專利名稱：從頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源獲得穩(wěn)定輸出束的方法及利用該方法的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體激光器、激光器控制器、波長經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源(wavelengthconverted light source)以及包含半導(dǎo)體激光器的其它光學(xué)系統(tǒng)。更具體地,本發(fā)明涉及從頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源產(chǎn)生穩(wěn)定輸出束的方法，該頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源尤其包括光耦合到二次諧波發(fā)生(SHG)晶體或另一種類型的波長轉(zhuǎn)換器件的半導(dǎo)體激光器。
背景技術(shù)：
通過將諸如紅外或近紅外分布反饋式(DFB)激光器、分布式布拉格反射器(DBR)激光器或法布里-珀羅激光器之類的單波長半導(dǎo)體激光器與諸如二次諧波發(fā)生(SHG)晶體之類的光波長轉(zhuǎn)換器件相組合，可形成短波長頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源。通常，SHG晶體用于產(chǎn)生半導(dǎo)體激光器的基波束的較高次諧波。為實現(xiàn)此目的，優(yōu)選將基波束的波長調(diào)諧至波長轉(zhuǎn)換SHG晶體的相匹配頻帶的光譜中心，而且基波束優(yōu)選與波長轉(zhuǎn)換晶體的輸入面處的波導(dǎo)部分對準(zhǔn)。諸如MgO摻雜的周期性極化鈮酸鋰(MgO = PPLN)之類的SHG晶體的相匹配頻帶可具有小于I納米的帶寬。例如，在一些MgO = PPLN晶體中，相匹配帶寬可小于約O. 25nm。然而，由半導(dǎo)體激光器發(fā)射的基波束的波長可在幾納米的范圍內(nèi)調(diào)諧。因此，調(diào)諧半導(dǎo)體激光器發(fā)射的基波束，使得基波束的波長對應(yīng)于相匹配頻帶的光譜中心，從而優(yōu)化波長轉(zhuǎn)換器件的光輸出可能是有挑戰(zhàn)性的。由于在頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源中發(fā)生的熱波動，尤其是在頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的啟動期間，將激光調(diào)諧至相匹配頻帶的光譜中心更加復(fù)雜。例如，激光器波長調(diào)諧機制可熱耦合至半導(dǎo)體激光器，使得每當(dāng)激光發(fā)射電流和/或激光器溫度改變時調(diào)諧信號改變。此外，SHG晶體的相匹配頻帶的光譜中心可隨溫度變化而波動。兩種情況可導(dǎo)致從波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的光的功率和/或波長改變。盡管在頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的操作期間可發(fā)生熱波動，然而特別大的熱波動發(fā)生在頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源接通時(例如，在冷啟動期間)。這些大的熱波動可持續(xù)五至十秒，在這期間可能難以調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的基波束與SHG晶體的相匹配頻帶的光譜中心，由此延長了頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的啟動時間。因此，需要操作頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源使得從頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源發(fā)射的輸出束快速穩(wěn)定的替換方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本文所示和所述的一個實施例，一種操作頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的方法，該頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源包括光耦合到波長轉(zhuǎn)換器件的半導(dǎo)體激光器，該方法包括使半導(dǎo)體激光器的波長控制信號在初始信號范圍上掃過并測量所導(dǎo)致的從波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率。然后可使半導(dǎo)體激光器的波長控制信號在至少一個截取的信號范圍上掃過并測量所導(dǎo)致的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率。至少一個截取的信號范圍小于在前的信號范圍，且至少一個截取的信號范圍以與波長控制信號在在前信號范圍上掃過的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的最大光功率相對應(yīng)的點為中心。確定波長控制信號的操作信號范圍，使得操作信號范圍的中點與波長控制信號在在前信號范圍上掃過所導(dǎo)致的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的最大光功率相對應(yīng)。之后可開始在操作信號范圍中的波長控制信號的閉環(huán)反饋控制。在本文所示和所述的另一個實施例中，頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源包括光耦合到波長轉(zhuǎn)換器件的半導(dǎo)體激光器和電耦合到半導(dǎo)體激光器的封裝控制器。該封裝控制器可用于控制由半導(dǎo)體激光器發(fā)射的基波束的波長。該封裝控制器還可被編程為當(dāng)頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源通電時，向半導(dǎo)體激光器的波長選擇區(qū)段提供波長控制信號，使半導(dǎo)體激光器的波長控制信號在初始信號范圍上掃過，并測量所導(dǎo)致的從波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的 光功率。該封裝控制器還可被編程為使半導(dǎo)體激光器的波長控制信號在至少一個截取的信號范圍上掃過并測量所導(dǎo)致的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率。至少一個截取的信號范圍小于在前的信號范圍，且該至少一個截取的信號范圍以與波長控制信號在在前信號范圍上掃過導(dǎo)致的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的最大光功率相對應(yīng)的點為中心。之后，該封裝控制器可用于基于波長控制信號在在前信號范圍上掃過導(dǎo)致的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的輸出功率確定波長控制信號的操作信號范圍，并開始在操作信號范圍中的波長控制信號的閉環(huán)反饋控制。將在以下詳細描述中闡述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點，這些特征和優(yōu)點一部分對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說根據(jù)說明書就能理解，或者可通過實施包括以下詳細描述、權(quán)利要求書以及附圖的本文所述的本發(fā)明認(rèn)識到。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上一般描述和以下詳細描述兩者給出本發(fā)明的實施例，并且它們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。包括的附圖提供了對本發(fā)明的進一步的理解，且被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。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。


