CN106936535A - 一种光波长关联跟踪锁定装置及方法 - Google Patents

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祝宁华
王岭
郭锦锦
杨成悟
刘建国
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Abstract

一种光波长关联跟踪锁定装置及方法，该装置包括：可调谐F‑P腔滤波器，用于接收一单色被追踪激光及至少一单色追踪激光并输出；探测装置，用于探测所述可调谐F‑P腔滤波器输出的所述一单色被追踪激光以及至少一单色追踪激光的强度；以及控制装置，基于所述一单色被追踪激光的强度调整所述可调谐F‑P腔滤波器的各通道的中心波长，锁定所述可调谐F‑P腔滤波器的任一通道的中心波长至所述一单色被追踪激光的波长，并基于所述至少一单色追踪激光的强度相应调整所述至少一单色追踪激光的波长，锁定至少一单色追踪激光的波长至所述可调谐F‑P腔滤波器的任一通道的中心波长。

Description

一种光波长关联跟踪锁定装置及方法
技术领域
本发明属于光电子领域，特别涉及基于一种光波长关联跟踪锁定装置及方法。
背景技术
光纤通信和光网络技术朝着高速、大容量、长距离的方向发展，密集波分复用(DWDM)系统的出现，使得光纤系统的带宽得到充分利用，高速、大容量光纤通信网络成为可能。随着DWDM系统的通道数不断增加，各个通道的波长间隔不断变小，这要求DWDM系统的光源满足窄线宽、高控制精度、高稳定性的特点。如何长期精确控制DWDM系统的波长一直都是一大难点，故对激光源波长的锁定和控制有重要的研究价值和应用价值。
发明内容
鉴于上述技术问题，为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种光波长关联跟踪锁定装置及方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种光波长关联跟踪锁定装置，包括可调谐F-P腔滤波器，用于接收一单色被追踪激光及至少一单色追踪激光并输出；探测装置，用于探测所述可调谐F-P腔滤波器输出的所述一单色被追踪激光以及至少一单色追踪激光的强度；以及控制装置，基于所述一单色被追踪激光的强度调整所述可调谐F-P腔滤波器的各通道的中心波长，锁定所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长至所述一单色被追踪激光的波长，并基于所述至少一单色追踪激光的强度相应调整所述至少一单色追踪激光的波长，锁定至少一单色追踪激光的波长至所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长。
根据本发明的另一方面，提供了一种光波长关联跟踪锁定方法包括以下步骤：基于可调谐F-P腔滤波器输出的一单色被追踪激光的强度调整所述可调谐F-P腔滤波器的各通道的中心波长，锁定所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长至所述一单色被追踪激光的波长；基于可调谐F-P腔滤波器输出的至少一单色追踪激光的强度相应调整所述至少一单色追踪激光的波长，锁定至少一单色追踪激光的波长至所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长。
从上述技术方案可以看出，本发明至少具有以下有益效果之一：
(1)光波长关联跟踪锁定装置，基于可调谐F-P腔滤波器的滤波和鉴频特性，结构简单，可以实现波长的实时跟踪，并可拓展到一个波长对多波长的锁定，在密集波分复用系统中有重要应用前景。
(2)设置光合束器及波分复用器实现被追踪激光与追踪激光同时进入光波长关联跟踪锁定装置并同时被检测。
附图说明
图1为本发明实施例的光波长关联跟踪锁定装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中可调谐F-P腔滤波器中心波长示意图；
图3为本发明实施例探测器电流值与输入可调谐F-P腔滤波器的激光波长的曲线关系图；
图4本发明实施例的光波长关联跟踪锁定方法的流程图。
具体实施方式
本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供一种光波长关联跟踪锁定装置，其包括可调谐F-P腔滤波器，用于接收一单色被追踪激光及至少一单色追踪激光并输出，探测装置，用于探测所述可调谐F-P腔滤波器输出的所述一单色被追踪激光以及至少一单色追踪激光的强度，以及控制装置，基于所述一单色被追踪激光的强度调整所述可调谐F-P腔滤波器的各通道的中心波长，锁定所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长至所述一单色被追踪激光的波长，并基于所述至少一单色追踪激光相应调整所述至少一单色追踪激光的波长，锁定至少一单色追踪激光的波长至所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长。
图1为本发明一实施例的光波长关联跟踪锁定装置的结构示意图，该实施例中，单色追踪激光为1个。如图1所示，光波长关联跟踪锁定装置10包括：单色被追踪激光器1，用于产生波长为λ0的单色被追踪激光，单色追踪激光器2，用于产生波长为λ1的单色追踪激光。单色被追踪激光与单色追踪激光发射至光合束器3，经由光合束器3合束后输出至可调谐F-P腔滤波器4，可调谐F-P腔滤波器4，用于对输入的单色被追踪激光进行滤波，用于对输入的单色追踪激光进行鉴频，并输出到波分复用器5，波分复用器5，对输入的激光进行分光，将波长为λ0的单色被追踪激光和波长为λ1的单色追踪激光分开，并将波长为λ0的单色被追踪激光输出到单色被追踪激光探测器6，将波长为λ1的单色追踪激光输出到单色追踪激光探测器7，F-P腔滤波器调节控制器8基于单色被追踪激光探测器6探测的结果调节可调谐F-P腔滤波器4的中心波长，锁定所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长至所述一单色被追踪激光的波长，单色追踪激光控制器9基于单色追踪激光探测器7探测的结果调节单色追踪激光器2的输出波长λ1，锁定单色追踪激光的波长至所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长。
