DE69010134T2 - Verfahren zum Herstellen eines für den Gebrauch in einem optischen Kommunikationssystem angepassten Halbleiterlasers. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von in einem analogoptischen Mehrkanal-Faser-Kommunikationssystem verwendbaren Halbleiterlasern.
• Das Konzept der Übertragung mehrerer TV-Kanäle über optische Fasern unter Verwendung der analogen Intensitätsmodulation des Ausgangssignals einer Halbleiterdiode hat seit kurzem erhebliche Beachtung gefunden. Nach dem Stand der Technik würde dies die Übertragung von amplitudenmodulierten Mehrkanalsignalen mit rudimentären Seitenbänder (AM-VSB) wie sie in gegenwärtigen Kabelfernsehsystemen (CATV) heute verwendet werden, in einem optischen Faser-Übertragungsmedium umfassen. Eine derartige Anordnung wäre in einem CATV-Leitungssystem oder einem in die Wohnung führenden Fasernetzwerk nützlich. Optische Faser- Übertragungssysteme, die Frequenzmultiplexen verwenden, überwinden Kompatibilitätsprobleme und besitzen Vorteile wie Einfachheit des Aufbaus, herabgesetzte Bandbreitenanforderungen an die Lichtwellenkomponenten, und sehr viel geringere Kosten im Vergleich zu zeitgemultiplexten (TDM) Systemen.
• Die großen Bandbreiten der Halbleiterlaserdioden und der optischen Fasern machen die analoge Sub-Trägermodulation zu einer attraktiven Technologie. Mehrere Signale mit verschiedenen Sub-Trägerfreguenzen, jedes Signal stellt einen der zu multiplexenden Fernsehkanälen dar, werden aufsummiert und gleichzeitig auf den Eingang der Laservorrichtung gegeben. Das Eingangsinformationssignal ist eine Serie von frequenzmodulierten Sub-Trägern bei verschiedenen Frequenzen, z.B. den Frequenzen w&sub0;, w&sub1;, w&sub2;, .... Der resultierende Injektionsstrom des Lasers enthält ein Gleichsignalniveau und die Serie der frequenzmodulierten Sub-Trägersignale. Die Größe der optischen Ausgangsleistung des Lasers schwankt mit der Größe des Injektionsstroms. Das sich ergebende frequenzgemultiplexte (FDM) optische Ausgangssignal mit Sub- Trägern wird zur Übertragung über eine ausgedehnte Entfernung in eine optische Faser eingekoppelt. Nach der Übertragung durch die Faser wird das optische Signal durch geeignete Mittel, z.B. eine PIN-Diode detektiert und das sich ergebende elektrische Signal mit konventionellen Mittel bearbeitet, um die einzelnen Signale zurückzugewinnen. Siehe z. B., R. Olshansky et. al., Electronics Letters, Vol. 23(22), pp. 1196-1197.
• Die Mehrkanal-Signalübertragung mit Amplitudenmodulation erfordert spezielle Grenzwerte für die Leistung, die Nichtlinearität und das Intensitätsrauschen der sendenden Laserdiode. Für ein adäquates Betriebsverhalten des Systems muß die Laserausgangsintensität eine sehr genau lineare Funktion des Lasertreiberstroms bei Großsignalmodulationen sein. Genaue Grenzwerte für die Nichtlinearität des Lasers sind wegen des großen dynamischen Umfangs der Norm des Videoformats der National Television System Commitee (NTSC) erforderlich. In der Norm des NTSC-Videoformats muß z.B. das Verhältnis des Absolutwertes des Trägers zu den Störungsprodukten dritter Ordnung der Zwischenmodulation bei der Trägerfrequenz kleiner als -60 dBc sein. Ähnlich muß der Höchstwert für die Störung zweiter Ordnung, d.h. die Summe von mehreren zehn Zweiton- Produkten (oder das Verhältnis des Trägers zum größten Composit-Spitzenwert bzw. zusammengesetzten Spitzenwert für die Störung zweiter Ordnung) kleiner als -60 dBc sein. Es wird erwartet, daß andere Normen ähnlich strenge Anforderungen haben. Um die erforderliche hohe Signalqualität in Anbetracht der großen Anzahl der Störungsprodukte zu erreichen, muß die Charakteristik des ausgesendeten Laserlichtes in Abhängigkeit des Stromes extrem linear sein.