圖I是根據(jù)本文中所示和所描述的一個實施例的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的示意圖；圖2描繪結(jié)合本文所示和所述的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的一個或多個實施例使用的半導(dǎo)體激光器的一個實施例；圖3描繪結(jié)合本文中所示和所述的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的一個或多個實施例使用的波長轉(zhuǎn)換器件的一個實施例；圖4圖解示出根據(jù)本文所述的至少一個實施例施加到半導(dǎo)體激光器的波長選擇區(qū)段的因變于時間的波長控制信號的功率以及從波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的相應(yīng)功率；圖5圖解示出在頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的啟動期間利用的波長控制信號的一部分以及從波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的相應(yīng)功率；圖6是本文所述的啟動算法的一個實施例的圖示，示出當(dāng)波長控制信號在連續(xù)截取的范圍上掃過時半導(dǎo)體激光器的波長變化以及頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的激光源的光學(xué)輸出功率的相應(yīng)變化；以及圖7圖解描繪本文所述的啟動算法和隨后波長控制信號的閉環(huán)控制及從波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的相應(yīng)功率。優(yōu)選實施例的詳細描述將詳細參照本發(fā)明的實施例，在附圖中示出了該實施例的示例。在可能時，在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來指示相同或類似的部件。在圖I中示出了用于與本文中描述的控制方法結(jié)合使用的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的一個實施例。該頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源一般包括半導(dǎo)體激光器、自適應(yīng)光學(xué)器件、波長轉(zhuǎn)換器件以及封裝控制器。半導(dǎo)體激光器的輸出通過自適應(yīng)光學(xué)器件被光耦合到波長轉(zhuǎn)換器件的輸入面中。封裝控制器電耦合到半導(dǎo)體激光器和 自適應(yīng)光學(xué)器件，且配置成控制半導(dǎo)體激光器的輸出和半導(dǎo)體激光器與波長轉(zhuǎn)換器件的對準(zhǔn)。在本文中將進一步描述頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的各組件和配置以及控制頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源以產(chǎn)生穩(wěn)定輸出束的方法。圖I概括地描繪本文所述的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源100的一個實施例。應(yīng)當(dāng)理解實線和實箭頭指示頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的激光源的各組件之間的電互連。這些實線和箭頭還指示在各組件之間傳播的電信號，包括但不限于，電子控制信號、數(shù)據(jù)信號等。此外，還應(yīng)理解，虛線和虛箭頭指示由半導(dǎo)體激光器和波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的不同波長的光束。應(yīng)理解本文中使用的術(shù)語“光”和“光束”一般指電磁波譜的紫外(“UV”)、可見和紅外(“IR”)部分中的各種波長的光。開始參照圖1，本發(fā)明的特定實施例的概念可通過一般參考頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源100而方便地示出，該頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源100可包括例如光耦合到波長轉(zhuǎn)換器件120的半導(dǎo)體激光器110。由半導(dǎo)體激光器發(fā)射的基波光束119 (諸如紅外光束)可直接耦合到波長轉(zhuǎn)換器件120的波導(dǎo)部分中，或者可利用自適應(yīng)光學(xué)器件140耦合到波長轉(zhuǎn)換器件120的波導(dǎo)部分中。波長轉(zhuǎn)換器件120將半導(dǎo)體激光器110的基波光束119轉(zhuǎn)換成較高次諧波并輸出具有不同于半導(dǎo)體激光器110的基波光束119的波長的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光束128。這種類型的波長經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源尤其可用于從較長波長的半導(dǎo)體激光器生成較短波長的激光束，并且可用作例如激光投影系統(tǒng)的可見光源。參照圖2，示意性示出半導(dǎo)體激光器110。半導(dǎo)體激光器110 —般可包括波長選擇區(qū)段112、相位匹配區(qū)段114以及增益區(qū)段116。也可稱為半導(dǎo)體激光器110的分布式布拉格反射器或DBR區(qū)段的波長選擇區(qū)段112通常包括定位在激光腔的有源區(qū)外部的第一階或第二階布拉格光柵。該區(qū)段提供波長選擇，因為光柵起到其反射系數(shù)取決于入射在光柵上的光的波長的反射鏡的作用。半導(dǎo)體激光器110的增益區(qū)段116提供激光器的主要光增益，而相位匹配區(qū)段114在增益區(qū)段116的增益材料與波長選擇區(qū)段112的反射材料之間產(chǎn)生可調(diào)的光程長度或相移。將理解，波長選擇區(qū)段112可以按可采用或可不采用布拉格光柵的諸多適當(dāng)可替代配置來設(shè)置。仍參照圖2，相應(yīng)的控制電極113、115、117被結(jié)合在波長選擇區(qū)段112、相位匹配區(qū)段114、增益區(qū)段116或其組合之中，且在圖2中僅示意性地示出?？蓸?gòu)想到控制電極113、115、117可采用各種形式。