專利名稱：Dbr可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可調(diào)諧激光光源，具體為一種DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
可調(diào)諧激光光源(Tunable Laser Source)是指輸出波長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)可連續(xù)變化的激光源。能夠?qū)崿F(xiàn)毫秒級(jí)調(diào)諧速度的快速掃描可調(diào)諧光源(High Speed Tunable Laser Source)擁有很大的需求量，但目前商業(yè)化的快速可調(diào)諧光源價(jià)格非常昂貴，產(chǎn)量也少，很難在實(shí)際應(yīng)用中推廣。DBR(distributed Bragg reflective)激光器即為分布式布拉格反射激光器，是由有源區(qū)和布拉格(Bragg)反射鏡構(gòu)成的組件，DBR激光器的Bragg反射鏡可進(jìn)行波長(zhǎng)選擇，為了實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的精調(diào)，DBR激光器還配有相位控制器。分別對(duì)Bragg反射鏡和相位區(qū)獨(dú)立地注入電流，注入Bragg反射鏡的電流可改變Bragg反射鏡的折射率，此變化速率極快， 僅50ns/次。注入Bragg反射鏡的電流對(duì)激光器輸出的波長(zhǎng)迅速進(jìn)行粗略調(diào)整，注入相位區(qū)的電流、控制相位區(qū)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的細(xì)微調(diào)整。標(biāo)準(zhǔn)的DBR激光器具有良好的單波長(zhǎng)發(fā)射特性，其發(fā)射激光的波長(zhǎng)主要由制造時(shí)的Bragg光柵結(jié)構(gòu)決定，因此標(biāo)準(zhǔn)DBR的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍受到了限制。為了實(shí)現(xiàn)更寬的調(diào)諧范圍，又在標(biāo)準(zhǔn)DBR激光器的基礎(chǔ)上改進(jìn)得到取樣光柵DBR(SG-DBIi)激光器或者超結(jié)構(gòu)光柵DBR(SSG-DBR)激光器等多周期DBR激光器。多周期DBR激光器，發(fā)射包含多個(gè)波長(zhǎng)的激光束。為了得到單一波長(zhǎng)的輸出，已研發(fā)出了雙分支型多周期DBR激光器。雙分支型多周期DBR激光器兩分支反射的波長(zhǎng)可以單獨(dú)調(diào)整，當(dāng)其中一組的反射波峰與另一組的反射波峰在某個(gè)波長(zhǎng)處相互重疊時(shí)，反射譜重疊得到加強(qiáng)的波長(zhǎng)即作為雙分支型DBR激光器的激光輸出，而其他所有非重疊的波峰均被抑制。如此，分別對(duì)其分支反射波長(zhǎng)調(diào)諧，即可實(shí)現(xiàn)雙分支型DBR激光器輸出激光波長(zhǎng)的調(diào)諧。雙分支型DBR激光器可以擁有較寬的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍、較高的邊模抑制比、超快的調(diào)諧速度以及高量產(chǎn)、低成本的特點(diǎn)，很適合用來制造新型廉價(jià)快速可調(diào)諧光源。但是要雙分支型DBR激光器輸出某個(gè)特定頻率的激光，需要分別控制2個(gè)分支的 DBR激光器的Bragg反射鏡和相位區(qū)的注入電流，且要調(diào)整其輸出功率，目前尚未見以雙分支型DBR激光器為主的可調(diào)諧激光器光源系統(tǒng)面世，也未見對(duì)雙分支型DBR激光器可實(shí)用的調(diào)諧控制方法的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)，包括雙分支型DBR激光器、微處理器和可控電流源，微處理器按外部調(diào)諧要求，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的激光器輸出波長(zhǎng)與電流組合的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，調(diào)整可控電流源，對(duì)激光器兩個(gè)分支的布拉格反射鏡和相位區(qū)注入相應(yīng)電流，使激光光源系統(tǒng)精確調(diào)諧輸出所需波長(zhǎng)的激光。本發(fā)明的另一目的是設(shè)計(jì)上述本發(fā)明的DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)的控制方法，本方法輪流改變系統(tǒng)中雙分支型DBR激光器的兩個(gè)分支布拉格反射鏡注入電流和相位校正電流中的某一個(gè)，記錄每種電流組合對(duì)應(yīng)的激光器輸出波長(zhǎng)值和功率值并存儲(chǔ)，按外部設(shè)定的調(diào)諧波長(zhǎng)，選擇對(duì)應(yīng)的電流組合向激光器兩個(gè)分支的布拉格反射鏡和相位區(qū)注入電流，即迅速調(diào)諧得到所需的輸出激光。