專利名稱：：基于sgdbr的可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及激光器制造技術(shù)，尤其涉及一種基于取樣光柵分布布拉格反射(SGDBR)的可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：由于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器(TL,TunableLaser)能夠根據(jù)用戶要求來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出波長(zhǎng)，在寬帶光通信系統(tǒng)和智能光網(wǎng)絡(luò)中有著重要的應(yīng)用和良好的市場(chǎng)前景，曾于2000年被評(píng)為“全球十大熱門通信技術(shù)”之一，被喻為光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的“HolyGrail”-長(zhǎng)期以來(lái)夢(mèng)寐以求的東西?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光器的使用，不僅能夠?yàn)槎鄠€(gè)固定波長(zhǎng)激光器提供備份，還將使自動(dòng)波長(zhǎng)配置和波長(zhǎng)路由選擇成為可能，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、靈活地分配系統(tǒng)帶寬資源、保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性。所述取樣光柵(SampledGrating)則是在均勻光柵中周期性地去除一些區(qū)域構(gòu)成的一種獨(dú)特的光柵結(jié)構(gòu)，這種周期性調(diào)制導(dǎo)致光柵具有梳狀的反射譜。它能夠利用游標(biāo)效應(yīng)大大拓寬波長(zhǎng)的調(diào)諧范圍。取樣光柵分布布拉格反射(SGDBR)可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為一種典型而重要的單片集成光子器件，由于同時(shí)具有大的調(diào)諧范圍和高的輸出光譜質(zhì)量，與其他可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器相比，具有更快的波長(zhǎng)切換速度，在光脈沖開(kāi)關(guān)和光波包交換中也具有很高的應(yīng)用價(jià)值。且由于其具有低成本、輸出功率大、穩(wěn)定性好、制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，易與其他器件集成等的特點(diǎn)，因此，具有非常好的市場(chǎng)前景。但是，由于波長(zhǎng)的搜尋控制是取樣光柵分布布拉格反射(SGDBR)可調(diào)諧激光器模塊中最復(fù)雜性的一個(gè)環(huán)節(jié)，其工作的準(zhǔn)確性和快速響應(yīng)是最難以實(shí)現(xiàn)的，因此，解決可調(diào)激光器模塊中的波長(zhǎng)搜尋問(wèn)題就成為實(shí)現(xiàn)其商用化、降低成本的重要目標(biāo)。
實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種基于取樣光柵分布布拉格反射(SGDBR)的可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)，以使其能夠通過(guò)自動(dòng)方式對(duì)可調(diào)激光器模塊類器件進(jìn)行快速波長(zhǎng)搜尋和控制。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于S⑶BR的可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)，可調(diào)諧激光器I、積分球2和波長(zhǎng)搜尋裝置3;其中，所述可調(diào)諧激光器I一個(gè)輸出端與所述積分球2相連，另一個(gè)輸出端與所述波長(zhǎng)搜索裝置3相連，所述波長(zhǎng)搜索裝置3通過(guò)電信號(hào)接口7輸出電信號(hào)。其中，所述積分球2內(nèi)包含第一光電探測(cè)器9。