提供一种控制经频率转换的激光源的方法，其中激光源包括激光腔、外部光学反馈组件、波长选择组件以及波长转换器件，该方法包括利用相位控制信号驱动激光腔的相位区段，该相位控制信号包括具有调制幅度MOD的调制分量，该调制幅度MOD足以在光谱域中移位可用腔模式，使得在调制相位控制信号时建立在若干不同腔模式下的连续激光发射。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括外部光学反馈组件的经频率转换的激光源中的相位调制相关申请的交叉引用本申请要求2009年4月7日提交的美国申请No. 12/419，572的优先权。背景本公开涉及经频率转换的激光源，且尤其涉及配置成用于低水平光学反馈的经频率转换的激光源及其控制方法。
技术实现思路
尽管本公开的各概念不限于在光谱的任意特定部分中操作的激光器，然而在本文中频繁地引用倍频绿色激光器，其中二极管顶源的波长波动一般产生经频率转换的绿色输出功率的波动。这种波动通常归因于经频率转换的激光器中使用的波长转换器件(典型地是周期性极化铌酸锂(PPLN)SHG晶体)的相对较窄的光谱接受曲线。如果上述经频率转换的激光器用在例如扫描投影仪中，则功率波动可产生不可接受的图像伪影。对于当激光器包括二区段或三区段DBR激光器的激光器时的特定情况，激光腔由在激光器芯片一侧上的相对较高反射率的布拉格反射镜和激光器芯片另一侧上的相对较低反射率涂层 (0. 5-5%)限定。这种配置的所得往返损耗曲线与布拉格反射镜的光谱反射率曲线成反比。而且，激光器仅选择称为腔模式的离散数量的波长。当芯片工作时，其温度改变，因此半导体材料的折射率改变，使腔模式相对于布拉格反射曲线移位。一旦当前的主腔模式离开布拉格反射曲线的峰值太远，激光器就切换到最接近布拉格反射曲线的峰值的模式，因为该模式对应于最低损耗——称为模式跳变的现象。模式跳变可产生输出功率的突然变化，并将经常产生所投影图像的稍亮和稍暗区域之间的可见边界，因为模式跳变倾向于出现在所投影图像内的特定位置处。有时，既使当激光器离开布拉格反射峰超过一个自由光谱范围时激光器继续在特定的腔模式下发射——很可能与腔中的空间烧孔和电子光子动力学有关的现象。这导致两个或更多腔模式间隔的模式跳变以及相应的不可接受的大输出功率变化。根据本公开的主题，提供激光器配置和相应的操作方法以解决经频率转换的激光源中这些和其它类型的功率变化。根据本公开的一个实施例，提供一种控制经频率转换的激光源的方法，其中激光源包括激光腔、外部光学反馈组件、波长选择组件以及波长转换器件，该方法包括利用相位控制信号驱动激光腔的相位区段，该相位控制信号包括足以在光谱域中移位腔模式的调制分量，使得在调制相位控制信号时为激光腔建立在若干不同腔模式下的连续激光发射。构想到另外一些实施例。附图简述本专利技术的特定实施例的以下详细描述可在结合以下附图阅读时被最好地理解，在附图中相同的结构使用相同的附图标记指示，而且在附图中附图说明图1是包括DBR激光二极管和呈现为分色镜的外部光学反馈组件的经频率转换的激光源的示意图2是经频率转换的激光源的一般化示意图；图3示出根据本公开的激光系统的往返延伸腔光谱反射曲线；以及图4是具有最高往返反射率的延伸腔模式的波长因变于二极管腔谐振移位的图。详细描述首先参照图1，根据本公开的一个实施例，经频率转换的激光源100包括以DBR激光二极管10形式呈现的激光腔、呈现为部分反射镜20的外部光学反馈组件、呈现为波导 PPLN晶体40的波长转换器件以及耦合光学器件50。尽管本公开讨论特例，在该特例中激光源100包括用作顶泵源的三区段DBR激光二极管10以及用于将频率翻倍至绿色波长范围的波导PPLN晶体40，但应注意本公开的概念可同样适用于各种经频率转换的激光器配置，包括但不限于利用二次谐波发生(SHG)之外的频率转换的配置。本公开的概念还可适用于除激光扫描投影仪外的各种应用。图2是经频率转换的激光源100’的更一般化示意图，其包括激光腔10’、外部光学反馈组件20’和波长转换器件40’。激光腔10’包括增益区段11’、相位区段13’和介于相对较高反射率的后反射器12’和相对较低反射率的输出反射器14’之间的波长选择DBR 区段15’。来自激光腔10’的光的一部分沿输出路径Ll穿过输出反射器14’发射，而其余的光在激光腔10’中来回反射，每次都穿过增益区段11’的增益介质。外部光学反馈组件 20’沿激光源100的光程从输出反射器14’移位，且配置成通过沿返回路径L2部分反射所发射的光Ll使其穿过输出反射器14’至激光腔10’来形成延伸腔16’。