CN112086857B - 连续可调谐激光拼接位置的获取方法及装置以及对应的连续可调谐激光的输出方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了连续可调谐激光拼接位置的获取方法及对应的连续可调谐激光的输出方法,该方法通过对分布式反馈阵列激光器各个激光二极管在不同温度下施加电流调制实现了各个波段的波长调谐,同时利用激光器波长监测单元确定各个段激光输出拼接位置进而实现整个波段大范围无跳模连续的激光输出,另外由于全波段激光输出部分均为电流调制下的激光输出,其线性度可控,便于利用其它主动或被动非线性校正方式,开环或闭环反馈非线性校正技术提高其调谐输出线性度。本申请还公开了对应的装置。

Description

连续可调谐激光拼接位置的获取方法及装置以及对应的连续 可调谐激光的输出方法及装置
技术领域
本发明属于半导体激光器领域,尤其涉及一种实现连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的激光器控制装置及方法。
背景技术
分布式反馈阵列激光器(DFB阵列激光器)是光通信领域一种很重要的光源,其在光传输网和光互联等以及其他波分复用系统中得到重要应用(参考文献:[1]马丽,朱洪亮,梁松,王宝军,张灿,赵玲娟,边静,陈明华.DFB激光器阵列与MMI耦合器、SOA的单片集成.光电子.激光,2013,24(03):424-428.[2]Kobayashi,Go,et al.Narrow linewidth tunablelight source integrated with distributed reflector laser array.Optical FiberCommunication Conference.Optical Society of America,2014.[3]Ni Y,Kong X,Gu X,et al.Packaging and testing of multi-wavelength DFB laser array using RECtechnology.Optics Communications,2014,312:123-126.)。单片集成分布式反馈阵列激光器在结构上一般由在波长上具有一定间隔的多个激光二极管与一个多模干涉耦合器(MMI)以及半导体光放大器(SOA)构成。在调制方式上通常采用热调谐实现不同二极管的波长调谐,以此覆盖整个通信C波段。分布式反馈阵列激光器电流调谐的调谐系数较小,也就是说对分布式反馈阵列激光器中的单个激光二极管用电流调制来实现波长调谐的话只能调制很小的波长范围,不足以达到相邻激光二极管之间固有波长间隔。因此在分布式反馈阵列激光器中,相邻激光二极管之间仅通过电流调谐不能够实现扫频范围的无间隔拼接和覆盖。相较而言,该激光器温度调谐系数较大,通过温度调谐能够实现分布式反馈阵列激光器中每一个激光二极管的宽范围调谐,使得各个激光二极管能够覆盖整个波段。但是,其问题在于(1)分布式反馈阵列激光器基材的温度响应速度慢,且温度惯性大导致在目标温度震荡剧烈;(2)在温度调谐下不利于采用闭环反馈控制等技术以达到光频调谐的线性化。这里的光频调谐的线性化指的是光源调谐过程中光频率随时间线性变化。这两个问题限制了温度调谐方法下激光器在特定通信场合或光学传感领域的应用。因此本发明需要达到的目的在于发明和实现一种连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置及方法。其目标在于:(1)以分布式反馈阵列激光器为对象,利用其单片集成多个激光二极管的基础与温度和电流对波长的调谐特性;(2)寻找一种激光器控制装置及方法,使得在该控制装置及方法下,分布式反馈阵列激光器能够实现整个波段无间隔的调谐,也就是不存在波长空白和跳模;(3)该调制过程要能够使得其他通用的非线性校正方法如闭环反馈控制,外时钟频率采样等技术能够应用于该分布式反馈阵列激光器,并完成光频调谐的线性化。
发明内容
本申请的一些实施例提供了连续可调谐激光拼接位置的获取方法,其包括以下步骤:在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同的且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对每个所述激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;对所述各调谐激光输出进行采集得到对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号;以及对所述对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号进行光谱分析,根据调谐激光输出信号中光谱重叠区域对应的波长位置确定所述选定的激光二极管的调谐激光输出信号的波长拼接位置,其中所述拼接位置是所述激光二极管序号,所述离散温度值和所述调谐电流的函数。
本申请的一些实施例提供了连续可调谐激光的输出方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对每个所述激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;对所述各调谐激光输出进行采集得到调谐激光输出信号;以及对所述多个调谐激光输出信号进行光谱分析,根据调谐激光输出信号中光谱重叠区域对应的波长位置确定所述选定的激光二极管的输出的波长拼接位置,其中所述波长拼接位置是激光二极管的序号,所述离散温度值和所述调谐电流的函数;按照得到的波长拼接位置对调谐激光输出信号进行光谱截取并组合出连续可调谐激光。
本申请的一些实施例提供了连续可调谐激光的输出方法,其包括以下步骤:在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,分别对分布式反馈阵列激光器中选定的多个输出波长逐渐增加的具有的激光二极管依次进行电流调谐得到从起始波长至终止波长的调谐激光输出,其中每个所述激光二极管均对应一个序号;其中,所述电流调谐被配置为:其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;对在上述不同温度下对所述选定的多个激光二极管进行电流调谐的过程中得到的调谐激光输出进行采集得到波长监测信号,其中所述波长检测信号是所述选定的激光二极管的序号、所述离散温度值,以及所述调谐电流的函数;根据所述波长监测信号中的光谱部分重叠的位置确定每个所述选定的激光二极管的输出的波长拼接位置,其中,所述波长拼接位置是所述激光二极管的序号、所述离散温度值以及所述调谐电流的函数;提取每个拼接位置对应的激光二极管的序号、离散温度值以及调谐电流值并保存;以及根据所述保存的激光二极管的序号、离散温度值以及调谐电流值所构成的调谐范围对分布式反馈阵列激光器进行调谐得到连续可调谐的激光输出。
本申请的实施例还提供了这些方法对应的装置。
本发明的有益效果:通过对分布式反馈阵列激光器各个激光二极管在不同温度下施加电流调制实现了各个波段的波长调谐,同时利用激光器波长监测单元确定各个段激光输出拼接位置进而实现整个波段大范围无跳模连续的激光输出,另外由于全波段激光输出部分均为电流调制下的激光输出,其线性度可控,便于利用其它主动或被动非线性校正方式,开环或闭环反馈非线性校正技术提高其调谐输出线性度。
附图说明
图1为依据本申请的实施例的一种分布式反馈阵列激光器结构示意图;
图2为依据本申请的实施例的一种连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置;
图3为依据本申请的实施例的控制单元信号与时序图;
图4为依据本申请的实施例的氰化氢气室吸收谱;
图5为依据本申请的实施例的光谱重叠示意图;
图6为依据本申请的实施例的拼接点确定示意图;
图7为依据本申请的实施例的FP标准器输出信号;
图8为依据本申请的实施例的光纤干涉仪输出信号;
图9为依据本申请的实施例的光纤环形谐振腔输出信号
图1中:1为多模干涉耦合器,3为热电冷却器,4为热敏电阻,5为基材,6为具有间隔一定波长的若干个激光二极管。
图2中:7为控制单元,8为采集单元,9为电学开关,10为第一输出激光,11为数据处理单元,12为温度控制单元,13为光源调谐电流驱动单元,14为分布式反馈阵列激光器,15为耦合器,16为第二输出激光,17为激光器波长监测单元,18为电流调制信号,19为切换开关信号,21为第三输出激光,22为第一激光二极管引脚,23为第二激光二极管引脚,24为第n激光二极管引脚,25为片上热电冷却器引脚。
图3中:30为第一开关控制信号,31为第二开关控制信号,32为第三开关控制信号,33为第四开关控制信号,34为第五开关控制信号,35为第六开关控制信号,36为第七开关控制信号,37为第八开关控制信号,38为第九开关控制信号,39为第一温度控制信号,40为第一温度控制信号,41为第一温度控制信号,42为第一电流驱动信号,43为第二电流驱动信号,44为第三电流驱动信号,45为第四电流驱动信号,46为第五电流驱动信号,47为第六电流驱动信号,48为第七电流驱动信号,49为第八电流驱动信号,50为第九电流驱动信号。
图5中:55为T1温度下第一激光二极管调谐波长范围,56为T2温度下第一激光二极管调谐波长范围,57为Tm温度下第一激光二极管调谐波长范围,58为T1温度下第二激光二极管调谐波长范围,59为T2温度下第二激光二极管调谐波长范围,60为Tm温度下第二激光二极管调谐波长范围,61为T1温度下第n激光二极管调谐波长范围,62为T2温度下第n激光二极管调谐波长范围,63为Tm温度下第n激光二极管调谐波长范围。
图6中:70为前一段输出光信号拼接位置,71为后一段输出光信号拼接位置,72为前一段输出光信号,73为后一段输出光信号,74为前一段经过气室的信号,75为后一段经过气室的信号,77为截取与组合后的输出光信号。
具体实施方式
图1为一种典型分布式反馈阵列激光器结构示意图。通常情况下,分布式反馈阵列激光器由一块集成多个具有不同波长的激光二极管6和一个用于合束的多模干涉耦合器1构成,同时,分布式反馈阵列激光器的基材5上具有可以用电流控制的用于加热或者制冷的热电冷却器3以及阻值随温度变化而变化的热敏电阻4。以日本FITEL公司的D66型号分布式反馈阵列激光器来说,单片上集成了12个波长间隔为3.5nm的激光二极管。在其应用中通常利用施加连续变化的温度来对每个二极管进行调谐以扫过3.5nm的波长范围。而该激光器电流调谐灵敏度很低,在其安全电流范围内仅能调谐1nm左右。因此仅对各个激光二极管的电流调谐难以完成所有波长的覆盖。
图2显示了一种连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其中分布式反馈阵列激光器14上集成了多个具有不同波长的激光二极管,他们具有共用的阴极,而阳极是分开的,因此可以通过将驱动信号加在不同的阳极上来对各个激光二极管进行调谐。这些不同激光二极管的阳极端子在图2中分别为表示为第一激光二极管引脚22,第二激光二极管引脚23,…,以及第n激光二极管引脚24。后面叙述时我们定义分布式反馈阵列激光器14中各个激光二极管的序号为b(b=1,2,..,n,n是最后一号激光二极管)。序号b越大的激光二极管输出波长也越大。同时我们称序号相邻的激光二极管为序号相邻激光二极管,序号相邻激光二极管其波长间隔是固定的,称序号相邻激光二极管中波长值小的为序号相邻激光二极管低波长管,序号相邻激光二极管中波长值大的为序号相邻激光二极管高波长管。此外,需要说明和注意的是,在实现大范围波长连续调谐的过程中,不一定要将分布式反馈阵列激光器上所有的激光二极管全部使用,而只用其中的一部分也可以获得一定范围的波长调谐范围。但是为了充分发挥该分布式反馈阵列激光器的价值和作用,一般情况下,阵列中集成的所有激光二极管都会参与到波长调谐中来,以获得最大的波长调谐范围。分布式反馈阵列激光器14上集成了一块热电冷却器以及热敏电阻,热电冷却器的引脚为热电冷却器引脚25,对该引脚施加控制信号可以改变经过热电冷却器的电流,这一控制信号也是电流的形式,进而改变分布式反馈阵列激光器的温度。分布式反馈阵列激光器中激光二极管的驱动电流和温度的变化均会导致波长变化,因此外加驱动电流和温度变化均可以对波长进行调谐。因此,对于激光的波长输出λ,其调谐工作位置可以用三个参数来描述,激光二极管的序号为b,驱动电流大小I,以及温度T。在本实施例中,温度T是等间隔递增的离散温度值,用Ta来表示不同的温度,其中a=1,2,..,m,因此T1和Tn分别为起始温度和终止温度,且序号a越大其输出波长也越大。驱动电流I一般为锯齿波,存在起始电流和终止电流,记为Io和IE。在某一温度Ta下对某一序号的激光二极管进行电流调谐,激光器输出光的波长变化记为从
Figure GDA0003319634740000051
Figure GDA0003319634740000052
这里λ的下角标第一个数b表示激光二极管序号,start表示起始波长,end表示终止波长,T及其下角标表示该次设置温度值。
