CN209844205U - 窄线宽半导体激光器驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供窄线宽半导体激光器驱动装置，该装置包括激励电源、激光器、分路器、布拉格光栅、比较器电路、环路滤波器，激励电源与激光器连接，激光器分别与分路器输入端和比较器电路的第一输入端连接，分路器的一个输出端与布拉格光栅的输入端连接，布拉格光栅的反射端与比较器电路的第二输入端连接，比较器电路的输出端与环路滤波器的输入端连接，环路滤波器的输出端与激励电源连接；激光器分别向比较器电路的第一输入端和分路器发送激光信号，分路器向布拉格光栅发送分光信号，布拉格光栅向比较器电路的第二输入端发送反射光信号，比较器电路向环路滤波器发送参考电信号，环路滤波器向激励电源发送校正电信号。本实用新型可减小激光器线宽。

Description

窄线宽半导体激光器驱动装置

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，具体的，涉及一种窄线宽半导体激光器驱动装置。

背景技术

半导体激光器因其具有电光直接转换效率高、体积小、寿命长等优点，已广泛应用于光通信和光电传感领域。但是由于线宽问题的存在，难以满足其在光传感等领域的要求。在互联网领域、高速通信领域，高稳定度的窄线宽激光器是高灵敏度光纤传感系统和相干光通信系统的核心器件。因此，实现窄线宽激光器器件具有十分重要的意义。窄线宽激光器可以增大通信距离，在光通信领域虽然光纤激光器有更窄的线宽，但是由于半导体激光器在体积、功耗、尺寸等各方面都会比光纤激光器有更大的优势，非常有益于应用在前沿科学研究方面以及国防安全领域，因此窄线宽的半导体激光器具有非常重要的应用价值，将会有更广泛的应用。要得到功率稳定的窄线宽输出，需要有设计良好的结构和驱动电路，以及减少激光器的相位噪声和频率噪声。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种可减小激光器线宽的窄线宽半导体激光器驱动装置。

为了实现上述主要目的，本实用新型提供的窄线宽半导体激光器驱动装置包括激励电源、激光器、分路器、布拉格光栅、比较器电路、环路滤波器，激励电源与激光器连接，激光器分别与分路器输入端和比较器电路的第一输入端连接，分路器的一个输出端与布拉格光栅的输入端连接，布拉格光栅的反射端与比较器电路的第二输入端连接，比较器电路的输出端与环路滤波器的输入端连接，环路滤波器的输出端与激励电源连接；激光器分别向比较器电路的第一输入端和分路器发送激光信号，分路器向布拉格光栅发送分光信号，布拉格光栅向比较器电路的第二输入端发送反射光信号，比较器电路向环路滤波器发送参考电信号，环路滤波器向激励电源发送校正电信号。

由上述方案可见，本实用新型的窄线宽半导体激光器驱动装置通过设置布拉格光栅以及环路滤波器，应用电信号反馈法减小半导体激光器的线宽。激光器射出的激光信号通过分路器入射到布拉格光栅，布拉格光栅反射回来的反射光信号进入到比较器电路中，反射光信号与激光信号进行比较后得到参考电信号，参考电信号经过环路滤波器生成校正电信号反馈至激励电源，从而校正了激光器在环路锁定带宽范围内的频率浮动，降低了激光器的线宽。

进一步的方案中，比较器电路包括比较器、第一光电探测器和第二光电探测器，第一光电探测器的输入端与激光器连接，第一光电探测器的输出端与比较器的第一输入端连接，第二光电探测器的输入端与布拉格光栅的反射端连接，第二光电探测器的输出端与比较器的第二输入端连接，比较器的输出端与环路滤波器的输入端连接。

由此可见，通过第一光电探测器和第二光电探测器将光信号转换成电信号，便于对光信号进行比较，获得参考信号。

进一步的方案中，窄线宽半导体激光器驱动装置还包括隔离器，激光器通过隔离器与分路器的输入端连接。

由此可见，通过设置隔离器，可阻止激光信号通过分路器后产生的反射光返回到激光器产生自激，保障激光器驱动的准确性。

进一步的方案中，环路滤波器为三阶环路滤波器。

进一步的方案中，三阶环路滤波器包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容和第三电容，第一电容、第二电容和第三电容并联连接，第一电阻与第二电容串联连接，第二电阻串联在第二电容和第三电容连接的支路上。

由此可见，采用三阶环路滤波器作为环路滤波器，结构简单、噪声低、稳定性高。

附图说明

图1是本实用新型窄线宽半导体激光器驱动装置的结构框图。

图2是本实用新型窄线宽半导体激光器驱动装置中三阶环路滤波器的电路原理图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的窄线宽半导体激光器驱动装置包括激励电源1、激光器2、隔离器3、分路器4、布拉格光栅5、比较器电路6、环路滤波器7，激励电源1与激光器2连接，激光器2通过隔离器3与分路器4的输入端连接，激光器2与比较器电路6的第一输入端连接，分路器4的一个输出端与布拉格光栅5的输入端连接，布拉格光栅5的反射端与比较器电路6的第二输入端连接，比较器电路6的输出端与环路滤波器7的输入端连接，环路滤波器7的输出端与激励电源1连接。激励电源1向激光器2发送激励电信号，激光器2将激励电信号转换成激光信号，激光器2分别向比较器电路6的第一输入端和分路器4发送激光信号，分路器4向布拉格光栅5发送分光信号，布拉格光栅5向比较器电路6的第二输入端发送反射光信号，比较器电路6向环路滤波器7发送参考电信号，环路滤波器7向激励电源1发送校正电信号。其中，激励电源1、激光器2、隔离器3、分路器4、布拉格光栅5均采用公知的器件，在此不再赘述。

