CN107611773A - 波长可调谐系统的反馈控制环的初始参数和目标值的评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定用于调整波长可调谐激光器的发射波长的初始参数和目标值的方法，该波长可调谐激光器能够发射大波长范围内的激光。该方法按预定次序重复对目标波长处的初始参数和目标值的评估。该评估包括如下步骤：向t‑LD提供凭经验获得的参数，确认t‑LD是否产生光束，当t‑LD产生光束时通过执行AFC和APC的反馈环来确定初始参数和目标值，或者当t‑LD不产生光束时使波长范围偏移以排除当前目标波长。

Description

波长可调谐系统的反馈控制环的初始参数和目标值的评估 方法
技术领域
本发明涉及一种波长可调谐激光器系统以及调整波长可调谐激光器系统的波长的方法。
背景技术
波长可调谐激光器以及设置有这种波长可调谐激光器的系统在本领域中是已知的。例如，日本专利申请公开No.H06-112570A已公开了这种设备。可以利用存储在存储器中的参数来调整波长可调谐激光器(t-LD)的振荡波长，这里，这些参数通过在运送t-LD之前实际驱动t-LD来评估。通常要求t-LD能在由说明书设定或本领域所要求的波长范围内工作。因此，参数评估首先在波长范围中的中间波长进行，然后朝较短和较长波长扩展。然而，t-LD有时不能在波长范围的波长边界处振荡。或者当参数评估首先在波长范围内的一个边界进行然后朝另一边界扩展时，t-LD有时不能在靠近另一边界的波长处振荡。在这些情况中，已获得的参数变得无用。
发明内容
本发明的一个方面涉及利用自动功率控制(APC)和自动频率控制(AFC)的反馈环确定初始参数和目标值的方法，该反馈环调整波长并调节从波长可调谐激光器(t-LD)输出的光束的功率。本发明的t-LD可以在波长范围中的多个目标波长处操作，并表现出在波长范围的中心具有最大值但在波长范围的外围逐渐减小的光增益。本发明的方法包括：按预定次序重复对目标波长处的初始参数和目标值的评估，这里，评估包括如下步骤：(a)向t-LD提供凭经验获得的参数；(b)确认t-LD是否产生波长位于当前目标波长附近的光束；(c-1)当t-LD产生光束时，进行AFC和APC的反馈环，以确定各目标波长处的初始参数和目标值，以及(d-1)与目标波长相关联地将初始参数和目标值存储在存储器中，或(c-2)当t-LD没有产生光束或不稳定地操作时，使波长范围偏移，以排除当前目标波长。本发明的方法的特征在于：预定次序是在尚未进行评估的最短目标波长与最长目标波长之间交替地进行设置。
附图说明
参考附图并阅读本发明的优选实施例的以下详细描述将能够更好地理解上述和其它目的、方面和优点，其中：
图1示出了根据本发明的波长可调谐系统的功能框图；
图2示出了设置在图1所示的波长可调谐系统中的波长可调谐激光器(t-LD)的截面图；
图3示出了标准具的典型透光率；
图4示出了用于评估驱动与本发明相当的t-LD的初始参数和目标值的次序的实例；
图5A和图5B示出了从t-LD输出的光束的幅值和属于t-LD的光增益的波长相关性；
图6A和图6B示出了从t-LD输出的光束的幅值和属于t-LD的光增益的另一波长相关性；
图7示出了用于评估在各个波长处驱动t-LD的初始参数和目标值的流程图；
图8A和图8B示意性地示出了用于评估驱动根据本发明的实施例的t-LD的初始参数和目标值的次序；以及
图9示出了根据本发明的第二实施例的另一t-LD的截面图。
具体实施方式
接下来，将参考附图对根据本发明的实施例进行描述。本发明不限于实施例，并具有在权利要求书以及落入权利要求书及其等同内容范围的每种变型中所限定的范围。此外，在附图的描述中，将用彼此相同或相似的附图标记来表示彼此相同或相似的部件，而不做重复说明。
第一实施例
图1示出了波长可调谐激光器系统100的设备的功能框图，波长可调谐激光器系统100包括集成有半导体光放大器(SOA)的波长可调谐激光器(t-LD)30，半导体光放大器用作波长可调谐激光器系统100的功率控制器。SOA可以调节从t-LD 30输出的光束的幅值，但可完全削减t-LD 30的输出功率。波长可调谐系统100还可以包括波长锁定器50、存储器60和控制器70，控制器70内部集成有另一种存储器类型的随机存取存储器(RAM)。