图2中温度控制单元12用于为热电冷却器提供电流信号,作用结果表现为分布式反馈激光器阵列中的激光二极管施加了不同温度。提供电学开关9用于切换分布式反馈激光器阵列内不同激光二极管,电学开关9可以是数字芯片电学开关。图3显示了控制单元信号与时序图,其中的开关控制信号由控制单元施加,可以将电学开关9切换至所需激光二极管的引脚,连通相应的驱动信号。
激光器波长监测单元17用于监测在波长调谐过程中分布式反馈激光器阵列输出波长以及确定不同光谱之间的拼接位置,激光器波长监测装置17可以是直接测量波长的装置如光谱仪或者波长计,也可以是可以表征波长特征或变化的气体分子气室或者光纤干涉仪或者法布里波罗结构的标准器,或中心波长已知的光纤光栅。对于光谱仪或者波长计,其读数即为激光波长。对于气体分子气室,会在特定波长位置存在吸收峰。对于光纤干涉仪或者法布里-珀罗结构的标准器在光源输出每经过一个自由光谱范围后会输出一个周期信号,可用于追踪光源输出波长的相对变化。
采集单元8用于采集激光器波长监测单元输出的信号或者其输出的波长读数;采集单元8可以包括通过USB或者其他协议采集的激光器波长监测单元输出的波长读数,也可以为集成光电探测单元的可以对激光器波长监测单元输出的光信号进行光电转换并采集的单元。
数据处理单元11对采集后存储的数据进行处理,包括确定激光输出光信号拼接位置和有效激光输出;数据处理单元11可以为计算机的CPU或者FPGA或者DSP等可以执行运算的单元。
存储单元20用于存储采集后的光学信号,存储数据处理单元11经过数据处理后得到的激光输出光信号拼接位置和有效激光输出。存储单元20可以为计算机的硬盘,内存或嵌入式设备的DRAM等。
控制单元7用于上述光源调谐电流驱动单元、温度控制单元、电学开关、采集单元的时序控制。用于从存储单元20调用激光输出光信号拼接位置等信息。控制单元7可以为计算机CPU或者嵌入式FPGA,ARM等。
下面结合图2和图3说明得到连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的工作流程。
控制单元7对温度控制单元12施加第一温度控制信号TCS1,温度控制单元12与反馈阵列激光器14的热电冷却器引脚25相连,将分布式反馈阵列激光器14控制温度至T1。控制单元7对电学开关9施加第一开关控制信号SCS1使光源调谐电流驱动单元13的输出端子与分布式反馈阵列激光器14的第一激光二极管引脚22接通,控制单元7控制光源调谐电流驱动单元13输出第一电流驱动信号CDS1,第一电流驱动信号CDS1从起始电流Io调至终止电流IE,在第一电流驱动信号CDS1下,驱动分布式反馈阵列激光器14中的第一激光二极管进行波长调谐,第一激光二极管从
Figure GDA0003319634740000071
调谐至
Figure GDA0003319634740000072
与此同时,控制单元7控制采集单元8采集激光器波长监测单元17输出的信号或者其读数。接下来,类似地,电学开关9施加第二开关控制信号SCS2使光源调谐电流驱动单元13的输出端子与分布式反馈阵列激光器14的第二激光二极管引脚23接通,控制单元7控制光源调谐电流驱动单元13输出第二电流驱动信号CDS2,第二电流驱动信号CDS2从Io调至IE,在第二电流驱动信号CDS2下,驱动分布式反馈阵列激光器14中的第二个激光二极管进行波长调谐,第二激光二极管从
Figure GDA0003319634740000073
调谐至
Figure GDA0003319634740000074
与此同时,控制单元7控制采集单元8采集激光器波长监测单元17输出的信号或者其读数。以此类推,最后,电学开关9施加第十二开关控制信号SCS12使光源调谐电流驱动单元13的输出端子与分布式反馈阵列激光器14的第12激光二极管引脚24接通,控制单元7控制光源调谐电流驱动单元13输出第十二电流驱动信号CDS12,第十二电流驱动信号CDS12从Io调至IE,在第十二电流驱动信号CDS12下,驱动分布式反馈阵列激光器14中的第十二激光二极管进行波长调谐,第十二激光二极管从
Figure GDA0003319634740000075
调谐至
Figure GDA0003319634740000076
与此同时,控制单元7控制采集单元8采集激光器波长监测单元17输出的信号或者其读数。至此,完成了在温度T1下分布式反馈阵列激光器14的各个激光二极管的电流调制下的波长调谐。
下面开始在T2温度下分布式反馈阵列激光器14的各个激光二极管的电流调制下的波长调谐。其中T2可以是比T1例如增加10度。
首先控制单元7对温度控制单元12施加第二温度控制信号TCS2,温度控制单元12与反馈阵列激光器14的热电冷却器引脚25相连,将分布式反馈阵列激光器14控制温度至T2。控制单元7对电学开关9施加第四开关控制信号33使光源调谐电流驱动单元13的输出端子与分布式反馈阵列激光器14的第一激光二极管引脚22接通,控制单元7控制光源调谐电流驱动单元13输出第四电流驱动信号45,第四电流驱动信号45从Io调至IE,在第四电流驱动信号45下,驱动分布式反馈阵列激光器14中的第一激光二极管进行波长调谐,第一激光二极管从
Figure GDA0003319634740000077
调谐至
Figure GDA0003319634740000078
与此同时,控制单元7控制采集单元8采集激光器波长监测单元17输出的信号或者其读数。接下来,类似地,电学开关9施加第五开关控制信号34使光源调谐电流驱动单元13的输出端子与分布式反馈阵列激光器14的第二激光二极管引脚23接通,控制单元7控制光源调谐电流驱动单元13输出第五电流驱动信号46,第五电流驱动信号46从Io调至IE,在第五电流驱动信号46下,驱动分布式反馈阵列激光器14中的第二个激光二极管进行波长调谐,第二激光二极管从
Figure GDA0003319634740000081
调谐至
Figure GDA0003319634740000082
与此同时,控制单元7控制采集单元8采集激光器波长监测单元17输出的信号或者其读数。以此类推,最后,电学开关9施加第六开关控制信号35使光源调谐电流驱动单元13的输出端子与分布式反馈阵列激光器14的第n激光二极管引脚24接通,控制单元7控制光源调谐电流驱动单元13输出第六电流驱动信号47,第六电流驱动信号47从Io调至IE,在第六电流驱动信号47下,驱动分布式反馈阵列激光器14中的第n激光二极管进行波长调谐,第n激光二极管从
Figure GDA0003319634740000083
调谐至
Figure GDA0003319634740000084
与此同时,控制单元7控制采集单元8采集激光器波长监测单元17输出的信号或者其读数。至此,完成了在温度T2下分布式反馈阵列激光器14的各个激光二极管电流调制下的波长调谐。
继而完成其它温度下的分布式反馈阵列激光器14的各个激光二极管的电流调制下的波长调谐。不同温度下的分布式反馈阵列激光器14的各个激光二极管的电流调制下的波长调谐以上述方法类推,直到完成最后一个温度Tm下的分布式反馈阵列激光器14的各个激光二极管的电流调制下的波长调谐。
控制单元7对温度控制单元12施加第m温度控制信号TCSm,温度控制单元12与反馈阵列激光器14的热电冷却器引脚25相连,将反馈阵列激光器14控制温度至Tm。控制单元7对电学开关9施加第七开关控制信号36使光源调谐电流驱动单元13的输出端子与分布式反馈阵列激光器14的第一激光二极管引脚22接通,控制单元7控制光源调谐电流驱动单元13输出第七电流驱动信号48,第七电流驱动信号48从Io调至IE,在第七电流驱动信号48下,驱动分布式反馈阵列激光器14中的第一激光二极管进行波长调谐,第一激光二极管从
Figure GDA0003319634740000085
调谐至
Figure GDA0003319634740000086
与此同时,控制单元7控制采集单元8采集激光器波长监测单元17输出的信号或者其读数。接下来,类似地,电学开关9施加第八开关控制信号37使光源调谐电流驱动单元13的输出端子与分布式反馈阵列激光器14的第二激光二极管引脚23接通,控制单元7控制光源调谐电流驱动单元13输出第八电流驱动信号49,第八电流驱动信号49从Io调至IE,在第八电流驱动信号49下,驱动分布式反馈阵列激光器14中的第二个激光二极管进行波长调谐,第二激光二极管从
Figure GDA0003319634740000087
调谐至
Figure GDA0003319634740000088
与此同时,控制单元7控制采集单元8采集激光器波长监测单元17输出的信号或者其读数。以此类推,最后,电学开关9施加第九开关控制信号38使光源调谐电流驱动单元13的输出端子与分布式反馈阵列激光器14的第n激光二极管引脚24接通,控制单元7控制光源调谐电流驱动单元13输出第九电流驱动信号50,第九电流驱动信号50从Io调至IE,在第九电流驱动信号50下,驱动分布式反馈阵列激光器14中的第n激光二极管进行波长调谐,第二激光二极管从
Figure GDA0003319634740000091
调谐至
Figure GDA0003319634740000092
与此同时,控制单元7控制采集单元8采集激光器波长监测单元17输出的信号或者其读数。至此,完成了在温度Tm下分布式反馈阵列激光器14的各个激光二极管的电流调制下的波长调谐。
至此,完成了不同温度下的分布式反馈阵列激光器14的各个激光二极管的电流调制下的波长调谐。
在进行上述调谐得同时还分别采集获得各个温度下的分布式反馈阵列激光器14中各个激光二极管输出光信号经过激光器波长监测单元17输出的信号或者其读数。具体而言,在每次施加电流调谐信号时的激光波长调谐下,每个激光二极管直接出来的光记录为第一输出激光OL1,第一输出激光OL1经过耦合器15分出第二输出激光OL2和第三输出激光OL3。将第二输出激光OL2的光信号记录为S(b,Ta,I),同时将输出的光信号分出一路进入激光器波长监测装置得到信号SM(b,Ta,I)。
为了实现无间隙调谐与光谱的覆盖,对不同温度下的各个激光二极管的波长调谐范围的要求为以下两点同时满足(1)要保证相邻温度下,对分布式反馈阵列激光器内某一个激光二极管,其通过电流调谐所覆盖的光谱存在重合区域,也就是:在Ta温度下第b激光二极管的调谐起始波长
Figure GDA0003319634740000093
小于在Ta-1温度下第b激光二极管的调谐结束波长
Figure GDA0003319634740000094
(2)要保证终止温度下的序号相邻激光二极管低波长管通过电流调谐所覆盖的光谱,与初始温度下的序号相邻激光二极管高波长管通过电流调谐所覆盖的光谱存在重合区域,也就是:在终止温度Tm下第b-1激光二极管的调谐结束波长
Figure GDA0003319634740000095
大于在起始温度T1下第b激光二极管的调谐起始波长
Figure GDA0003319634740000096
下面结合图5说明,输出光(也就是第一输出光10)的波长覆盖顺序应该是:T1温度下第一激光二极管调谐波长范围55,T1温度下第二激光二极管调谐波长范围58,…,T1温度下第n激光二极管调谐波长范围61,T2温度下第一激光二极管调谐波长范围56,T2温度下第二激光二极管调谐波长范围59,…,T2温度下第n激光二极管调谐波长范围62,…,Tm温度下第一激光二极管调谐波长范围57,Tm温度下第二激光二极管调谐波长范围60,…,Tm温度下第n激光二极管调谐波长范围63。要保证T1温度下第一激光二极管调谐波长范围55和T2温度下第一激光二极管调谐波长范围56存在重合区域,且Tm温度下第一激光二极管调谐波长范围57和T1温度下第二激光二极管调谐波长范围58存在重合区域。这样就实现了不同温度下的各个激光二极管的波长调谐范围的全覆盖。
为了在波长重叠区域内确定一个拼接位置以便后续对激光输出信号进行截取与组合来得到无重叠的连续的输出激光,需要对每一段电流调谐下的激光二极管调谐过程的波长进行监测或者追迹。在下面介绍利用激光器波长监测装置来确定激光输出光信号拼接位置的过程。
激光器波长监测装置17其本身可以是直接测量波长的装置如光谱仪或者波长计,其读数即为激光波长,此时只需要选取重合区域中任意一点即可,优选地,可以选择重合区域正中的一点作为拼接位置。激光器波长监测装置17也可以是可以具有特征吸收谱线的气体分子气室,如氰化氢气室,乙炔分子气室等。如图4为氰化氢分子气室特征谱线,将其作为C波段(1530到1565nm)的波长参考。
下面用图6说明以氰化氢气室作为激光器波长监测装置来确定拼接点位置与有效激光输出的过程。图6为相邻两段输出的光信号,可以是相邻温度的同一个激光二极管,如图5中的55和56,也可以是终止温度下的相邻激光二极管低波长管通过电流调谐所覆盖的光谱,与初始温度下的相邻激光二极管高波长管通过电流调谐所输出的光信号,如图5中的57和58。图6中横轴为波长,对图2中第二输出激光16的信号而言,前一段输出光信号72与后一段输出光信号73为相邻两段输出的光信号,存在重合部分。对图2中经过激光器波长监测装置17,对氰化氢气室透射信号而言,前一段经过气室的信号74在波长位置λk-1与λk处存在吸收峰,后一段经过气室的信号75在波长位置λk与λk+1处存在吸收峰。因此可以用λk作为拼接波长位置。然后,对于前一段输出光信号72舍弃该波长位置后边的光信号,对于后一段输出光信号73舍弃该波长位置后边的光信号舍弃该波长位置前边的光信号。新得到的相邻两段输出的光信号重组为截取与组合后的输出光信号76。对全波段上进行类似处理,即可得到全波段的连续的激光输出信号。这里的组合指的是各个波段按照波长顺序重新排列成连续的输出光信号。