本發(fā)明設(shè)計(jì)的DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)，包括雙分支型DBR激光器、微處理器和可控電流源，所述雙分支型DBR激光器包括增益區(qū)、相位區(qū)和上、下布拉格反射鏡分支，還有半導(dǎo)體光放大器，半導(dǎo)體光放大器接增益區(qū)，二者控制輸出功率，所得激光經(jīng)相位區(qū)后分送 2個(gè)布拉格反射鏡分支。微處理器連接多個(gè)可控電流源，各可控電流源分別連接增益區(qū)、相位區(qū)和上、下布拉格反射鏡分支，還有半導(dǎo)體光放大器。為了確保雙分支型DBR激光器輸出波長(zhǎng)的重復(fù)性和精度，雙分支型DBR激光器放置于一個(gè)半導(dǎo)體熱電制冷器(TEC)之上，使之保持恒溫工作。微處理器所接的另一個(gè)可控電流源連接半導(dǎo)體熱電制冷器的TEC控制器，使其保持恒溫。連接激光二極管的可控電流源在其PN結(jié)上施加正向電壓(正向電流)形成增益區(qū)，從而獲得粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)，使激光器發(fā)光。當(dāng)增益區(qū)的電流為非正數(shù)時(shí)，激光器無出射光。因此增益電流的正數(shù)和非正數(shù)狀態(tài)用于控制激光器是否發(fā)光。微處理器通過控制各可控電流源的輸出，改變激光器兩個(gè)分支布拉格反射鏡、相位區(qū)及半導(dǎo)體光放大器4個(gè)電流的組合來實(shí)現(xiàn)輸出激光波長(zhǎng)的調(diào)諧和功率調(diào)整，同時(shí)通過 TEC控制器鎖定雙分支DBR激光器的工作溫度以實(shí)現(xiàn)激光輸出的波長(zhǎng)和功率的穩(wěn)定。本DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，微處理器首先利用閉環(huán)控制的TEC控制器實(shí)現(xiàn)雙分支DBR激光器工作溫度鎖定，增益電流保持恒定，然后根據(jù)所需要設(shè)定的波長(zhǎng)對(duì)兩個(gè)分支布拉格反射鏡、相位區(qū)及半導(dǎo)體光放大器的4個(gè)電流進(jìn)行查表和選擇，控制各可控電流源輸出相應(yīng)數(shù)值，每個(gè)可控電流源均采用雙重閉環(huán)控制，即實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的硬件閉環(huán)調(diào)節(jié)加上高調(diào)整精度的軟件閉環(huán)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的快速精確波長(zhǎng)調(diào)諧輸出，輸出波長(zhǎng)精度為士 lpm。所述微處理器經(jīng)通訊模塊與上位機(jī)連接，接受指令。為了覆蓋更寬的可調(diào)諧波長(zhǎng)范圍，本可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)包括η個(gè)雙分支型DBR 激光器，η為1 6的整數(shù)，每個(gè)雙分支型DBR激光器包括增益區(qū)、相位區(qū)和上、下布拉格反射鏡分支，η個(gè)雙分支型DBR激光器共用一個(gè)半導(dǎo)體光放大器。微處理器配有連接半導(dǎo)體光放大器的一個(gè)可控電流源，還有η組可控電流源，每組有4個(gè)可控電流源分別連接1個(gè)雙分支型DBR激光器的增益區(qū)、相位區(qū)和上、下布拉格反射鏡分支。η個(gè)雙分支型DBR激光器置于一個(gè)半導(dǎo)體熱電制冷器上，微處理器所接的另一個(gè)可控電流源連接半導(dǎo)體熱電制冷器的TEC控制器。一個(gè)雙分支型DBR激光器的調(diào)諧范圍為45 50nm，η個(gè)雙分支型DBR激光器的調(diào)諧范圍為η X (45 50) nm。本發(fā)明設(shè)計(jì)的DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)的控制方法，固定DBR激光器的注入增益區(qū)電流，即增益電流為不變的正數(shù)，此正數(shù)值為激光器接通電源后的默認(rèn)初始化值；半導(dǎo)體光放大器的電流值也為默認(rèn)初始值，在以下步驟I、II使用此值。本控制方法的具體步驟如下I、記錄電流組合與輸出波長(zhǎng)關(guān)系微處理器通過各可控電流源輪流改變雙分支型DBR激光器的上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡和相位區(qū)的三個(gè)注入電流中的一個(gè)，電流值大小用16位的AD值表示，各電流調(diào)節(jié)范圍為1000 64000，上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡的注入電流(簡(jiǎn)稱為上分支電流和下分支電流)的步進(jìn)為600 4000，相位區(qū)注入電流(簡(jiǎn)稱為相位電流)步進(jìn)為2000 8000 ；記錄每種電流組合對(duì)應(yīng)的激光器的輸出波長(zhǎng)和功率值；按四舍五入輸出激光波長(zhǎng)有效值取至10_3nm，或者輸出激光頻率有效值取至KT1GHz,輸出激光功率有效值取至10_3daii。