图2示出了t-LD 30的截面图，这里，t-LD 30包括取样光栅分布反馈(SG-DFB)区域A、啁啾(chirped)取样光栅分布布拉格反射器(CSG-DBR)B和半导体光放大器(SOA)C，本实施例的t-LD 30的构造可以被视为在半导体结构内包括波长选择反射镜的半导体激光器。
从前侧朝向后侧依次布置CSG-DBR区域B、SG-DFB区域A和SOA区域C。SG-DFB区域A具有光增益和取样光栅，该取样光栅包括沿着t-LD 30的光轴彼此交替排列的光栅区域18和间隙区域。SG-DFB区域A和CSG-DFB区域B构成激光器区域30a，而SOA区域C对应于SOA区域30b，激光器区域30a和SOA区域30b均在图1中示出。
SG-DFB区域A包括依次层叠在基板1上的下方包覆层2、有源层3、上方包覆层6、接触层7和电极8。CSG-DBR区域B包括也依次层叠在基板1上的下方包覆层2、波导层4、上方包覆层6、绝缘层9和一些加热器10。SOA区域C包括也依次层叠在基板1上的下方包覆层2、光放大层19、上方包覆层6、接触层20和电极21。下方包覆层2和上方包覆层6在所有区域A至C中延伸，而有源层3、波导层4和光放大层19针对于相应的区域A至C，但它们与下方包覆层2的顶部相邻的下界面在所有区域A至C中是齐平的。此外，SG-DFB区域A与CSG-DBR区域B之间的界面对应于有源层3与波导层4之间的界面。
SOA区域C具有侧面，即前侧面，该侧面被从基板1延伸至上方包覆层6的膜16覆盖。膜16是所谓的抗反射(AR)膜的类型。CSG-DBR区域B设置有另一侧面，即后侧面，该侧面也被从基板1延伸至上方包覆层6的膜17覆盖。另一膜17也是抗反射(AR)膜的类型。基板1、下方包覆层2和上方包覆层6可以分别由n型InP、n型InP和p型InP制成。下方包覆层2和上方包覆层6表现出对有源层3、波长层4和光放大层10的光学限制功能。
有源层3可以由具有光增益的半导体材料制成，并具有量子阱结构，该量子阱结构包括均由厚度为5nm的Ga0.32In0.68As0.92P0.08制成的多个阱层以及均由厚度为10nm的Ga0.22In0.78As0.47P0.53制成的多个阻挡层，这里，阱层和阻挡层彼此交替层叠起来。波导层4可以由例如带隙能量比有源层3的带隙能量大的体Ga0.22In0.78As0.47P0.53等体材料(bulkmaterial)制成。
光放大层19通过经由电极21供应偏压电流而具有光增益，并表现出光放大功能。光放大层19也可以具有量子阱结构，该量子阱结构包括由厚度为5nm的Ga0.35In0.65As0.99P0.01制成的多个阱层以及由厚度为10nm的Ga0.15In0.85As0.32P0.68制成的多个阻挡层，这里，阱层和阻挡层彼此交替层叠起来。在替代例中，光放大层19可以是由Ga0.44In0.56As0.95P0.05制成的体材料。
接触层7和20可以由p型Ga0.47In0.53As制成。绝缘层9由氮化硅(SiN)或二氧化硅(SiO2)制成。加热器10是由钛钨(TiW)的复合金属制成的薄膜电阻器。加热器10均可以在CSG-DBR区域中延伸若干个区段，这里，一个区段由一个光栅区域以及与该光栅区域相邻的一个间隙区域组成。
电极8、12和电极11、12可以包含金(Au)。此外，基板1的与形成有下方包覆层2的表面相反的底面中设置有背垫金属15。背垫金属15在所有区域A至C中延伸。
在分别从SOA区域A和CSG-DBR区域B观察时，侧面膜16和17均是反射率小于1.0％的AR膜，这意味着侧面膜16和17不对经过t-LD 30的光造成反射。侧面膜16和17由例如氟化镁(MgF2)和/或二氧化钛(TiO2)制成。在替代例中，t-LD可以包括具有显著反射率的侧面膜。例如，t-LD设置有位于CSG-DBR区域B的外侧的光吸收区域，使得具有显著反射率的侧面膜17可以抑制光从侧面膜17中泄漏出来。显著反射率例如大于10％。