除了氰化氢气室,其他可以输出特征信号的气室也可以实现上述工作过程,如乙炔分子气室等。
激光器波长监测装置也可以是FP标准器或光纤干涉仪或光纤环形谐振腔,光纤干涉仪可以为典型的马赫增德干涉仪或者迈克尔孙干涉仪。图7为调谐光信号经过FP标准器的信号,对于高相干度的FP标准器,其输出信号具有锐利的梳状周期信号,其光频间距为该FP标准器的自由光谱范围,和其腔长及折射率有关。可以用该输出信号作为波长参考。图8为调谐光信号经过光纤干涉仪的信号,正弦信号周期和干涉仪两个臂的光程差有关。正弦信号周期决定了该干涉仪的自由光谱范围,也就是每个正弦代表的光频间距。将该信号希尔伯特展开后可以得到光信号相位变化情况,因此该输出信号亦可作为波长追迹的信号。图9为一种典型的光纤环形谐振腔输出信号,其具有类似于FP标准器输出的信号,具有锐利的峰值信号,且其自由光谱范围(图9上的FSR)和内部光纤长度有关。利用FP标准器,光纤干涉仪或光纤环形谐振腔输出信号往往配合绝对波长参考进行波长可溯源的光频追迹,进而确定调谐重合区域的波长拼接位置。
考虑到调谐输出波长其实是激光二极管序号,电流以及温度三者的函数,因此该拼接波长位置还可以表达为激光二极管序号电流温度工作点P(b,I,Ta)。其中b,I,Ta分别表示该拼接波长位置所对应的激光二极管序号,电流以及温度。一般驱动电流I较容易达到高精度控制,所以在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,对每一个波段均存在两个工作点位置,在温度和序号均确定的情况下,这一位置表现为电流调谐的范围,也就是起始电流I0 new和终止电流IE new。若将控制流程中的起始电流Io和终止电流IE替换为起始电流I0 new和终止电流IE new,此时通过电流和温度交替控制对各个激光二极管进行波长调谐时,波长相邻调谐波段将不再具有波长重合区域,而是波长连续。进而在调谐以及信号重组后得到了全波段连续的激光输出。而该激光二极管序号电流温度工作点P(b,I,Ta)存入存储单元20。在后续调谐过程控制单元7从存储单元直接调用该参数,激光输出的信号经过波长由低到高的重组后将得到全波段连续的激光输出。
可以看出,本发明以分布式反馈阵列激光器为对象,利用其单片集成多个激光二极管的基础与波长调谐特性,对不同激光二极管分时施加电流调制进行波长调制,同时利用温度实现波段的偏置(平移),这种电流温度交替调制的方法实现了在单片分布式反馈阵列激光器上全波段的全覆盖的连续波长调谐。最重要的是,全部波段实际调谐均是由电流调谐完成,而电流调谐下,可以采用其他通用的非线性校正方法如闭环反馈控制,外时钟频率采样等技术对光频调谐的非线性进行校正,使得调谐过程中随时间的光频率线性变化。线性化调谐信号对于某些应用领域是十分重要的。
在本申请中光谱分析指的是对激光器输出激光的波长进行测量得到激光输出波长值或者其相对变化值的过程,通常波长监测单元是光谱分析的实现装置。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式,而且本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明还可以通过以下示例实现:
1.连续可调谐激光拼接位置的获取方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同的且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对所述每个激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对所述各调谐激光输出进行采集得到对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号;以及
对所述对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号进行光谱分析,根据调谐激光输出信号中光谱重叠区域对应的波长位置确定所述选定的激光二极管的调谐激光输出信号的波长拼接位置,其中所述拼接位置是所述激光二极管序号,所述离散温度值和所述调谐电流的函数。
2.根据示例1所述的方法,其特征在于:对所述离散温度值进行选择以使得每个选定的激光二极管在该多个离散温度值的某一温度值下调谐得到的调谐激光输出的起始波长小于该激光二极管在该多个离散温度值下的相邻且较低温度的电流调谐中的终止波长。
3.根据示例1所述的方法,其特征在于:对所述调谐电流进行控制以使得每个激光二极管在终止温度下的电流调谐得到调谐激光输出的终止波长大于与其相邻的且最大波长更大的激光二极管在起始温度下的电流调谐得到的调谐激光输出的初始波长。
4.根据示例1所述的方法,其特征在于:将所述调谐激光输出信号分出一路进行光谱分析,并根据分析结果确定所述波长拼接位置。
5.连续可调谐激光拼接位置的获取装置,其特征在于,该装置包括以下步骤:
分布式反馈阵列激光器,包括单片上集成的多个具有不同波长的激光二极管,其中所述每个激光二极管具有序号并可通过通过电流或温度进行波长调谐;
存储单元,用于存储分布式反馈阵列激光器的波长拼接位置;
控制单元,配置为对所述分布式反馈阵列激光器进行以下调谐以得到所述波长拼接位置;
在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同的且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对所述每个激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对所述各调谐激光输出进行采集得到对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号;以及
对所述对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号进行光谱分析,根据调谐激光输出信号中光谱重叠区域对应的波长位置确定所述选定的激光二极管的调谐激光输出信号的波长拼接位置,其中所述拼接位置是所述激光二极管序号,所述离散温度值和所述调谐电流的函数。
6.根据示例5所述的装置,其特征在于:对所述离散温度值进行选择以使得每个选定的激光二极管在该多个离散温度值的某一温度值下调谐得到的调谐激光输出的起始波长小于该激光二极管在该多个离散温度值下的相邻且较低温度的电流调谐中的终止波长。
7.根据示例5所述的装置,其特征在于:对所述调谐电流进行控制以使得每个激光二极管在终止温度下的电流调谐得到调谐激光输出的终止波长大于与其相邻的且最大波长更大的激光二极管在起始温度下的电流调谐得到的调谐激光输出的初始波长。
8.根据示例5所述的装置,其特征在于:将所述调谐激光输出信号分出一路进行光谱分析,并根据分析结果确定所述波长拼接位置。
9.连续可调谐激光的输出方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对所述每个激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对所述各调谐激光输出进行采集得到调谐激光输出信号;以及
对所述多个调谐激光输出信号进行光谱分析,根据调谐激光输出信号中光谱重叠区域对应的波长位置确定所述选定的激光二极管的输出的波长拼接位置,其中所述波长拼接位置是激光二极管的序号,所述离散温度值和所述调谐电流的函数;以及
按照得到的波长拼接位置对调谐激光输出信号进行光谱截取并组合出连续可调谐激光。
10.根据示例9的方法,其特征在于:在某一温度下,对选定激光二极管采用电流调谐进行波长调谐,其中,控制调谐电流的起始电流或者终止电流为所述拼接位置为所对应的电流值。
11.根据示例9所述的方法,其特征在于:所述离散温度值是等递增。
12.根据示例9所述的方法,其特征在于:所述激光器的输出波长随所述离散温度值的递增而递增。
13.根据示例9所述的方法,其特征在于:所述激光器的各激光二极管的序号被设置为随着序号的增加,激光器的输出波长是递增的。
14.根据示例9所述的方法,其特征在于:所述激光器的各激光二极管被配置为随着调谐电流值的增加,所述激光器的输出波长是递增的。
15.根据示例9所述的方法,其特征在于:其中,所述离散温度值被配置为任意所述选定激光二极管在所述终止温度下的调谐结束波长大于具有紧邻较大序号的激光二极管在起始温度下的调谐起始波长。
16.根据示例9所述的方法,其特征在于:其中,所述调谐电流被配置为任意所述离散温度值下任意激光二极管的调谐起始波长小于在所述离散温度值中紧邻的且具有较小温度值的温度下该激光二极管的调谐结束波长。
17.根据示例9所述的方法,其特征在于:根据所述波长拼接位置确定的工作点来进行波长调谐来获取所述连续可调谐激光。
18.根据示例17所述的方法,其特征在于:获取所述连续可调谐激光包括在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,设置调谐的起始和终止电流值为所述波长拼接位置所对应的所述工作点所对应的电流值,并用所述工作点对应的起始和终止电流值所替代所述调谐电流的起始电流和终止电流。
19.连续可调谐激光的输出装置,其特征在于:
该装置包括:
分布式反馈阵列激光器,包括单片上集成的多个具有不同波长的激光二极管,其中所述每个激光二极管具有序号并可通过通过电流或温度进行波长调谐;
控制单元,配置为对所述分布式反馈阵列激光器依据波长拼接位置进行调谐以得到连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出;
其中所述波长拼接位置通过以下方法获得:在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同的且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对所述每个激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对所述各调谐激光输出进行采集得到对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号;以及
对所述对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号进行光谱分析,根据调谐激光输出信号中光谱重叠区域对应的波长位置确定所述选定的激光二极管的调谐激光输出信号的波长拼接位置,其中所述拼接位置是所述激光二极管序号,所述离散温度值和所述调谐电流的函数。
20.根据示例19所述的装置,其特征在于:所述的分布式反馈阵列激光器包括具有固定波长间隔的多个激光二极管以及一个多模干涉耦合器,不同的激光二极管可以通过电学手段进行切换与激光输出。
21.根据示例19所述的装置,其特征在于所述的激光器波长监测单元,包括可以输出特征信号的气室或光纤干涉仪或FP标准器或光学谐振腔或中心波长已知的光纤光栅,或可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计,或以上几种的合理组合。
22.根据示例19所述的装置,其特征在于:在某一温度下,对选定激光二极管采用电流调谐进行波长调谐,其中,控制调谐电流的起始电流或者终止电流为所述拼接位置为所对应的电流值。
23.根据示例19所述的装置,其特征在于:所述离散温度值是等递增。
24.根据示例19所述的装置,其特征在于:所述激光器的输出波长随所述离散温度值的递增而递增。
25.根据示例19所述的装置,其特征在于:所述激光器的各激光二极管的序号被设置为随着序号的增加,激光器的输出波长是递增的。
26.根据示例19所述的装置,其特征在于:所述激光器的各激光二极管被配置为随着调谐电流值的增加,所述激光器的输出波长是递增的。
27.根据示例19所述的装置,其特征在于:其中,所述离散温度值被配置为任意所述选定激光二极管在所述终止温度下的调谐结束波长大于具有紧邻较大序号的激光二极管在起始温度下的调谐起始波长。
28.根据示例19所述的装置,其特征在于:其中,所述调谐电流被配置为任意所述离散温度值下任意激光二极管的调谐起始波长小于在所述离散温度值中紧邻的且具有较小温度值的温度下该激光二极管的调谐结束波长。
29.根据示例19所述的装置,其特征在于:根据所述波长拼接位置确定的工作点来进行波长调谐来获取所述连续可调谐激光。
30.根据示例29所述的装置,其特征在于:获取所述连续可调谐激光包括在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,设置调谐的起始和终止电流值为所述波长拼接位置所对应的所述工作点所对应的电流值,并用所述工作点对应的起始和终止电流值所替代所述调谐电流的起始电流和终止电流。
31.连续可调谐激光的输出方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,分别对分布式反馈阵列激光器中选定的多个输出波长逐渐增加的具有的激光二极管依次进行电流调谐得到从起始波长至终止波长的调谐激光输出,其中每个所述激光二极管均对应一个序号;