本步驟輪流固定其中任意兩個(gè)電流、另一個(gè)電流值由大到小改變和/或由小到大改變循環(huán)。當(dāng)任意兩個(gè)電流固定、另一個(gè)電流值漸進(jìn)變化時(shí)，對(duì)應(yīng)的激光器輸出波長(zhǎng)有重復(fù)性和轉(zhuǎn)折跳躍性，相同的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的三個(gè)電流組合有多組。II、選取并存儲(chǔ)電流組合數(shù)據(jù)在步驟I所得的數(shù)據(jù)結(jié)果中，選取最大有效波長(zhǎng)和最小有效波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡和相位區(qū)的三個(gè)注入電流的組合值；在輸出激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后0.015 0. 035nm范圍內(nèi)，每個(gè)相同輸出波長(zhǎng)取對(duì)應(yīng)的兩組三個(gè)電流組合值，其余相同輸出波長(zhǎng)只取一組對(duì)應(yīng)的電流組合數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)電流組合值與輸出波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表；III、調(diào)整激光輸出功率根據(jù)需要設(shè)定校準(zhǔn)功率值，取值范圍為0 13daii。微處理器根據(jù)步驟II所得數(shù)據(jù)表中上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡和相位區(qū)的各電流組合取值范圍，以小于或等于步驟I的步進(jìn)對(duì)每個(gè)組合的電流值再次進(jìn)行循環(huán)，本步驟上分支電流和下分支電流的步進(jìn)為200 2000，相位電流步進(jìn)為1000 4000，同時(shí)調(diào)整相應(yīng)的可控電流源控制半導(dǎo)體光放大器(SOA)輸入電流值，進(jìn)行功率補(bǔ)償?shù)难h(huán)控制，記錄當(dāng)前實(shí)際輸出功率，與設(shè)定功率對(duì)比，當(dāng)實(shí)際輸出功率與設(shè)定功率絕對(duì)差值小于等于0. 002dB時(shí)，停止循環(huán)，從而使各個(gè)不同電流組合的激光輸出功率相同，即進(jìn)行功率平整。同時(shí)存儲(chǔ)各電流值與輸出波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表。IV、生成數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表根據(jù)步驟III得到的各個(gè)電流組合數(shù)據(jù)表進(jìn)而生成波長(zhǎng)范圍連續(xù)、功率平穩(wěn)、波長(zhǎng)精度高的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表并存儲(chǔ)，本數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表內(nèi)輸出波長(zhǎng)相鄰數(shù)據(jù)的間距為0. OOlnm 0. 0005nm，此間距決定本方法輸出調(diào)諧波長(zhǎng)的精度。本步驟采用插值法當(dāng)步驟III的數(shù)據(jù)表中兩個(gè)輸出波長(zhǎng)之間距大于所需間距時(shí)，使用線性內(nèi)插法計(jì)算輸出該兩個(gè)輸出波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)所需的正確電流組合，并且按照四舍五入的方式取整數(shù)值，最終得到所需的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表。V、調(diào)諧輸出微處理器根據(jù)外部對(duì)激光器輸出波長(zhǎng)的設(shè)定要求，按步驟IV的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表，選擇該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡和相位區(qū)的三個(gè)注入電流值以及半導(dǎo)體光放大器(SOA)功率補(bǔ)償電流值進(jìn)行注入，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)快速調(diào)諧，并且輸出功率為常量。執(zhí)行上述控制校準(zhǔn)步驟之前，先將雙分支型DBR激光器置于半導(dǎo)體熱電冷卻器上，控制TEC控制器實(shí)現(xiàn)溫度鎖定，使雙分支型DBR激光器的工作溫度保持恒定。