• In einem System mit Frequenzmultiplexen wird jede Nichtlinearität der Laserdiodencharakteristik ein Zwischenmodulationsrauschen zur Folge haben. Nichtlinearitäten des Lasers verursachen unter anderem Energieübertragungen von den angewendeten Sub-Trägerfrequenzen zu solchen Frequenzen, die die Summen- und Differenzenfrequenzen von all den Paaren der verwendeten Signalfrequenzen sind. Derartige Energieübertragungen verursachen unerwünschtes Zwischenmodulationsrauschen und Störungen, wobei beide die Leistungsfähigkeit des Sendesystems beschränken können.
• Es gibt mehrere bekannte Ursachen für Nichtlinearitäten in Halbleiterdiodenlasern. Einige der Ursachen für die Nichtlinearität sind hochfrequente Relaxationsschwingungen, niedrigfrequente Aufheizeffekte, Dämpfungsmechanismen, die optische Modulationstiefe, Leckströme, Verstärkungskompression und nichtlineare Absorption. Die Folge dieser Verzerrung und Störung ist eine Erniedrigung des Signal-Rauschverhältnisses des Signals, welches überdies weiter im System erhalten bleibt.
• Ein experimentelles optisches Koinmunikationssystem mit Frequenzmultiplexen mit Sub-Trägern und sechzig frequenzmodulierten Kanälen im 2 GHz bis 8 GHz Band wurde mit einem gewichteten Signal-Rauschverhältnis von 56 dB betrieben. Andere Anordnungen, die Mikrowellenträger für die Teilnehmerschleifenübertragung anwendeten, haben 1) fünf frequenzmodulierte Video Kanäle in das 150 MHz bis 300 MHz Band und 2) zehn frequenzmodulierte Videokanäle in das 4.9 Ghz bis 5.2 Ghz Band eines C-Band Satellitensignals bereitgestellt.
• Das gegenwärtig äußerst attraktive Konzept des Multiplexens einer Vielzahl von Videokanälen auf das kontinuierliche Ausgangsignal eines Lasers umfasst das Signalmultiplexen mit rudimentären Seitenbändern. Einige früher verfügbaren Halbleiterlaser können Störungen zeigen, die den erforderlichen niedrigen Niveaus nahekommen. Typischerweise erfüllt jedoch nur ein kleiner Bruchteil einer vorgegebenen Anzahl von sonst geeigneten Lasern die Anforderungen an die Störungen, was umfassende Rauschmessungen notwendig macht. Eine derartige herkömmliche Prüfung ist zeitaufwendig und kostspielig. Somit sollte es sehr wünschenswert sein, ein Verfahren zur Herstellung der Laser verfügbar zu haben, das eine einfaches Verfahren zur Identifizierung der Laser umfaßt, die eine geringe Verzerrung haben werden, derart, daß die somit identifizierten Laser zur Nutzung in einem Mehrkanal-Faser- Kommunikationssystem angepasst sind. Diese Anmeldung offenbart ein solches Verfahren.
• Das US-Patent 4795976 offenbart eine Technik zur Identifizierung von Lasern, die Nichtlinearitäten in ihrer Ausgangscharakteristik haben und zur Quantifizierng der Nichtlinearitäten. Das Verfahren beinhaltet die Erzeugung einer abgeschätzten ersten Ableitung des Ausgangssignals entsprechend einer Einrichtung ohne Nichtlinearität, die Erzeugung einer Abweichungsfunktion durch Vergleich einer gemessenen ersten Ableitung und der geschätzten ersten Ableitung, und Vergleich der Abweichungsfunktion mit einem vorbestimmten Kriterium. Die offenbarte Methode ist zur Abschirmung der Anwesenheit von Kinken und Sprüngen im Laserausgangssignal nützlich.