光栅区域18存在于SG-DFB区域A和CSG-DBR区域B中，并且间隙区域被置于光栅区域18之间。光栅区域18和间隙区域的这种布置被称为取样光栅。在下方包覆层区域2中，一个光栅区域以及与该光栅区域相邻的一个间隙区域构成一个区段。换句话说，被置于光栅区之间的一个间隙区域以及将间隙区域置于中间的光栅区域之一构成区段。光栅区域18均包括由折射率与下方包覆层2的折射率不同的半导体材料制成的周期分布的波纹部(corrugation)。当下方包覆层由InP制成时，周期分布的波纹部可以由例如Ga0.22In0.78As0.47P0.53制成。周期分布的区域被称为波纹部的原因在于：在形成光栅区域18的过程期间，下方包覆层2的表面被蚀刻而形成波纹部，并且该波纹部被Ga0.22In0.78As0.47P0.52四价化合物的半导体材料掩埋。因此，光栅区域18可以表现出波纹的痕迹。
光栅区域18可以借助于例如二光束干涉曝光技术来形成，而光栅区域18之间的间隙区域可以借助于双曝光技术来形成，也就是说，在对光栅区域进行二光束干涉曝光之后，仅将间隙区域暴露在光束下。SG-DFB区域A中的光栅区域18的波纹部的节距可以与CSG-DBR区域B中的光栅区域中的波纹部的节距相同，或者光栅区域18中的波纹部可以具有彼此不同的相应节距。此外，各个区段中的光栅区域18可以具有对各个光栅区域18而言相同的沿着光轴的长度或彼此不同的相应长度。在替代例中，SG-DFB区域A中的光栅区域18可以具有对各个区域18而言相同的长度，而CSG-FOR区域B中的光栅区域18具有对各个区域18而言相同的另一长度，然而，SG-DFB区域A中的长度不同于CSG-DFB区域B中的长度。
SG-DFB区域A中的区段具有大致上彼此相等的光程长度，而CSG-DBR区域B中的至少两个区段具有彼此不等的光程长度。因此，SG-DFB区域A中的区段的光程长度的平均值不等于CSG-DBR区域B中的区段的光程长度的平均值。因此，SG-DFB区域A中的区段和CSG-DBR区域B中的区段构成t-LD 30中的腔室。
如上所述，SG-DFB区域A和CSG-DBR区域B构成激光腔，在SG-DFB区域A和CSG-DBR区域B中被反射的光在激光腔中发生干涉。SG-DFB区域A设置有固有地表现出如下光增益谱的有源层3：该光增益谱包括具有相等幅值的多个峰值，且相邻峰值具有特定周期。另一方面，CSG-DBR区域B产生具有多个峰值的反射光谱，这些峰值均具有彼此不同的幅值，但相邻峰值具有特定周期，这里，属于SG-DFB区域A的增益峰值之间的周期不同于属于CSG-DBR区域B的反射峰值之间的周期。因此，t-LD 30可以在如下波长处振荡：SG-DFB区域A中的一个增益峰值与属于CSG-DBR区域B的一个反射峰值相符合，并且可以通过改变增益峰值的周期和波长以及反射峰值的周期和波长来调整发生激光发射的波长。
如图1所示，t-LD 30被安装在包括珀尔帖元件的第一热电控制器(TEC)31中。TEC31可以用作或表现出温度控制器的功能。第一TEC 31上还安装有感测TEC 31的温度的第一热敏电阻32。可以借助于第一热敏电阻32的感测结果来估计t-LD 30的温度。
波长锁定器50包括分束器(BS)51和52、第一光电二极管(PD)53、第二光电二极管56、标准具(etalon)54、第二TEC 55以及第二热敏电阻51。BS 51被置于BS 51可以将来自t-LD 30的前侧面的光束分束的位置，而另一BS 52被置于BS 52可以将经BS 51分束的光束之一分束的位置。第一PD 53被置于用于检测被BS 52分束的光束之一的位置处。标准具54对进入标准具54内部的光固有地具有周期性透光率。本实施例可以设置有所谓的固体(solid)标准具作为标准具54。固体标准具的透光率的周期取决于固体标准具的温度。因此，本实施例的标准具54在第二TEC 55上被置于使经第二BS 52分束的光束之一透过的位置，第二TEC 55可以包括珀尔帖元件并用作温度控制器。第二PD 56被置于第二PD可以检测穿过标准具54的光束的位置。被安装在第二TEC 55上的第二热敏电阻57可以控制或改变标准具54的温度。