當(dāng)DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)連接η個(gè)雙分支型DBR激光器，使用時(shí)，先將其中一個(gè)雙分支型DBR激光器的增益電流設(shè)為正值，使之工作發(fā)出激光；其余的(η-1)個(gè)雙分支型 DBR激光器的增益電流均設(shè)為零，不工作，按上述步驟I至IV對(duì)處于工作狀態(tài)的雙分支型 DBR激光器進(jìn)行校準(zhǔn)并存儲(chǔ)其數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表；之后輪流切換其它的雙分支型DBR激光器單獨(dú)工作、分別進(jìn)行校準(zhǔn)，至η個(gè)雙分支型DBR激光器的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表均存入微處理器。第V步微處理器根據(jù)外部對(duì)激光器輸出波長(zhǎng)的設(shè)定要求，選擇激光輸出范圍相應(yīng)的雙分支型DBR激光器、將其增益電流設(shè)為正值，使之工作發(fā)出激光，并按該雙分支型DBR激光器數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表選擇其上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡和相位區(qū)的注入電流值以及半導(dǎo)體光放大器功率補(bǔ)償電流值。本發(fā)明DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為1、采用價(jià)格實(shí)惠的雙分支型DBR激光器，達(dá)到昂貴的可調(diào)諧激光器性能指標(biāo)；2、以高性能微處理器為核心，經(jīng)過校準(zhǔn)和查表計(jì)算，實(shí)時(shí)控制各路電流值，激光器實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的快速波長(zhǎng)調(diào)諧，且精度達(dá)到士 Ipm ;3、接入多個(gè)雙分支型DBR激光器可調(diào)諧波長(zhǎng)范圍最大可達(dá)300nm ；4、整套系統(tǒng)不含機(jī)械調(diào)節(jié)部件， 無需做定期校準(zhǔn)，使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)的控制方法的優(yōu)點(diǎn)為1、實(shí)現(xiàn)雙分支型DBR激光器波長(zhǎng)快速準(zhǔn)確調(diào)諧，且輸出功率為常量；2、用微處理器等計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，調(diào)諧速度快且準(zhǔn)確。


圖1為本DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)實(shí)施例1的雙分支型DBR激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1雙分支型多周期DBR激光器的上分支波長(zhǎng)模式示意圖；圖3為圖1雙分支型多周期DBR激光器的下分支波長(zhǎng)模式示意圖；圖4為圖1雙分支型多周期DBR激光器的上、下分支波峰重疊情況示意圖；圖5為圖1雙分支型多周期DBR激光器的輸出波長(zhǎng)模式示意圖；圖6為本可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)實(shí)施例1控制電路示意圖； 圖7為本DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)實(shí)施例2的2個(gè)雙分支型DBR激光器集成結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)實(shí)施例2的控制電路示意圖。
具體實(shí)施例方式DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)實(shí)施例1本DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)實(shí)施例1包括一個(gè)雙分支型DBR激光器、微處理器、6 個(gè)可控電流源和半導(dǎo)體熱電制冷器。所述雙分支型DBR激光器如圖1所示，包括增益區(qū)、相位區(qū)和上布拉格反射鏡分支(上分支)、下布拉格反射鏡分支(下分支)以及半導(dǎo)體光放大器(SOA)，半導(dǎo)體光放大器接增益區(qū)，二者控制輸出功率，所得激光經(jīng)相位區(qū)后分送2個(gè)布拉格反射鏡分支。雙分支型DBR激光器放置于一個(gè)半導(dǎo)體熱電制冷器(TEC)之上，使之保持恒溫工作。
上、下布拉格反射鏡分支的波長(zhǎng)模式如圖2、3所示，2個(gè)分支的發(fā)射波的波長(zhǎng)可通過改變注入電流值單獨(dú)調(diào)整。2個(gè)分支的發(fā)射波的波峰重疊情況如圖4所示，重疊的波峰處功率雙倍增加，即作為雙分支DBR激光器的激光輸出，而其他所有非重疊的波峰均被抑制， 如圖5所示。當(dāng)二者波長(zhǎng)改變時(shí)，波峰重疊處不同，雙分支型DBR激光器輸出激光波長(zhǎng)不同， 即可實(shí)現(xiàn)調(diào)諧目的。本DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)實(shí)施例1的控制電路如圖6所示，微處理器連接6個(gè)可控電流源，可控電流源A F分別連接集成式半導(dǎo)體光放大器(SOA)、增益區(qū)、相位區(qū)和上布拉格反射鏡分支(上分支)、下布拉格反射鏡分支(下分支)以及半導(dǎo)體熱電制冷器的 TEC控制器(TEC)。