Procedimiento de calibración de un láser sintonizable de múltiples secciones a una frecuencia específica,

estando caracterizado el procedimiento porque presenta las etapas siguientes:

a) medir los valores de salida desde el láser como una función de intensidades de sintonización aproximada del láser, b) formar una primera matriz discreta a partir de dichos valores de salida desde el láser, estando definida la matriz por una característica óptica de la salida del láser a intensidades de sintonización de determinación específicas, c) procesar la matriz para determinar puntos de funcionamiento estables dentro de la matriz, definiendo los puntos de funcionamiento estables unas frecuencias específicas en las que puede hacerse funcionar el láser, y d) determinar si los puntos de funcionamiento estables determinados representan los puntos de funcionamiento estables óptimos, mediante las subetapas siguientes: aumentar en un píxel el conjunto de puntos que se definen como que contribuyen a un borde en la matriz de bordes para ampliar los bordes de la matriz, obligando de este modo a los bordes a unirse cuando existan espacios; determinar si hay más de un punto de funcionamiento en cada región limitada aumentada, y determinar si la diferencia entre la frecuencia medida del láser y el espaciado de saltos de modo está dentro de un valor predeterminado y, si está dentro del valor, calcular el promedio de la pluralidad de puntos de funcionamiento para proporcionar un único punto de funcionamiento dentro de esa región limitada o, si no está dentro de ese valor predeterminado, permitir una pluralidad de puntos dentro de esa región

Procedimiento para optimizar el proceso de calibración de un láser sintonizable.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a láseres sintonizables, en particular a un diodo láser de múltiples secciones que puede conmutarse entre diferentes longitudes de onda o frecuencias y, más particularmente, a un procedimiento adaptado para proporcionar las intensidades de control correctas para conseguir cada una de las frecuencias de salida deseadas desde el láser.

Antecedentes de la invención

Los diodos láser de múltiples secciones se conocen bien en la técnica y pueden conmutarse entre diferentes longitudes de onda. Típicamente, el diodo se calibra durante su fabricación para determinar las intensidades de control correctas que deben aplicarse al láser para producir las frecuencias de salida deseadas desde el láser.

Uno de los primeros diodos láser de múltiples secciones conocidos es un láser con reflectores Bragg distribuidos (DBR) sintonizable de tres secciones. Otros tipos de láseres de diodo de múltiples secciones son los DBR de rejilla de muestreo (SG-DBR), los DBR de muestreo de superestructura (SSG-DBR) y el acoplador asistido de rejilla con reflector de rejilla de superestructura o de muestreo posterior (GCSR). Una revisión de los láseres de este tipo se proporciona en Jens Buus, Markus Christian Amann, Tuneable Laser Diodes Artect House, 1998 y Widely Tuneable Semiconductor Lasers ECOC'00. Beck Mason.

La figura 1 es un dibujo esquemático de un SG-DBR 10. El láser comprende secciones de reflector anterior y posterior 2 y 8 con una sección activa o de ganancia en intervención 6 y una sección de fase 4. Un recubrimiento 9 antirreflectante se proporciona habitualmente en las caras anterior y posterior del chip para evitar modos de cara. Los reflectores posterior y anterior adoptan la forma de rejillas de Bragg de muestreo 3 y 5. El paso de las rejillas de los reflectores posterior y anterior varía ligeramente para proporcionar un efecto de sintonización Vernier variando la intensidad suministrada a estas secciones. La longitud del trayecto óptico de la cavidad también puede sintonizarse con la sección de fase, por ejemplo mediante cambios de índice de refracción inducidos variando la densidad de portadora en esta sección. Una descripción más detallada del SG-DBR y otros láseres de diodo de múltiples secciones sintonizables puede encontrarse además en Jens Buus, Markus Christian Amann, Tuneable Laser Diodes Artect House, 1998.

Los láseres de diodo de múltiples secciones son útiles en sistemas multiplexados por división de longitud de onda (WDM). Aplicaciones a título de ejemplo son como fuentes de transmisor, como convertidores de longitud de onda en conexiones ópticas cruzadas (OXC) y para fuentes de referencia en receptores heterodinos. Típicamente, los sistemas WDM presentan un espaciado de canales que cumple la norma G962 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), que tiene un punto fijado en 193,1 THz y un espaciado entre canales en un múltiplo entero de 50 GHz o 100 GHz. Un sistema WDM denso a modo de ejemplo podría presentar un espaciado de canales de 50 GHz y oscilar desde 191 THz hasta 196 THz (1529,6-1559,6 nm).