其中，所述波長(zhǎng)搜尋裝置3進(jìn)一步包括信號(hào)處理控制模塊4、第一波長(zhǎng)搜尋裝置入口5、第二波長(zhǎng)搜尋裝置入口6和光分路器/濾波器連接模塊8，以及第二光電探測(cè)器10、第三光電探測(cè)器11、第四光電探測(cè)器12;所述第一波長(zhǎng)搜尋裝置入口5連接所述積分球2的第一光電探測(cè)器9的輸出端，并與所述波長(zhǎng)搜尋裝置3中的信號(hào)處理控制模塊4相連；所述第二波長(zhǎng)搜尋裝置入口6連接可調(diào)諧激光器I的輸出端，并于所述波長(zhǎng)搜尋裝置3內(nèi)的光分路器/濾波器連接模塊8相連，所述光分路器/濾波器連接模塊8分別與第二光電探測(cè)器10、第三光電探測(cè)器11、第四光電探測(cè)器12的輸入端相連，所述第二、第三、第四光電探測(cè)器的輸出端分別與所述信號(hào)處理控制模塊4相連，所述信號(hào)處理控制模塊4通過(guò)電信號(hào)接口7輸出電信號(hào)。其中，所述光分路器/濾波器連接模塊8的內(nèi)部進(jìn)一步設(shè)有兩個(gè)順次相連的第一分路器13、第二分路器14和濾波器15;其中，光信號(hào)λ通過(guò)第一分路器13的任一支光路通過(guò)第二分路器14后，從第二分路器14輸出的功率較小的光路進(jìn)入第二光電探測(cè)器10的輸入端，從第二分路器14輸出的功率較大的光路通過(guò)濾波器15后經(jīng)兩個(gè)輸出端分別與第三光電探測(cè)器11、第四光電探測(cè)器12的輸入端相連。本實(shí)用新型所提供的基于SGDBR的可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)，具有以下優(yōu)占·^\\\·利用所述光學(xué)搜尋裝置的光分路器/濾波器連接模塊、信號(hào)處理控制模塊和多個(gè)光電探測(cè)器(H))，并利用所述光分路器/濾波器連接模塊中與濾波器(Filter)的兩個(gè)輸出端口分別相連的光電探頭，得到兩個(gè)電壓值TO1和TO2，通過(guò)讀取其中一個(gè)電壓值便可得到波長(zhǎng)信息，通過(guò)采用比值的方式，計(jì)算兩電壓比值(PD1ZiPD2)，得到其與波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)查詢表(look-uptable)，再利用記錄有“S⑶BR可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)-兩電壓比率”關(guān)系數(shù)據(jù)，并通過(guò)調(diào)用該數(shù)據(jù)查詢表來(lái)準(zhǔn)確控制激光器的輸出波長(zhǎng)。換句話說(shuō)，通過(guò)比對(duì)濾波器(Filter)的兩端口輸出電壓，就可以追溯得出可調(diào)激光器的實(shí)際波長(zhǎng)值。[0013]圖I為本實(shí)用新型的波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖2為本實(shí)用新型光分路器/濾波器連接模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖3為本實(shí)用新型的信號(hào)處理控制模塊對(duì)SGDBR五區(qū)進(jìn)行控制示意圖[0016]圖4a為本實(shí)用新型濾波器兩輸出端口電壓與波長(zhǎng)關(guān)系示意圖；[0017]圖4b為本實(shí)用新型濾波器兩輸出端口的電功率比值與波長(zhǎng)關(guān)系示意圖[0018]圖5為本實(shí)用新型的波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)工作流程圖。[0019]主要組件符號(hào)說(shuō)明[0020]I:可調(diào)諧激光器[0021]2:積分球[0022]3:波長(zhǎng)搜尋裝置[0023]4:信號(hào)處理控制模塊[0024]5:波長(zhǎng)搜尋裝置入口A[0025]6:波長(zhǎng)搜尋裝置入口B[0026]7:電信號(hào)接口[0027]8:光分路器/濾波器連接模塊[0028]9:第一光電探測(cè)器(即光電轉(zhuǎn)換探頭)[0029]10:第二光電探測(cè)器(即光電轉(zhuǎn)換探頭)[0030]11:第三光電探測(cè)器(即光電轉(zhuǎn)換探頭)[0031]12:第四光電探測(cè)器(即光電轉(zhuǎn)換探頭)[0032]13:第一分路器14:第二分路器15:濾波器。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。