例如，控制電極113、115、117在圖2中示為相應(yīng)的電極對，但可構(gòu)想在區(qū)段112、114、116中一個或多個中的單個電極元件也將適于實踐本發(fā)明的特定實施例?？刂齐姌O113、115、117可用于將電流注入半導(dǎo)體激光器110的相應(yīng)區(qū)段112、114,116中。例如，在一個實施例中，注入半導(dǎo)體激光器110的波長選擇區(qū)段112的電流可用于通過改變激光器的操作性質(zhì)來控制從半導(dǎo)體激光器發(fā)射的基波束119的波長Xltj例如，當(dāng)基波光束119是從半導(dǎo)體激光器110的輸出面118發(fā)射的紅外光束時，可通過將波長控制信號提供給波長選擇區(qū)段112來調(diào)節(jié)紅外光束119的波長\ 10波長控制信號可用于控制波長選擇區(qū)段112的溫度或波長選擇區(qū)段112的折射率。在一個實施例中，波長選擇區(qū)段112可包括加熱器(未示出)，諸如薄膜微加熱器或相似類型的電阻加熱器。在一個實施例中，加熱器熱耦合到波長選擇區(qū)段112的光柵。然而，將理解波長選擇區(qū)段內(nèi)的加熱器的其它配置是可行的。諸如施加到加熱器的電流和/或電壓之類的電信號使加熱器的溫度升高，進而使半導(dǎo)體激光器110的波長選擇區(qū)段112的溫度升高。溫度增加改變波長選擇區(qū)段112內(nèi)的激光發(fā)射腔的性質(zhì)，因此改變半導(dǎo)體激光器110發(fā)射的基波束119的波長。因此，應(yīng)理解通過向波長選擇區(qū)段112提供電控制信 號(例如，波長控制信號)，可將基波束119的波長調(diào)諧至特定波長。對于本文描述的紅外半導(dǎo)體激光器，調(diào)諧范圍可大于約3nm。在本文所述的另一個實施例中，半導(dǎo)體激光器110發(fā)射的基波束的波長與施加到波長選擇區(qū)段的電壓的平方成比例。因此，在一個實施例中，為了提供波長控制信號和所導(dǎo)致的半導(dǎo)體激光器110的基波束119的波長變化之間的線性相關(guān)，將波長控制信號的平方根施加到波長選擇區(qū)段以便獲得期望的波長變化。然而，將理解半導(dǎo)體激光器發(fā)射的基波束的波長也可與施加到半導(dǎo)體激光器110的波長選擇區(qū)段112的電壓成正比地改變。盡管圖2示出其中波長選擇區(qū)段被包含在半導(dǎo)體器件內(nèi)的半導(dǎo)體激光器110的一個實施例，然而應(yīng)理解其它配置也是可行的。例如，在一個實施例中(未示出)，用于波長選擇的光柵可以是外部或內(nèi)腔光柵。例如，在一個實施例中，光柵可置于半導(dǎo)體激光器110的輸出面118和波長轉(zhuǎn)換器件120的輸入面126之間。在另一個實施例中，光柵可緊鄰波長轉(zhuǎn)換器件120的輸出面122定位。在任一實施例中，光柵可熱耦合于加熱器，使得當(dāng)波長控制信號被施加到加熱器時，加熱器的溫度被調(diào)節(jié)，這進而調(diào)節(jié)光柵的溫度，由此調(diào)節(jié)穿過光柵的光波長?，F(xiàn)在參照圖3，波長轉(zhuǎn)換器件120 —般包括非線性光學(xué)晶體，諸如二次諧波產(chǎn)生(SHG)晶體。在一個實施例中，波長轉(zhuǎn)換器件120可包括具有MgO摻雜的周期性極化鈮酸鋰(MgOiPPLN)的鈮酸鋰體晶的波導(dǎo)部分。在該實施例中，波長轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)部分可用于將半導(dǎo)體激光器的基波輸出束轉(zhuǎn)換成較高次諧波。雖然在此具體參照某些類型的用于將基波束轉(zhuǎn)換成較高次諧波束的波長轉(zhuǎn)換器件和/或波導(dǎo)，但應(yīng)理解，可將其它相似的非線性光學(xué)材料用于該波長轉(zhuǎn)換器件和/或該波長轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)部分。例如，該波長轉(zhuǎn)換器件的體晶材料或波導(dǎo)部分可包括且不限于磷酸氧鈦鉀(KTP)、氧化鋅摻雜的周期性極化鈮酸鋰(ZnO = PPLN)、鉭酸鋰(LT)、經(jīng)摻雜LT、近似化學(xué)計量的LT、近似化學(xué)計量的鈮酸鋰等。類似地，將理解該波長轉(zhuǎn)換器件可包括MgO:PPLN體晶或相似的非線性光學(xué)材料。此外，應(yīng)當(dāng)理解，波長轉(zhuǎn)換器件可以是能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)換成較高次(例如三次、四次等)諧波的二次諧波發(fā)生(SHG)晶體或非線性光學(xué)晶體。還應(yīng)理解，該波長轉(zhuǎn)換器件和/或該波長轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)部分可以是經(jīng)加工的波導(dǎo)、經(jīng)蝕刻的波導(dǎo)、經(jīng)離子注入的波導(dǎo)或經(jīng)擴散的波導(dǎo)。波長轉(zhuǎn)換器件120 —般包括輸入面126和輸出面122。波長轉(zhuǎn)換器件120的波導(dǎo)部分124在輸入面126至輸出面122之間延伸。當(dāng)波長轉(zhuǎn)換器件120的波導(dǎo)部分124是MgOiPPLN晶體時，波導(dǎo)部分124可具有約5微米數(shù)量級的尺寸(例如，高度和寬度)。在一個實施例中，當(dāng)引導(dǎo)到波長轉(zhuǎn)換器件120的波導(dǎo)部分124的基波束119是紅外光束時，該紅外光束可傳播通過波長轉(zhuǎn)換器件120，在其中轉(zhuǎn)換成頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光束128，該光束128從波長轉(zhuǎn)換器件的輸出面122發(fā)射。例如，在一個實施例中，由半導(dǎo)體激光器110發(fā)射的基波束119是紅外光束，該紅外光束被引導(dǎo)到波長轉(zhuǎn)換器件120的波導(dǎo)部分124。該紅外光束可具有從約1040nm至約1070nm的波長。在該實施例中，波長轉(zhuǎn)換器件120可用于將紅外光束轉(zhuǎn)換成可見綠光，使得頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光束128具有從約520nm至約535nm的波長。波長轉(zhuǎn)換器件120，更具體地是波長轉(zhuǎn)換器件120的波導(dǎo)部分124可具有光接受頻帶或相匹配頻帶，使得當(dāng)半導(dǎo)體激光束110的基波束入射在波導(dǎo)部分124上且基波束具有 處于波導(dǎo)部分124的接受頻帶的帶寬內(nèi)的波長時，波長轉(zhuǎn)換器件120的輸出效率(例如，由波長轉(zhuǎn)換器件120發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的束128的輸出功率)最大化。接受帶寬可隨波長轉(zhuǎn)換器件120的波導(dǎo)部分124的軸長的倒數(shù)改變。例如，較長的波導(dǎo)部分將具有比相對較短的波導(dǎo)部分要小的接受帶寬。對于采用MgO:PPLN波導(dǎo)部分的波長轉(zhuǎn)換器件，接受帶寬可小于約I納米。例如，對于一些具有約8mm長度的MgO = PPLN波導(dǎo)，接受帶寬可小于約0. 25nm,且接受帶寬的頻譜中心可隨波長轉(zhuǎn)換器件的溫度波動而改變。因此，必須精確控制半導(dǎo)體激光器的基波束的波長，以便使從波長轉(zhuǎn)換器件120發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的輸出功率最大化。