图2为本发明实施例中可调谐F-P腔滤波器中心波长示意图，如图2所示，其自由光谱范围(FSR)为两相邻通道中心波长的间隔，可调谐F-P腔滤波器4的动态光谱范围为Δλ，可调谐F-P腔滤波器4中心波长可通过改变波长控制电压控制，改变波长控制电压不会改变其动态光谱范围Δλ。对于可调谐F-P腔滤波器4，只有输入激光的波长处于其所在通道的中心时，通过的光强最大。
本实施例中，单色被追踪激光探测器6与单色追踪激光探测器7均为光电探测器，分别用于探测可调谐F-P腔滤波器4输出的单色被追踪激光与单色追踪激光的光强，其探测的光强与其输出的电流成正比，即若其探测的光强越大，其输出的电流值越大。图3为本发明实施例单色被追踪激光探测器或单色追踪激光探测器电流值与输入可调谐F-P腔滤波器的激光波长的曲线关系图，如图3所示，当输入可调谐F-P腔滤波器的激光波长λin等于可调谐F-P腔滤波器任一通道中心波长λm时，探测器电流值达到最大值。
本实施例中，F-P腔滤波器调节控制器8根据单色被追踪激光探测器6探测的直流电流的大小对可调谐F-P腔滤波器4的中心波长进行调节，直至单色被追踪激光探测器6探测的直流电流最大，此时，可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长λm锁定至所述单色被追踪激光的波长λ0，即λm＝λ0。单色追踪激光控制器9根据单色追踪激光探测器7探测的直流电流的大小对单色追踪激光器2的输出波长λ1进行调节，直至单色被追踪激光探测器6探测的直流电流最大，此时，单色追踪激光的波长锁定至所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长λm’，即，λ1＝λm’。而λm＝λm’+nΔλ，其中n为整数，即有λ1-λ0＝nΔλ，此时，单色追踪激光的波长关联锁定至被单色被追踪激光。
根据本实施提供的光波长关联跟踪锁定装置，基于可调谐F-P腔滤波器的滤波和鉴频特性，可以实现波长的实时跟踪，当单色被追踪激光波长λ0发生变化时，光波长关联跟踪锁定装置可以实时调节单色追踪激光的波长λ1，保障λ1-λ0＝nΔλ，实现波长的实时跟踪。
本实施例中，光合束器3可以是空间结构光合束器、光纤结构合束器或者波导结构的光合束器。
本实施例中，F-P腔滤波器调节控制器8为压电陶瓷控制器件。
本实施例中，单色追踪激光控制器9控制单色追踪激光器2输出波长的方式依据单色追踪激光器2的种类而定，若单色追踪激光器2为半导体激光器，则单色追踪激光控制器9可通过改变其注入电流或者温度来改变其输出波长。
本实施中，光合束器3和波分复用器5并不是必须的，可以先输入单色被追踪激光至可调谐F-P腔滤波器4，完成可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长λm锁定至所述单色被追踪激光的波长λ0后，再将单色追踪激光输入至可调谐F-P腔滤波器4，实现单色追踪激光的波长锁定至所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长λm，最终实现单色追踪激光的波长关联锁定至被单色被追踪激光。
本发明中提及的波长锁定，并不限于上述实施例中的波长相同，在其他实施例中，可调谐F-P腔滤波器的中心波长及单色追踪激光的波长的调节并不是连续的，而是离散式的，此时，当探测器获得最大电流时，被锁定波长并不一定等于锁定目标波长，被锁定波长位于锁定目标波长附近。
本发明中单色追踪激光的数量并不限于上述实施例中的1个，在其他实施例中，单色追踪激光可以为多个，此时，单色追踪激光器2、单色追踪激光探测器7、单色追踪激光控制器9相应设置为多个，基于与上述实施例相同的原理，将多个单色追踪激光关联锁定至单色被追踪激光，若基于成本考虑，单色追踪激光探测器7、单色追踪激光控制器9可以设置为少于单色追踪激光的数量，例如均为1个，分时来完成各单色追踪激光关联锁定至单色被追踪激光即可。
本发明另一实施例提供一种光波长关联跟踪锁定方法，利用上述该些实施例提供的光波长关联跟踪锁定装置，具体包括以下步骤，如图4所示：
S101：将一单色被追踪激光及至少一单色追踪激光合束输入至所述可调谐F-P腔滤波器，并对所述可调谐F-P腔滤波器输出的分束；
S102：基于可调谐F-P腔滤波器输出的一单色被追踪激光的强度调整所述可调谐F-P腔滤波器的各通道的中心波长，锁定所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长至所述一单色被追踪激光的波长；
S103：基于可调谐F-P腔滤波器输出的至少一单色追踪激光强度相应调整所述至少一单色追踪激光的波长，锁定至少一单色追踪激光的波长至所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长。
本实施例中，提及的波长锁定，并不限于波长相同，可调谐F-P腔滤波器的中心波长及单色追踪激光的波长的调节并不是一定是连续的，还可以是离散式的，此时，当探测器获得最大电流时，被锁定波长并不一定等于锁定目标波长，被锁定波长位于锁定目标波长附近。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式
还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