• Gemäß dieser Erfindung wird ein Verfahren nach Anpruch 1 bereitgestellt.
• Ein analogoptisches Mehrkanal-Faser- Kommunikationssystem kann Einrichtungen zum Senden und Empfangen, eine optische Faserstrecke, welche die Sende- und Empfängereinrichtungen miteinander signalübertragend verbindet. Die Sendereinrichtung enthält einen Halbleiterlaser. Dem Laser ist eine Lichtausgangsintensität (mit L bezeichnet) zugeordnet, die eine Funktion des elektrischen Stroms (mit I bezeichnet) durch den Laser ist. Diesem Laser ist ferner eine erste Ableitung und eine oder mehrere Ableitung höherer Ordnung von L bezogen auf I (jeweils bezeichnet mit L', L", ....) zugeordnet.
• Der Betrieb des Systems umfaßt im allgemeinen Einrichtungen zur Veranlassung eines vorher festgelegten Stromflusses durch den Laser und zum Variieren des Stromes in Ansprechen auf ein äußeres Signal derart, daß L in Ansprechen auf das äußere Signal variiert wird. Im allgemeinen hat der Strom eine Gleichsignalkomponente entsprechend dem Arbeitspunkt der Diode in der L-I-Kurve und eine Wechselsignalkomponente (typischerweise mit einer Frequenz von 50-500 MHz), die der Gleichsignalkomponente überlagert ist. Der Arbeitspunkt wird an oder in der Nähe des Stromwertes gewählt, bei dem L' ein starkes Maximum besitzt.
• Der Betrieb des Lasers bei diesem festgelegten Arbeitspunkt kann eine verhältnismäßig geringe Signalverzerrung zur Folge haben, insbesonders eine relativ niedrige Störung zweiter Ordnung, und ermöglicht es, die sehr strengen Spezifikationen einzuhalten, die für einen erfolgreichen Betrieb des gegenwärtig betrachteten Mehrkanal-Faser-CATV- Leitungssystems als notwendig erachtet werden.
• Die Prüfung des Lasers könnte die Bestimmung von L als Funktion von I über einem Bereich des Stroms für jeden Laser aus einer Vielfalt von Lasern umfassen, der den Schwellstrom (Ith) und Iop (der Strom, bei dem L' ein Maximum besitzt) enthält. Sie könnte wenigstens für solche Einrichtungen bzw. Bauteile, bei denen Iop-Ith> 0 ist und für die die Ausgangsintensität L bei Iop größer als ein vorbestimmter Wert ist (z.B. wenigstens etwa 1 mW) auch die Bestimmung eine Parameters einschliessen, der das Verzerrungsverhalten der Einrichtung bzw. des Bauteils vorhersagt, wenn es in einem analogen Mehrkanal-System eingesetzt würde. Der Parameter wird aus L, L', L" bestimmt, wobei L" die zweite Ableitung von L bezüglich I ist. Beispielhaft sei der Parameter die (normalisierte) harmonische Störung zweiter Ordnung (hier als 2HD/C bezeichnet). Das Verfahren könnte weiterhin das Auswählen solcher Einrichtungen bzw. Bauteile einschliessen für die der Parameter anzeigt, daß die Verzerrung über einen verhältnismäßig großen Bereich des Laserinjektionsstromes (z.B. wenigstens 2 mA, wobei der Bereich selbstverständlich Iop enthält) unterhalb der vorher festgelegten Grenze sein wird. Dieser Bereich des Stroms wird mit &Delta;I bezeichnet. Beispielhaft werden solche Geräte ausgewählt, bei denen (bei einem angenommenen Modulationsindex von 0.04) 2HD/C < -70dbc innerhalb dI &le; 4 mA ist. Die so selektierten Laser werden im allgemeinen brauchbare Ausgangsintensitäten und relativ geringe Signalverzerrungen haben, wenn sie mit einem Gleichsignalanteil bei oder nahe Iop in einem analogen Mehrkanal- Kommunikationssystem arbeiten.