Puesto que se trata de láseres de múltiples secciones, requieren una cierta calibración antes de utilizarse para determinar los valores correctos de intensidad para conseguir cada una de las longitudes de onda de salida deseadas del láser sintonizable. Por ejemplo, un láser SG-DBR presenta 4 secciones de sintonización. Si cada una de estas secciones presenta 300 posibles valores de intensidad (0-90 mA en etapas de 0,3 mA por ejemplo) y puesto que cada una de las secciones del láser son interdependientes en la salida del láser, hay 300x300x300x300 posibles combinaciones de intensidad que pueden aplicarse al láser.

Además, el láser también debe cumplir los requisitos de ancho de línea, SMSR, etc. Esto significa que el láser debe calibrarse y obtenerse una tabla de consulta de intensidades en la que cada entrada en la tabla consiste en las intensidades requeridas para conseguir cada longitud de onda en el plan de frecuencias. Cada una de estas entradas se denomina punto de funcionamiento.

El procedimiento de fabricación de láseres sintonizables no está completamente desarrollado y cada dispositivo presentará su propia firma de longitud de onda única lo que significa que cada dispositivo es lo suficientemente diferente para requerir una calibración completa y que los datos de otro láser no funcionarán. Esto significa que cada dispositivo debe calibrarse completamente para obtener la tabla de consulta y esta tabla debe utilizarse con el dispositivo cuando esté en funcionamiento.

Se han publicado varias técnicas para obtener esta tabla de consulta de información, entre los que se incluyen Fast Generation of Optimum Operating Points for Tuneable SG-DBR Laser over 1535-1565nm Range John Dunne et al. Conference on Lasers and Electroptics (CLEO) Baltimore, mayo de 1999, págs. 147-148 proceedings, Fast Accurate Characterisation of a GCSR laser over the complete EDFA Band Tom Farrell et al. LEOS'99 noviembre, San Francisco, Control of widely tuneable SSG-DBR lasers for dense wavelength division multiplexing Gert Sarlet, G. Morthier, R. Baets J. Lightwave Technol. vol. 18, n.º 8, págs. 1128-1138, agosto de 2000, y también en la patente WO 00/54380. La primera publicación mencionada anteriormente también utiliza una configuración de medición como la mostrada en la figura 2. El aparato comprende un láser 600 que se controla mediante fuentes de intensidad y un elemento 610 de control de la temperatura. La salida del láser se hace pasar a través de un primer acoplador 620 para proporcionar una parte de la salida a un medidor 630 de longitud de onda y una segunda parte a un segundo acoplador en el que se divide adicionalmente. Una primera parte de la salida de luz dividida se pasa directamente a un primer fotodiodo (fotodiodo A), mientras que la segunda parte pasa a través de un filtro lineal y a continuación se detecta la señal filtrada usando un fotodiodo B. Dividiendo el nivel de tensión detectada en el fotodiodo B (que es proporcional a la cantidad de luz que llega al fotodiodo A) entre la tensión detectada en el fotodiodo A, se obtiene un valor que es proporcional a la longitud de onda de la luz emitida por el láser. Puede utilizarse o bien el valor medido por el medidor de longitud de onda o bien el valor del fotodiodo B dividido por el fotodiodo A, como la longitud de onda de la luz emitida por el láser.

La publicación de patente PCT nº WO9940654 a nombre de 'Altitun AB' describe un procedimiento de optimización del punto de funcionamiento de un láser que comprende caracterizar el láser y controlar las diferentes secciones de láser.