其中,所述电流调谐被配置为:其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对在上述不同温度下对所述选定的多个激光二极管进行电流调谐的过程中得到的调谐激光输出进行采集得到波长监测信号,其中所述波长检测信号是所述选定的激光二极管的序号、所述离散温度值,以及所述调谐电流的函数;
根据所述波长监测信号中的光谱部分重叠的位置确定每个所述选定的激光二极管的输出的波长拼接位置,其中,所述波长拼接位置是所述激光二极管的序号、所述离散温度值以及所述调谐电流的函数;
提取每个拼接位置对应的激光二极管的序号、离散温度值以及调谐电流值并保存;以及
根据所述保存的激光二极管的序号、离散温度值以及调谐电流值所构成的调谐范围对分布式反馈阵列激光器进行调谐得到连续可调谐的激光输出。
32.根据示例31所述的方法,其特征在于:在某一温度下,对选定激光二极管采用电流调谐进行波长调谐,其中,控制调谐电流的起始电流或者终止电流为所述拼接位置为所对应的电流值。
33.根据示例31所述的方法,其特征在于:所述离散温度值是等递增。
34.根据示例31所述的方法,其特征在于:所述激光器的输出波长随所述离散温度值的递增而递增。
35.根据示例31所述的方法,其特征在于:所述激光器的各激光二极管的序号被设置为随着序号的增加,激光器的输出波长是递增的。
36.根据示例31所述的方法,其特征在于:所述激光器的各激光二极管被配置为随着调谐电流值的增加,所述激光器的输出波长是递增的。
37.根据示例31所述的方法,其特征在于:其中,所述离散温度值被配置为任意所述选定激光二极管在所述终止温度下的调谐结束波长大于具有紧邻较大序号的激光二极管在起始温度下的调谐起始波长。
38.根据示例31所述的方法,其特征在于:其中,所述调谐电流被配置为任意所述离散温度值下任意激光二极管的调谐起始波长小于在所述离散温度值中紧邻的且具有较小温度值的温度下该激光二极管的调谐结束波长。
39.根据示例31所述的方法,其特征在于:根据所述波长拼接位置确定的工作点来进行波长调谐来获取所述连续可调谐激光。
40.根据示例39所述的方法,其特征在于:获取所述连续可调谐激光包括在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,设置调谐的起始和终止电流值为所述波长拼接位置所对应的所述工作点所对应的电流值,并用所述工作点对应的起始和终止电流值所替代所述调谐电流的起始电流和终止电流。
41.连续可调谐激光的输出装置,其特征在于:
该装置包括:
分布式反馈阵列激光器,包括单片上集成的多个具有不同波长的激光二极管,其中所述每个激光二极管具有序号并可通过通过电流或温度进行波长调谐;
存储单元,用于存储分布式反馈阵列激光器的波长拼接位置;
控制单元,配置为对所述分布式反馈阵列激光器依据所述波长拼接位置进行调谐以得到连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出;
其中所述波长拼接位置通过以下方法获得:
在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同的且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对所述每个激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对所述各调谐激光输出进行采集得到对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号;以及
对所述对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号进行光谱分析,根据调谐激光输出信号中光谱重叠区域对应的波长位置确定所述选定的激光二极管的调谐激光输出信号的波长拼接位置,其中所述拼接位置是所述激光二极管序号,所述离散温度值和所述调谐电流的函数。
42.根据示例41所述的装置,其特征在于:所述的分布式反馈阵列激光器包括具有固定波长间隔的多个激光二极管以及一个多模干涉耦合器,不同的激光二极管可以通过电学手段进行切换与激光输出。
43.根据示例41所述的装置,其特征在于所述的激光器波长监测单元,包括可以输出特征信号的气室或光纤干涉仪或FP标准器或光学谐振腔或中心波长已知的光纤光栅,或可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计,或以上几种的合理组合。
44.根据示例41所述的装置,其特征在于:在某一温度下,对选定激光二极管采用电流调谐进行波长调谐,其中,控制调谐电流的起始电流或者终止电流为所述拼接位置为所对应的电流值。
45.根据示例41所述的装置,其特征在于:所述离散温度值是等递增。
46.根据示例41所述的装置,其特征在于:所述激光器的输出波长随所述离散温度值的递增而递增。
47.根据示例41所述的装置,其特征在于:所述激光器的各激光二极管的序号被设置为随着序号的增加,激光器的输出波长是递增的。
48.根据示例41所述的装置,其特征在于:所述激光器的各激光二极管被配置为随着调谐电流值的增加,所述激光器的输出波长是递增的。
49.根据示例41所述的装置,其特征在于:其中,所述离散温度值被配置为任意所述选定激光二极管在所述终止温度下的调谐结束波长大于具有紧邻较大序号的激光二极管在起始温度下的调谐起始波长。
50.根据示例41所述的装置,其特征在于:其中,所述调谐电流被配置为任意所述离散温度值下任意激光二极管的调谐起始波长小于在所述离散温度值中紧邻的且具有较小温度值的温度下该激光二极管的调谐结束波长。
51.根据示例41所述的装置,其特征在于:根据所述波长拼接位置确定的工作点来进行波长调谐来获取所述连续可调谐激光。
52.根据示例51所述的装置,其特征在于:获取所述连续可调谐激光包括在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,设置调谐的起始和终止电流值为所述波长拼接位置所对应的所述工作点所对应的电流值,并用所述工作点对应的起始和终止电流值所替代所述调谐电流的起始电流和终止电流。
53.连续可调谐激光的输出装置,其特征在于该装置包括:
分布式反馈阵列激光器,用于为装置提供单片上集成多个具有不同波长的激光二极管并可通过电流或温度进行波长调谐;
光源调谐电流驱动单元,用于为分布式反馈激光器阵列中的激光二极管提供电流调制信号;
温度控制单元,用于为分布式反馈激光器阵列中的激光二极管施加不同温度;
电学开关,用于切换分布式反馈激光器阵列内不同激光二极管;
激光器波长监测单元,用于监测分布式反馈激光器输出波长以及确定不同光谱之间的拼接位置;
采集单元,用于采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;
控制单元,用于上述光源调谐电流驱动单元、温度控制单元、电学开关、采集单元的时序控制;
数据处理单元,对采集的数据进行处理,包括确定激光输出光信号拼接位置和有效激光输出;以及
存储单元,用于存储数据处理单元得到的有效激光输出以及存储激光输出光信号拼接位置;
其中所述控制单元被配置为通过所述温度控制单元以及所述光源调谐电流驱动单元对所述分布式反馈阵列激光器进行以下调谐:
在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同的且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对所述每个激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对在上述不同温度下对激光器中的所述多个激光二极管依次进行电流调谐的过程中得到的调谐激光输出通过所述采集单元进行采集得到调谐激光输出信号,对所述调谐激光输出信号分出一路进入所述波长监测单元得到波长监测信号;
所述数据处理装置被配置为:
其中所述波长检测信号是所述选定的激光二极管的序号、所述离散温度值,以及所述调谐电流的函数;
根据所述波长监测信号中的光谱部分重叠的位置确定每个所述选定的激光二极管的输出的波长拼接位置,其中,所述波长拼接位置是所述激光二极管的序号、所述离散温度值以及所述调谐电流的函数;
提取每个拼接位置对应的激光二极管的序号、离散温度值以及调谐电流值并保存;以及
根据所述保存的激光二极管的序号、离散温度值以及调谐电流值所构成的调谐范围对分布式反馈阵列激光器进行调谐得到连续可调谐的激光输出。
54.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于:还包括激光二极管选定单元:配置为在所述选定的激光二极管中切换提供激光输出的激光二极管。
55.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于:所述激光二极管选定单元为电学开关。
56.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于:所述的分布式反馈阵列激光器包括具有固定波长间隔的多个激光二极管以及一个多模干涉耦合器,不同的激光二极管可以通过电学手段进行切换与激光输出。
57.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于所述的激光器波长监测单元,包括可以输出特征信号的气室或光纤干涉仪或FP标准器或光学谐振腔或中心波长已知的光纤光栅,或可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计,或以上几种的合理组合。
58.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于:在某一温度下,对选定激光二极管采用电流调谐进行波长调谐,其中,控制调谐电流的起始电流或者终止电流为所述拼接位置为所对应的电流值。
59.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于:所述离散温度值是等递增。
60.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于:所述激光器的输出波长随所述离散温度值的递增而递增。
61.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于:所述激光器的各激光二极管的序号被设置为随着序号的增加,激光器的输出波长是递增的。
62.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于:所述激光器的各激光二极管被配置为随着调谐电流值的增加,所述激光器的输出波长是递增的。
63.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于:其中,所述离散温度值被配置为任意所述选定激光二极管在所述终止温度下的调谐结束波长大于具有紧邻较大序号的激光二极管在起始温度下的调谐起始波长。
64.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于:其中,所述调谐电流被配置为任意所述离散温度值下任意激光二极管的调谐起始波长小于在所述离散温度值中紧邻的且具有较小温度值的温度下该激光二极管的调谐结束波长。
65.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于:根据所述波长拼接位置确定的工作点来进行波长调谐来获取所述连续可调谐激光。
66.根据以上示例中任意一项所述的装置,其特征在于:获取所述连续可调谐激光包括在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,设置调谐的起始和终止电流值为所述波长拼接位置所对应的所述工作点所对应的电流值,并用所述工作点对应的起始和终止电流值所替代所述调谐电流的起始电流和终止电流。
