SE517341C2 - Integrerad våglängdsmonitor för laserljus - Google Patents

Description

517,¿_341 Även en internationell ansökning WO95/ 20144 visar en optisk våglängds- sensor som består av en kilfonnad Fabry-Perotplatta som uppvisar resonans för olika optiska våglängder tvärs sin bredd och en grupp av detektorer som detekterar den rumsliga dispositionen av resonanstoppar som uppträder. Ännu ett ytterligare dokument US-A-5 305 330 visar ett system som inne- fattar en laserdiod och ett system för att stabilisera laserdiodens våglängd.

Systemet innefattar en stråluppdelare och ett diffraktionsgitter för mätning samt ett antal fotodetektorer.

Alla funna lösningar så långt är ganska komplexa och mer eller mindre svåra att implementera i en standardlaseranordning. En laser med en integrerad våglångdsövervakning skulle emellertid på marknaden vara en attraktiv komponent. Därför finns det ett önskemål om en enkel kompakt integrerad anordning för övervakning av våglängden för en laseranordning.

SAMMANFATTNING En våglângdsmonitor lämplig för integration i en halvledarlasennodul för fiberoptisk kommunikation kan tillverkas på följande sätt: Ett interferens- filter deponeras direkt på en lägeskånslig fotodetektor eller monteras direkt ovanpå detektorn. Detektoranordningen monteras med en vinkel bakom lasem i samma läge som en normal effektövervakningsmonitor. Det elekt- riskt härledda laterala läget för ljus som träffar den lägeskänsliga anord- ningen försedd med interferensfiltret kommer att vara beroende av våglängden för det infallande ljuset och detta härledda läge används för våglängdsövervakningen.

Ett förfarande för att erhålla en våglängdsövervakningsanordning i enlighet med den föreliggande uppfinningen fastställs av det oberoende patentkravet 1 och de beroende patentkraven 2 - 5.' Vidare fastställs en anordning för styrning av våglängden för en laserkälla genom det oberoende patentkravet 6 och ytterligare utföringsformer av anordningen fastställs av de beroende patentkraven 7 - 10. 517 341 3 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen tillsammans med ytterligare ändamål och fördelar med denna kan bäst förstås genom hänvisning till följande beskrivning läst tillsammans med de medföljande ritningarna, i vilka: Fig.l illustrerar en typisk utföringsform av en lågeskånslig diod i enlighet med teknikens ståndpunkt, Fig. 2 illustrerar en kombination av en lägeskänslig fotodetektor och ett interferensñlter i enlighet med den föreliggande uppfinningen, Fig. 3 illustrerar, i enlighet med Fig. 1, montering av en integrerad våglängdsmonitor med en vinkel vid ett avstånd från bakfasetten av en laseranordning, samt Fig. 4 illustrerar en linje bildad genom den lägeskånsliga anordningens deponerade filter, varvid läget för denna linje är beroende av våglängden.

DETALJERAD BESKRIVNING I Fig. 1 demonstreras en allmän utföringsform av en lågeskänslig diod. En lågeskänslig diod år en modifikation av en vanlig fotodiod. Genom använd- ning av två frontelektroder 1 och 2 kommer fotoströmmen alstrad genom inkommande ljus 3 att uppdelas mellan frontelektroderna som alstrar strömmarna 11 och 12 i de två frontelektroderna. Ljusets laterala läge x kan då extraheras ur förhållandet mellan de två erhållna strömmarna. Detta utgör grundprincipen för en lägeskänslig detektor normalt hänvisad till som en PSD, för att utnyttjas i den föreliggande tillämpningen.

En våglängdsmonitor i enlighet med den föreliggande uppfinníngen utformas genom en uppfinningsmässig kombination av en lågeskänslig detektor och ett interferensfilter. Följaktligen utgör PSD 10 en fotodetektor från vilken 517 341 Iš. Iå-Ilflïlli 3 Ål både läget liksom intensiteten för infallande ljus kan extraheras. Denna PSD erhålls genom att påföra flertalet elektroder på en fotodioddetektor. Läget och intensiteten härleds sedan från strömmen observerad i respektive elektroder.

I en grundläggande utföringsform demonstrerad i Fig. 2 tillverkas ett interferensfilter ovanpå PSD 10 genom deponering av ett antal skikt av olika optiska transparenta material. I ännu en annan utföringsform tillverkas ett interferensfilter separat och fästs genom bondning därefter på den positionskänsliga detektorskivan 10. Upplösning och väglängdsområde för monitorn kan styras genom distansskiktets tjocklek i interferensfiltret 12.