Aunque estos procedimientos ofrecen soluciones al concepto general de calibración, son muy complicados porque implican muchas operaciones y parámetros (los números típicos para sistemas convencionales se encuentran entre 10 y 20) para guiar el procedimiento de calibración. De manera inevitable, esto lleva a varios parámetros que controlan la calibración y éstos son sensibles a estructuras particulares del dispositivo y no pueden asumir la variación de dispositivos de una línea de producción. Además, estos parámetros serán a menudo interdependientes, lo que lleva a un espacio multidimensional para configurar la calibración en el que sólo un subconjunto pequeño de posibles parámetros proporcionará buenos resultados de calibración del láser sintonizable. De manera ideal, la calibración debe presentar un pequeño conjunto de parámetros que simplifique en gran medida la calibración y minimice su dependencia de características particulares del dispositivo.

Por tanto, existe una necesidad de proporcionar un procedimiento que permita obtener resultados constantes y precisos para proporcionar un control de procedimiento del procedimiento de calibración.

Objetivo de la invención

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de control de procedimiento para garantizar la calibración precisa de diodos láser.

Sumario de la invención

Por consiguiente, la presente invención proporciona un procedimiento de calibración de un diodo láser sintonizable de múltiples secciones a una rejilla de frecuencia específica con un conjunto pequeño de parámetros para controlar este procedimiento. La metodología y técnica de la presente invención es ventajosa porque es genérica y puede aplicarse a diversos...

1. Procedimiento de calibración de un láser sintonizable de múltiples secciones a una frecuencia específica, estando caracterizado el procedimiento porque presenta las etapas siguientes:

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que los valores de salida desde el láser son mediciones indicativas de las características del láser, estando seleccionadas las características a partir de una o más de las siguientes:

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la matriz puede visualizarse de manera gráfica como un plano de valores relacionados con la potencia de salida del láser con parámetros de sintonización de control específicos.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de procesar la matriz incluye las etapas siguientes:

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que la etapa de definir unas regiones dentro de la matriz en las que está presente un borde o discontinuidad se lleva a cabo realizando una detección de bordes en los valores de matriz, produciendo la detección de bordes la formación de un conjunto de valores de la matriz procesada, presentando el conjunto de valores de la matriz procesada unos valores indicativos de si está presente un borde.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que la detección de bordes se realiza:

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la aplicación de umbral se lleva a cabo mediante la utilización del valor del parámetro de salto de modo como un valor umbral.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que el valor del parámetro de salto de modo seleccionado se selecciona mediante la selección de una secuencia de valores y mediante la selección del valor que proporciona el mejor resultado.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de determinar puntos de funcionamiento estables dentro del conjunto de valores de la matriz se realiza llevando a cabo una operación de mapas de distancias en el conjunto de matriz procesada para determinar las distancias entre los bordes adyacentes y seleccionar los puntos que están en el centro de la región limitada por los bordes.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la repetición de una o más etapas anteriores con diferentes parámetros de sintonización para proporcionar una pluralidad de matrices, siendo cada matriz indicativa de un conjunto de puntos de funcionamiento para un conjunto particular de parámetros de sintonización, y el enlace de puntos de funcionamiento desde diferentes matrices para formar una región de sintonización continua.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que el enlace de puntos desde diferentes matrices se realiza uniendo unos puntos que cumplen los criterios de que un punto de una primera matriz y un punto de la segunda matriz se unen si el punto de la segunda matriz presenta una intensidad anterior y posterior mayor pero estas intensidades están dentro de un valor de distancia predeterminado de los dos puntos de funcionamiento.

12. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que se mide la frecuencia de cada punto de funcionamiento y se unen los puntos de funcionamiento que son adyacentes y presentan una diferencia de frecuencia dentro de un intervalo predeterminado.

13. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende las etapas adicionales siguientes:

14. Procedimiento según la reivindicación 13, que incluye además la etapa siguiente:

15. Procedimiento según la reivindicación 14, que incluye además la etapa de muestrear la longitud de onda a lo largo de las líneas continuas antes de la interpolación.

16. Procedimiento según la reivindicación 13, que comprende además las etapas siguientes:

17. Procedimiento según las reivindicaciones 13 a 16, en el que si se desea un control de la potencia de salida, se repiten las etapas a-e según la reivindicación 13 para intensidades de ganancia diferentes, y se interpolan los puntos finales obtenidos para encontrar una potencia de salida deseada para cada frecuencia de salida.

18. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el que el láser sintonizable de múltiples secciones es un láser sintonizable.