微處理器控制可控電流源B，當(dāng)其為增益區(qū)提供正數(shù)電流時(shí)，其工作，激光器發(fā)光。 微處理器控制可控電流源A、C E改變激光器半導(dǎo)體光放大器、兩個(gè)分支布拉格反射鏡及相位區(qū)4個(gè)電流的組合來實(shí)現(xiàn)輸出激光波長(zhǎng)的調(diào)諧和功率調(diào)整，同時(shí)通過可控電流源F控制TEC鎖定雙分支DBR激光器的工作溫度。所述微處理器經(jīng)通訊模塊連接的上位機(jī)是個(gè)人計(jì)算機(jī)和控制主機(jī)，接受指令。DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)實(shí)施例2本例DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)連接2個(gè)雙分支型DBR激光器，如圖7所示，每個(gè)雙分支型DBR激光器包括增益區(qū)、相位區(qū)和上布拉格反射鏡分支(上分支)、下布拉格反射鏡分支(下分支)，2個(gè)雙分支型DBR激光器共用一個(gè)半導(dǎo)體光放大器(SOA)。本例DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)的控制電路如圖8所示，微處理器配有可控電流源 A連接控制半導(dǎo)體光放大器、還有2組可控電流源，1組為可控電流源Bl E1，控制其中一個(gè)雙分支型DBR激光器的增益區(qū)1、相位區(qū)1和上布拉格反射鏡分支1 (上分支1)、下布拉格反射鏡分支1 (下分支1)；另1組為可控電流源B2 E2，控制另一個(gè)雙分支型DBR激光器的增益區(qū)2、相位區(qū)2和上布拉格反射鏡分支2 (上分支2、、下布拉格反射鏡分支2 (下分支2)。2個(gè)雙分支型DBR激光器置于一個(gè)半導(dǎo)體熱電制冷器上，微處理器連接的可控電流源F連接半導(dǎo)體熱電制冷器的TEC控制器。雙分支型DBR激光器的控制方法實(shí)施例1本例的雙分支型DBR激光器的控制方法是針對(duì)上述DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)實(shí)施例1，即只有1個(gè)雙分支型DBR激光器的DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)控制方法。首先將雙分支型DBR激光器置于一個(gè)半導(dǎo)體熱電制冷器上，微處理器閉環(huán)控制的 TEC控制器實(shí)現(xiàn)溫度鎖定，將雙分支型DBR激光器的工作溫度鎖定到觀士0. 02°C;激光器接通電源后，增益電流默認(rèn)初始值為38000，固定不變；半導(dǎo)體光放大器(SOA)默認(rèn)初始化電流值為2200，在步驟I、II使用此值；之后執(zhí)行如下具體步驟I、記錄電流組合與輸出波長(zhǎng)關(guān)系輪流改變雙分支型DBR激光器的上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡和相位區(qū)的三個(gè)注入電流中的一個(gè)，各電流調(diào)節(jié)范圍為1000 64000，上下分支電流的步進(jìn)為 600，相位電流步進(jìn)為8000，記錄每種電流組合對(duì)應(yīng)的激光器的輸出波長(zhǎng)和功率值。本步驟輪流固定其中任意兩個(gè)電流、另一個(gè)電流值由大到小改變和由小到大改變進(jìn)行2次循環(huán)。 按四舍五入輸出激光頻率有效值取至KT1GHz,輸出激光功率有效值取至10_3dBm。當(dāng)任意兩個(gè)電流固定、另一個(gè)電流值漸進(jìn)變化時(shí)，對(duì)應(yīng)的激光器輸出波長(zhǎng)有重復(fù)性和轉(zhuǎn)折跳躍性，相同的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的三個(gè)電流組合有多組。固定上分支布拉格反射鏡和相位區(qū)電流，改變下分支布拉格反射鏡電流，各電流組合對(duì)應(yīng)的輸出波長(zhǎng)頻率和功率的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1所示。表1部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表
權(quán)利要求
1.DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)，包括雙分支型DBR激光器、微處理器和可控電流源，所述雙分支型DBR激光器包括增益區(qū)、相位區(qū)和上、下布拉格反射鏡分支；其特征在于雙分支型DBR激光器還接有半導(dǎo)體光放大器，半導(dǎo)體光放大器接增益區(qū)，所得激光經(jīng)相位區(qū)后分送2個(gè)布拉格反射鏡分支；微處理器連接多個(gè)可控電流源，各可控電流源分別連接增益區(qū)、相位區(qū)和上、下布拉格反射鏡分支，還有半導(dǎo)體光放大器、。