CN107516816A - 一种连续线性调频激光光源 - Google Patents

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郭力振
朱浩
宋金城
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李元芳
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Abstract

本发明涉及一种连续线性调频激光光源，实现对其频率调制周期、激光线宽、调制带宽及频率调制线性度进行精密控制，满足各领域的要求。激励源包括主控电路、高速DAC、低通滤波电路和电流调理电路，将列表中的相邻两两数据对间进行线性插值进一步细化数据列表，并存储到主控电路中的ROM中，高速DAC对存储在ROM中的数据进行数模转换，低通滤波电路将离散的信号进行平滑，输出为连续信号；电流调理电路对信号幅度和偏置进行微调整，补偿由于滤波对信号造成的失真，补偿后的电流驱动可调谐半导体激光器产生连续线性调频激光，并通过光谱仪进行观测。本发明提出的连续线性调频激光光源，其设计周期短、线性度高、稳定可靠、应用效果好。

Description

一种连续线性调频激光光源
技术领域
本发明涉及一种连续线性调频激光光源，实现对其频率调制周期、激光线宽、调制带宽及频率调制线性度进行精密控制，满足各领域的要求。
背景技术
连续线性调频激光光源具有输出激光频率随着时间线性连续周期性变化的特点，广泛应用于连续线性调频激光测距/测速系统、连续线性调频激光雷达系统、高精度激光扫描系统等精密测量领域。连续线性调频激光光源多采用连续可调谐半导体激光器件作为激光种子源。线性调频激光激励源是激光种子源的电子驱动单元，其性能的好坏直接决定了线性调频激光光源输出激光的好坏。
可调谐半导体激光器件的工作原理是通过改变激光谐振腔的长度来改变输出激光波长，从而实现对激光输出频率的调制。对于线性调频激光由于要求其调频激光的频率是线性变化的，其线性度要求越高，对激励源输出电流的精细程度要求越高。线性调频激光测距系统等高精密测量设备的激光源都具有50GHz以上的调制带宽，线宽小于1MHz及调制速率大于1kHz等参数要求，对线性激光激励源的设计提出了非常苛刻的指标要求，输出电流范围不小于100mA，电流分辨率不大于20uA，并且具有很高的稳定度，假若电流稳定度差，输出激光波长就会发生变化，就会造成输出调频激光的非线性。并且，即使相同厂家的不同可调谐半导体激光器件的特性都不同，要使其输出线性调频激光，其激励源设计参数也是不同的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续线性调频激光光源，提高输出激光线性度。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种连续线性调频激光光源，包括激励源、可调谐半导体激光器及光谱仪，激励源产生某一数值电流驱动可调谐半导体激光器产生与该电流对应波长的激光，可调谐半导体激光器将输出该波长激光连接到光谱仪观测该波长的具体值，并反馈到激励源，激励源记录该电流与激光波长数据对；记录完成后，激励源产生另一数值电流驱动可调谐半导体激光器产生与该电流对应波长的激光，可调谐半导体激光器将输出该波长激光连接到光谱仪观测该波长的具体值，并反馈到激励源，激励源记录该电流与激光波长数据对；如此反复，遍例可调谐半导体激光器整个驱动电流范围，测得可调谐半导体激光器能够测量到的所有电流与激光波长数据对列表。
所述的激励源包括主控电路、高速DAC、低通滤波电路和电流调理电路，将列表中的相邻两两数据对间进行线性插值进一步细化数据列表，并存储到主控电路中的ROM中，高速DAC对存储在ROM中的数据进行数模转换，低通滤波电路将离散的信号进行平滑，输出为连续信号；电流调理电路对信号幅度和偏置进行微调整，补偿由于滤波对信号造成的失真，补偿后的电流驱动可调谐半导体激光器产生连续线性调频激光，并通过光谱仪进行观测。
所述的低通滤波电路选用七阶LC低通滤波器。
本发明所取得的有益效果为：
本发明提出的连续线性调频激光光源，其设计周期短、线性度高、稳定可靠、应用效果好。使用本发明中的技术方案，对FINISAR公司的S7500可调谐半导体激光器激励源进行设计，采用14bits AD9102作为数模转换芯片，1MHz截止频率7阶切比雪夫低通滤波电路，FPGA作为主控芯片，在连续线性调频光源调试中，实现了50GHz调制带宽，线宽1MHz及调制速率1kHz，线性度优于10％。
附图说明
图1为连续线性调频激光光源结构图；
图2为激励源结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，连续线性调频激光光源包括激励源、可调谐半导体激光器及光谱仪，激励源产生某一数值电流驱动可调谐半导体激光器产生与该电流对应波长的激光，可调谐半导体激光器将输出该波长激光连接到光谱仪观测该波长具体值，并反馈到激励源，激励源记录该电流与激光波长数据对；记录完成后，激励源产生另一数值电流驱动可调谐半导体激光器产生与该电流对应波长的激光，可调谐半导体激光器将输出该波长激光连接到光谱仪观测该波长的具体值，并反馈到激励源，激励源记录该电流与激光波长数据对；如此反复，遍例可调谐半导体激光器整个驱动电流范围，可测得该可调谐半导体激光器能够测量到的所有电流与激光波长数据对列表。该列表的精细程度主要取决于激励源产生电流的精细度与光谱仪测量波长的分辨率。上述产生的是离散的调频激光，要产生连续调频激光需要进行下一步工作。将上述列表中的相邻两两数据对间进行线性插值进一步细化数据列表，并存储到主控电路中的ROM中，如图2所示。高速DAC为差分输出电流型数模转换芯片，其数字有效位数位高越好，根据实际应用情况而定。高速DAC对存储在ROM中的数据进行数模转换，低通滤波电路将离散的信号进行平滑，输出为连续信号。由于低通滤波电路对信号波形造成了失真，可通过电流调理电路进行补偿。补偿后的电流驱动可调谐半导体激光器产生连续线性调频激光，并通过光谱仪进行观测。低通滤波电路对信号进行平滑处理，并具有降低噪声的作用，提高信噪比，一般选用七阶LC低通滤波器。电流调理电路对信号幅度和偏置进行微调整，补偿由于滤波对信号造成的失真。