盡管在本文中對用于發(fā)射紅外基波束的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源100的半導(dǎo)體激光器100和用于將紅外基波束轉(zhuǎn)換成可見光束的波長轉(zhuǎn)換器件120進行參考，然而應(yīng)理解本文所述的控制方法可與具有發(fā)射不同波長的基波束的半導(dǎo)體激光器和用于將該基波束轉(zhuǎn)換成不同波長的可見光的波長轉(zhuǎn)換器件的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源100結(jié)合使用?，F(xiàn)參照圖1，描繪了頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源100的一個實施例，其中半導(dǎo)體激光器110和波長轉(zhuǎn)換器件120具有基本線性的取向。如圖I所示，由半導(dǎo)體激光器110發(fā)射的基波光束119利用自適應(yīng)光學(xué)器件140沿單個光學(xué)路徑(例如，光束未諸如通過反射鏡或其它反射器轉(zhuǎn)向至半導(dǎo)體激光器和波長轉(zhuǎn)換器件之間的第二或后續(xù)路徑)耦合至波長轉(zhuǎn)換器件120的波導(dǎo)部分。在圖I所示的實施例中，自適應(yīng)光學(xué)器件140 —般包括可調(diào)光學(xué)組件，諸如透鏡142。透鏡142使半導(dǎo)體激光器110發(fā)射的基波光束119聚焦進入波長轉(zhuǎn)換器件120的波導(dǎo)部分。然而應(yīng)當(dāng)理解，也可使用其它類型的透鏡、多重透鏡或其它光學(xué)元件。當(dāng)可調(diào)光學(xué)組件包括多重透鏡時，可調(diào)光學(xué)組件可準(zhǔn)直并聚焦基波光束119。透鏡142可耦合到執(zhí)行器(未示出)，該執(zhí)行器用于沿X方向和y方向調(diào)節(jié)透鏡142的位置，因此透鏡142是可調(diào)光學(xué)組件。沿X方向和y方向調(diào)節(jié)透鏡位置可有助于沿波長轉(zhuǎn)換器件120的輸入面定位基波光束119，且更具體地是將基波光束119定位在波長轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)部分上，使得基波光束119與波導(dǎo)部分對準(zhǔn)且波長轉(zhuǎn)換器件120的輸出被優(yōu)化。盡管圖I示出其中組件被定向成基本為線性構(gòu)造的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源100，但應(yīng)理解頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的組件可具有其它配置。例如，在一個實施例中(未示出)，半導(dǎo)體激光器和波長轉(zhuǎn)換器件可被配置成在半導(dǎo)體激光器和波長轉(zhuǎn)換器件之間形成折疊光學(xué)路徑。在該實施例中，自適應(yīng)光學(xué)器件可包括可調(diào)節(jié)反射鏡和透鏡。如上所述，可調(diào)反射鏡和透鏡可用于將半導(dǎo)體激光器的基波束從其最初的路徑再引導(dǎo)到第二或后續(xù)路徑并進入波長轉(zhuǎn)換器件，而透鏡可有助于聚焦和/或準(zhǔn)直基波束。因此，將理解，頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源，更具體地是半導(dǎo)體激光器和波長轉(zhuǎn)換器件可具有各種相對取向。然而，應(yīng)理解，不管半導(dǎo)體激光器和波長轉(zhuǎn)換器件的取向如何，半導(dǎo)體激光器的基波輸出束耦合入波長轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)部分。仍參照圖1，頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源100還可包括靠近波長轉(zhuǎn)換器件120的輸出定位的分束器180。分束器180將從波長轉(zhuǎn)換器件120發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光束128的一部分再引導(dǎo)到光學(xué)檢測器170，該光學(xué)檢測器170用于測量所發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光束128的強度。利用導(dǎo)線172耦合到封裝控制器150的光學(xué)檢測器170輸出與測得的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光束128的強度成比例的電信號。頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源100還可包括封裝控制器150。該封裝控制器150可包括一個 或多個微控制器或可編程邏輯控制器，用于存儲和執(zhí)行用于操作頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的激光源100的編程指令集。或者，微控制器或可編程邏輯控制器可用于直接執(zhí)行指令集。封裝控制器150可電耦合至半導(dǎo)體激光器110、自適應(yīng)光學(xué)器件140以及光學(xué)檢測器170，且被編程以操作半導(dǎo)體激光器110和自適應(yīng)光學(xué)器件140 二者。封裝控制器150還可用于從光學(xué)檢測器170接收輸出信號，并且基于所接收的輸出信號將控制信號輸出到自適應(yīng)光學(xué)器件140和半導(dǎo)體激光器110。在一個實施例中，封裝控制器150可包括分別用于控制自適應(yīng)光學(xué)器件和半導(dǎo)體激光器的基波束的波長的驅(qū)動器152、154。自適應(yīng)光學(xué)器件驅(qū)動器152可通過導(dǎo)線156、158耦合至自適應(yīng)光學(xué)器件140，并分別通過導(dǎo)線156、158為自適應(yīng)光學(xué)器件140提供x位置和y位置控制信號。x位置和y位置控制信號有助于在X方向和I方向上定位自適應(yīng)光學(xué)器件的可調(diào)光學(xué)部件，這樣又有助于將半導(dǎo)體激光器110的基波光束119定位在波長轉(zhuǎn)換器件120的輸入面上。如本文所述和圖2所示，在半導(dǎo)體激光器包括波長選擇區(qū)段的一個實施例中，波長選擇驅(qū)動器154可利用導(dǎo)線155耦合到半導(dǎo)體激光器110的波長選擇區(qū)段112。波長選擇區(qū)段驅(qū)動器154可用于向半導(dǎo)體激光器110的波長選擇區(qū)段112提供波長控制信號，該波長控制信號有助于調(diào)節(jié)從半導(dǎo)體激光器110的輸出面發(fā)射的基波束119的波長λ 10如上所述，在頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的激光源100包括外部光柵的另一個實施例中，波長選擇驅(qū)動器可電耦合到與光柵熱耦合的加熱器。如上所述，波長選擇驅(qū)動器可用于向加熱器提供波長控制信號，以調(diào)節(jié)外部光柵傳遞的光的波長。如上所述，當(dāng)頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源通電時可發(fā)生大的熱瞬變。