專利名稱：：波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及激光器
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器具有高速率、低啁啾(在半導(dǎo)體激光器中，載流子和光子場(chǎng)之間有很強(qiáng)的耦合作用。強(qiáng)度調(diào)制會(huì)同時(shí)造成頻率或相位的調(diào)制。它們互相之間聯(lián)系的機(jī)制在于有源區(qū)內(nèi)載流子濃度的變化會(huì)引起光增益的變化，從而使有效折射率變化。強(qiáng)度調(diào)制與頻率調(diào)制的相關(guān)性導(dǎo)致了譜線的動(dòng)態(tài)展寬，通常用調(diào)制功率比的啁啾來(lái)描述這一特性(GHz/mW)。也就是說(shuō)，半導(dǎo)體激光器在受到直接強(qiáng)度調(diào)制時(shí)，在每一個(gè)調(diào)制周期中，激光器的模式頻率會(huì)產(chǎn)生周期性移動(dòng)，通常把這種頻移現(xiàn)象叫做頻率啁啾(Chirp))。功耗小、結(jié)構(gòu)緊湊、波長(zhǎng)快速調(diào)諧的特點(diǎn)，是密集波分復(fù)用(DWDM)光纖通信系統(tǒng)中的理想光源，可以增加系統(tǒng)的傳輸容量、靈活性和可擴(kuò)展性。波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器有三種基本的結(jié)構(gòu)1)基于邊發(fā)射結(jié)構(gòu)的單片集成可調(diào)諧激光器；2)基于外腔的可調(diào)諧激光器；3)垂直腔面發(fā)射可調(diào)諧激光器。其中基于邊發(fā)射結(jié)構(gòu)的單片集成可調(diào)諧激光器具有以下優(yōu)點(diǎn)1)通過(guò)電注入改變折射率實(shí)現(xiàn)調(diào)諧，具有納秒量級(jí)的調(diào)諧速度，可以滿足光包交換的需求；2)制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單；3)可以與光子器件單片集成，形成集成光學(xué)子系統(tǒng)以完成更復(fù)雜的功能。本系統(tǒng)主要應(yīng)用于具有前后兩個(gè)光柵的基于邊發(fā)射結(jié)構(gòu)的單片集成波長(zhǎng)可調(diào)諧DBR激光器，激光器結(jié)構(gòu)如圖1所示，前后光柵區(qū)、增益區(qū)、相位區(qū)的四段式波長(zhǎng)可調(diào)諧DBR激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明自動(dòng)化測(cè)試控制系統(tǒng)主要以這種結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器為背景搭建，并可以擴(kuò)展到其他結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器。其中增益區(qū)電流2用于給激光器提供泵浦，在測(cè)試控制過(guò)程中保持不變，相位區(qū)電流3用于實(shí)現(xiàn)激射的相位閾值條件，改變FP腔模式的峰值波長(zhǎng)，在一小段范圍內(nèi)(相鄰FP模式波長(zhǎng)間隔)實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)諧，并可以改善邊模抑制比，后光柵電流1和前光柵電流4的改變會(huì)實(shí)現(xiàn)跳變的波長(zhǎng)調(diào)諧。為了實(shí)現(xiàn)在DWDM系統(tǒng)中的應(yīng)用，波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器需要工作在ITU規(guī)定的信道上，因此必須精確地鎖定工作波長(zhǎng)，通常采用F-P標(biāo)準(zhǔn)具來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和鎖定功能。為了完成上述功能，必須首先對(duì)其波長(zhǎng)調(diào)諧特性進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)試，并建立數(shù)據(jù)庫(kù)作為波長(zhǎng)鎖定的基礎(chǔ)。對(duì)于波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的測(cè)試，傳統(tǒng)的方法是將調(diào)諧電流源連接到激光器的光柵區(qū)，將激光器的輸出光通過(guò)透鏡耦合進(jìn)光纖之中，由光纖將光導(dǎo)入光譜分析儀進(jìn)行光譜特性測(cè)試，在這個(gè)過(guò)程中，需要手工調(diào)節(jié)電流大小、控制光譜分析儀掃描參數(shù)以及進(jìn)行掃描，這樣做的缺點(diǎn)是耗時(shí)費(fèi)力，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，不適合大規(guī)模大范圍精細(xì)掃描，測(cè)試結(jié)果需要手動(dòng)紀(jì)錄不適合建立數(shù)據(jù)庫(kù)。一種改進(jìn)的方法是使用專用集成電路或單片機(jī)代替手工操作，如圖2所示，其主要改進(jìn)在于由專用集成電路或單片機(jī)來(lái)對(duì)完成電流掃描控制和光譜分析儀數(shù)據(jù)的采集。在這種測(cè)試系統(tǒng)中，以上三部分通過(guò)硬件連接形成固定的系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是操作精確便捷，數(shù)據(jù)傳輸、處理速度快，在從前個(gè)人計(jì)算機(jī)性能還比較低下的時(shí)代這一優(yōu)點(diǎn)相當(dāng)明顯。