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)，其特征在于所述雙分支型DBR激光器放置于一個(gè)半導(dǎo)體熱電制冷器上，微處理器連接半導(dǎo)體熱電制冷器的TEC控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器經(jīng)通訊模塊與上位機(jī)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)，其特征在于所述可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)包括η個(gè)雙分支型DBR激光器，η為1 6的整數(shù)，每個(gè)雙分支型DBR激光器包括增益區(qū)、相位區(qū)和上、下布拉格反射鏡分支，η個(gè)雙分支型DBR激光器共用一個(gè)半導(dǎo)體光放大器；微處理器配有連接半導(dǎo)體光放大器的一個(gè)可控電流源，還有η組可控電流源，每組有4個(gè)可控電流源分別連接1個(gè)雙分支型DBR激光器的增益區(qū)、相位區(qū)和上、下布拉格反射鏡分支。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)，其特征在于η個(gè)雙分支型DBR激光器置于一個(gè)半導(dǎo)體熱電制冷器上，微處理器所接的另一個(gè)可控電流源連接半導(dǎo)體熱電制冷器的TEC控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)的控制方法，其特征在于具體步驟如下雙分支型DBR激光器接通電源后，增益電流為不變的正數(shù)默認(rèn)初始化值；此時(shí)，半導(dǎo)體光放大器的電流值也為默認(rèn)初始值，此值在以下步驟I、II使用；I、記錄電流組合與輸出波長(zhǎng)關(guān)系微處理器通過各可控電流源輪流改變雙分支型DBR激光器的上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡和相位區(qū)的三個(gè)注入電流中的一個(gè)，電流值大小用16位的AD值表示，各電流調(diào)節(jié)范圍為1000 64000，上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡的注入電流的步進(jìn)為600 4000，相位區(qū)注入電流步進(jìn)為2000 8000，記錄每種電流組合對(duì)應(yīng)的激光器的輸出波長(zhǎng)和功率值；按四舍五入輸出激光波長(zhǎng)有效值取至10_3nm，或者輸出激光頻率有效值取至KT1GHz,輸出激光功率有效值取至10_3dBm ；本步驟輪流固定其中任意兩個(gè)電流、 另一個(gè)電流值由大到小改變和/或由小到大改變循環(huán)；當(dāng)任意兩個(gè)電流固定、另一個(gè)電流值漸進(jìn)變化時(shí)，對(duì)應(yīng)的激光器輸出波長(zhǎng)有重復(fù)性和轉(zhuǎn)折跳躍性，相同的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的三個(gè)電流組合有多組；II、選取并存儲(chǔ)電流組合數(shù)據(jù)在步驟I所得的數(shù)據(jù)結(jié)果中，選取最大有效波長(zhǎng)和最小有效波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡和相位區(qū)的三個(gè)注入電流的組合值；在輸出激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后0.015 0. 035nm范圍內(nèi)，每個(gè)相同輸出波長(zhǎng)取對(duì)應(yīng)的兩組三個(gè)電流組合值，其余相同輸出波長(zhǎng)只取一組對(duì)應(yīng)的電流組合數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)各電流組合值與輸出波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表；III、調(diào)整輸出的激光功率設(shè)定校準(zhǔn)功率值，取值范圍為O 13dBm，進(jìn)行功率平整；微處理器根據(jù)步驟II所得數(shù)據(jù)表中上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡和相位區(qū)的三個(gè)注入電流各個(gè)組合值，以小于或等于步驟I的步進(jìn)對(duì)每個(gè)組合的電流值再次進(jìn)行循環(huán)，本步驟上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡的注入電流的步進(jìn)為200 2000， 相位區(qū)注入電流步進(jìn)為0 4000 ；經(jīng)調(diào)整相應(yīng)的可控電流源控制半導(dǎo)體光放大器輸入電流值，進(jìn)行功率補(bǔ)償?shù)难h(huán)控制，記錄當(dāng)前實(shí)際輸出功率，與設(shè)定功率對(duì)比，當(dāng)實(shí)際輸出功率與設(shè)定功率絕對(duì)差值小于0. 002dB時(shí)，停止循環(huán)，從而使各個(gè)電流組合所得激光輸出功率相同，同時(shí)存儲(chǔ)各電流值與輸出波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表。