存储器60是可重写存储器类型，通常为闪速存储器。控制器70设置有中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)70a和电源等。RAM 70a可以存储有CPU所执行的程序和CPU所引用的数据。存储器60可以保持用于波长可调谐激光器系统100的初始操作的参数和/或用于反馈操作的目标值，上述参数和/或目标值与相应频道或波长(其有时被称为目标波长)相关联。例如，目标波长与由被称为ITU-T(国际电联电信标准化部门)的国际组织定义的波长栅格对应。在下文中说明书有时将分别与上述波长栅格对应的波长称为栅格波长。
下表中示例性地列出了被保持在存储器60中的初始参数和目标值。初始参数是向SG-DFB区域A中的电极8供应的偏压电流ILD、向SOA区域C中的电极21供应的偏压电流ISOA、TEC 31中所设定的关于t-LD 30的温度TLD以及向CSG-DBR区域B中的各个加热器10供应的功率PHeater1至PHeater3；而反馈控制的目标值包括从第一PD 53输出的光电流Im1以及光电流的比率Im2/Im1(即，来自第二PD 56的输出与来自第一PD 53的输出的比率)。准备这些初始参数和目标值用于各个波长栅格，并且在运送波长可调谐系统之前，使用波长监测器80预先评估这些初始参数和目标值。
表1
接下来，将参考图1和图2描述波长可调谐系统的操作。外部系统向控制器70通知目标波长，即，栅格波长之一，然后，控制器70响应于外部系统的指令而从储存器60中读取与目标波长对应的初始参数和目标值，并将由此取出的信息置于设置在控制器70中的临时存储器中。如上所述，存储器60与波长相关联地存储初始参数和目标值。然而，设置在控制器70中的存储器可以临时地保持仅用于目标波长的参数和值。控制器70读取偏压电流ILD和ISOA、温度TLD以及加热器功率PHeater1至PHeater3的初始参数，并经由SG-DFB区域A的电极8向SG-DFB区域A供应偏压电流ILD。
此外，控制器70驱动TEC 31，以将TEC 31的温度设定为等于初始温度TLD，从而也将t-LD 30的温度设定为大致上等于初始温度TLD。此外，控制器70还向CSG-DBR区域B中的加热器10提供功率PHeater1至PHeater3，从而调节属于CSG-DBR区域B的反射光谱，并且控制器70向SOA区域C供应初始偏压电流ISOA。t-LD 30的温度TLD和加热器10的温度可以使t-LD 30在栅格波长附近的波长处振荡，并且偏压电流ILD和ISOA可以将从t-LD 30输出的光束的幅值设定为大致上等于目标功率，但光束的波长和幅值并不总是与目标波长和目标功率相符合。因此，随后执行的反馈控制可以将波长和幅值设定为等于栅格波长和目标功率。
由控制器70进行的反馈控制有时被定义为自动功率控制(APC)和自动频率控制(AFC)。具体而言，在APC中，控制器70调节向SOA区域C供应的偏压电流ISOA，使得经由第一PD53感测的光电流Im1与目标光电流相符合，这意味着从t-LD 30中输出的光束的幅值与目标功率相符合。另一方面，在AFC中，控制器70调节TEC 31的温度TLD，使得光电流的比率Im2/Im1与目标波长的目标比率相符合，这里，Im2是从第二PD 56输出的光电流。因此，可以将从t-LD30输出的光束的波长和幅值精确地调节成目标波长以及在目标波长处的目标功率。
将进一步详细说明使用光电流的比率Im2/Im1的AFC算法。图4示出了标准具的示例性透光率，这里，横轴表示波长，而纵轴对应于透光率。标准具的透光率如图3所示那样周期地变化。在可应用于遵循ITU-T标准的系统的波长可调谐系统100中，优选地选择透射谱的周期为约100GHz的标准具，这是因为在192THz至197THz的范围内，关于波分复用(WDM)通信系统的ITU-T标准将两个栅格之间的最小跨度限定为50GHz。
因为标准具54具有图4所示的透光率，所以可以通过采用从标准具54输出的光束与进入到标准具中的光束的比率(其对应于透光率)来估计光束的波长。可以利用第二PD56检测从标准具54输出的光束作为光电流Im2，并且可以利用第一PD 53检测进入到标准具54中的光束作为光电流Im1。因此，两个光电流的比率给出了标准具的透光率(即，正好进入到标准具54中的光束的波长)，并且AFC的反馈控制通过调节TEC 31的温度来将该比率Im2/Im1设定为等于标准具54的在目标波长处的透光率。