• Es sollte erwähnt werden, daß die Laser ohne Messung der tatsächlichen mit dem Gerät verbundenen Verzerrung (oder irgendeiner anderen Störung) ausgewählt werden können. Rauschmessungen sind typischerweise verhältnismäßig schwierig und deshalb kostspielig. Somit hat das Verfahren wesentliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden, die Rauschmessungen (z.B. Verzerrungsmessungen) an jedem Bauteil erfordern.
• Wie Fachleuten auf dem Gebiet bewußt sein wird, können andere Prüfungen vor oder nach den oben beschriebenen Messungen durchgeführt werden. Zum Beispiel können die Geräte auf einem vorgegebenen Wafer einer vorläufigen Prüfung der Lichtemission unterzogen werden, um nichtfunktionsfähige Geräte zu erkennen.
Figurenbeschreibung
• Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems, nämlich eines optischen Mehrkanal-Kommunikationssystem mit Amplitudenmodulation und rudimentären Seitenbänder;
• Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Kurve der Ausgangsintensität als Funktion des Injektionsstroms des Lasers und zeigt auch L', die erste Ableitung von L bezüglich I;
• Fig. 3 zeigt L" und die normalisierte harmonische Störung zweiter Ordnung (2HD/C) für die beispielhafte Einrichtung von Fig. 2; und
• Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Kurve des Verhältnisses "Zusammengesetzte zweite Ordnung zu Träger" (Composite second oder-to-carrier, CSO) und der 2HD/C, beide für einen beispielhaften Laser ähnlich dem von Fig. 2 und 3.
Detaillierte Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen
• Fig. 1 stellt schematisch ein beispielhaftes optisches Übertragungssystem 10 mit rudimentärer signalgemultiplexter Seitenband-, Amplitudenmodulation dar. Mehrere frequenzmodulierten Grundband-Fernsehkanalsignale 120, 121, ..... 12n sind frequenzgemultiplext bei verschiedenen Trägerfrequenzen w&sub0;, w&sub1;, w&sub2;.....Wn, (wobei n typischerweise wesentlich größer als 10, z.B. etwa 40 ist) als getrennte amplitudenmodulierte Subkanäle mit rudimentären Seitenbänder in einem zusammengesetzten Multiplexsignal. Ein Summierer 15 vereinigt die einzelnen Kanalsignale mit den verschiedenen Sub- Kanalfrequenzen und einem Gleichstrom Iop von der Quelle 11 zu dem zusammengesetzte Multiplexsignal. Dieses zusammengesetzte Multiplexsignal wird als das Treibereingangssignal an die Laserdiode angelegt.
• Das gesamte Laser-Treibereingangssignal ,oder der Injektionsstrom, zur Laserdiode 18 enthält sowohl die Gleichsignalkomponente Iop als auch das zusammengesetzte Multiplexsignal aus dem Summierer 15. Die Kanäle sind typischerweise in der Frequenz gleichmäßig beabstandet, mit einer Frequenzbreite im Bereich von typisch 10 - 550 MHz für jeden Kanal, wobei die Bandbreite neben anderen Dingen von der Art des zu sendenden Signals abhängt. Das Ausgangssignal dem Lasers ist im allgemeinen im sichtbaren oder nahen infraroten Teil des Spektrums, beispielhaft ungefähr im Bereich von 0.8- -1.6 mü m. Gegenwärtig bevorzugte Wellenlängen liegen entsprechend den "Übertragungsfenstern" der gegenwärtig verfügbaren und auf SiO&sub2; basierenden optischen Fasern um 1.3 und 1.55 um. Die Ausgangsstrahlung wird in eine optische Faser 13 eingekoppelt und durch diese zum Empfänger 14 übertragen.