67.连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的方法,其特征在于该方法包含以下步骤:第1步、温度T_1下,对分布式反馈阵列激光器中选定的若干激光二极管从第一个激光二极管(第1号激光二极管)到最后一个激光二极管(第n号激光二极管)依次进行电流调谐,在电流调谐下,第1号激光二极管调谐从λ_(1_start,T_1)调谐至λ_(1_end,T_1)(λ的下角标第一个数表示激光二极管序号,start表示起始波长,end表示终止波长,T及其下角标表示该次设置温度值),第2号激光二极管调谐从λ_(2_start,T_1)调谐至λ_(2_end,T_1),以此类推,第n号激光二极管调谐从λ_(n_start,T_1)调谐至λ_(1_end,T_1);第2步、温度T_2下,对分布式反馈阵列激光器中选定的若干激光二极管从第1号激光二极管到第n号激光二极管依次进行电流调谐,第1号激光二极管从λ_(1_start,T_2)调谐至λ_(1_end,T_2),第2号激光二极管从λ_(2_start,T_2)调谐至λ_(2_end,T_2),以此类推,第n号激光二极管从λ_(n_start,T_2)调谐至λ_(n_end,T_2);第3步、温度T_m下,对分布式反馈阵列激光器中选定的若干激光二极管从第1号激光二极管到第n号激光二极管依次进行电流调谐,第1号激光二极管从λ_(1_start,T_m)调谐至λ_(1_end,T_m),第2号激光二极管从λ_(2_start,T_m)调谐至λ_(2_end,T_m),以此类推,第n号激光二极管从λ_(n_start,T_m)调谐至λ_(n_end,T_m);第4步、在上述不同温度下对分布式反馈阵列激光器中选定的若干激光二极管依次电流调谐,每个激光二极管调谐激光输出光信号记录为S(b,T_a,I),同时将输出的光信号分出一路进入激光器波长监测装置得到信号S_M(b,T_a,I),其中T_a,b,I分别表示温度T_a(a=1,2,..,m,T_1和T_m分别为起始温度和终止温度),激光二极管序号b(b=1,2,..,n,n是最后一号激光二极管)和调谐电流;第5步、确定激光输出光信号拼接位置:根据信号S_M(b,T_a,I)确定相邻波段的拼接位置,该拼接位置的表达形式可以为(1)波长位置P(λ),(2)激光二极管序号电流温度工作点P(b,T_a,I),这两者之间具有对应关系;第6步、有效激光输出,具有如下两种形式的任意一种:(1)按照第5步所得的波长位置P(λ)对激光输出光信号S(b,T_a,I)进行光谱截取与组合,利用激光器波长监测装置对光波长的测量功能或经过该装置的信号特征,确定两个相邻波段中间重合的波长区域,选取重合区域中的某一点作为该相邻波段的光谱拼接点,利用该光谱拼接点对分布式反馈阵列激光器输出的光信号S(b,T_a,I)进行截取与组合,得到新的输出的光信号序列,该序列为大范围,波长连续的激光输出激光信号;(2)将第5步所述的激光二极管序号电流温度工作点P(b,T_a,I)存入存储器件,以后根据该工作点所构成的调谐范围对分布式反馈阵列激光器进行波长调谐,在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,控制起始或者终止电流值为该拼接点所对应的电流值,温度和电流交替调谐过程遵循上述第1步至第3步。
68.根据示例67所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的方法,其中,温度T_a随着序号a的增加,其温度是等递增的且激光器的输出波长是递增的,分布式反馈阵列激光器内部激光二极管随着序号b的增加,激光器的输出波长是递增的,随着电流I的增加,激光器的输出波长是递增的。
69.根据示例66或67所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的方法,其中,应保证所述在终止温度T_m下第b-1个激光二极管的调谐结束波长λ_(b-1_end,T_m)大于在起始温度T_1下第b个激光二极管的调谐起始波长λ_(b_start,T_1)。
70.根据示例66或67所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的方法,其中,应保证所述在T_a温度下第b个激光二极管的调谐起始波长λ_(b_start,T_a)小于在T_(a-1)温度下第b个激光二极管的调谐结束波长λ_(b_end,T_(a-1))。
71.连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其特征在于该装置包括:分布式反馈阵列激光器,用于为装置提供单片上集成多个具有不同波长的激光二极管并可通过电流或温度进行波长调谐;光源调谐电流驱动单元,用于为分布式反馈激光器阵列中的激光二极管提供电流调制信号;温度控制单元,用于为分布式反馈激光器阵列中的激光二极管施加不同温度;电学开关,用于切换分布式反馈激光器阵列内不同激光二极管;激光器波长监测单元,用于监测分布式反馈激光器输出波长以及确定不同光谱之间的拼接位置;采集单元,用于采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;数据处理单元,对采集的数据进行处理,包括确定激光输出光信号拼接位置和有效激光输出;控制单元,用于上述光源调谐电流驱动单元、温度控制单元、电学开关、采集单元的时序控制;存储单元,用于存储数据处理单元得到的有效激光输出以及存储激光输出光信号拼接位置。
72.根据示例71所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其特征在于所述的分布式反馈阵列激光器包括具有固定波长间隔的多个激光二极管以及一个多模干涉耦合器,不同的激光二极管可以通过电学手段进行切换与激光输出。
73.根据示例71所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其特征在于所述的激光器波长监测单元,包括可以输出特征信号的气室或光纤干涉仪或FP标准器或中心波长已知的光纤光栅,或可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计,或以上几种的合理组合。
74.根据示例71所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其特征在于控制单元的控制流程包括:
控制温度控制单元对分布式反馈阵列激光器施加温度为T_1,控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第1号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第1号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第1号激光二极管从λ_(1_start,T_1)调谐至λ_(1_end,T_1),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第2号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第2号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第2号激光二极管从λ_(2_start,T_1)调谐至λ_(2_end,T_1),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;以此类推,控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第n号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第n号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第n号激光二极管从λ_(n_start,T_1)调谐至λ_(n_end,T_1),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;
控制温度控制单元对分布式反馈阵列激光器施加温度为T_2,控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第1号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第1号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从起始电流I_o调至终止电流I_E下,第1号激光二极管从λ_(1_start,T_2)调谐至λ_(1_end,T_2),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第2号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第2号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第2号激光二极管从λ_(2_start,T_2)调谐至λ_(2_end,T_2),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数,同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;以此类推,控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第n号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第n号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第n号激光二极管从λ_(n_start,T_2)调谐至λ_(1_end,T_2);
控制温度控制单元依此类推,控制温度控制单元对分布式反馈阵列激光器施加温度为T_m,控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第1号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第1号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第1号激光二极管从λ_(1_start,T_m)调谐至λ_(1_end,T_m),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第2号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第2号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第2号激光二极管从λ_(2_start,T_m)调谐至λ_(2_end,T_m),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;以此类推,控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第n号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第n号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第n号激光二极管λ_(n_start,T_m)调谐至λ_(n_end,T_m),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数。
75.根据示例71所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其特征在于所述的数据处理单元包括确定激光输出光信号拼接位置和有效激光输出,包括
利用采集单元采集的激光器波长监测单元输出的信号或者其读数,确定两个相邻波段中间重合的波长区域,选取重合区域中的某一点作为该相邻波段的光谱拼接点;该拼接位置的表达形式可以为(1)波长位置P(λ),(2)激光二极管序号电流温度工作点P(b,T_a,I),这两者之间具有对应关系;利用上述的波长位置P(λ)对分布式反馈阵列激光器输出的光信号进行截取与组合,得到新的输出的光信号序列,该序列为最终需求的全波段的连续的激光信号。
76.根据示例以上示例任意一项所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其特征在于所述的控制单元的控制流程包括根据拼接位置来进行波长调谐来获取有效激光输出,具体为将所述的激光二极管序号电流温度工作点P(b,T_a,I)存入存储单元,在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,控制单元从存储单元调入该工作点,并设置调谐的起始和终止电流值为该工作点所对应的电流值,调谐过程和示例8所述的控制单元的控制流程一致,只是此时的电流调谐范围I_o和I_E分别被工作点P(b,T_a,I)对应的起始和终止电流值所替代。

Claims (76)

1.连续可调谐激光拼接位置的获取方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同的且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对每个所述激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对所述各调谐激光输出进行采集得到对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号;以及