缺點(diǎn)是可用內(nèi)存空間不利于大規(guī)模測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試過(guò)程缺乏可視化，固定連接的測(cè)試儀器缺乏靈活性，只能完成固定的功能，不利于測(cè)試系統(tǒng)的升級(jí)和功能擴(kuò)展，這顯著提高了測(cè)試過(guò)程的成本。PC機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，特別是CPU速度和計(jì)算機(jī)接口速度的迅猛提高，使PC機(jī)進(jìn)入到測(cè)試領(lǐng)域，并逐步取代專用集成電路或單片機(jī)。一個(gè)使用PC機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)如圖3所示，輸入端口和輸出端口通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的接口(比如AD/DA串口或GPIB接口)實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的連接，針對(duì)于專門(mén)用途的數(shù)據(jù)處理、分析和控制功能由計(jì)算機(jī)軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于使用軟件程序而不是具體的物理設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，采用PC機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)又被稱為虛擬儀器(VIVirtualInstrument)。虛擬儀器的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉、功能靈活豐富，可擴(kuò)展性強(qiáng)，便于編制和操作。美國(guó)國(guó)家儀器公司(NationalInstruments)的虛擬儀器開(kāi)發(fā)環(huán)境LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)使用數(shù)據(jù)流描述程序的行為，符合工程技術(shù)人員的思維方式，是一種圖形化編程語(yǔ)言，用它編制的程序稱為虛擬儀器(VI)，VI由前面板和數(shù)據(jù)流框圖組成前面板是用戶交互界面，負(fù)責(zé)接受用戶輸入并把程序運(yùn)行結(jié)果顯示出來(lái)；數(shù)據(jù)流框圖是程序的后臺(tái)編碼。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器測(cè)試和控制方法中，操作耗時(shí)費(fèi)力、容易出現(xiàn)錯(cuò)誤、不適合大規(guī)模大范圍精細(xì)掃描、測(cè)試結(jié)果不適合建立數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析控制、系統(tǒng)功能單一不夠靈活的問(wèn)題，提供一種波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試、控制系統(tǒng)。這種自動(dòng)化系統(tǒng)以虛擬儀器的概念為基礎(chǔ)，通過(guò)GPIB總線實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)程序和程控電流源、光譜分析儀之間的通信，以LabVIEW下編制的測(cè)試和控制虛擬儀器程序?yàn)閮?nèi)核，可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試和控制。這種系統(tǒng)的好處是成本低、操作簡(jiǎn)便快捷準(zhǔn)確、適合建立大規(guī)模測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)、功能靈活豐富、可擴(kuò)展性強(qiáng)。本發(fā)明一種波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試、控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括硬件連接和軟件實(shí)現(xiàn)兩部分。硬件連接方式如圖4所示，PC主板上安裝GPIB板卡，從GPIB板卡上引出GPIB總線分別連接到光譜分析儀(AdvantestQ8384或AnristsuMS9001)和程控電流源(IXlightwaveLDX3200)的GPIB接口，并且在光譜分析儀和程控電流源上設(shè)置它們的GPIB訪問(wèn)地址。測(cè)試樣品(波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器)燒結(jié)在銅熱沉，銅熱沉再固定在熱電致冷器(TEC)上，用溫度控制儀表(Keithley2510)進(jìn)行控溫。通過(guò)直流電源在增益區(qū)加一固定電流，把兩個(gè)程控電流源分別加在前后取樣光柵上用于調(diào)諧，通過(guò)透鏡把激光器的光耦合到多模光纖中，進(jìn)入光譜分析儀進(jìn)行掃描。所述波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器為通過(guò)注入電流調(diào)諧波長(zhǎng)的分布布拉格反射式半導(dǎo)體激光器(DBR)。如取樣光柵DBR激光器(SGDBR)。所述虛擬儀器程序在支持GPIB編程的虛擬儀器開(kāi)發(fā)環(huán)境下編寫(xiě)。