• Obwohl unser Verfahren bei einer Vielzahl von Halbleiterlasern angewendet werden kann, wird die Diskussion hier in erster Linie hinsichtlich eines einzelnen und aktuell bevorzugten Typs von Laser, nämlich dem Laser mit abgedeckter Mesa, vergrabener Heterostruktur und verteilter Rückkopplung (capped mesa burried heterostructur laser distributet feedback, CMBH-DFB-Laser) durchgeführt werden.
• Hierdurch ist keine Einschränkung impliziert. Derartige Laser sind Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt. Siehe zum Beispiel J. Zilko u.a. IEEE Journal of Quantum Electronics, Band 15 (10), Seite 2091-95, 1989. Eine Antireflex- Verspiegelung ist typischerweise an der Frontfläche des Laserkristalls, und eine Verspiegelung mit einer verhältnismäßig hohen Reflektivität an der hinteren Kristallfläche angebracht, was eine gutes Gradientenverhalten bzw. guten Wirkungsgrad in bezug auf die Steigung (slope efficiency) des Lichtsignals und Seitenmodenunterdrückung ergibt. Derartige Verspiegelungen sind Fachleuten auf diesem Gebiet gut bekannt.
• Fig. 2 zeigt die Lichtsignal-Strom-Kennlinie 20 eines beispielhaften CMBH-Lasers, der um 1.3 um aussendet, und ferner den Gradienten bzw. den Wirkungsgrad in bezug auf die Steigung des Lichtsignals (L') 21 für den beispielhaften Laser. Ein idealer Laser würde eine perfekte gerade L-I-Kurve und eine flache Kurve über der Schwelle Ith für L' haben. Der Schwellwertstrom wird definiert als der Gerätestrom, bei dem der Übergang zur Laseroszillation auftritt. Eine bequeme Art und Weise, Ith zu bestimmen, ist die folgende. Aus den L-I- Daten identifiziert man die Datenpunkte (In,Ln), für die 1 mW < Ln < 5 mW ist. Eine Anpassung dieser Daten nach kleinsten Fehlerquadraten an ein Polynom zweiten Grades, d.h.
• Ln = a +bIn + c In²
• erbringt die Anpassungsparameter a, b und c. Der Schwellwertstrom Ith kann dann bestimmt werden als der Strom, bei dem das obige Polynom zu L = 0 extrapoliert, d.h.
• 0 = a +bIth + cIth² .
• Wie anhand Fig. 2 veranschaulicht wird, verringert sich L' in tatsächlichen Geräten etwas bei höheren Strömen durch die Gegenwart von Leckströmen und anderen Effekten, was das Auftreten eines Maximums von L' zur Folge hat. Die Lage des Maximums kann unmittelbar aus LW, oder noch typischer, aus L" bestimmt werden. Iop ist der Strom, bei dem L' ein Maximum hat, oder entsprechend, der Strom, bei dem L" = 0 ist. Iop ist in Fig. 2 dargestellt und tritt in dem beistpielhaften Fall bei etwa 32 mA auf. Für Fachleute auf diesem Gebiet ist es einfach, L' und L" mit bekannten elektronischen Einrichtungen oder einem digitalen Computer zu bestimmen.
• Gewöhnlich können in elektronischen Verstärkern Verzerrungen zweiter Ordnung so gut wie beseitigt werden. Im Unterschied hierzu können im allgemeinen in Lasern sowohl die Störungen zweiter als auch die Störungen dritter Ordnung die Leistung beschränken. Vor kurzem wurde herausgefunden, daß die Verzerrung zweiter Ordnung eines Lasers angenähert aus der L-I- Kurve des Lasers berechnet werden kann. Für ein einfaches Beispiel dieser Berechnung, betrachten wir eine Modulation eines einzigen Trägers mit einem Modulationsindex m:
• I(t) = Ib + m(Ib-Ith)cos(wt),
• wobei I(t) der Laserstrom, Ib der Gleichstrom, und w die Winkelfrequenz der Wechselkomponente des Laserstroms ist. Eine Entwicklung um Ib ergibt die (normalisierte) Verzerrung zweiter Ordnung bei der Frequenz 2w, hier als 2HD/C bezeichnet.