這種熱瞬變可不利地影響波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的穩(wěn)定性，直到在頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的各組件之間達到溫度平衡。然而，在與頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的操作規(guī)范兼容的時間幀內(nèi)可能無法達到溫度平衡。現(xiàn)在將描述操作頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源以改進啟動時間(例如，實現(xiàn)穩(wěn)定的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束所需的時間)的方法?，F(xiàn)在參照圖I和4-7，圖示操作頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源以快速產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出束的算法。如圖4所示，該算法包括使半導(dǎo)體激光器的波長控制信號在逐漸變小的信號范圍上掃過并且測量波長轉(zhuǎn)換器件的光功率的相應(yīng)變化。在波長控制信號的初始掃過之后，截取每個后續(xù)掃過的范圍，其中每個后續(xù)信號范圍以與產(chǎn)生緊接的在前掃過的最大光學(xué)輸出功率的波長控制信號功率相對應(yīng)的點為中心。如圖4所示，掃過波長控制信號導(dǎo)致波長轉(zhuǎn)換器件的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光學(xué)輸出功率隨著半導(dǎo)體激光器發(fā)射的光的波長在波長轉(zhuǎn)換器件的接受頻帶上掃描而波動。掃過和截取的過程重復(fù)多次直到所導(dǎo)致的光學(xué)輸出功率中的變化在與具有期望穩(wěn)定性的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束相對應(yīng)的期望范圍內(nèi)。之后，可開始波長控制信號的閉環(huán)反饋控制。在本文所述的實施例中，掃過波長控制信號是指利用頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源100的封裝控制器150調(diào)節(jié)施加到半導(dǎo)體激光器110的波長選擇區(qū)段的波長控制信號。在本文所述的實施例中，調(diào)節(jié)波長控制信號包括改變波長控制信號的電壓，進而改變設(shè)置在半導(dǎo)體激光器110的波長控制部分112中的加熱器耗散或轉(zhuǎn)換成熱的電能，這樣改變半導(dǎo)體激光器發(fā)射的光波長。在本文所述的實施例中，半導(dǎo)體激光器的標(biāo)定效率是約7nm/W。因此，對于波長選擇區(qū)段中耗散成熱能的每瓦電功率，半導(dǎo)體激光器發(fā)射的光波長增加7nm。盡管本文中討論的特定示例描述改變波長控制信號的電壓，但應(yīng)理解也可改變波 長控制信號的電流以導(dǎo)致從半導(dǎo)體激光器發(fā)射的基波束的波長的相應(yīng)變化，由此導(dǎo)致波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的波長變化。圖5圖示波長控制信號的一部分(以功率為單位)以及圖4中所示的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的相應(yīng)光學(xué)輸出功率。具體地，圖5圖示由封裝控制器執(zhí)行并在頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的激光源的啟動時使用以便從頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的激光源快速產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的算法。如圖4所示，算法(例如，啟動算法)開始于波長控制信號在初始信號范圍上掃過。初始信號范圍可對應(yīng)于半導(dǎo)體激光器的全波長控制信號范圍。或者，初始信號范圍可對應(yīng)于預(yù)定的信號范圍。在一個實施例中，當(dāng)頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的激光源最初接通并且啟動算法由封裝控制器第一次執(zhí)行時，初始信號范圍對應(yīng)于半導(dǎo)體激光器的全波長控制信號范圍?；谠搯铀惴ǖ慕Y(jié)果，封裝控制器可被編程為標(biāo)識適當(dāng)?shù)某跏夹盘柗秶?，以供與啟動算法的每次后續(xù)使用結(jié)合使用。在圖4所示的算法中，初始信號范圍對應(yīng)于波長控制信號的點A和點B之間的線段，進而對應(yīng)于波長控制部分中耗散的從約OmW至約450mW的功率。半導(dǎo)體激光器110的波長控制部分中耗散的功率隨著波長控制信號的電壓的平方而改變，如此半導(dǎo)體激光器的基波束的波長變化也隨著波長控制信號的電壓的平方而改變。更具體地，波長選擇區(qū)段中
耗散的功率可定義為Ac =巧c，其中Pw。是波長選擇區(qū)段中耗散為熱的電功率，Vw。是
波長控制信號的電壓，且Rh是加熱器的電阻。因此，對于具有約20Q電阻的加熱器，從約Omff至約450mW的電功率值對應(yīng)于具有從約0伏至約3伏電壓的波長控制信號。因此，現(xiàn)在應(yīng)理解在一個實施例中，提供給半導(dǎo)體激光器的波長選擇區(qū)段112的波長控制信號被轉(zhuǎn)換成波長選擇區(qū)段中耗散的熱能或熱功率，由此調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器發(fā)射的基波束的波長。在一個實施例中，在多個步驟中執(zhí)行波長控制信號在初始信號范圍上的掃過。例如，在圖5所示的實施例中，封裝控制器150以100個分立步驟來使波長控制信號在初始信號范圍上掃過。在所示的實施例中，每個步驟大致對應(yīng)于4. 5mW。然而，應(yīng)理解，本文所述的示例中的步驟數(shù)是示例性的且可使用更多或更少的步驟。仍參照圖I和5，當(dāng)波長控制信號在初始信號范圍上掃過時，封裝控制器150測量波長轉(zhuǎn)換器件120發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束128的相對光功率。更具體地，通過光學(xué)檢測器170測量頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束128的相對光功率，該光學(xué)檢測器170進而向封裝控制器150輸出與測得的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束128的光功率成比例的電子信號。在本文所述的實施例中，在范圍中每步結(jié)束時測量頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束128的光功率。如圖5所示，在初始信號范圍上掃過波長控制信號導(dǎo)致頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光學(xué)輸出功率從約O變化至最大值并回到約O。這是因為，隨著波長控制信號在初始范圍上掃過，半導(dǎo)體激光器的波長在波長轉(zhuǎn)換器件的接受帶寬上掃過。