Устройство контроля одномодового режима работы полупроводникового лазера

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ОДНОМОДОВОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Козлов Владимир Леонидович Стецик Виктор Михайлович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство контроля одномодового режима работы полупроводникового лазера, содержащее оптически связанные управляемый лазер, линзу, анализатор, первый фотоприемник и управляемый источник тока, выходы которого соединены с входом управления лазера и измерительным блоком, отличающееся тем, что в него введены оптически связанные светоделитель, зеркало и второй фотоприемник, расположенный в дальней зоне диаграммы направленности лазерного излучения, а также дифференциальный усилитель,входы которого соединены с выходами первого и второго фотоприемников, а выход - с входом измерительного блока.(56) 1. Коростик К.Н., Стецик В.М. Интерферометрический контроль одномодового режима работы перестраиваемого инжекционного лазера // ЖПС. - 2006. - Том. 73,1. - С. 119-123. 2. Патент РБ 12908. Способ контроля одномодового режима работы полупроводникового лазера / В.Л.Козлов, В.М.Стецик и др. - 2010. Фиг. 1 Полезная модель относится к области оптического спектрального приборостроения и может быть использована для экспресс-контроля одномодового режима работы перестраиваемых полупроводниковых инжекционных лазеров. 72532011.04.30 Известен способ экспресс-контроля одномодового режима работы перестраиваемого полупроводникового инжекционного лазера 1, основанный на снятии ватт-амперной характеристика лазера, получаемой при автогетеродиноровании с использованием интерферометра Майкельсона. Однако данная система обладает сложностью практической реализации, чувствительностью к внешним воздействиям и необходимостью юстировки системы при переходе от одного лазера к другому. Известен способ контроля одномодового режима работы полупроводникового лазера 2, заключающийся в определении тока накачки лазера, при котором длина волны генерации выбирается между двумя переходами на соседние моды генерации, а переходы с одной моды генерации на другую определяют по скачку интенсивности оптического излучения на выходе анализатора, причем ось пропускания анализатора устанавливают перпендикулярно плоскости поляризации лазерного излучения. Однако данная система обладает ограниченной точностью измерений. Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении точности контроля одномодового режима работы полупроводникового лазера. Решение этой задачи имеет важное значение для обеспечения высоких эксплуатационных характеристик оптико-электронных технологических систем, а также может быть полезно при использовании полупроводниковых лазеров в спектрометрической аппаратуре и системах лазерной диагностики. Для решения поставленной задачи в известное устройство 2, содержащее оптически связанные управляемый лазер, линзу, анализатор, первый фотоприемник и управляемый источник тока, выходы которого соединены с входом управления лазера и измерительным блоком, введены оптически связанные светоделитель, зеркало и второй фотоприемник,расположенный в дальней зоне диаграммы направленности лазерного излучения, а также дифференциальный усилитель, входы которого соединены с выходами первого и второго фотоприемников, а выход - с входом измерительного блока. Свойство, появляющееся у заявляемого объекта, это повышение точности контроля одномодового режима работы полупроводникового лазера, обусловленное возможностью определять моменты перехода с одной моды генерации на другую для любой зоны генерации активной области лазера. Сущность полезной модели поясняется с помощью фиг. 1, на которой представлена функциональная схема устройства, на фиг. 2 представлены диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит полупроводниковый лазер 1, блок питания лазера 2,светоделитель 3, зеркало 4, линзу 5, анализатор 6, первый фотоприемник 7, второй фотоприемник 8, дифференциальный усилитель 9, измерительный блок 10. Устройство работает следующим образом. Ток накачки перестраиваемого полупроводникового лазера 1 регулируется блоком питания лазера 2. Излучение лазера 1 с помощью светоделителя 3 и зеркала 4 разделяется на два пучка. Первый пучок направляется на первый фотоприемник 7. Полупроводниковые лазеры обладают широкой диаграммой направленности излучения. Фотоприемник 7 имеет малый размер и располагается в дальней зоне диаграммы направленности. Второй пучок через линзу 5, анализатор 6 направляется на второй фотоприемник 8. Известно, что излучение полупроводникового лазера в режиме одномодовой генерации имеет высокую степень поляризации, порядка 99 . В предлагаемом устройстве анализатор 6 имеет ось пропускания, перпендикулярную плоскости поляризации лазерного излучения. Следовательно, в режиме одномодовой генерации полупроводникового лазера излучение на выходе анализатора 3 будет иметь минимальную интенсивность. Известно,что при переходе генерации с одной моды на другую в резонаторе лазера могут генерировать одновременно несколько мод, вследствие чего резко уменьшается степень поляризации. Вид стандартной перестроечной характеристики полупроводникового лазера,полученной с выхода анализатора 6, представлен на фиг. 2 а. В режиме одномодовой гене 2 72532011.04.30 рации лазера излучение на выходе анализатора будет минимально. При увеличении тока накачки лазера будет происходить переход длины волны генерации с одной моды на другую, при этом в моменты перехода вследствие ухудшения степени поляризации будет появляться увеличение оптического сигнала на выходе анализатора. Интенсивность излучения на выходе анализатора 6 фиксируется фотоприемником 8. С помощью линзы 5 излучение собирается со всей активной области лазера. Так как различные зоны генерации активной области лазера могут переходить с одной моды генерации на другую в разные моменты времени, то импульсы на выходе фотоприемника 8 имеют конечную длительность, определяемую разностью времен перехода с одной моды генерации на другую различных зон активной области лазера (фиг. 2 а - кривая 1). Так как фотоприемник 7 имеет малый размер и располагается в дальней зоне диаграммы направленности излучения лазера, то на него попадает излучение только одной небольшой зоны активной области лазера. Поэтому время перехода с одной моды генерации на другую имеет очень малую длительность (фиг. 2 б - кривая 2). Вид перестроечной характеристики полупроводникового лазера, полученной с выхода фотоприемника 7,представлен на фиг. 2 б. Кривые 2 и 3 соответствуют различным зонам генерации активной области лазера. Дифференциальный усилитель 9 сравнивает суммарную перестроечную характеристику с фотоприемника 8 и характеристику для выбранной зоны генерации активной области лазера с фотоприемника 7. В результате анализа выходного сигнала дифференциального усилителя можно сделать вывод о том, в какой момент времени каждая конкретная зона активной области переходит с одной моды генерации на другую. Сигнал с выхода дифференциального усилителя поступает в измерительный блок 10,где фиксируются токи накачки, при которых происходит переход генерации с одной моды на другую для любой выбранной зоны активной области лазера, и определяется ток накачки лазера для одномодовой генерации, который будет находиться в середине участка перестроечной характеристики лазера между двумя переходами на соседние моды генерации (фиг. 2). Таким образом, в результате анализа перестроечной характеристики измерительный блок 10 выбирает требуемую величину тока для обеспечения одномодового режима работы полупроводникового лазера. Таким образом, за счет использования второго фотоприемника, расположенного в дальней зоне диаграммы направленности лазерного излучения, и дифференциального усилителя обеспечивается повышение точности контроля одномодового режима работы полупроводникового лазера. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3