• 2HD/C = 20 log( mL"/4L'2 ),
• wobei L, L'und L" die passenden Werte für jedes gegebene Ib besitzen. Dieser Ausdruck deutet an, daß die Verzerrung zweiter Ordnung dort verschwindet, wo L" = 0 ist. In der Praxis wurde herausgefunden, daß für Gleichströme bei oder in der Nähe des L" = 0 entsprechenden Wertes das Verzerungsverhalten von vielen Lasern bedeutend besser als bei anderen Werten des Gleichsignalanteils ist.
• Kurve 30 der Fig. 3 zeigt L" als Funktion von I für das Gerät aus Fig, 2 und Kurve 31 zeigt den Wert von 2HD/C unter der Annahme von m = 0,04 für das gleiche Gerät. Wie aus Fig. 3 ersehen werden kann, zeigt der Wert 2HD/C für das beispielhafte Gerät ein ausgeprägtes Minimum um 32 mA und ist kleiner als -70dbc über den Strombereich von ungefähr 27 bis 39 mA.
• Figur 4 zeigt die 2HD/C (Kuve 40) für einen ähnlichen Laser wie dem aus Fig. 2 und 3 und den gemessenen Wert der gemischten Verzerrung zweiter Ordnung (CSO) in Kanal 3 aus einem analogen, den Laser nutzenden Übertragsystems mit 42 Kanälen. Wie Fig. 4 beweist, wurde eine bedeutende Abnahme der CSO bei Strömen bei oder nahe dem Minimum von 2HD/C entsprechenden Stroms beobachtet. Wie vorstehend erörtet, tritt das Minimum von 2HD/C bei oder nahe Iop auf. Eine geringfügige Feinabstimmung des Injektionsstromes kann erforderlich sein, um ein optimales Betriebsverhalten zu erreichen, obwohl der Betrieb genau bei Iop in vielen Fällen zu einem annehmbaren Betriebsverhalten führt.
• Fig. 2 veranschaulicht ein "sanftes" Anlaufen (Starten), eine sehr erwünschte Eigenschaft für Laser, die in den hier erörterten Arten von analogen Systemen angewendet werden sollen. Mit "sanftem" Anlaufen meinen wir hierbei, daß Iop bedeutend größer (typischerweise wenigstens etwa 5 mA) ist als Ith, und daß der absolute Wert L" bei Iop verhältnismäßig klein ist (beispielhaft &le; 5x10&supmin;&sup5; mW/mA³). Einige Laser zeigen ein "abruptes" Anlaufen, mit dem wir bezeichnen, daß das Maximum von L' typischerweise bei einem Wert von 1 auftritt, der bedeutend kleiner als der für das "sanfte" Anlaufen ist, manchmal sogar kleiner als Ith und der absolute Wert von L" bei Iop relativ groß ist (beispielhaft größer als 1x10&supmin;&sup4;mW/mA³). Laser, die ein abruptes Anlaufen zeigen sind häufig nicht so gut zur Verwendung in analogen Kommunikationssystemen geeignet wie solche, die ein sanftes Anlaufen zeigen, da unter anderem bei Iop die Lichtausgangsleistung der ersteren zu klein sein kann, als daß sie akzeptiert werden könnte. In Abhängigkeit von sowohl der Systemspezifikationen als auch der Details des Betriebsverhaltens des Lasers sind Laser mit abrupten Anlaufen jedoch nicht notwendigerweise ungeeignet zur Verwendung in analogen Systemen.
• Wir haben beobachtet, daß viele Fabry-Perot- Halbleiterlaser ein abruptes Anlaufverhalten haben. Andererseits besitzen viele DFB-Laser ein sanftes Anlaufen mit einer bedeutend hohen Lichtleistung (L) bei Iop (beispielhaft so hoch wie 10 mW oder sogar noch höher) aus der Kristallendfläche. Somit werden gegenwärtig DFB-Laser zur Verwendung in den oben beschriebenen Arten von analogen Systemen bevorzugt.