本實(shí)用新型是通過(guò)設(shè)計(jì)一種光學(xué)波長(zhǎng)搜尋系統(tǒng)，以自動(dòng)方式對(duì)可調(diào)諧激光器模塊類器件進(jìn)行快速波長(zhǎng)搜尋和控制來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的的。如圖I所示，所述的波長(zhǎng)搜索光學(xué)系統(tǒng)，主要包括可調(diào)諧激光器(TLs)l、積分球2和波長(zhǎng)搜尋裝置3。其中，所述可調(diào)諧激光器I一個(gè)輸出端與所述積分球2相連，另一個(gè)輸出端與所述波長(zhǎng)搜索裝置3相連，所述波長(zhǎng)搜索裝置3通過(guò)電信號(hào)接口7輸出電信號(hào)。進(jìn)一步地，所述積分球2內(nèi)還包含第一光電探測(cè)器(PD)9。所述波長(zhǎng)搜尋裝置3進(jìn)一步包括信號(hào)處理控制模塊4、第一波長(zhǎng)搜尋裝置入口5、第二波長(zhǎng)搜尋裝置入口6、電信號(hào)接口7和光分路器/濾波器連接模塊8，以及第二、第三、第四光電探測(cè)器(ro)10、ll、12。其中，所述積分球2與可調(diào)諧激光器I的輸出，用于監(jiān)測(cè)光功率輸出，并通過(guò)相應(yīng)的控制使該激光器的輸出光功率保持恒定。所述第一波長(zhǎng)搜尋裝置入口5連接所述積分球2中的第一光電探測(cè)器(PD)9的輸出，并與所述波長(zhǎng)搜尋裝置3中的信號(hào)處理控制模塊4相連；所述第二波長(zhǎng)搜尋裝置入口6連接可調(diào)諧激光器I的輸出，并于所述波長(zhǎng)搜尋裝置3內(nèi)的光分路器/濾波器連接模塊8相連，所述光分路器/濾波器連接模塊8分別與第二、第三、第四光電探測(cè)器(PD)10、11、12的輸入端相連，所述第二、第三、第四光電探測(cè)器10、11、12的輸出端分別與所述信號(hào)處理控制模塊4相連，所述信號(hào)處理控制模塊4通過(guò)電信號(hào)接口7輸出電信號(hào)。如圖2所示，所述光分路器/濾波器連接模塊8的內(nèi)部，設(shè)有兩個(gè)順次相連的分路器(即第一分路器13和第二分路器14)和一個(gè)濾波器(Filter)15。其中，光信號(hào)λ通過(guò)第一分路器13(分光比為5050)的任一支光路通過(guò)第二分路器14(分光比為3070)后；從第二分路器14輸出的功率稍小的光路連接第二光電探測(cè)器10的輸入端，而從第二分路器14輸出的功率較大的光路通過(guò)濾波器15濾波后的兩個(gè)輸出端分別與第三光電探測(cè)器11、第四光電探測(cè)器12的輸入端相連，在其后分別可得到兩個(gè)電壓值TO1和TO2，通過(guò)讀取其中一個(gè)電壓值便可得到波長(zhǎng)信息，為了使結(jié)果更加精確，我們采用比值的方式，計(jì)算兩電壓比值(PD1A3D2),得到其與波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)查詢表(look-uptable)，此表記錄了“S⑶BR可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)-兩電壓比率”關(guān)系數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)用該數(shù)據(jù)查詢表來(lái)準(zhǔn)確控制激光器的輸出波長(zhǎng)。換句話說(shuō)，在理想情況下通過(guò)比對(duì)濾波器15的兩端口輸出電壓，就可以追溯得出可調(diào)激光器的實(shí)際波長(zhǎng)值。所述的SGDBR可調(diào)諧(半導(dǎo)體)激光器I及其取樣光柵結(jié)構(gòu)如圖3所示。從前至后的順序依次為放大區(qū)(SOA)、前光柵區(qū)(FrontMirror)、有源區(qū)(Active)Jl^ig(Phase)和后光柵區(qū)(BackMiiror)。取樣光柵是在均勻光柵中周期性地去除一些區(qū)域而構(gòu)成的一種特殊周期性光柵結(jié)構(gòu)，這種周期性調(diào)制導(dǎo)致光柵具有梳狀的反射譜。在前、后光柵區(qū)中選用不同的取樣周期，則相應(yīng)的梳狀反射譜序列的周期將會(huì)錯(cuò)開(kāi)一定的距離，當(dāng)兩個(gè)梳狀反射譜序列中的一對(duì)譜峰發(fā)生重合時(shí)，就能夠選定單一的輸出波長(zhǎng)。