當(dāng)半導(dǎo)體激光器的基波束的波長在接受頻帶之外時，頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率最小。例如，在一個實施例中，當(dāng)半導(dǎo)體激光器的基波束的波長在波長轉(zhuǎn)換器件的接受頻帶之外時，頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的功率小于約5mW。因此，將理解在初始信號范圍上使波長控制信號掃過使半導(dǎo)體激光器的基波束的波長改變量大于波長轉(zhuǎn)換器件的接受頻帶的帶寬。例如，對于具有約7nm/W效率的半導(dǎo)體激光器，使波長控制信號在約450mW的范圍上掃過產(chǎn)生相應(yīng)的大于約3nm的基波束的波長改變，如圖6中的點AA和BB之間的線所示。貫穿波長控制信號在初始信號范圍上的掃過，頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率由封 裝控制器150監(jiān)測。在初始信號范圍上掃描結(jié)束時，封裝控制器150被編程為確定與頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的最大光學(xué)輸出功率對應(yīng)的波長控制信號的值。例如，參照圖5，對于波長控制信號從點A至點B掃過的最大光學(xué)輸出功率是頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率的曲線上的點X。點X處的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的最大光學(xué)輸出功率一般對應(yīng)于波長控制信號的曲線上的點C(約150mff)。一旦封裝控制器已經(jīng)確定波長控制信號的功率的值對應(yīng)于初始信號范圍的最大光學(xué)輸出功率，則封裝控制器將截取的信號范圍(例如，波長控制信號的下一信號范圍)的中點設(shè)置成等于與初始信號范圍的最大光學(xué)輸出功率相對應(yīng)的控制信號。接受帶寬的中心波長在頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的啟動期間可能漂移，從而迫使再次調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的輸出。因此，在波長控制信號在初始信號范圍上掃過之后，封裝控制器被編程為使波長控制信號在至少一個截取的信號范圍上掃過。在本文所述的實施例中，每個截取的信號范圍約是緊接的在前信號范圍的百分之60。因此，對于圖5所示的示例，與連接點D和點E的線對應(yīng)的第一截取信號范圍(例如，緊接初始信號范圍之后的信號范圍)約是初始信號范圍的百分之60或從約285mW至約15mW。應(yīng)理解，百分之60是示例性值，且可將較大或較小的百分比用于截取連續(xù)的信號范圍。如本文所示，每個連續(xù)的信號范圍以在前信號范圍中與來自在前信號范圍的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的最大光學(xué)輸出功率相對應(yīng)的點為中心。因此，在本不例中，第一截取信號范圍以約150mW為中心。在本文所述的實施例中，每個連續(xù)的信號范圍(例如，每個截取的信號范圍)靠近在前信號范圍的終點處開始。例如，在圖5中，初始信號范圍在約450mW處結(jié)束，而第一截取的信號范圍在約285mW處開始而非在OmW處開始。因此，連續(xù)掃過在開始于掃過的下限和掃過的上限之間交替。利用本發(fā)明，可減小掃過之間的總時間。然而，應(yīng)理解，當(dāng)波長控制信號的連續(xù)掃過開始于掃過的下限或掃過的上限時，也可使用本文所述的方法。在已確定第一截取的信號范圍的中點的情況下，波長控制信號在第一截取的信號范圍上掃過。如上所述，可使波長控制信號以多個步驟在第一截取的信號范圍上掃過。例如，初始信號范圍和每個截取的信號范圍各自包括100步。因此，對于連續(xù)的掃過，如果步驟數(shù)保持恒定且范圍的大小減小，則掃過中每步的長度減小。此外，如本文所指出的，每個連續(xù)信號范圍的大小減小預(yù)定百分比，該預(yù)定百分比在所述示例中為約百分之60。類似地，執(zhí)行每次連續(xù)掃過所花費的時間也減少。在本文所述的實施例中，執(zhí)行每次連續(xù)掃過所花時間約是執(zhí)行前一次掃過所花時間的百分之60。因此，對于具有50毫秒的持續(xù)時間的初始掃過，第十次連續(xù)掃過將具有小于約2毫秒的持續(xù)時間。如上所述，當(dāng)封裝控制器150使波長控制信號在第一截取的信號范圍上掃過時，測量頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束128的光學(xué)輸出功率。如上所述，在完成第一截取信號范圍上的掃過之后，封裝控制器150確定在波長控制信號在第一截取的信號范圍上掃過期間測得的最大光學(xué)輸出功率，并確定產(chǎn)生最大光學(xué)輸出功率的波長控制信號的值。程序控制器150然后將接下來的后續(xù)截取信號范圍的中點設(shè)置成與波長控制信號在在前的截取信號范圍上掃過的最大光學(xué)輸出功率相對應(yīng)的波長控制信號的值。 之后，封裝控制器150重復(fù)以下步驟使波長控制信號在截取的信號范圍上掃過、測量頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的激光源的光學(xué)輸出功率以及確定與最大光學(xué)輸出功率對應(yīng)的波長控制信號。例如，在圖5所示的實施例中，與第二截取信號范圍對應(yīng)的波長控制信號的掃過對應(yīng)于波長控制信號的點H和點I之間的線，而在掃過期間測得的最大光學(xué)輸出功率(例如，點Z)對應(yīng)于波長控制信號曲線上的點J。在本文所述的實施例中，使波長控制信號在截取的信號范圍上掃過、測量頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的激光源的光學(xué)輸出功率以及確定與所得的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的最大光學(xué)輸出功率對應(yīng)的波長控制信號的步驟重復(fù)，直到對于半導(dǎo)體激光器的波長控制信號達到適當(dāng)?shù)牟僮鞣秶?。在本文所述的實施例中，?dāng)對于在操作范圍上變化的波長控制信號，半導(dǎo)體激光器的基波束波長的相應(yīng)變化產(chǎn)生的波長轉(zhuǎn)換器件的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率變化小于波長轉(zhuǎn)換器件的最大光學(xué)輸出功率的3%時，達到適當(dāng)?shù)牟僮鞣秶?。?dāng)頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束改變小于最大光學(xué)輸出功率的3 %時，認(rèn)為頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束充分穩(wěn)定。在本文所述的實施例中，在波長控制信號在逐漸變小的信號范圍上的10次掃過(例如在初始信號范圍上的I次掃過和在連續(xù)截取的信號范圍上的9次掃過)之后，可確定操作范圍。根據(jù)與波長控制信號在截取的信號范圍上的最后掃過的最大光學(xué)輸出功率相對應(yīng)的波長控制信號來確定操作范圍，具體而言是操作范圍的中點。例如，在圖5所示的實施例中，波長控制信號的每次掃過是前一次掃過的約60%。