• Die Spezifikationen der Laser, welche in den hier erörterten Arten von analogen Mehrkanalsystemen verwendet werden sollen, sind so anspruchsvoll, daß die aktuelle Herstellungstechnologie der Laser typischerweise nicht sicherstellen kann, daß alle (oder auch nur die Mehrzahl) der Bauteile auf einem gegebenen Wafer die Spezifikationen einhalten können. Somit ist die Überprüfung der Bauteile, derart, daß die geeigneten identifiziert werden können, notwendig. Die Messung des tatsächlichen Verzerrungsverhaltens (z.B,, CSO) ist schwierig, zeitaufwendig und daher teuer. Andererseits können L, L'und höhere Ableitungen einfach und schnell gemessen werden. Durch Anwendung der Entdeckung für die Herstellung der Laser zur Nutzung in analogen Mehrkanalsystemen, daß typischerweise das Maximum von L' im wesentlichen bei demselben Strom auftritt, wie das Minimum von CSO, wählt man aus der Vielzahl der vorher hergestellten Laser die aus, die bestimmte Kriterien hinsichtlich ihrer Kurve der Lichtausgangsintensität in Abhänggkeit des Injektionsstroms erfüllen. Diese Kurve läßt sich mit herkömmlichen Mitteln bestimmen. Die Laser können auch mit herkömmlichen Mitteln hergestellt werden.
• Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden L, L', L" für einen allgemeinen Strombereich der Ith und Iop einschließt, und für die identifizierten Geräte, für die Iop - Ith > 0 ( vorzugsweise > 5 mA) und L bei Iop größer als ein vorbestimmter Wert (z.B. > 1 mW, besser mindestens 5 mW) ist, als Funktion des Injektionsstromes bestimmt. Für die so erkannten Geräte wird ein Parameter aus einem oder mehreren der vorher bestimmten L, L' und den höheren Ordnungen ermittelt, der prädiktiv für das Signalverzerrungsverhalten des Gerätes ist. Im aktuellen Ausführungsbeispiel ist der Parameter 2HD/C.
• Das Ausführungsbeispiel schließt weiterhin die Identifizierung eines Lasers (oder meherer Laser) aus einer Serie von vorher bestimmten Bauteilen ein, für welche der Wert des Parameters anzeigt, daß das Gerät über einen relativ großen Bereich des Injektionsstromes eine Signalverzerrung (z.B. CSO) unterhalb eines vorher festgelegten Wertes haben wird. In dem aktuell bevorzugten Ausführungsbeispiel werden solche Geräte identifiziert, für die 2HD/C kleiner als ein vorher festgelegter Wert, z.B. nicht mehr als -70dbc innerhalb eines Strombereichs von mindestens 4 mA ist. So ausgewählte Geräte funktionieren gut in den hier erörterten Typen von analogen Mehrkanalsystemen.
• Wie für Fachleute auf diesem Gebiet erkennbar ist, kann die Nutzung des erfundenen Verfahrens wesentlich die Zeit und die Kosten für die Auswahl der in analogen Mehrkanalsystemen verwendbaren Lasern verringern und somit können die Kosten zur Herstellung solcher Systeme bedeutend reduziert werden.
• Beispiel: Auf einem InP-Wafer werden eine Vielzahl von CMBH-DFB-Laser durch herkömmliche Mittel hergestellt. Die Laser wurden zur Aussendung von Strahlung bei einer Wellenlänge von 1.3 um entworfen. Vor dem Kontaktieren der Laserchips wurden die Laser geprüft und solche, die nicht versagen, erkannt.