當(dāng)在前、后光柵區(qū)中注入電流時(shí)，就可以利用自由載流子的等離子效應(yīng)來(lái)改變無(wú)源波導(dǎo)區(qū)的有效折射率從而達(dá)到控制梳狀反射譜峰的位置；相位區(qū)的作用是改變激光器的腔模。通過(guò)同時(shí)改變前、后光柵區(qū)以及相位區(qū)的調(diào)諧電流，可以使不同的光柵反射峰和腔模對(duì)準(zhǔn)，這種類似于游標(biāo)效應(yīng)的調(diào)諧方式可以在注入電流很小的情況下實(shí)現(xiàn)較大的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍。向SGDBR可調(diào)諧激光器這四個(gè)區(qū)域分別注入電流，將引起各區(qū)半導(dǎo)體材料的自由載流子濃度發(fā)生變化，從而改變各區(qū)材料的有效折射率。因此，控制SGDBR激光器四個(gè)區(qū)域的注入電流，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)SGDBR可調(diào)諧激光器輸出光的調(diào)諧控制。其中，調(diào)節(jié)前、后光柵區(qū)電流實(shí)現(xiàn)激光器輸出波長(zhǎng)的粗略調(diào)諧，調(diào)節(jié)相位區(qū)電流實(shí)現(xiàn)激光器輸出波長(zhǎng)的精細(xì)調(diào)諧，有源區(qū)電流主要是控制激光器的輸出光功率，對(duì)調(diào)諧特性影響較小。進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)參考圖2，所述光分路器/濾波器連接模塊8的內(nèi)部，包括平分光輸入的第一分路器13(分光比50:50)、第二分路器14(分光比70:30)和一個(gè)濾波器(Filter)15，第二、第三、第四光電探測(cè)器(即三個(gè)光電轉(zhuǎn)換探頭)10、11、12緊隨其后，用于探測(cè)光信號(hào)的電壓，并將其輸出后的電信號(hào)傳遞給信號(hào)處理控制模塊4。本實(shí)用新型中涉及的濾波器(Filter)15為市售無(wú)源光器件，其特征在于透射率與波長(zhǎng)成線型關(guān)系，及光信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器15后，不同波長(zhǎng)的衰減不同，在其后安裝光電轉(zhuǎn)換探頭(ro)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，即可得到電壓與波長(zhǎng)的線性關(guān)系。本實(shí)用新型中的Filter具有兩個(gè)輸出端口，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后便可得到兩個(gè)電壓值PD1和TO2,通過(guò)讀取其中一個(gè)電壓值便可得到波長(zhǎng)信息，見(jiàn)圖4a，為了使結(jié)果更加精確，我們采用讀取PD1與PD2比率的方式，計(jì)算得到兩電壓比值η(η=PD1ZPD2)與波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)查詢表，數(shù)據(jù)查詢表示意圖見(jiàn)圖4b，此表記錄了“SGDBR可調(diào)諧激光器λ-η”關(guān)系數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)用該數(shù)據(jù)查詢表來(lái)準(zhǔn)確控制激光器的輸出波長(zhǎng)。換句話說(shuō)，在理想情況下通過(guò)比對(duì)Filter的兩端口輸出電壓，就可以追溯得出可調(diào)激光器的實(shí)際波長(zhǎng)值。本實(shí)用新型波長(zhǎng)搜尋系統(tǒng)流程圖見(jiàn)圖5，控制系統(tǒng)將比對(duì)實(shí)際波長(zhǎng)輸出與要求波長(zhǎng)值是否相符，如相符，則不改變SGDBA的注入電流，按照原工作方式繼續(xù)輸出固定波長(zhǎng)值，若不相符，則改變SGDBA的注入電流，直到實(shí)際波長(zhǎng)輸出與要求波長(zhǎng)值相符。本實(shí)用新型響應(yīng)時(shí)間短，成本低，適合大規(guī)?？烧{(diào)激光器的生產(chǎn)。