比率Im2/Im1的目标值优选地在标准具54的透光率的最大值与最小值中间，这是因为中间值给出了透光率的显著斜率，从而可以增大AFC的闭环增益。然而，当比率Im2/Im1的目标值被设定为接近透光率的最大值或最小值(这时，透光率相对于波长的变化变得相对小)时，AFC的反馈环变得难以设定显著的环路增益，并且目标栅格波长附近的误差范围扩大。
如上所述，当目标波长遵循ITU-T中定义的栅格波长时，波长可调谐系统100优选地设置有标准具54，标准具54具有与ITU-T栅格的跨度大致相等的透光率周期。在该情况下，不需要调节标准具54的温度，这是因为一旦设定一个栅格波长处的标准具54的温度之后，表现出标准具54的透光率与由AFC确定的透光率相等的波长对应于ITU-T系统的栅格波长。因此，为了准确地在目标栅格波长处驱动t-LD 30，如下两个过程是不可避免的：利用初始参数一次驱动t-LD 30，然后使用目标值利用AFC二次驱动t-LD 30。
接下来，将描述使用波长监测器80来评估在系统100的存储器60中设定的初始参数和目标值的过程。首先，将参考图4描述与本实施例相当的过程，这里，图4示出了栅格波长λ1至λ96及其次序，借助于箭头上方的数字来评估栅格波长λ1至λ96的初始参数和目标值。虚线表示出t-LD 30能振荡的波长范围或ITU-T所定义的波长范围。
与本发明相当的过程首先通过向t-LD供应初始参数来在中间波长范围中的例如栅格波长λ47等波长处驱动t-LD 30，这些初始参数在本文所述的过程之前预先凭经验获得或估算出。例如，可以获得关于另一t-LD的经验参数，另一t-LD的初始参数正好在本t-LD之前得到。在另一情况中，经验参数是正好在本目标波长之前得到的关于另一目标波长的经验参数。经验参数包括偏压电流ILD和ISOA、TEC 31的温度TLD以及加热器10的功率PHeater1至PHeater3。首先，利用这些经验参数驱动t-LD 30。然而，AFC的反馈控制通过在利用波长监测器80监测输出光束的同时调节t-LD 30的温度来将刚从t-LD 30输出的光束的波长设定为等于目标波长。在当前从t-LD输出的光束的波长和输出功率与目标波长和目标功率相符合时，控制器70将光电流Im1和Im2的参数和目标值存储在设置在控制器70内部中的存储器中，并将这些参数和值与目标波长相关联地传送至存储器60。
然后，评估步骤针对较短的目标波长λ46至λ1重复执行使用波长监测器80来获得初始参数和目标值的过程，并将利用AFC和APC确定的在各目标波长λ46至λ1处的这些初始参数和目标值存储在外部存储器60中。在一个目标波长处的AFC和APC中，首先设定在t-LD 30和TEC 30中的经验参数可以指针对紧接在当前目标波长之前的目标波长所确定的经验参数。
由此描述的相当过程首先确定用于波长范围中心处的目标波长的初始参数和目标值，然后，对较短波长重复执行评估，最后，从波长范围中心朝较长波长重复评估。与本发明相当的过程在中心波长处开始的原因之一在于t-LD 30可以在波长范围的中心波长处稳定地振荡。该原因应借助于下述机理来理解。
图5A和图5B示出了SG-DFB区域A中的增益谱以及从t-LD 30输出的光束的幅值。如图5A和图5B所示，增益谱示出为凸状表现曲线。具体而言，在SG-DFB区域A中，在波长范围中心的光增益变为大于在外围区域中的光增益。如图5A和5B所示，在外围区域中的光增益的幅值足够大的情况下，即使当该光增益变为小于波长范围中心处的光增益时，t-LD 30也可以甚至在外围区域中稳地定操作，并且可以利用AFC和APC得到初始参数和目标值。
然而，一些t-LD表现出不足以使t-LD稳定地操作的光增益。在这种情况下，如图6A和图6B所示，即使当系统提供凭经验获得的初始参数或正好在重复执行测量之前获得的关于目标波长的初始参数时，t-LD也可能不能在例如λ1和λ96等外围波长处稳定地操作。图6A示意性地示出了t-LD 30因光增益减小而不能在波长范围中的较长波长和较短波长这两者处操作的情况，而图6B示出了t-LD不能在较长波长和较短波长中的至少一者处操作的另一情况。当t-LD不能稳定地操作时，用于获得初始参数和目标值的AFC和APC的反馈控制变得不再有意义。此外，当发生这种情况(即，t-LD不能稳定地操作)时，获得的关于目标波长(t-LD可以在目标波长处稳定地操作)的初始参数和目标值变得无用，这是因为这种t-LD变得不能够被运送。