Filtret kan till exempel i en typisk utföringsfonn skapas som en Fabry- Perotplatta. Genom att använda material med låg termisk utvidgning som distansskikt kan temperaturberoendet minimeras.

I en typisk utföringsform som använder den föreliggande uppfinningen monteras en våglängdsmonitor 13, ord som indikerats ovan, med en vinkel på ett avstånd från bakfasetten för en laser 14 som illustrerats i Fig. 3. Alter- nativt kan något av ljuset från framfasetten riktas mot monitom.

Eftersom endast ljus som infaller vid en specifik vinkel kommer att överföras genom filtret 12 kommer en linje 15, som indikerats i Fig. 4, att formas på den lägeskänsliga detektorn 10, varvid linjens läge är beroende av våglängden. Ur strömmen detekterad av fotodetektorns elektroder kan ljusets våglängd sedan extraheras.

Detektorn är enkel att tillverka med användning av tillgängliga standard- processer. Den föreliggande monitorn kan direkt ersätta effektmonitorn använd i aktuella laserpaket. Kommersiellt producerade lägeskänsliga detektorer hittas till exempel hos SiTek Electro Optics, Partille, Sverige.

Genom att montera komponenten 13 i enlighet med den föreliggande uppfinningen framför en optisk ñber skapas en billig, högtillförlithg 5175341 våglångdsmeter. Genom att använda fler elektroder i den lâgeskänsliga detektorn PSD kunde även en lasers dubbelmoder detekteras. Genom att mäta våglängdssignalen upplöst i» tid kan laserns "kvitter" då enkelt övervakas.

Det kommer att inses av fackmannen att olika modifikationer och ändringar kan göras i den föreliggande uppfinningen utan avsteg från dess omfattning som definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (10)

517 341 6 PATENTKRAV

1. Förfarande för att erhålla enljusvåglängdsmonitor, kännetecknad av stegen användning av en lägeskänslig detektor (10) som tillhandahåller information om läget och intensiteten för ínfallande ljus genom extraherad ström från ett antal detektorelektroder, placering av ett interferensfilter (12) direkt ovanpå den lägeskänsliga detektorn (10) för att därigenom skapa en integrerad våglängdskänslig anordning (13), montering den skapade våglängdkänsliga anordningen (13) med en vinkel vid ett avstånd från en ljuskälla för att få den våglängdskänsliga anordningen att tjäna som en ljusvåglångdsmonitor.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget att tillverka interferensfiltret (12) direkt ovanpå den lägeskänsliga detektorn (10) genom deponering av ett antal optiskt transparenta materialskikt som bildar materialskikt för ett optiskt ñlter.

3. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av det ytterligare steget att separat tillverka interferensfiltret (12) med ett antal materialskikt och därefter genom bondning fästa det erhållna interferensfiltret (12) mot den lågeskänsliga detektorn (10).

4. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av det ytterligare steget att använda ett material med låg termisk utvidgning som separationsskikt i interferensfiltret (12) för att minimera temperaturberoende.

5. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget med användning av utsignalerna deriverade från den lägeskänsliga detektorn för att styra våglängden för en emitterare avlaserljus. 5177341

6. Anordning för skapande av en ljusvåglängdsmonitor, kännetecknar! av en lägeskänslig detektor (10), som används för att tillhandahålla information om läge och intensitet för infallande ljus genom användning av ström extraherad från ett antal lägeskänsliga diodelektroder, ett interferensfilter (12) som är placerat direkt ovanpå den lägeskänsliga detektorn (10) för att därmed skapa en integrerad våglängdskänslig anordning (13), varvid den våglängdskänsliga anordningen (13) är monterad med en vinkel vid ett avstånd från en ljuskälla ßr att få den väglängdkänsliga anordningen att arbeta som en våglängdsöver- vakningsanordning.

7. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att interferensfiltret (12) tillverkas direkt ovanpå den lägeskänsliga anordningen (10) genom deponering av ett antal skikt av olika optiskt transparenta material som bildar ett optiskt filter för att skapa den integrerade våglängdsöver- vakningsanordningen.

8. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att interferensfiltret (12) tillverkas separat av ett antal skikt av olika optiskt transparenta material som bildar filtret som därefter genom bondning fästs mot den lägeskänsliga detektorn ( 10) för att därmed skapa den integrerade våglängdsövervak- ningsanordningen.

9. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att ett material med låg termisk utvidgning används som separationsskikt i interferensfiltret (12) för att minimera temperaturberoende.

10. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av väglängdstyrning genom användning av utsignaler härledda från »den lägeskänsliga detektorn (10) för styrning av våglängden för en emitterare av laserljus.