如NI公司的LabVIEW、Keithley公司的Testpoint、微軟公司的VisualBasic。所述虛擬儀器程序可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求或者不同的硬件連接，靈活的擴(kuò)展或更改。軟件實(shí)現(xiàn)分為測(cè)試部分和控制部分。測(cè)試部分的虛擬儀器前面板如圖5所示，在該面板上，可以記錄測(cè)試的環(huán)境條件，如測(cè)試溫度，編號(hào)，增益區(qū)電流等，可以設(shè)定前后光柵電流的掃描范圍、掃描點(diǎn)數(shù)、中心波長(zhǎng)、光譜分析儀的掃描范圍、取樣點(diǎn)的數(shù)量、光譜功率參考位置、平均次數(shù)等參數(shù)。點(diǎn)擊面板上的SWEEP按鈕，就會(huì)進(jìn)入自動(dòng)測(cè)試，并把測(cè)試條件和參數(shù)記錄到一個(gè)名為info的文本文件里。程序按照用戶輸入的測(cè)試條件初始化光譜分析儀和程控電流源，并對(duì)每組光柵電流的組合，控制程控電流源驅(qū)動(dòng)波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器發(fā)出不同波長(zhǎng)的激光，光譜分析儀受控做一次掃描，并把掃描數(shù)據(jù)傳回到測(cè)試程序里。每次掃描的光譜圖會(huì)顯示在面板上，并同時(shí)記錄在一個(gè)光譜數(shù)據(jù)文件里。與此同時(shí)計(jì)算出邊模抑制比、中心波長(zhǎng)，與相應(yīng)的工作電流值一起記錄在一個(gè)文本格式文件的數(shù)據(jù)文件中，形成可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧特性數(shù)據(jù)庫(kù)，測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)文件內(nèi)容如圖9所示。詳細(xì)的程序流程圖如圖6所示控制部分的虛擬儀器前面板如圖7所示，點(diǎn)擊“打開(kāi)info文件”并在彈出的對(duì)話框中選中要處理的測(cè)試目錄下的info文件，這樣控制程序就將當(dāng)初的測(cè)試條件和參數(shù)加載進(jìn)來(lái)。通過(guò)光譜儀初始化以后，在“查詢表生成”卡片中，用戶輸入挑選條件——最小邊模抑制比，然后點(diǎn)擊“生成查詢表”，程序就會(huì)在測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)文件中挑選滿足用戶要求的數(shù)據(jù)，按波長(zhǎng)升序生成一個(gè)查詢表文件，文件內(nèi)容如圖10所示，(即table.txt，查詢條件是邊模抑制比大于30dB)，同時(shí)在面板左下方的表格里顯示出查詢表文件的內(nèi)容，其中遇到同一波長(zhǎng)的兩個(gè)數(shù)據(jù)都滿足條件時(shí)，取邊模抑制比大的數(shù)據(jù)。在“波長(zhǎng)控制”卡片中，用戶輸入想要的波長(zhǎng)，程序在查詢表文件中查找，如果有滿足條件的數(shù)據(jù)，就用相應(yīng)的電流驅(qū)動(dòng)激光器輸出該波長(zhǎng)，并控制光譜分析儀完成一次掃描，在面板上有兩個(gè)光譜圖，上方的光譜圖顯示原有的測(cè)試結(jié)果，下方的光譜圖為當(dāng)前從新掃描的結(jié)果，通過(guò)精確控制激光器的工作溫度和調(diào)諧電流，實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)控制輸出實(shí)驗(yàn)重復(fù)誤差小于0.1nm。圖8為詳細(xì)的控制部分程序流程圖。如果通過(guò)手工操作，波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧特性測(cè)試是一項(xiàng)工作量非常巨大的工作，對(duì)于帶有兩個(gè)光柵區(qū)的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器而言，如果每個(gè)光柵電流測(cè)試從1mA到50mA的50個(gè)點(diǎn)，就需要50×50＝2500個(gè)工作點(diǎn)，每個(gè)工作點(diǎn)需要準(zhǔn)確調(diào)節(jié)電流值，并用光譜分析儀進(jìn)行掃描以精確確定工作波長(zhǎng)和邊模抑制比，并且要手工記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，這在無(wú)形中就增加了工作的勞動(dòng)量和出錯(cuò)的幾率。而使用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)后，只要在虛擬儀器界面上設(shè)置好掃描條件，系統(tǒng)就通過(guò)GPIB互連自動(dòng)完成測(cè)試并建立數(shù)據(jù)庫(kù)，無(wú)需任何附加的人工操作，既省時(shí)省力又使測(cè)試精度大幅提高，可以通過(guò)修改程序擴(kuò)充系統(tǒng)功能，并可以使測(cè)試系統(tǒng)適用于各種電調(diào)諧的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器。自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是使用戶在龐大的測(cè)試數(shù)據(jù)中很快建立自己想要的數(shù)據(jù)庫(kù)，并且可以直接輸入想要的波長(zhǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)激光器，而不必自己查詢?cè)摬ㄩL(zhǎng)對(duì)應(yīng)的電流，然后在調(diào)節(jié)電流源驅(qū)動(dòng)激光器。