第一实施例
因此，本发明可以提供能够不浪费评估关于先前栅格波长的初始参数和目标值的算法。
图7示出了根据本发明的实施例的用于评估首先设定用于t-LD 30的初始参数和目标值以及AFC和APC的反馈环的流程图；而图8A和图8B示意性地示出了在对参数和值执行评估时的目标波长的次序。图8A和图8B的横轴表示波长，而纵轴表示从t-LD 30输出的光束的幅值。此外，图8A和图8B中的实线示意性地表示属于SG-DFB区域A中的光增益，并且指示箭头的数字对应于执行参数和值的评估的次序。
具体而言，在步骤S10，对最短目标波长λ1和最长目标波长λ96而言，首先利用凭经验确定的关于t-LD 30的参数来驱动t-LD 30，t-LD 30具有图2所示的构造。这些参数是分别向SG-DFB区域A和SOA区域C供应的偏压电流ILD和ISOA、t-LD 30的温度TLD以及向加热器10提供的功率PHeater1至PHeater3，这里，对所有目标波长λ1和λ96而言，这些参数可以共用。
然后，在步骤S12，系统利用波长监测器80检查t-LD 30的输出波长是否可以在最短波长和最长波长附近。当t-LD 30可以产生光束(激光)(这对应于步骤S12中的结果“是”)时，系统进行AFC和APC的反馈环，使得当前从t-LD 30中输出的光束的波长与最长波长和最短波长相符合，并且使得t-LD 30的功率变为等于目标功率。在当前从t-LD 30中输出的光束的波长和功率与目标波长和功率相符合之后，在步骤S14，系统存储当前在t-LD 30和TEC31中设定的参数以及经由AFC和APC的反馈环而评估出的光电流Im1和Im2作为最短波长和最长波长处的初始参数和目标值。
然后，系统通过如下步骤来进行用于评估相对较短的目标波长λ2至λ4以及相对较长的目标波长λ93至λ95的参数和值的过程：设定凭经验获得的参数，确认t-LD 30是否产生光束并进行AFC和APC的反馈环。在这些步骤中，系统优选地从较长波长和较短波长开始交替地对较短波长和较长波长的参数和值进行评估。也就是说，在对最短波长λ1和最长波长λ96的评估之后，系统优选地在波长λ2(为在尚未进行评估的目标波长之中的最短波长)进行评估，然后在波长λ95(为在尚未进行评估的目标波长之中的最长波长)进行评估，等等。
当由此描述的过程一旦找出t-LD 30不能产生光束并且不能执行用于得到参数的AFC和APC的反馈环的目标波长(这对应于步骤S18中的结果“否”)时，系统停止参数和值的评估，并决定当前评估参数的t-LD 30是劣质产品，并停止后续过程，从而有效地节省发现故障装置的时间。另一方面，t-LD 30可以产生各较短和较长目标波长的光束，并且可以执行AFC和APC的后续反馈环，这对应于步骤S18中的结果“是”，在步骤S20，系统将经由反馈控制而评估出的与目标波长相关联的初始参数和目标值存储在存储器60中。
在步骤S22，系统还对波长范围中心区域中的目标波长的参数和值进行评估。对这些目标波长而言，评估的次序变得可选，这是因为大部分具有图2所示的构造的t-LD可以稳定地产生这些波长的光束。评估次序可以从尚未进行评估的最短目标波长至较长目标波长，从尚未进行评估的最长波长至较短波长，或从中心目标波长起交替地在较短目标波长与较长目标波长之间顺次执行。
在步骤S24，系统利用波长监测器80确认t-LD 30是否可以产生相应目标波长的光束。当t-LD 30产生光束(这对应于步骤S24中的结果“是”)时，系统经由AFC和APC的反馈控制获得初始参数和目标值，并且在步骤S26中将信息与目标波长相关联地存储到存储器60中。另一方面，t-LD 30不能产生光束(这对应于步骤S24中的结果“否”)，系统停止评估，并决定t-LD 30是劣质产品。