本实施例中，比较器电路6包括比较器8、第一光电探测器9和第二光电探测器10，第一光电探测器9的输入端与激光器1连接，第一光电探测器9的输出端与比较器8的第一输入端连接，第二光电探测器10的输入端与布拉格光栅5的反射端连接，第二光电探测器10的输出端与比较器8的第二输入端连接，比较器8的输出端与环路滤波器7的输入端连接。

本实用新型中，环路滤波器7可采用有源环路滤波器或无源环路滤波器。本实施例中，环路滤波器7为三阶环路滤波器。如图2所示，三阶环路滤波器包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3，第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3并联连接，第一电阻R1与第二电容C2串联连接，第二电阻R2串联在第二电容C2和第三电容C3连接的支路上。

本实用新型的窄线宽半导体激光器驱动装置在工作时，激励电源1向激光器2发送激励电信号，激光器2将激励电信号转换成激光信号，激光器2分别向比较器电路6的第一输入端和分路器4发送激光信号，分路器4将激光信号按比例分成两路分光信号，一路分光信号传输至布拉格光栅5，另一路分光信号传输至输出端口11用于外接器件的输入光源。由于当一束广谱的光束被传播到布拉格光栅5时，只会反射一种特定波长的光波，这个波长称为布拉格波长，因此，分光信号经过布拉格光栅5时得到特定波长的反射光信号，布拉格光栅5将反射光信号传输至比较器电路6的第二输入端。比较器电路6通过第一光电探测器9和第二光电探测器10将激光信号和反射光信号转化成对应的电信号，激光信号和反射光信号对应的电信号分别输送至比较器8的两个输入端，比较器8对两个电信号进行比较，得到参考电信号。比较器电路6将参考电信号输送至环路滤波器7，环路滤波器7对参考电信号进行滤波处理得到校正电信号。环路滤波器7向激励电源1发送校正电信号，激励电源1根据校正电信号校正向激光器2发送的激励电信号。

由上述可知，本实用新型的窄线宽半导体激光器驱动装置通过设置布拉格光栅以及环路滤波器，应用电信号反馈法减小半导体激光器的线宽。激光器射出的激光信号通过分路器入射到布拉格光栅，布拉格光栅反射回来的反射光信号进入到比较器电路中，反射光信号与激光信号进行比较后得到参考电信号，参考电信号经过环路滤波器生成校正电信号反馈至激励电源，从而校正了激光器在环路锁定带宽范围内的频率浮动，降低了激光器的线宽。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种窄线宽半导体激光器驱动装置，其特征在于，包括：激励电源、激光器、分路器、布拉格光栅、比较器电路和环路滤波器，所述激励电源与所述激光器连接，所述激光器分别与所述分路器输入端和所述比较器电路的第一输入端连接，所述分路器的一个输出端与所述布拉格光栅的输入端连接，所述布拉格光栅的反射端与所述比较器电路的第二输入端连接，所述比较器电路的输出端与所述环路滤波器的输入端连接，所述环路滤波器的输出端与所述激励电源连接；

所述激光器分别向所述比较器电路的第一输入端和所述分路器发送激光信号，所述分路器向所述布拉格光栅发送分光信号，所述布拉格光栅向所述比较器电路的第二输入端发送反射光信号，所述比较器电路向所述环路滤波器发送参考电信号，所述环路滤波器向所述激励电源发送校正电信号。

2.根据权利要求1所述的窄线宽半导体激光器驱动装置，其特征在于：

所述比较器电路包括比较器、第一光电探测器和第二光电探测器，所述第一光电探测器的输入端与所述激光器连接，所述第一光电探测器的输出端与所述比较器的第一输入端连接，所述第二光电探测器的输入端与所述布拉格光栅的反射端连接，所述第二光电探测器的输出端与所述比较器的第二输入端连接，所述比较器的输出端与所述环路滤波器的输入端连接。

3.根据权利要求1或2所述的窄线宽半导体激光器驱动装置，其特征在于：

所述窄线宽半导体激光器驱动装置还包括隔离器，所述激光器通过所述隔离器与所述分路器的输入端连接。

4.根据权利要求1或2所述的窄线宽半导体激光器驱动装置，其特征在于：

所述环路滤波器为三阶环路滤波器。

5.根据权利要求4所述的窄线宽半导体激光器驱动装置，其特征在于：

所述三阶环路滤波器包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容和第三电容，所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容并联连接，所述第一电阻与所述第二电容串联连接，所述第二电阻串联在所述第二电容和所述第三电容连接的支路上。