对所述对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号进行光谱分析,根据调谐激光输出信号中光谱重叠区域对应的波长位置确定所述选定的激光二极管的调谐激光输出信号的波长拼接位置,其中所述拼接位置是所述激光二极管序号,所述离散温度值和所述调谐电流的函数。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:对所述离散温度值进行选择以使得每个选定的激光二极管在该多个离散温度值的某一温度值下调谐得到的调谐激光输出的起始波长小于该激光二极管在该多个离散温度值下的相邻且较低温度的电流调谐中的终止波长。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:对所述调谐电流进行控制以使得每个激光二极管在终止温度下的电流调谐得到调谐激光输出的终止波长大于与其相邻的且最大波长更大的激光二极管在起始温度下的电流调谐得到的调谐激光输出的初始波长。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:将所述调谐激光输出信号分出一路进行光谱分析,并根据分析结果确定所述波长拼接位置。
5.连续可调谐激光拼接位置的获取装置,其特征在于,该装置被包括:
分布式反馈阵列激光器,包括单片上集成的多个具有不同波长的激光二极管,其中每个所述激光二极管具有序号并可通过电流或温度进行波长调谐;
存储单元,用于存储分布式反馈阵列激光器的波长拼接位置;
控制单元,配置为对所述分布式反馈阵列激光器进行以下调谐以得到所述波长拼接位置;
在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同的且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对每个所述激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对所述各调谐激光输出进行采集得到对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号;以及
对所述对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号进行光谱分析,根据调谐激光输出信号中光谱重叠区域对应的波长位置确定所述选定的激光二极管的调谐激光输出信号的波长拼接位置,其中所述拼接位置是所述激光二极管序号,所述离散温度值和所述调谐电流的函数。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于:对所述离散温度值进行选择以使得每个选定的激光二极管在该多个离散温度值的某一温度值下调谐得到的调谐激光输出的起始波长小于该激光二极管在该多个离散温度值下的相邻且较低温度的电流调谐中的终止波长。
7.根据权利要求5所述的装置,其特征在于:对所述调谐电流进行控制以使得每个激光二极管在终止温度下的电流调谐得到调谐激光输出的终止波长大于与其相邻的且最大波长更大的激光二极管在起始温度下的电流调谐得到的调谐激光输出的初始波长。
8.根据权利要求5所述的装置,其特征在于:将所述调谐激光输出信号分出一路进行光谱分析,并根据分析结果确定所述波长拼接位置。
9.连续可调谐激光的输出方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对每个所述激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对所述各调谐激光输出进行采集得到调谐激光输出信号;以及
对所述多个调谐激光输出信号进行光谱分析,根据调谐激光输出信号中光谱重叠区域对应的波长位置确定所述选定的激光二极管的输出的波长拼接位置,其中所述波长拼接位置是激光二极管的序号,所述离散温度值和所述调谐电流的函数;以及
按照得到的波长拼接位置对调谐激光输出信号进行光谱截取并组合出连续可调谐激光。
10.根据权利要求9的方法,其特征在于:在某一温度下,对选定激光二极管采用电流调谐进行波长调谐,其中,控制调谐电流的起始电流或者终止电流为所述拼接位置为所对应的电流值。
11.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:所述离散温度值是等递增。
12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:所述激光器的输出波长随所述离散温度值的递增而递增。
13.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:所述激光器的各激光二极管的序号被设置为随着序号的增加,激光器的输出波长是递增的。
14.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:所述激光器的各激光二极管被配置为随着调谐电流值的增加,所述激光器的输出波长是递增的。
15.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:其中,所述离散温度值被配置为任意所述选定激光二极管在所述终止温度下的调谐结束波长大于具有紧邻较大序号的激光二极管在起始温度下的调谐起始波长。
16.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:其中,所述调谐电流被配置为任意所述离散温度值下任意激光二极管的调谐起始波长小于在所述离散温度值中紧邻的且具有较小温度值的温度下该激光二极管的调谐结束波长。
17.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:根据所述波长拼接位置确定的工作点来进行波长调谐来获取所述连续可调谐激光。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于:获取所述连续可调谐激光包括在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,设置调谐的起始和终止电流值为所述波长拼接位置所对应的所述工作点所对应的电流值,并用所述工作点对应的起始和终止电流值所替代所述调谐电流的起始电流和终止电流。
19.连续可调谐激光的输出装置,其特征在于:
该装置包括:
分布式反馈阵列激光器,包括单片上集成的多个具有不同波长的激光二极管,其中每个所述激光二极管具有序号并可通过电流或温度进行波长调谐;
控制单元,配置为对所述分布式反馈阵列激光器依据波长拼接位置进行调谐以得到连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出;
其中所述波长拼接位置通过以下方法获得:在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同的且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对每个所述激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对所述各调谐激光输出进行采集得到对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号;以及
对所述对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号进行光谱分析,根据调谐激光输出信号中光谱重叠区域对应的波长位置确定所述选定的激光二极管的调谐激光输出信号的波长拼接位置,其中所述拼接位置是所述激光二极管序号,所述离散温度值和所述调谐电流的函数。
20.根据权利要求19所述的装置,其特征在于:所述的分布式反馈阵列激光器包括具有固定波长间隔的多个激光二极管以及一个多模干涉耦合器,不同的激光二极管可以通过电学手段进行切换与激光输出。
21.根据权利要求19所述的装置,其特征在于还包括耦合于所述控制单元的激光器波长监测单元用于监测在波长调谐过程中分布式反馈激光器阵列输出波长以及确定不同光谱之间的拼接位置,所述激光器波长监测单元,包括可以输出特征信号的气室或光纤干涉仪或FP标准器或光学谐振腔或中心波长已知的光纤光栅,或可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计,或以上几种的组合。
22.根据权利要求19所述的装置,其特征在于:在某一温度下,对选定激光二极管采用电流调谐进行波长调谐,其中,控制调谐电流的起始电流或者终止电流为所述拼接位置为所对应的电流值。
23.根据权利要求19所述的装置,其特征在于:所述离散温度值是等递增。
24.根据权利要求19所述的装置,其特征在于:所述激光器的输出波长随所述离散温度值的递增而递增。
25.根据权利要求19所述的装置,其特征在于:所述激光器的各激光二极管的序号被设置为随着序号的增加,激光器的输出波长是递增的。
26.根据权利要求19所述的装置,其特征在于:所述激光器的各激光二极管被配置为随着调谐电流值的增加,所述激光器的输出波长是递增的。
27.根据权利要求19所述的装置,其特征在于:其中,所述离散温度值被配置为任意所述选定激光二极管在所述终止温度下的调谐结束波长大于具有紧邻较大序号的激光二极管在起始温度下的调谐起始波长。
28.根据权利要求19所述的装置,其特征在于:其中,所述调谐电流被配置为任意所述离散温度值下任意激光二极管的调谐起始波长小于在所述离散温度值中紧邻的且具有较小温度值的温度下该激光二极管的调谐结束波长。
29.根据权利要求19所述的装置,其特征在于:根据所述波长拼接位置确定的工作点来进行波长调谐来获取所述连续可调谐激光。
30.根据权利要求29所述的装置,其特征在于:获取所述连续可调谐激光包括在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,设置调谐的起始和终止电流值为所述波长拼接位置所对应的所述工作点所对应的电流值,并用所述工作点对应的起始和终止电流值所替代所述调谐电流的起始电流和终止电流。
31.连续可调谐激光的输出方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,分别对分布式反馈阵列激光器中选定的多个输出波长逐渐增加的激光二极管依次进行电流调谐得到从起始波长至终止波长的调谐激光输出,其中每个所述激光二极管均对应一个序号;
其中,所述电流调谐被配置为:其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对在上述不同温度下对所述选定的多个激光二极管进行电流调谐的过程中得到的调谐激光输出进行采集得到波长监测信号,其中所述波长监测信号是所述选定的激光二极管的序号、所述离散温度值,以及所述调谐电流的函数;
根据所述波长监测信号中的光谱部分重叠的位置确定每个所述选定的激光二极管的输出的波长拼接位置,其中,所述波长拼接位置是所述激光二极管的序号、所述离散温度值以及所述调谐电流的函数;
提取每个拼接位置对应的激光二极管的序号、离散温度值以及调谐电流值并保存;以及
根据所述保存的激光二极管的序号、离散温度值以及调谐电流值所构成的调谐范围对分布式反馈阵列激光器进行调谐得到连续可调谐的激光输出。
32.根据权利要求31所述的方法,其特征在于:在某一温度下,对选定激光二极管采用电流调谐进行波长调谐,其中,控制调谐电流的起始电流或者终止电流为所述拼接位置为所对应的电流值。
33.根据权利要求31所述的方法,其特征在于:所述离散温度值是等递增。
34.根据权利要求31所述的方法,其特征在于:所述激光器的输出波长随所述离散温度值的递增而递增。
35.根据权利要求31所述的方法,其特征在于:所述激光器的各激光二极管的序号被设置为随着序号的增加,激光器的输出波长是递增的。
36.根据权利要求31所述的方法,其特征在于:所述激光器的各激光二极管被配置为随着调谐电流值的增加,所述激光器的输出波长是递增的。
37.根据权利要求31所述的方法,其特征在于:其中,所述离散温度值被配置为任意所述选定激光二极管在所述终止温度下的调谐结束波长大于具有紧邻较大序号的激光二极管在起始温度下的调谐起始波长。
38.根据权利要求31所述的方法,其特征在于:其中,所述调谐电流被配置为任意所述离散温度值下任意激光二极管的调谐起始波长小于在所述离散温度值中紧邻的且具有较小温度值的温度下该激光二极管的调谐结束波长。
39.根据权利要求31所述的方法,其特征在于:根据所述波长拼接位置确定的工作点来进行波长调谐来获取所述连续可调谐激光。
40.根据权利要求39所述的方法,其特征在于:获取所述连续可调谐激光包括在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,设置调谐的起始和终止电流值为所述波长拼接位置所对应的所述工作点所对应的电流值,并用所述工作点对应的起始和终止电流值所替代所述调谐电流的起始电流和终止电流。
41.连续可调谐激光的输出装置,其特征在于:
该装置包括:
分布式反馈阵列激光器,包括单片上集成的多个具有不同波长的激光二极管,其中每个所述激光二极管具有序号并可通过电流或温度进行波长调谐;
存储单元,用于存储分布式反馈阵列激光器的波长拼接位置;
控制单元,配置为对所述分布式反馈阵列激光器依据所述波长拼接位置进行调谐以得到连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出;
其中所述波长拼接位置通过以下方法获得:
在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同的且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对每个所述激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对所述各调谐激光输出进行采集得到对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号;以及
对所述对应每个选定的激光二极管的调谐激光输出信号进行光谱分析,根据调谐激光输出信号中光谱重叠区域对应的波长位置确定所述选定的激光二极管的调谐激光输出信号的波长拼接位置,其中所述波长拼接位置是所述激光二极管序号,所述离散温度值和所述调谐电流的函数。
42.根据权利要求41所述的装置,其特征在于:所述的分布式反馈阵列激光器包括具有固定波长间隔的多个激光二极管以及一个多模干涉耦合器,不同的激光二极管通过电学手段进行切换与激光输出。
43.根据权利要求41所述的装置,其特征在于:还包括耦合于所述控制单元的激光器波长监测单元用于监测在波长调谐过程中分布式反馈激光器阵列输出波长以及确定不同光谱之间的波长拼接位置,所述的激光器波长监测单元包括可以输出特征信号的气室或光纤干涉仪或FP标准器或光学谐振腔或中心波长已知的光纤光栅,或可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计,或以上几种的组合。
44.根据权利要求41所述的装置,其特征在于:在某一温度下,对选定激光二极管采用电流调谐进行波长调谐,其中,控制调谐电流的起始电流或者终止电流为所述波长拼接位置为所对应的电流值。
45.根据权利要求41所述的装置,其特征在于:所述离散温度值是等递增。
46.根据权利要求41所述的装置,其特征在于:所述激光器的输出波长随所述离散温度值的递增而递增。
47.根据权利要求41所述的装置,其特征在于:所述激光器的各激光二极管的序号被设置为随着序号的增加,激光器的输出波长是递增的。
48.根据权利要求41所述的装置,其特征在于:所述激光器的各激光二极管被配置为随着调谐电流值的增加,所述激光器的输出波长是递增的。
49.根据权利要求41所述的装置,其特征在于:其中,所述离散温度值被配置为任意所述选定激光二极管在所述终止温度下的调谐结束波长大于具有紧邻较大序号的激光二极管在起始温度下的调谐起始波长。
50.根据权利要求41所述的装置,其特征在于:其中,所述调谐电流被配置为任意所述离散温度值下任意激光二极管的调谐起始波长小于在所述离散温度值中紧邻的且具有较小温度值的温度下该激光二极管的调谐结束波长。
51.根据权利要求41所述的装置,其特征在于:根据所述波长拼接位置确定的工作点来进行波长调谐来获取所述连续可调谐激光。
52.根据权利要求51所述的装置,其特征在于:获取所述连续可调谐激光包括在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,设置调谐的起始和终止电流值为所述波长拼接位置所对应的所述工作点所对应的电流值,并用所述工作点对应的起始和终止电流值所替代所述调谐电流的起始电流和终止电流。
53.连续可调谐激光的输出装置,其特征在于该装置包括:
分布式反馈阵列激光器,用于为装置提供单片上集成多个具有不同波长的激光二极管并可通过电流或温度进行波长调谐;
光源调谐电流驱动单元,用于为分布式反馈激光器阵列中的激光二极管提供电流调制信号;
温度控制单元,用于为分布式反馈激光器阵列中的激光二极管施加不同温度;
电学开关,用于切换分布式反馈激光器阵列内不同激光二极管;
激光器波长监测单元,用于监测分布式反馈激光器输出波长以及确定不同光谱之间的波长拼接位置;
采集单元,用于采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;
控制单元,用于上述光源调谐电流驱动单元、温度控制单元、电学开关、采集单元的时序控制;
数据处理单元,对采集的数据进行处理,包括确定激光输出光信号拼接位置和有效激光输出;以及
存储单元,用于存储数据处理单元得到的有效激光输出以及存储激光输出光信号拼接位置;
其中所述控制单元被配置为通过所述温度控制单元以及所述光源调谐电流驱动单元对所述分布式反馈阵列激光器进行以下调谐:
在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同的且具有不同序号的激光二极管的分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过施加调谐电流进行调谐得到针对每个所述激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠;
对在上述不同温度下对激光器中的所述多个激光二极管依次进行电流调谐的过程中得到的调谐激光输出通过所述采集单元进行采集得到调谐激光输出信号,对所述调谐激光输出信号分出一路进入所述波长监测单元得到波长监测信号;
所述数据处理单元被配置为:
其中所述波长监测信号是所述选定的激光二极管的序号、所述离散温度值,以及所述调谐电流的函数;
根据所述波长监测信号中的光谱部分重叠的位置确定每个所述选定的激光二极管的输出的波长拼接位置,其中,所述波长拼接位置是所述激光二极管的序号、所述离散温度值以及所述调谐电流的函数;
提取每个波长拼接位置对应的激光二极管的序号、离散温度值以及调谐电流值并保存;以及
根据所述保存的激光二极管的序号、离散温度值以及调谐电流值所构成的调谐范围对分布式反馈阵列激光器进行调谐得到连续可调谐的激光输出。
54.根据权利要求53所述的装置,其特征在于:还包括激光二极管选定单元:配置为在所述选定的激光二极管中切换提供所述激光输出的激光二极管。
55.根据权利要求54所述的装置,其特征在于:所述激光二极管选定单元为电学开关。
56.根据权利要求53所述的装置,其特征在于:所述的分布式反馈阵列激光器包括具有固定波长间隔的多个激光二极管以及一个多模干涉耦合器,不同的激光二极管可以通过电学手段进行切换与激光输出。
57.根据权利要求53所述的装置,其特征在于所述的激光器波长监测单元,包括可以输出特征信号的气室或光纤干涉仪或FP标准器或光学谐振腔或中心波长已知的光纤光栅,或可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计,或以上几种的合理组合。
58.根据权利要求54所述的装置,其特征在于:在某一温度下,对选定激光二极管采用电流调谐进行波长调谐,其中,控制调谐电流的起始电流或者终止电流为所述波长拼接位置为所对应的电流值。
59.根据权利要求54所述的装置,其特征在于:所述离散温度值是等递增。
60.根据权利要求54所述的装置,其特征在于:所述激光器的输出波长随所述离散温度值的递增而递增。
61.根据权利要求54所述的装置,其特征在于:所述激光器的各激光二极管的序号被设置为随着序号的增加,激光器的输出波长是递增的。
62.根据权利要求54所述的装置,其特征在于:所述激光器的各激光二极管被配置为随着调谐电流值的增加,所述激光器的输出波长是递增的。
63.根据权利要求54所述的装置,其特征在于:其中,所述离散温度值被配置为任意所述选定激光二极管在所述终止温度下的调谐结束波长大于具有紧邻较大序号的激光二极管在起始温度下的调谐起始波长。
64.根据权利要求54所述的装置,其特征在于:其中,所述调谐电流被配置为任意所述离散温度值下任意激光二极管的调谐起始波长小于在所述离散温度值中紧邻的且具有较小温度值的温度下该激光二极管的调谐结束波长。
65.根据权利要求54所述的装置,其特征在于:根据所述波长拼接位置确定的工作点来进行波长调谐来获取所述连续可调谐激光。
66.根据权利要求65所述的装置,其特征在于:获取所述连续可调谐激光包括在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,设置调谐的起始和终止电流值为所述波长拼接位置所对应的所述工作点所对应的电流值,并用所述工作点对应的起始和终止电流值所替代所述调谐电流的起始电流和终止电流。
67.连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的方法,其特征在于该方法包含以下步骤:第1步、温度T_1下,对分布式反馈阵列激光器中选定的若干激光二极管第1号激光二极管到第n号激光二极管依次进行电流调谐,在电流调谐下,第1号激光二极管调谐从λ_(1_start,T_1)调谐至λ_(1_end,T_1),其中λ的下角标第一个数表示激光二极管序号,start表示起始波长,end表示终止波长,T及其下角标表示该次设置温度值,第2号激光二极管调谐从λ_(2_start,T_1)调谐至λ_(2_end,T_1),以此类推,第n号激光二极管调谐从λ_(n_start,T_1)调谐至λ_(1_end,T_1);第2步、温度T_2下,对分布式反馈阵列激光器中选定的若干激光二极管从第1号激光二极管到第n号激光二极管依次进行电流调谐,第1号激光二极管从λ_(1_start,T_2)调谐至λ_(1_end,T_2),第2号激光二极管从λ_(2_start,T_2)调谐至λ_(2_end,T_2),以此类推,第n号激光二极管从λ_(n_start,T_2)调谐至λ_(n_end,T_2);第3步、温度T_m下,对分布式反馈阵列激光器中选定的若干激光二极管从第1号激光二极管到第n号激光二极管依次进行电流调谐,第1号激光二极管从λ_(1_start,T_m)调谐至λ_(1_end,T_m),第2号激光二极管从λ_(2_start,T_m)调谐至λ_(2_end,T_m),以此类推,第n号激光二极管从λ_(n_start,T_m)调谐至λ_(n_end,T_m);第4步、在上述不同温度下对分布式反馈阵列激光器中选定的若干激光二极管依次电流调谐,每个激光二极管调谐激光输出光信号记录为S(b,T_a,I),同时将输出的光信号分出一路进入激光器波长监测装置得到信号S_M(b,T_a,I),其中T_a,b,I分别表示温度T_a,其中a=1,2,..,m,T_1和T_m分别为起始温度和终止温度,激光二极管序号b,其中b=1,2,..,n,n是最后一号激光二极管,和调谐电流;第5步、确定激光输出光信号拼接位置:根据信号S_M(b,T_a,I)确定相邻波段的拼接位置,该拼接位置的表达形式可以为(1)波长位置P(λ),(2)激光二极管序号电流温度工作点P(b,T_a,I),这两者之间具有对应关系;第6步、有效激光输出,具有如下两种形式的任意一种:(1)按照第5步所得的波长位置P(λ)对激光输出光信号S(b,T_a,I)进行光谱截取与组合,利用激光器波长监测装置对光波长的测量功能或经过该装置的信号特征,确定两个相邻波段中间重合的波长区域,选取重合区域中的某一点作为该相邻波段的光谱拼接点,利用该光谱拼接点对分布式反馈阵列激光器输出的光信号S(b,T_a,I)进行截取与组合,得到新的输出的光信号序列,该序列为大范围,波长连续的激光输出激光信号;(2)将第5步所述的激光二极管序号电流温度工作点P(b,T_a,I)存入存储器件,以后根据该工作点所构成的调谐范围对分布式反馈阵列激光器进行波长调谐,在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,控制起始或者终止电流值为该拼接点所对应的电流值,温度和电流交替调谐过程遵循上述第1步至第3步。
68.根据权利要求67所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的方法,其中,温度T_a随着序号a的增加,其温度是等递增的且激光器的输出波长是递增的,分布式反馈阵列激光器内部激光二极管随着序号b的增加,激光器的输出波长是递增的,随着电流I的增加,激光器的输出波长是递增的。
69.根据权利要求67或68所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的方法,其中,应保证所述在终止温度T_m下第b-1个激光二极管的调谐结束波长λ_(b-1_end,T_m)大于在起始温度T_1下第b个激光二极管的调谐起始波长λ_(b_start,T_1)。
70.根据权利要求67或68所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的方法,其中,应保证所述在T_a温度下第b个激光二极管的调谐起始波长λ_(b_start,T_a)小于在T_(a-1)温度下第b个激光二极管的调谐结束波长λ_(b_end,T_(a-1))。
71.连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其特征在于该装置包括:分布式反馈阵列激光器,用于为装置提供单片上集成多个具有不同波长的激光二极管并可通过电流或温度进行波长调谐;光源调谐电流驱动单元,用于为分布式反馈激光器阵列中的激光二极管提供电流调制信号;温度控制单元,用于为分布式反馈激光器阵列中的激光二极管施加不同温度;电学开关,用于切换分布式反馈激光器阵列内不同激光二极管;激光器波长监测单元,用于监测分布式反馈激光器输出波长以及确定不同光谱之间的拼接位置;采集单元,用于采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;数据处理单元,对采集的数据进行处理,包括确定激光输出光信号拼接位置和有效激光输出;控制单元,用于上述光源调谐电流驱动单元、温度控制单元、电学开关、采集单元的时序控制;存储单元,用于存储数据处理单元得到的有效激光输出以及存储激光输出光信号拼接位置;