当t-LD 30不能产生最短目标波长λ1或最长目标波长λ96的光束(这对应于步骤S12中的结果“否”)时，系统使波长范围如图8B所示那样变窄。也就是说，在步骤S28，系统去除了最短或最长目标波长，并分别将最短和最长目标波长修正为λ2和λ95。然后，从步骤S10，针对修正目标波长执行对参数和值进行评估的处理。重复步骤S10、S12和S18直到t-LD 30可以产生修正的最短目标波长和最长目标波长的光束为止。
因此，根据实施例，首先，系统通过设定凭经验确定的参数来评估最短目标波长和最长目标波长的参数和值。当t-LD可以产生光束时，系统进行AFC和APC的反馈控制，以评估初始参数和目标值，并将由此评估的信息与目标波长相关联地存储在存储器60中。然后，系统通过以下步骤继续对相对较短的目标波长和相对较长的目标波长进行评估：在t-LD 30中设定凭经验确定的参数，确认t-LD 30是否产生光束，进行AFC和APC环的反馈控制并将修正的参数和值存储在存储器60中。因为t-LD表现出光增益在外围波长范围(即，相对较短的波长和相对较长的波长)减小，所以系统可以在评估的早期阶段发现故障t-LD。
此外，上述评估交替地在相对较短的目标波长与相对较长的目标波长之间改变目标波长。因此，在评估的早期阶段系统可以在较短目标波长和较长目标波长中的至少一者中发现故障t-LD，并可以减小浪费在当前评估之前获得的参数和值的可能性。
此外，根据由此描述的实施例，即使在t-LD 30中设定经验参数的情况下，当系统不能确认t-LD 30产生最短和/或最长目标波长的光束时，系统可以使需要t-LD 30产生光束的波长范围偏移和/或变窄，并重复对驱动参数的评估。因此，即使当t-LD 30不能在最广的波长范围内操作时，该t-LD 30也可以被认可为是受限级产品。
因此，当系统确认t-LD 30产生修正波长范围的光束时，系统可以将与t-LD 30的等级有关的信息存储在存储器60。存储器60除了可以确保用于与目标波长相关联地保持初始参数和目标值的空间之外，还可以确保用于保持t-LD的等级的空间和地址。存储器保持t-LD 30的等级的该构造使得波长可调谐系统100的管理本质上比管理波长可调谐系统100的另一系统的方案简单。存储器60存储仅与目标波长相关联的初始参数和目标值，该目标波长由也存储在存储器60中的等级确定。
由此描述的t-LD 30的实施例提供内部准备有三个加热器10的CSG-DBR区域B。然而，t-LD 30的构造不限于该CSG-DBR区域B。图9示出了具有与上述构造不同的另一构造的t-LD 30A的截面图。也就是说，图9所示的CSG-DBR区域Ba设置有仅一个加热器10以及光程长度在CSG-DBR区域Ba中共用但不同于SG-DFB区域A的光程长度的区段。
图9所示的t-LD 30A还表现出光增益在波长范围的外围逐渐减小。因此，用于确定初始参数和目标值的评估过程优选地从目标波长的外围开始。与由仅具有位于CSG-DBR区域Ba的一个加热器10的t-LD 30A表现出的情况相比，具有位于CSG-DBR区域B的三个加热器10的t-LD 30表现出光增益在波长范围的外围更显著地减小。因此，对第一实施例的t-LD30的评估过程优选地从最短目标波长λ1和最长目标波长λ96开始。
第一实施例限定了：较短波长范围包括三个目标波长λ2至λ4，而较长目标波长包括三个目标波长λ93至λ95。然而，本发明不限于这些构造。较短波长范围可以仅包括一个目标波长λ2，而较长波长范围可以仅包括一个目标波长λ95。此外，较短波长范围可以包括四个以上目标波长，而较长波长范围可以包括四个以上目标波长。较短波长范围优选地包括第二短目标波长λ2，而较长波长范围优选地包括第二长目标波长λ95。
虽然出于说明的目的在本文中描述了本发明的特定实施例，但是本领域的技术人员将容易想到许多修改和变化。因此，所附权利要求意图涵盖落入本发明的真实精神和范围内的所有此类修改和变化。
本申请基于2016年7月11日提交的日本专利申请No.2016-137116，并根据35 USC119要求该日本专利申请的优先权，上述日本专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

Claims (5)

