)換器波長匹配的方法。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，提供了一種補償半導體激光器中熱誘導圖案化效應(yīng)例如波長偏移的方法，其中當激光器驅(qū)動電流I_D處于相對低值時，激光器的加熱元件驅(qū)動電流I_H被設(shè)置成相對高值。在所述激光器驅(qū)動電流I_D從所述相對低值向所述相對高值增大之前，加熱元件驅(qū)動電流I_H在時間Δt時從所述相對高值向所述相對低值減小。該半導體激光器可以是DBR激光二極管，其包括波長選擇區(qū)(12)、相位匹配區(qū)(14)、以及增益區(qū)(16)，各個區(qū)均設(shè)置有一對加熱元件條(62，64)。
文檔編號H01S5/026GK101529675SQ200780033774
公開日2009年9月9日 申請日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月13日
發(fā)明者C·-E·扎, D·A·洛伯, D·O·里基茨, M·H·胡, V·巴蒂亞, 劉興勝 申請人:康寧股份有限公司