输出和返回路径 L1、L2通常将是共线的，但为了清楚而示为单独的光程。分析如图1所示的三反射镜腔的一种方式包括计算系统的往返损耗和腔模式。可通过将系统视为由一侧上的激光器的后反射器以及另一侧上的激光输出面和外部反馈光学组件形成的法布里-珀罗标准器形成，来获得往返损耗。然后从DBR激光器后反射器的光谱反射曲线和通常为光谱周期函数的法布里-珀罗反射率曲线的乘积给出的往返反射率的逆来获得系统的总损耗。结果在图3中示出。通过确定可形成驻波的波长(即往返光波相位变化为2 π的波长)来计算腔模式。此处，计算还包括将有效反射镜系统视为由一侧上的DBR激光器后反射镜和另一侧上的外部法布里-珀罗标准器形成。结果取决于很多参数，诸如反射镜的反射率及其间隔。可示出，当外部反馈光学组件的反射率大于激光输出面的反射率时，系统的模式结构由延伸腔支配，导致与不具有外部反馈光学组件的激光腔相比模式之间的光谱距离(也称为系统的自由光谱范围)显著变小。总之，通过在系统中增加外部反馈反射镜，自由光谱范围减小，且较小光谱幅度的模式跳变成为可能。而且，当外部反射镜反射率相对接近激光器输出面之一时，图3所示的调制对比接近100%。结果，当激光腔内的材料的折射率开始变化时，当前操作(激光发射)腔模式将在光谱域中移动，但外部法布里-珀罗标准器的反射率峰将不会移动从而损耗将从最小值快速地变化到接近100%的值。因为损耗变得非常高，激光器将切换(跳变) 到具有较低损耗的模式。增加外部腔于是导致光谱域中较小幅度的模式跳变。为了放大该现象，本领域的技术人员可调制施加到相位区段的电流，以便连续改变该区段的折射率，因此形成高频低幅模式跳变。根据本文所述的方法，利用增益信号驱动激光腔10’的增益区段11’，该增益信号包括数据分量，该数据分量相对较慢且不一定是周期性的，而激光腔10’的相位区段13’由包括相位调制分量的相位控制信号驱动，该相位调制分量较快且是周期性的。例如但不作为限制，增益信号的数据分量可表示视频信号的视频内容，而相位控制信号的相位调制分量可以是频率高于图像像素频率的恒幅正弦调制。相位调制分量的特征是调制幅度小^足以在光谱域中移位腔模式，使得当调制相位控制信号时连续地建立激光腔10’的若干不同腔模式的激光发射。更具体地，参考图1，其中DBR激光器10包括增益区段11、相位区段13和波长选择DBR区段15，低反射率反射镜20位于PPLN晶体40之后以主要传送绿光并反射部分其余的顶泵。DBR激光腔10的DBR区段15提供光谱选择性。DBR激光腔10的相位区段13 — 般不提供增益，但允许调制光相位或有效的腔长度。可用相对较低反射率涂层涂覆激光器 10的前面以形成输出反射器14。可在两侧上对PPLN晶体40进行角度抛光，并且可对其进行针对绿光和顶波长的AR涂覆。为了简化配置，一个方便的选项是使用具有面向DBR激光器10的有角度输入面和部分反射的非有角度输出面的PPLN晶体。图3示出根据上述方法获得的往返延伸腔光谱反射曲线的一个示例。为了完整性，注意图3的曲线已进行归本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种控制经频率转换的激光源的方法，所述激光源包括激光腔、外部光学反馈组件、波长选择组件以及波长转换器件，其中：所述激光腔包括增益区段、相位区段和介于相对较高反射率的后反射器与相对较低反射率的输出反射器之间的波长选择区段，且被配置成穿过输出反射器发射光；所述外部光学反馈组件沿激光源的光程从输出反射器移位，且被配置成通过部分反射所发射的光使光穿过输出反射器返回至激光腔；所述波长转换器件沿激光源的光程定位，且其特征为具有全宽度半最大值（ＦＷＨＭ）的光谱接受曲线；所述后反射器、输出反射器和外部光学反馈组件限定可用腔模式，且频率选择组件确保激光器操作仅发生在位于波长转换器件的ＦＷＨＭ内的可用腔模式中；所述方法包括利用包括数据分量的增益信号驱动激光腔的增益区段，并利用包括调制分量的相位控制信号驱动激光腔的相位区段；以及所述相位控制信号的调制分量包括相位调制幅度φＭＯＤ，所述相位调制幅度φＭＯＤ足以在光谱域中移位可用腔模式，使得当调制相位控制信号时建立若干不同腔模式下的连续激光发射。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·高里尔，D·V·库克森考弗，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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