1.一种利用自动功率控制和自动频率控制的反馈环来确定初始参数和目标值的方法，所述反馈环用于调整从波长可调谐系统输出的光束的波长和功率，所述波长可调谐系统设置有能在波长范围中的多个目标波长处操作的波长可调谐激光二极管，所述波长可调谐激光二极管表现出在所述波长范围的中心具有最大值但在所述波长范围的外围逐渐减小的光增益，所述方法包括如下步骤：
按预定次序重复对目标波长处的初始参数和目标值的评估；所述评估包括如下步骤：
向所述波长可调谐激光二极管提供参数，所述参数是凭经验确定的，
确认所述波长可调谐激光二极管是否产生光束，
当所述波长可调谐激光二极管稳定地产生光束时，执行所述自动功率控制和所述自动频率控制的反馈环，以确定所述初始参数和所述目标值，并与当前进行的一个目标波长相关联地将所述初始参数和所述目标值存储在存储器中，所述反馈环将当前从所述波长可调谐激光二极管输出的光束的所述波长和所述功率设定为等于当前进行的一个波长和所述一个波长处的功率，并且
当所述波长可调谐激光二极管没有产生光束或不稳定地操作时，使所述波长范围偏移，以排除当前进行的所述目标波长，
其中，所述预定次序是在尚未进行所述评估的最短目标波长与最长目标波长之间交替地进行选择。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述波长可调谐激光二极管具有取样光栅分布反馈区域、啁啾取样光栅分布布拉格反射器区域以及半导体光放大器区域的布置方式，所述取样光栅分布反馈区域表现出所述光增益，所述啁啾取样光栅分布布拉格反射器区域具有修改所述啁啾取样光栅分布布拉格反射器区域的温度的加热器，所述波长可调谐激光二极管被安装在改变所述波长可调谐激光二极管的温度的热电冷却器上，
凭经验获得的所述参数包括向所述取样光栅分布反馈区域供应的偏压电流、向啁啾取样光栅分布布拉格反射器区域中的所述加热器供应的功率以及向所述热电冷却器供应的另一偏压电流，并且
由所述反馈环确定的所述初始参数是用于所述取样光栅分布反馈区域的所述偏压电流、向啁啾取样光栅分布布拉格反射器区域中的所述加热器供应的所述功率、向所述热电冷却器供应的所述另一偏压电流以及向所述半导体光放大器区域供应的另一偏压电流，并且所述目标值是由检测所述光束的光电二极管产生的第一光电流以及由第二光电二极管产生的第二光电流与所述第一光电流的比率，所述第二光电二极管检测经由标准具的光束。
3.根据权利要求2所述的方法，
其中，所述标准具具有周期性透光率，在相邻峰值之间的间隔基本上与相邻目标波长之间的间隔相符合。
4.一种对波长可调谐激光二极管进行评级的方法，所述波长可调谐激光二极管设置有取样光栅分布反馈区域、啁啾取样光栅分布布拉格反射器区域和半导体光放大器区域，所述波长可调谐激光二极管被安装在用于改变所述波长可调谐激光二极管的温度的热电冷却器上，所述啁啾取样光栅分布布拉格反射器区域设置有用于改变所述啁啾取样光栅分布布拉格反射器区域的温度的加热器，所述波长可调谐激光二极管发射激光，通过设定所述波长可调谐激光二极管中的参数而能在波长范围中离散地调整所述激光的波长，所述取样光栅分布反馈区域具有在所述波长范围的中心表现出最大值而在所述波长范围的外围中变得较小的光增益，所述方法包括如下步骤：
通过设定凭经验确定的参数来在所述波长范围中的最短波长附近和最长波长附近驱动所述波长可调谐激光二极管；
确认所述波长可调谐激光二极管是否产生如下的光束，所述光束的波长位于所述波长范围中的所述最短波长和所述最长波长附近且功率位于预定功率附近，
当所述波长可调谐激光二极管不能产生所述最短波长和所述最长波长处的具有所述预定功率的光束或不能稳定地操作时，
下调所述波长可调谐激光二极管的等级，并且
重复在所述波长范围中的与所述最短波长相邻的波长和与所述最长波长相邻的波长处驱动所述波长可调谐激光二极管的步骤直到所述波长可调谐激光二极管稳定地产生光束为止，并且
当所述波长可调谐激光二极管不能发射所述波长范围的中部处的预定波长的激光时，确定所述波长可调谐激光二极管发生故障。
5.根据权利要求4所述的方法，
其中，驱动所述波长可调谐激光二极管的步骤包括如下步骤：向所述取样光栅分布反馈区域和所述半导体光放大器区域提供偏压电流，向所述加热器提供功率并向所述热电冷却器提供电流。
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