Claims (10)

1.一种光波长关联跟踪锁定装置，其特征在于，包括：
可调谐F-P腔滤波器，用于接收一单色被追踪激光及至少一单色追踪激光并输出；
探测装置，用于探测所述可调谐F-P腔滤波器输出的所述一单色被追踪激光以及至少一单色追踪激光的强度；以及
控制装置，基于所述一单色被追踪激光的强度调整所述可调谐F-P腔滤波器的各通道的中心波长，锁定所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长至所述一单色被追踪激光的波长，并基于所述至少一单色追踪激光的强度相应调整所述至少一单色追踪激光的波长，锁定至少一单色追踪激光的波长至所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长。
2.根据权利要求1所述的光波长关联跟踪锁定装置，其特征在于，还包括：
光合束器，用于合束所述一单色被追踪激光及至少一单色追踪激光发送至所述可调谐F-P腔滤波器；以及
波分复用器，用于接收所述可调谐F-P腔滤波器输出并对所述一单色被追踪激光及至少一单色追踪激光分束。
3.根据权利要求1所述的光波长关联跟踪锁定装置，其特征在于，所述探测装置包括：
单色被追踪激光探测器，用于探测所述可调谐F-P腔滤波器输出的所述一单色被追踪激光的强度；以及
至少一单色追踪激光探测器，用于探测所述可调谐F-P腔滤波器输出的所述至少一单色追踪激光的强度。
4.根据权利要求3所述的光波长关联跟踪锁定装置，其特征在于，所述单色被追踪激光探测器及至少一单色追踪激光探测器为光电探测器，其探测的激光的强度与输出的电流成正比，
所述控制装置包括：
F-P腔滤波器调节控制器，基于所述单色被追踪激光探测器输出电流的大小调整所述可调谐F-P腔滤波器的各通道的中心波长，锁定所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长至所述一单色被追踪激光的波长；以及
至少一单色追踪激光控制器，基于所述至少一单色追踪激光探测器输出电流的大小相应调整所述至少一单色追踪激光的波长，锁定所述至少一单色追踪激光的波长至所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长。
5.根据权利要求1所述的光波长关联跟踪锁定装置，其特征在于，还包括：
单色被追踪激光器，用于发射所述单色被追踪激光；以及
至少一单色追踪激光器，用于发射所述至少一单色追踪激光。
6.根据权利要求1所述的光波长关联跟踪锁定装置，其特征在于，所述锁定包括被锁定波长重合于锁定目标波长。
7.根据权利要求6所述的光波长关联跟踪锁定装置，其特征在于，锁定后，λi-λ0＝nΔλ，其中，n为整数，i为正整数，λ0为所述一单色被追踪激光的波长，λi为至少一单色追踪激光的波长，Δλ为所述可调谐F-P腔滤波器的自由光谱范围。
8.根据权利要求1所述的光波长关联跟踪锁定装置，其特征在于，所述锁定包括被锁定波长位于锁定目标波长附近。
9.一种光波长关联跟踪锁定方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于可调谐F-P腔滤波器输出的一单色被追踪激光的强度调整所述可调谐F-P腔滤波器的各通道的中心波长，锁定所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长至所述一单色被追踪激光的波长；以及
基于可调谐F-P腔滤波器输出的至少一单色追踪激光的强度相应调整所述至少一单色追踪激光的波长，锁定至少一单色追踪激光的波长至所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长。
10.根据权利要求9所述的光波长关联跟踪锁定方法，其特征在于，基于可调谐F-P腔滤波器输出的一单色被追踪激光的强度调整所述可调谐F-P腔滤波器的各通道的中心波长，锁定所述可调谐F-P腔滤波器的任一通道的中心波长至所述一单色被追踪激光的波长之前还包括：
将一单色被追踪激光及至少一单色追踪激光合束输入至所述可调谐F-P腔滤波器，并对所述可调谐F-P腔滤波器输出的激光分束。
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