Claims (3)

1.一种连续线性调频激光光源，其特征在于：包括激励源、可调谐半导体激光器及光谱仪，激励源产生某一数值电流驱动可调谐半导体激光器产生与该电流对应波长的激光，可调谐半导体激光器将输出该波长激光连接到光谱仪观测该波长的具体值，并反馈到激励源，激励源记录该电流与激光波长数据对；记录完成后，激励源产生另一数值电流驱动可调谐半导体激光器产生与该电流对应波长的激光，可调谐半导体激光器将输出该波长激光连接到光谱仪观测该波长的具体值，并反馈到激励源，激励源记录该电流与激光波长数据对；如此反复，遍例可调谐半导体激光器整个驱动电流范围，测得可调谐半导体激光器能够测量到的所有电流与激光波长数据对列表。
2.根据权利要求1所述的连续线性调频激光光源，其特征在于：所述的激励源包括主控电路、高速DAC、低通滤波电路和电流调理电路，将列表中的相邻两两数据对间进行线性插值进一步细化数据列表，并存储到主控电路中的ROM中，高速DAC对存储在ROM中的数据进行数模转换，低通滤波电路将离散的信号进行平滑，输出为连续信号；电流调理电路对信号幅度和偏置进行微调整，补偿由于滤波对信号造成的失真，补偿后的电流驱动可调谐半导体激光器产生连续线性调频激光，并通过光谱仪进行观测。
3.根据权利要求2所述的连续线性调频激光光源，其特征在于：所述的低通滤波电路选用七阶LC低通滤波器。
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