[發明專利]寬可調諧半導體激光器輸出波長控制方法及系統

有效

• 申請號: 201510575927.2
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN105140777B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 董雷;宋珂;印新達;錢磊
• 申請（專利權）人: 武漢理工光科股份有限公司
• 主分類號: H01S5/062
• 分類號: H01S5/062
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發明公開了一種寬可調諧半導體激光器輸出波長控制方法及系統，其中方法包括以下步驟：控制可調諧半導體激光器的注入電流，并控制可調諧半導體激光器在全波段范圍內進行波長粗掃描，并記錄各個光纖光柵反射峰位置；控制可調諧半導體激光器的注入電流，圍繞所記錄的光纖光柵反射峰位置進行波長精掃描；識別并動態記錄光纖光柵反射峰中心位置；控制可調諧半導體激光器的注入電流，圍繞動態記錄的光纖光柵反射峰中心位置進行波長精掃描。本發明可以實現光纖光柵波長的高精度解調，同時可以實現高速的掃描速率。

技術領域

本發明涉及光纖傳感領域,尤其涉及一種寬可調諧半導體激光器輸出波長控制方法及系統。

背景技術

光纖光柵傳感技術以無源、抗電磁干擾、耐腐蝕、壽命長等優點，在橋梁、儲罐、交通隧道、國防、航空航天等多個領域得到廣泛的應用。有關光纖光柵傳感器的波長解調一直是研究機構和企業開發的重點，也是光纖光柵傳感技術的核心。比較具有代表性、同時得到廣泛應用的主要有“寬光譜光源+光譜分析法”以及“波長可調諧光源”兩類。前者是利用CCD或CMOS等陣列探測器采集光譜信號進行分析；后者是利用光源對一定范圍的波長進行掃描，獲取光纖光柵的反射光功率并進行分析。

由于光可調諧濾波器以及波長可調諧光源技術的不斷發展，其波長調諧范圍已經與寬光譜光源相同，同時在多通道同步波長解調方面，比“寬光譜光源+光譜分析法”具有優勢，因此逐漸成為主流。

但“波長可調諧光源”也有缺陷，如專利CN201210222826、CN200810017245、CN200610124955.3等均采用大量分立光學元件，如光可調諧濾波器、波長標定器件等，造成產品可靠性、尺寸等不盡如人意；而且該方案在波長解調速度上無法與“寬光譜光源+光譜分析法”相媲美。

專利CN200610109382中，采用溫度調諧方法，改變分布布拉格反饋半導體激光器（DFB）的輸出波長，實現光纖光柵波長解調。但一方面溫度調諧方法速度更慢，另一方面，DFB的輸出波長調諧范圍很窄，通常為5nm，致使其負載數量大為減少。

近年來，在光通訊行業中，采用光波導集成工藝的寬可調諧半導體激光器不斷發展，例如US4896325A和CN201210244941的單片集成、寬可調諧半導體激光器。該激光器采用光波導集成工藝，將眾多光學元件集成在單一半導體波導材料上，其波長調諧是通過控制不同的無源波導區域的電流實現的，即預先在控制器中錄入“電流——波長”查詢列表，控制器根據輸出波長的需要，注入相應的電流。該器件不僅極大減小器件尺寸，同時也提高了產品的可靠性。這些器件已經在光通訊波分復用系統中開始大量應用，同時不少廠商也將該器件引入到光纖光柵傳感領域。但這種可調諧激光器在通信領域，其輸出波長僅需要對準ITU-T波長，其沒有波長掃描速率要求。但在傳感領域，則要求激光器在全波段范圍內密集地波長掃描，提高光纖光柵波長解調精度；同時還需要快速的波長掃描速率，以用于振動傳感器等高速測量的需要，因此這兩者要求互相制約。

發明內容

本發明針對現有技術中波長掃描速率不高，不能滿足高速測量需求的缺陷，提供一種波長的高精度解調，同時可以實現高速的掃描速率的寬可調諧半導體激光器輸出波長控制方法及系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

提供一種寬可調諧半導體激光器輸出波長控制方法，包括以下步驟：

S1、控制可調諧半導體激光器的注入電流，并控制可調諧半導體激光器在全波段范圍內進行波長粗掃描，并記錄各個光纖光柵反射峰位置；

S2、控制可調諧半導體激光器的注入電流，圍繞步驟S1中所記錄的光纖光柵反射峰位置進行波長精掃描；

S3、識別并動態記錄光纖光柵反射峰中心位置；

S4、控制可調諧半導體激光器的注入電流，圍繞步驟S3中動態記錄的光纖光柵反射峰中心位置進行波長精掃描。