• Mehrere der vorher positiv getesteten Laser wurden weiter untersucht. Die Untersuchung eines der Laser erfordert die Befestigung des Chips auf einem geeigneten metallisierten BeO-Träger welcher wiederum auf einem Kupferbolzen angebracht wurde, der durch herkömmliche thermoelektrische Kühlungseinrichtungen gekühlt wurde, wodurch die Temperatur des Geräts auf etwa 20ºC gehalten werden konnte. Es umfasste weiterhin die Anregung des Lasers mit Strompulsen (800 ns Dauer, 0,1 % relative Einschaltdauer), welche mit einem Pulsnetzteil (HP 8160A) erzeugt wurden. Die sich ergebenden Lichtpulse wurden mittels eines Ge-Photodetektors konventioneller Art detektiert und die resultierenden elektrischen Signale mit einem SR 250 Signalprozessors (SR 250 Signal Averager) analysiert. Die Licht- und Stromdaten wurden mit einem konventionellen Computer (HP 310) aufgezeichnet, der zur Erzeugung der L von I-Kurve des Gerätes als auch zur Erzeugung der Kuven L' von I, L" von I und 2HD/C von I programmiert war. Die Computerprogramme waren konventionell. Der Computer erzeugte all die in Fig. 2 und 3 gezeigen Kurven. Aus diesen Kurven bestimmten wir Iop, Ith, und den Strombereich, für den 2HD/C &le; -70dbc ist. Die Überprüfung all dieser Parameter zeigt, daß das vorliegende Bauteil für die Verwendung in einem analogen optischen Faser-CATV-System mit 42 Kanälen geeignet ist.
• Wie es Fachleuten auf diesem Gebiet bewußt ist, muß die L von I-Funktion nicht notwendigerweise durch ein Pulsverfahren bestimmt werden, obwohl Aufheizeffekte typischerweise dadurch minimiert werden können. Diese Funktionen können z.B. auch durch ein Gleichsignalverfahren oder mittels eines Verfahrens, welches eine Gleichsignalquelle zusammen mit einer Wechselmodulation mit einem oder mehreren Kanälen verwendet, bestimmt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines in einem analogoptischen Mehrkanal-Faser-Kommunikationssystem verwendbaren Halbleiterlasers, wobei das Verfahren umfaßt

a) Herstellen einer Vielzahl von Halbleiterlasern, wobei jedem Laser ein Lichtausgangssignal (L) als Funktion eines Injektionsstroms (I) und wenigstens eine erste Ableitung (L') von L nach I zugeordnet ist,

b) Prüfen der Vielzahl von Lasern und Auswählen des Lasers aus der Vielzahl von Lasern gemäß vorbestimmten Kriterien, und

c) Durchführen eines oder mehrerer weiterer Schritte zur Vervollständigung des Lasers,

dadurch gekennzeichnet,

daß Schritt b) umfaßt:

i) Bestimmen eines Parameters für einen gegebenen Laser aus L, L' und L", der für ein Störungsverhalten der Einrichtung in dem analogen Mehrkanalsystem prädiktiv ist, wobei L" die zweite Ableitung von L nach I ist, und

ii) Auswählen des gegebenen Lasers zur Verwendung in dem Übertragungssystem, falls der Wert des Parameters größer als ein vorbestimmter Wert über einen relativ großen Bereich von I ist, mit Iop innerhalb des Bereichs, wobei Iop der Strom ist, bei welchem L' ein Maximum hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der Parameter die normalisierte Störung zweiter Ordnung (2HD/C) ist, wobei 2HD/C eine Funktion von L, L' und L" des Lasers ist, wobei der Laser ausgewählt wird, falls 2HD/C niedriger als ein vorbestimmter Wert über einen Bereich von wenigstens 2 mA ist und Iop - Ith > 5 mA, wobei Ith der Schwellenwertstrom des Lasers ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, in welchem der Laser ausgewählt wird, falls 2HD/C < - 70 dbc über einen Bereich von wenigstens 4 mA ist und der Laser ein L von wenigstens ungefähr 3 mW bei Iop hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, in welchem der Laser ein Laser mit verteilter Rückkopplung ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, in welchem b) das Anlegen eines gepulsten Stroms an den vorgegebenen Laser umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, oder 4, in welchem b) das Anlegen eines Wechselstrom-modulierten Gleichstroms an den Laser umfaßt.