這種功能大大簡(jiǎn)便了用戶對(duì)激光器的操作，并且能夠應(yīng)用到DWDM波長(zhǎng)信道的控制中。該系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)(PCPersonalComputer)、通用集成總線(GPIBGeneralPurposeIntegratedBus)板卡及數(shù)據(jù)線、光譜分析儀、程控電流源、直流電源、溫度控制儀、透鏡和光纖組成，用GPIB總線將計(jì)算機(jī)、程控電流源、光譜儀連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)命令和數(shù)據(jù)的傳輸；該系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)由在美國(guó)國(guó)家儀器公司(NationalInstruments)的虛擬儀器開(kāi)發(fā)環(huán)境LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)下編制的測(cè)試和控制虛擬儀器(VIVirtualInstrument)程序組成。通過(guò)該系統(tǒng)的測(cè)試部分，用戶可以在測(cè)試程序界面上控制波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器調(diào)諧電流(主要是光柵區(qū)電流)的自動(dòng)掃描，實(shí)現(xiàn)激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧，并且將不同掃描電流下由光譜分析儀測(cè)得的激光器的光譜特性反饋回計(jì)算機(jī)，由程序建立測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)該系統(tǒng)的控制部分，控制程序根據(jù)用戶對(duì)邊模抑制比(SMSR)的要求從測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中挑選滿足條件的數(shù)據(jù)組建查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)用戶需要激光器工作在某個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，只需要輸入波長(zhǎng)值，程序會(huì)自動(dòng)在查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中查找滿足條件的波長(zhǎng)，并用相應(yīng)電流值驅(qū)動(dòng)激光器工作在該波長(zhǎng)下。這種自動(dòng)化系統(tǒng)由于使用虛擬儀器的概念，使得大規(guī)模測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)的建立以及對(duì)激光器波長(zhǎng)的控制更為快捷和準(zhǔn)確，并且具有成本低、功能集成度高、可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以適用于不同種類的通過(guò)電流調(diào)諧的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器。一種波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試、控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)、GPIB板卡及數(shù)據(jù)線、光譜分析儀、程控可控電流源、直流電源、溫度控制儀、熱電致冷器、激光器、透鏡和光纖組成，GPIB板卡連接于光譜分析儀和程控可控電流源，溫度控制儀連接于熱電致冷器，熱電致冷器連接于激光器，光信號(hào)通過(guò)透鏡和光纖傳送到光譜分析儀，上述過(guò)程是用GPIB總線將計(jì)算機(jī)、程控電流源、光譜分析儀連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)命令和數(shù)據(jù)的傳輸。一種波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試、控制方法，軟件系統(tǒng)由虛擬儀器開(kāi)發(fā)環(huán)境下編制的測(cè)試和控制虛擬儀器程序組成，通過(guò)該系統(tǒng)的測(cè)試部分，用戶可以在測(cè)試程序界面上控制波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器調(diào)諧電流的自動(dòng)掃描，實(shí)現(xiàn)激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧，并且將不同掃描電流下由光譜分析儀測(cè)得的激光器的光譜特性反饋回計(jì)算機(jī)，由程序建立測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)該系統(tǒng)的控制部分，控制程序根據(jù)用戶對(duì)邊模抑制比的要求從測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中挑選滿足條件的數(shù)據(jù)組建查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)用戶需要激光器工作在某個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，只需要輸入波長(zhǎng)值，程序會(huì)自動(dòng)在查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中查找滿足條件的波長(zhǎng)，并用相應(yīng)電流值驅(qū)動(dòng)激光器工作在該波長(zhǎng)下。為了清楚地解釋本發(fā)明的技術(shù)特征，下述部分附圖出現(xiàn)在