；IV、生成數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表根據(jù)步驟III得到的各個(gè)電流組合數(shù)據(jù)表進(jìn)而生成波長(zhǎng)范圍連續(xù)、功率平穩(wěn)、波長(zhǎng)精度高的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表并存儲(chǔ)，本數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表內(nèi)輸出波長(zhǎng)相鄰數(shù)據(jù)的間距為0. OOlnm 0. 0005nm，當(dāng)步驟III的數(shù)據(jù)表中兩個(gè)輸出波長(zhǎng)之間距大于所需間距時(shí)，使用線性內(nèi)插法計(jì)算輸出該兩個(gè)輸出波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)所需正確電流組合，并且按照四舍五入的方式取各電流的整數(shù)值；V、調(diào)諧輸出微處理器根據(jù)外部對(duì)激光器輸出波長(zhǎng)的設(shè)定要求，按步驟IV的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表，選擇該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡和相位區(qū)的三個(gè)注入電流值以及半導(dǎo)體光放大器功率補(bǔ)償電流值進(jìn)行注入，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)快速調(diào)諧，并且輸出功率為常量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)的控制方法，其特征在于執(zhí)行所述各控制步驟之前，所述雙分支型DBR激光器放置于一個(gè)半導(dǎo)體熱電制冷器上，先控制的TEC控制器實(shí)現(xiàn)溫度鎖定，使雙分支型DBR激光器的工作溫度鎖定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)的控制方法，其特征在于當(dāng)DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)連接η個(gè)雙分支型DBR激光器，使用時(shí)先將其中一個(gè)雙分支型DBR激光器的增益電流設(shè)為正值，使之工作發(fā)出激光；其余的(η-1)個(gè)雙分支型DBR激光器的增益電流均設(shè)為零，不工作，按所述步驟I至IV對(duì)處于工作狀態(tài)的雙分支型DBR激光器進(jìn)行校準(zhǔn)并存儲(chǔ)其數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表；之后輪流切換其它的雙分支型DBR激光器單獨(dú)工作、 分別進(jìn)行校準(zhǔn)，至η個(gè)雙分支型DBR激光器的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表均存入微處理器；第V步微處理器根據(jù)外部對(duì)激光器輸出波長(zhǎng)的設(shè)定要求，選擇激光輸出范圍相應(yīng)的雙分支型DBR激光器、 將其增益電流設(shè)為正值，使之工作發(fā)出激光，并按該雙分支型DBR激光器數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表選擇其上分支布拉格反射鏡、下分支布拉格反射鏡和相位區(qū)的注入電流值以及半導(dǎo)體光放大器功率補(bǔ)償電流值。
全文摘要
本發(fā)明為DBR可調(diào)諧激光光源系統(tǒng)及其控制方法，本系統(tǒng)包括雙分支型DBR激光器、微處理器和可控電流源，微處理器連接的各可控電流源分別連接雙分支型DBR激光器的增益區(qū)、相位區(qū)、上下布拉格反射鏡分支和SOA。激光器置于微處理器控制的TEC上保持恒溫。本系統(tǒng)可包括n個(gè)共用一個(gè)SOA的雙分支型DBR激光器。本控制方法先輪流改變激光器的上下分支和相位區(qū)的三個(gè)注入電流，記錄各電流組合輸出波長(zhǎng)和功率，選取并存儲(chǔ)各波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的電流組合數(shù)據(jù)；調(diào)整SOA電流使各波長(zhǎng)輸出功率相同，據(jù)此用插值生成數(shù)據(jù)校準(zhǔn)表，查表得到所需波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的各注入電流。當(dāng)系統(tǒng)接n個(gè)雙分支激光器，輪流校準(zhǔn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的快速準(zhǔn)確波長(zhǎng)調(diào)諧，精度達(dá)±1pm，輸出功率為常量。
文檔編號(hào)H01S5/125GK102522697SQ20121000448
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者李嚴(yán), 梁謙, 王官俊, 蔣紅艷, 趙克, 鄧凌云 申請(qǐng)人:桂林優(yōu)西科學(xué)儀器有限責(zé)任公司