以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種基于SGDBR的可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，可調(diào)諧激光器(I)、積分球(2)和波長(zhǎng)搜尋裝置(3);其中，所述可調(diào)諧激光器(I)一個(gè)輸出端與所述積分球(2)相連，另一個(gè)輸出端與所述波長(zhǎng)搜索裝置(3)相連，所述波長(zhǎng)搜索裝置(3)通過(guò)電信號(hào)接口(7)輸出電信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于SGDBR的可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述積分球(2)內(nèi)包含第一光電探測(cè)器(9)。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于SGDBR的可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述波長(zhǎng)搜尋裝置(3)進(jìn)一步包括信號(hào)處理控制模塊(4)、第一波長(zhǎng)搜尋裝置入口(5)、第二波長(zhǎng)搜尋裝置入口(6)和光分路器/濾波器連接模塊(8)，以及第二光電探測(cè)器(10)、第三光電探測(cè)器(11)、第四光電探測(cè)器(12);所述第一波長(zhǎng)搜尋裝置入口(5)連接所述積分球(2)的第一光電探測(cè)器(9)的輸出端，并與所述波長(zhǎng)搜尋裝置(3)中的信號(hào)處理控制模塊(4)相連；所述第二波長(zhǎng)搜尋裝置入口(6)連接可調(diào)諧激光器(I)的輸出端，并于所述波長(zhǎng)搜尋裝置(3)內(nèi)的光分路器/濾波器連接模塊(8)相連，所述光分路器/濾波器連接模塊(8)分別與第二光電探測(cè)器(10)、第三光電探測(cè)器(11)、第四光電探測(cè)器(12)的輸入端相連，所述第二、第三、第四光電探測(cè)器的輸出端分別與所述信號(hào)處理控制模塊(4)相連，所述信號(hào)處理控制模塊(4)通過(guò)電信號(hào)接口(7)輸出電信號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于SGDBR的可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光分路器/濾波器連接模塊(8)的內(nèi)部進(jìn)一步設(shè)有兩個(gè)順次相連的第一分路器(13)、第二分路器(14)和濾波器(15);其中，光信號(hào)Λ通過(guò)第一分路器(13)的任一支光路通過(guò)第二分路器(14)后，從第二分路器(14)輸出的功率較小的光路進(jìn)入第二光電探測(cè)器(10)的輸入端，從第二分路器(14)輸出的功率較大的光路通過(guò)濾波器(15)后經(jīng)兩個(gè)輸出端分別與第三光電探測(cè)器(11)、第四光電探測(cè)器(12)的輸入端相連。專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于SGDBR的可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)搜尋光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括可調(diào)諧激光器、積分球、波長(zhǎng)搜尋裝置；積分球用于連接激光器輸出，目的在于監(jiān)測(cè)光功率輸出，通過(guò)相應(yīng)控制使激光器輸出光功率保持恒定；波長(zhǎng)搜尋裝置主要包括光分路器/濾波器連接裝置、控制模塊和多個(gè)光電探測(cè)器(PD)；光分路器/濾波器連接裝置，其中至少擁有一個(gè)濾波器和一個(gè)光分路器；在濾波器和分路器后面連接光電探測(cè)器探測(cè)光信號(hào)，通過(guò)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這些電信號(hào)作為波長(zhǎng)搜尋的依據(jù)，通過(guò)相應(yīng)算法完成波長(zhǎng)搜尋功能。文檔編號(hào)H01S3/00GK202350925SQ20112029485公開(kāi)日2012年7月25日申請(qǐng)日期2011年8月15日優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日發(fā)明者尹文久申請(qǐng)人:武漢奧新科技有限公司