發(fā)明內(nèi)容之中，并且為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容及特點(diǎn)，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)的描述，其中圖1是具有前后光柵區(qū)、增益區(qū)、相位區(qū)的四段式波長(zhǎng)可調(diào)諧DBR激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是使用專用集成電路或單片機(jī)的測(cè)試控制系統(tǒng)的示意圖。圖3是使用PC機(jī)的測(cè)試控制系統(tǒng)(即虛擬儀器)的示意圖。圖4是本發(fā)明自動(dòng)測(cè)試、控制系統(tǒng)的硬件連接方式示意圖。圖5是本發(fā)明自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)虛擬儀器的前面板示意圖。圖6是本發(fā)明自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)虛擬儀器的程序流程圖。圖7是本發(fā)明自動(dòng)控制系統(tǒng)虛擬儀器的前面板示意圖。圖8是本發(fā)明自動(dòng)控制系統(tǒng)虛擬儀器的程序流程圖。圖9是本發(fā)明自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)生成的波長(zhǎng)調(diào)諧特性數(shù)據(jù)庫(kù)文件部分內(nèi)容的示意圖。圖10是本發(fā)明自動(dòng)控制系統(tǒng)生成的查詢表文件部分內(nèi)容的示意圖。圖11是一個(gè)取樣光柵DBR激光器的光譜測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖。圖12是圖11中滿足SMSR＞30dB條件的數(shù)據(jù)的光譜圖。具體實(shí)施例方式圖4是本發(fā)明自動(dòng)測(cè)試控制系統(tǒng)的硬件連接方式示意圖。在圖示情況下，在計(jì)算機(jī)主板上安裝好GPIB板卡，并在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中裝好GPIB的驅(qū)動(dòng)程序。共用3條GPIB總線進(jìn)行通信，把3條GPIB總線的一端都連接在GPIB板卡的接口上(GPIB接口是可疊加擴(kuò)展的)，另一端分別連接到光譜分析儀AdvantestQ8384(或AnristsuMS9001)和2個(gè)程控電流源IXlightwaveLDX3200的GPIB接口上，并且在光譜分析儀上設(shè)置GPIB地址為8，在驅(qū)動(dòng)后光柵的程控電流源上設(shè)置GPIB地址為1，在驅(qū)動(dòng)前光柵的程控電流源上設(shè)置GPIB地址為2。把帶有前后取樣光柵的四段式DBR激光器(SGDBR)燒結(jié)在銅熱沉，銅熱沉再固定在TEC上，用溫度控制儀表Keithley2510連接TEC從而對(duì)激光器進(jìn)行控溫。用直流電源在增益區(qū)加一固定電流作為工作電流，把兩個(gè)程控電流源分別加在前后取樣光柵上作為調(diào)諧電流，通過(guò)透鏡把激光器發(fā)射出的光耦合到多模光纖中，并通過(guò)光纖引入光譜分析儀。圖5、圖6分別描述了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)虛擬儀器SGDBRMeasurement.vi的前面板、程序流程圖。本系統(tǒng)主要流程可劃分為四步第一步，通過(guò)GPIB指令對(duì)光譜分析儀和程控電流源進(jìn)行初始化；第二步，建立保存測(cè)試數(shù)據(jù)的目錄和文件；第三步，通過(guò)兩層循環(huán)掃描后光柵和前光柵電流，在每組電流下測(cè)試激光器的光譜特性，計(jì)算SMSR，并保存每組的條件和結(jié)果；第四步，測(cè)試結(jié)束后建立信息文件，并支持動(dòng)態(tài)調(diào)用控制系統(tǒng)的虛擬儀器。具體步驟參照?qǐng)D6。設(shè)計(jì)時(shí)，需要先在LabVIEW的前面板(FrontPanel)上添加人機(jī)交互所需要的元素，包括數(shù)據(jù)輸入框、數(shù)據(jù)顯示框、XY坐標(biāo)圖、按鈕、文字提示。在LabVIEW的數(shù)據(jù)流框圖(BlockDiagram)中，找到前面板上各個(gè)元素在數(shù)據(jù)流程圖中對(duì)應(yīng)的終端。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流框圖時(shí)，先確定數(shù)據(jù)流的起點(diǎn)，即按鈕SWEEP被觸發(fā)，根據(jù)前面板的數(shù)據(jù)輸入初始化光譜分析儀和程控電流源，光譜分析儀初始化由子模塊Ms9001Init.vi或Q8384Init.vi完成，程控電流源初始化由子模塊LDX3220Init.vi完成，上述子模塊的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)主要是參閱設(shè)備說(shuō)明書(shū)的GPIB編程章節(jié)。之后以待測(cè)激光器編號(hào)和測(cè)試編號(hào)為名建立測(cè)試目錄，在其中建立spectrum目錄用來(lái)保存每個(gè)掃描電流下的光譜圖數(shù)據(jù)文件，建立spectrum.txt作為測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)文件。