因此，第十次掃過是在與約7. 5mff的耗散功率相對應(yīng)的截取信號范圍上，如圖6中的點麗和NN之間的線所示，它對應(yīng)于約0. 387V的波長控制信號電壓范圍。基于半導(dǎo)體激光器的效率(例如，7nm/W)，落在7. 5mW耗散功率范圍內(nèi)的波長控制信號產(chǎn)生±0. 026nm的半導(dǎo)體激光器的波長變化，這又導(dǎo)致小于約3%的波長轉(zhuǎn)換器件的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的功率變化。因此，如圖5所示的示例，操作范圍的中心點是與波長控制信號的第十次掃過的最大光學(xué)輸出功率相對應(yīng)的波長控制信號，該波長控制信號在所示示例中與約135mW的值相對應(yīng)。在本文所示和所述的實施例中，波長控制信號的操作范圍一般小于波長轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)部分的接受頻帶的帶寬。此外，操作范圍可在波長轉(zhuǎn)換器件的接受頻帶內(nèi)居中，使得如果波長控制信號在整個操作范圍上變化，則半導(dǎo)體激光器的基波束波長的相應(yīng)變化在波長轉(zhuǎn)換器件的接受頻帶內(nèi)?，F(xiàn)在參照圖7，從啟動算法開始(例如在線701處開始的啟動算法)至從波長轉(zhuǎn)換器件產(chǎn)生穩(wěn)定輸出束的半導(dǎo)體激光器的操作范圍的標(biāo)識(例如，在線702處)經(jīng)歷的時間優(yōu)選地小于2秒，更優(yōu)選地小于約I秒，且最優(yōu)選地小于約O. 2秒。例如，在本文所示的實施例中，在最初接通頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源之后的約150毫秒內(nèi)完成啟動算法并確定波長控制信號的操作范圍。在已經(jīng)確定操作范圍之后，將封裝控制器編程為利用所標(biāo)識的操作范圍開始波長控制信號的閉環(huán)反饋控制。例如，在一個實施例中，諸如題為“Alignment of LasingWavelength With Wavelength Conversion Peak Using Modulated Wavelength ControlSignal (利用經(jīng)調(diào)制的波長控制信號將激光波長與波長轉(zhuǎn)換峰對準(zhǔn))”的轉(zhuǎn)讓給康寧公司的美國專利No. 7，505，492中公開的閉環(huán)反饋控制可用于閉環(huán)反饋控制。然而，應(yīng)理解，還可結(jié)合本文所公開的方法利用其它類型的閉環(huán)反饋控制。不管所使用的閉環(huán)反饋控制類型如何，將理解本文所述方法可用于建立半導(dǎo)體激光器的最初操作范圍，使得波長轉(zhuǎn)換器件 產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出束?，F(xiàn)在應(yīng)理解本文所述的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源和操作頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的方法可用于在頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的激光源啟動之后從波長轉(zhuǎn)換器件快速產(chǎn)生穩(wěn)定輸出束。因此，本文所述的方法和裝置可用于減少頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的啟動時間?？梢岳斫?，本發(fā)明的以上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。對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明作出各種修改和變化。因此，本發(fā)明旨在涵蓋本發(fā)明的各種修改和變型，只要它們在所附權(quán)利要求及其等同范圍內(nèi)即可。出于限定和描述本發(fā)明的目的，注意本文中對在特定“數(shù)量級”的值引用應(yīng)理解為包含沒有從該特定量值變化一個或多個數(shù)量級的任何值。還應(yīng)注意以下權(quán)利要求中的一個或多個描述控制器“被編程為”執(zhí)行一個或多個所述動作。出于限定本發(fā)明的目的，注意該術(shù)語作為開放性過渡短語引入到權(quán)利要求中，并且應(yīng)當(dāng)以與更普遍使用的開放性前導(dǎo)術(shù)語“包括”相類似的方式來解釋。此外，注意本文中對本發(fā)明的部件的陳述一諸如控制器“被編程”為按照特定方式具體化特定性質(zhì)、功能——是相對于用途陳述的結(jié)構(gòu)陳述。更具體地，本文對部件被“編程”的方式的引用表示該部件的現(xiàn)有物理狀態(tài)，因此，它應(yīng)被理解為部件的結(jié)構(gòu)特性的明確陳述。注意，在本文中采用類似“優(yōu)選”、“常見”和“通常”之類的術(shù)語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、或甚至比本發(fā)明要求保護的結(jié)構(gòu)或功能更重要。相反，這些術(shù)語僅旨在突出在本發(fā)明的具體實施例中可采用或可不采用的替換或附加的特征。此外，要注意對值、參數(shù)、或變量“因變于”另一值、參數(shù)、或變量的引用不應(yīng)當(dāng)視為意味著該值、參數(shù)、或變量因變于一個且僅一個值、參數(shù)、或變量。為了描述和限定本發(fā)明，注意在本文中采用術(shù)語“基本上”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。在此還使用術(shù)語“顯著地”來表示例如“顯著在零之上”的定量表示不同于例如“零”的指定參考值的程度，并且應(yīng)解釋為要求該定量表示以可容易辨別的量不同于所指定基準(zhǔn)值。
權(quán)利要求
1.ー種操作頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的方法，所述頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源包括光耦合到波長轉(zhuǎn)換器件的半導(dǎo)體激光器，所述方法包括 使所述半導(dǎo)體激光器的波長控制信號在初始信號范圍上掃過并測量所導(dǎo)致的從所述波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率； 使所述半導(dǎo)體激光器的波長控制信號在至少ー個截取的信號范圍上掃過并測量所導(dǎo)致的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率，其中所述至少一個截取的信號范圍小于在前的信號范圍，且所述至少一個截取的信號范圍以與所述波長控制信號在在前信號范圍上掃過的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的最大光功率相對應(yīng)的點為中心； 確定波長控制信號的操作信號范圍，其中操作信號范圍的中點與所述波長控制信號在在前信號范圍上掃過所導(dǎo)致的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的最大光功率相對應(yīng)；以及 在所述操作信號范圍中開始所述波長控制信號的閉環(huán)反饋控制。