其中,通过所述温度控制单元在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下,对包括多个在相同温度下输出波长范围不同的且具有不同序号的激光二极管的所述分布式反馈阵列激光器中选定的所述激光二极管通过所述光源调谐电流驱动单元施加调谐电流进行调谐得到针对每个所述激光二极管的且分别对应于所述各离散温度值的调谐激光输出;其中,对所述离散温度值进行选择以使同一激光二极管在相邻离散温度值下的调谐激光输出在光谱上部分重叠;且对所述调谐电流进行控制以使得相邻激光二极管中波长较低的激光二级管在终止温度下通过电流调谐所覆盖的调谐激光输出的光谱与其中波长较高的激光二极管在初始温度下通过电流调谐所得到的调谐激光输出的光谱部分重叠。
72.根据权利要求71所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其特征在于所述的分布式反馈阵列激光器包括具有固定波长间隔的多个激光二极管以及一个多模干涉耦合器,不同的激光二极管可以通过电学手段进行切换与激光输出。
73.根据权利要求71所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其特征在于:还包括耦合于所述控制单元的激光器波长监测单元用于监测在波长调谐过程中分布式反馈激光器阵列输出波长以及确定不同光谱之间的拼接位置,所述激光器波长监测单元包括可以输出特征信号的气室或光纤干涉仪或FP标准器或中心波长已知的光纤光栅,或可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计,或以上几种的合理组合。
74.根据权利要求71所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其特征在于控制单元的控制流程包括:
控制温度控制单元对分布式反馈阵列激光器施加温度为T_1,控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第1号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第1号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第1号激光二极管从λ_(1_start,T_1)调谐至λ_(1_end,T_1),其中λ的下角标第一个数表示激光二极管序号,start表示起始波长,end表示终止波长,T及其下角标表示该次设置温度值,同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第2号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第2号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第2号激光二极管从λ_(2_start,T_1)调谐至λ_(2_end,T_1),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;以此类推,控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第n号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第n号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第n号激光二极管从λ_(n_start,T_1)调谐至λ_(n_end,T_1),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;
控制温度控制单元对分布式反馈阵列激光器施加温度为T_2,控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第1号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第1号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从起始电流I_o调至终止电流I_E下,第1号激光二极管从λ_(1_start,T_2)调谐至λ_(1_end,T_2),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第2号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第2号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第2号激光二极管从λ_(2_start,T_2)调谐至λ_(2_end,T_2),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数,同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;以此类推,控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第n号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第n号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第n号激光二极管从λ_(n_start,T_2)调谐至λ_(1_end,T_2);
控制温度控制单元依此类推,控制温度控制单元对分布式反馈阵列激光器施加温度为T_m,控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第1号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第1号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第1号激光二极管从λ_(1_start,T_m)调谐至λ_(1_end,T_m),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第2号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第2号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第2号激光二极管从λ_(2_start,T_m)调谐至λ_(2_end,T_m),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数;以此类推,控制电学开关将分布式反馈激光器阵列切换至第n号激光二极管,控制光源调谐电流驱动单元输出电流调制信号,驱动分布式反馈阵列激光器中的第n号激光二极管进行波长调谐,在电流调谐从I_o调至I_E下,第n号激光二极管λ_(n_start,T_m)调谐至λ_(n_end,T_m),同时控制采集单元采集激光器波长监测单元输出的信号或者其读数。
75.根据权利要求71所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其特征在于所述的数据处理单元包括确定激光输出光信号拼接位置和有效激光输出,包括利用采集单元采集的激光器波长监测单元输出的信号或者其读数,确定两个相邻波段中间重合的波长区域,选取重合区域中的某一点作为该相邻波段的光谱拼接点;该拼接位置的表达形式可以为(1)波长位置P(λ),(2)激光二极管序号电流温度工作点P(b,T_a,I),这两者之间具有对应关系;利用上述的波长位置P(λ)对分布式反馈阵列激光器输出的光信号进行截取与组合,得到新的输出的光信号序列,该序列为最终需求的全波段的连续的激光信号。
76.根据权利要求权利要求71至75中任意一项所述的连续可调谐且调谐线性度可控的激光输出的装置,其特征在于:所述的控制单元的控制流程包括根据所述拼接位置来进行波长调谐来获取有效激光输出,具体为将所述的激光二极管序号电流温度工作点P(b,T_a,I)存入存储单元,在某一温度下,对某一序号的激光二极管采用电流调谐进行波长调谐时,控制单元从存储单元调入该工作点,并设置调谐的起始和终止电流值为该工作点所对应的电流值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114204406B (zh) * 2021-10-13 2023-11-28 南京华飞光电科技有限公司 一种非气密性封装的半导体激光器波长调谐方法及激光器
CN117348241B (zh) * 2023-12-04 2024-02-13 长春理工大学 一种应用于多波长液晶可调谐滤波器的透射因子设计方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201656245U (zh) * 2010-01-28 2010-11-24 深圳市安捷工业光电有限公司 光纤传感用波长可调谐光源
CN203491504U (zh) * 2013-09-23 2014-03-19 南京威宁锐克信息技术有限公司 可调谐激光器
US8953650B2 (en) * 2011-10-18 2015-02-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method to control emission wavelength of tunable laser diode
CN105024280A (zh) * 2015-08-10 2015-11-04 穆林冉 一种波长可调谐激光器
CN106207747A (zh) * 2016-08-24 2016-12-07 深圳新飞通光电子技术有限公司 并行可调谐激光模块及其实现各通道间频率微调补偿的方法
JP6510895B2 (ja) * 2015-06-05 2019-05-08 日本電信電話株式会社 波長可変レーザアレイ及び波長可変レーザアレイの波長制御方法
CN110429467A (zh) * 2019-07-15 2019-11-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 集成化外腔半导体激光器的无跳模调频控制方法
CN110620331A (zh) * 2019-09-26 2019-12-27 哈尔滨工业大学 Dfb阵列高速大范围连续可调谐方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7826509B2 (en) * 2006-12-15 2010-11-02 President And Fellows Of Harvard College Broadly tunable single-mode quantum cascade laser sources and sensors

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201656245U (zh) * 2010-01-28 2010-11-24 深圳市安捷工业光电有限公司 光纤传感用波长可调谐光源
US8953650B2 (en) * 2011-10-18 2015-02-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method to control emission wavelength of tunable laser diode
CN203491504U (zh) * 2013-09-23 2014-03-19 南京威宁锐克信息技术有限公司 可调谐激光器
JP6510895B2 (ja) * 2015-06-05 2019-05-08 日本電信電話株式会社 波長可変レーザアレイ及び波長可変レーザアレイの波長制御方法
CN105024280A (zh) * 2015-08-10 2015-11-04 穆林冉 一种波长可调谐激光器
CN106207747A (zh) * 2016-08-24 2016-12-07 深圳新飞通光电子技术有限公司 并行可调谐激光模块及其实现各通道间频率微调补偿的方法
CN110429467A (zh) * 2019-07-15 2019-11-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 集成化外腔半导体激光器的无跳模调频控制方法
CN110620331A (zh) * 2019-09-26 2019-12-27 哈尔滨工业大学 Dfb阵列高速大范围连续可调谐方法

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