然后通過(guò)兩層嵌套的循環(huán)實(shí)現(xiàn)電流掃描、光譜分析儀掃描和數(shù)據(jù)采集，外循環(huán)為后光柵掃描電流，內(nèi)循環(huán)為前光柵掃描電流，在內(nèi)循環(huán)體中的子模塊LDX3220SetCurrent.vi用于為程控電流源設(shè)置電流值，子模塊Ms9001Sweep.vi或Q8384Sweep.vi用于控制光譜儀進(jìn)行一次掃描，子模塊SMSR.vi用來(lái)計(jì)算邊模抑制比，子模塊DatatoString.vi用來(lái)把當(dāng)前增益區(qū)、相位區(qū)、前后光柵區(qū)電流以及峰值波長(zhǎng)、邊模抑制比按規(guī)定形式組成一個(gè)數(shù)據(jù)行，添加到spectrum.txt文件當(dāng)前位置下。最后建立info.txt文件存儲(chǔ)測(cè)試條件和參數(shù)。另外，觸發(fā)按鈕CONTROL則會(huì)進(jìn)入Dynamic.vi子模塊，由該子模塊調(diào)用程序SGDBRCTRLforDynamic.vi對(duì)剛剛測(cè)試生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。圖7、圖8分別描述了自動(dòng)控制系統(tǒng)虛擬儀器SGDBRCTRL.vi的前面板、程序流程圖。設(shè)計(jì)方法和SGDBRMeasurement.vi相似，程序主體分為三步第一步，讀取測(cè)試條件和參數(shù)，初始化光譜分析儀、程控電流源和控制程序參數(shù)；第二步，根據(jù)用戶的要求，通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)文件spectrum.txt生成滿足條件的查詢數(shù)據(jù)庫(kù)文件table.txt；第三步，從table.txt文件中讀入數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)波長(zhǎng)的控制。具體步驟參照?qǐng)D8。通過(guò)這套波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試控制系統(tǒng)，我們建立了很多取樣光柵DBR激光器(SGDBR)的測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)和查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，作為一種測(cè)試手段，本發(fā)明的自動(dòng)化系統(tǒng)可以很方便地對(duì)波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的調(diào)諧性能進(jìn)行衡量，從而從眾多的激光器中挑選出符合ITU通信信道標(biāo)準(zhǔn)的激光器，圖11是一個(gè)SGDBR的測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果，其中每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)表示一個(gè)掃描電流下的光譜特性，橫坐標(biāo)是調(diào)諧的光譜覆蓋范圍，縱坐標(biāo)是邊模抑制比，圖中挑選的條件是邊模抑制比大于30dB，圖12是滿足圖11挑選條件的光譜圖，可見(jiàn)這個(gè)激光器經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)后就能買(mǎi)足DWDM系統(tǒng)應(yīng)用的需求。盡管參照其特定的實(shí)施例詳細(xì)地展示和描述了本發(fā)明，但還應(yīng)該指出，對(duì)于本專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可對(duì)其形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種改變，而不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。權(quán)利要求1.一種波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試、控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)、GPIB板卡及數(shù)據(jù)線、光譜分析儀、程控可控電流源、直流電源、溫度控制儀、熱電致冷器、激光器、透鏡和光纖組成，GPIB板卡連接于光譜分析儀和程控可控電流源，溫度控制儀連接于熱電致冷器，熱電致冷器連接于激光器，光信號(hào)通過(guò)透鏡和光纖傳送到光譜分析儀，上述過(guò)程是用GPIB總線將計(jì)算機(jī)、程控電流源、光譜分析儀連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)命令和數(shù)據(jù)的傳輸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試、控制系統(tǒng)，其特征在于，所述光譜分析儀和程控電流源均支持GPIB通信，光譜分析儀使用AdvantestQ8384或AnristsuMS9001，程控電流源使用IXlightwaveLDX3200。