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在干，(i)使所述波長控制信號以多個步驟在所述初始信號范圍和所述至少一個截取的信號范圍上掃過；和/或(ii)所述至少一個截取的信號范圍的開始點接近在前信號范圍的終點。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，使所述波長控制信號在所述初始信號范圍上掃過使半導(dǎo)體激光器的基波束的波長改變量大于所述波長轉(zhuǎn)換器件的接受頻帶的帶寬。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在干，所述波長轉(zhuǎn)換器件的接受頻帶的帶寬小于約lnm，且使所述波長控制信號在所述初始信號范圍上掃過使所述半導(dǎo)體激光器的基波束波長改變超過約3nm。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括在閉環(huán)反饋控制期間在操作信號范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所述波長控制信號，使得由半導(dǎo)體激光器發(fā)射的基波束波長的相應(yīng)變化小于或等于所述波長轉(zhuǎn)換器件的接受頻帶的帶寬。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在干，(i)當(dāng)半導(dǎo)體激光器在操作信號范圍中操作時，從波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率是波長轉(zhuǎn)換器件的最大光功率的±3%和/或(ii)所述至少一個截取的信號范圍是在前信號范圍的約60% ;和/或(iii)對所述波長控制信號的改變調(diào)節(jié)所述半導(dǎo)體激光器的波長選擇區(qū)段的溫度；和/或(iv)所述半導(dǎo)體激光器用于發(fā)射紅外基波束且所述波長轉(zhuǎn)換器件用于將紅外基波束轉(zhuǎn)換成可見光；和/或(V)紅外基波束具有從約1040nm至約1070nm的波長且可見光具有從約520nm至約535nm的波長。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源通電時執(zhí)行所述方法。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源通電后2秒內(nèi)開始閉環(huán)反饋控制。
9.一種頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源，包括光耦合到波長轉(zhuǎn)換器件的半導(dǎo)體激光器和電耦合到半導(dǎo)體激光器并且用于控制所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射的基波束的波長的封裝控制器，其中所述封裝控制器被編程為 當(dāng)所述頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源通電時，向所述半導(dǎo)體激光器的波長選擇區(qū)段提供波長控制信號; 使所述半導(dǎo)體激光器的波長控制信號在初始信號范圍上掃過并測量所導(dǎo)致的從所述波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率； 使所述半導(dǎo)體激光器的波長控制信號在至少ー個截取的信號范圍上掃過并測量所導(dǎo)致的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率，其中至少ー個截取的信號范圍小于在前的信號范圍，且所述至少ー個截取的信號范圍以與所述波長控制信號在在前信號范圍上掃過導(dǎo)致的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的最大光功率相對應(yīng)的點為中心； 基于波長控制信號在在前信號范圍上掃過所導(dǎo)致的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率確定波長控制信號的操作信號范圍；以及 在所述操作信號范圍中開始波長控制信號的閉環(huán)反饋控制。
10.如權(quán)利要求9所述的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源，其特征在干，(i)封裝控制器(a)被編程為使所述波長控制信號以多個步驟在所述初始信號范圍和所述至少一個截取的信號范圍上掃過或(b)被編程為在閉環(huán)反饋控制期間在操作信號范圍內(nèi)調(diào)節(jié)波長控制信號，使得由半導(dǎo)體激光器發(fā)射的基波束波長的相應(yīng)變化小于或等于所述波長轉(zhuǎn)換器件的接受頻帶的帶寬；和/或(ii)其中所述至少一個截取的信號范圍的開始點接近在前信號范圍的終點。
11.如權(quán)利要求9所述的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源，其特征在于，使所述波長控制信號在所述 初始信號范圍上掃過使半導(dǎo)體激光器的基波束的波長改變量大于所述波長轉(zhuǎn)換器件的接受頻帶的帶寬。
12.如權(quán)利要求9所述的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源，其特征在于，所述封裝控制器(b)被編程為在閉環(huán)反饋控制期間在所述操作信號范圍內(nèi)調(diào)節(jié)波長控制信號，使得由半導(dǎo)體激光器發(fā)射的基波束波長的相應(yīng)變化小于或等于所述波長轉(zhuǎn)換器件的接受頻帶的帶寬。
13.如權(quán)利要求9所述的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源，其特征在干，當(dāng)半導(dǎo)體激光器在所述操作信號范圍中操作時，所導(dǎo)致的從波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的輸出束的光功率是波長轉(zhuǎn)換器件的最大光功率的±3%。
14.如權(quán)利要求9所述的頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光器用于發(fā)射具有從約1040nm至約1070nm波長的基波束且所述波長轉(zhuǎn)換器件用于將紅外基波束轉(zhuǎn)換成具有從約520nm至約535nm波長的可見光。
全文摘要
一種操作頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換的光源的方法包括使半導(dǎo)體激光器的波長控制信號在初始信號范圍上掃過并測量從耦合到半導(dǎo)體激光器的波長轉(zhuǎn)換器件發(fā)射的輸出束的光功率。然后可使半導(dǎo)體激光器的波長控制信號在至少一個截取的信號范圍上掃過并測量所導(dǎo)致的輸出束的光功率。至少一個截取的信號范圍以與波長控制信號在在前信號范圍上掃過的輸出束的最大功率相對應(yīng)的點為中心。確定波長控制信號的操作信號范圍，使得操作信號范圍的中點與在在前信號范圍上掃過所導(dǎo)致的輸出束的最大光功率相對應(yīng)。然后可在操作信號范圍中開始波長控制信號的閉環(huán)反饋控制。
文檔編號H01S3/13GK102804524SQ201080032382
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者V·巴蒂亞, D·皮庫拉, M·M·拉賈 申請人:康寧股份有限公司