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試、控制系統(tǒng)，其特征在于，所述波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器為通過(guò)注入電流調(diào)諧波長(zhǎng)的分布布拉格反射式半導(dǎo)體激光器，如取樣光柵DBR激光器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試、控制系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬儀器程序在支持GPIB編程的虛擬儀器開(kāi)發(fā)環(huán)境下編寫(xiě)，如NI公司的LabVIEW、Keithley公司的Testpoint、微軟公司的VisualBasic。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試、控制系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬儀器程序可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求或者不同的硬件連接，靈活的擴(kuò)展或更改。6.一種波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試、控制方法，其特征在于，軟件系統(tǒng)由虛擬儀器開(kāi)發(fā)環(huán)境下編制的測(cè)試和控制虛擬儀器程序組成，通過(guò)該系統(tǒng)的測(cè)試部分，用戶可以在測(cè)試程序界面上控制波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器調(diào)諧電流的自動(dòng)掃描，實(shí)現(xiàn)激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧，并且將不同掃描電流下由光譜分析儀測(cè)得的激光器的光譜特性反饋回計(jì)算機(jī)，由程序建立測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)該系統(tǒng)的控制部分，控制程序根據(jù)用戶對(duì)邊模抑制比的要求從測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中挑選滿足條件的數(shù)據(jù)組建查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)用戶需要激光器工作在某個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，只需要輸入波長(zhǎng)值，程序會(huì)自動(dòng)在查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中查找滿足條件的波長(zhǎng)，并用相應(yīng)電流值驅(qū)動(dòng)激光器工作在該波長(zhǎng)下。7.根據(jù)權(quán)利要求6述的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試、控制方法，其特征在于，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)虛擬儀器的步驟如下第一步，通過(guò)GPIB指令對(duì)光譜分析儀和程控電流源進(jìn)行初始化；第二步，建立保存測(cè)試數(shù)據(jù)的目錄和文件；第三步，通過(guò)兩層循環(huán)掃描后光柵和前光柵電流，在每組電流下測(cè)試激光器的光譜特性，計(jì)算SMSR，并保存每組的條件和結(jié)果；第四步，測(cè)試結(jié)束后建立信息文件，并支持動(dòng)態(tài)調(diào)用控制系統(tǒng)的虛擬儀器。8.根據(jù)權(quán)利要求6述的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試、控制方法，其特征在于，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)虛擬儀器的步驟，程序主體分為三步第一步，讀取測(cè)試條件和參數(shù)，初始化光譜分析儀、程控電流源和控制程序參數(shù)；第二步，根據(jù)用戶的要求，通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)文件spectrum.txt生成滿足條件的查詢數(shù)據(jù)庫(kù)文件table.txt；第三步，從table.txt文件中讀入數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)波長(zhǎng)的控制。全文摘要本發(fā)明涉及激光器
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的自動(dòng)化測(cè)試控制系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)、通用接口總線(GPIB)板卡及數(shù)據(jù)線、光譜分析儀、程控可控電流源、直流電源、溫度控制儀、熱電致冷器、激光器、透鏡和光纖組成，GPIB板卡連接于光譜分析儀和程控可控電流源，溫度控制儀連接于熱電致冷器，熱電致冷器連接于激光器，光信號(hào)通過(guò)透鏡和光纖傳送到光譜分析儀，上述過(guò)程是用GPIB總線將計(jì)算機(jī)、程控電流源、光譜分析儀連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)命令和數(shù)據(jù)的傳輸。文檔編號(hào)H04B10/00GK1995936SQ20051004829公開(kāi)日2007年7月11日申請(qǐng)日期2005年12月31日優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日發(fā)明者王路,趙玲娟,張靖,俞濤,王魯峰,王圩申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所