可調(diào)諧激光器的無模式跳變波長調(diào)諧方法、裝置及設(shè)備

本發(fā)明涉及可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，尤其是指一種可調(diào)諧激光器的無模式跳變波長調(diào)諧方法、裝置及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、歷經(jīng)六十多年的發(fā)展，半導(dǎo)體激光器在波長調(diào)諧范圍、輸出功率水平、線寬等方面都有了長足的進(jìn)步。隨著開展的應(yīng)用研究涉及廣泛，涵蓋了光通信、光纖傳感、光譜分析等領(lǐng)域，其中，光纖傳感對可調(diào)諧激光器的調(diào)諧性能提出了更加嚴(yán)苛的要求。目前沿著光電子集成方向發(fā)展的為多電極控制的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，按結(jié)構(gòu)可分為外腔可調(diào)諧激光器、分布式反饋激光器以及分布式布拉格反射(dbr)激光器等。尤其地，dbr激光器分支的調(diào)制光柵y分支型(mg-y)激光器具有更寬的波長覆蓋范圍、更大的輸出功率以及更高的邊模抑制比，是低成本和高精度的光纖傳感應(yīng)用的優(yōu)質(zhì)光源。mg-y激光器主要由左反射區(qū)、右反射區(qū)以及相位區(qū)等構(gòu)成。左右反射區(qū)在波長上具有不同間隔的梳狀反射譜，通過改變其注入電流ilr、iph可實現(xiàn)某一峰值波長輸出。相位區(qū)的作用是改變激光器縱模諧振波長，當(dāng)iph變化，光譜縱模微移。激光器波長調(diào)諧由前述三種電流共同控制，可以實現(xiàn)調(diào)諧范圍內(nèi)任意波長的準(zhǔn)確輸出。

2、在實際應(yīng)用中，需要為激光器構(gòu)建波長電流查找表lut，從而表征波長與電流組合的對應(yīng)關(guān)系。目前現(xiàn)有技術(shù)提供了多種調(diào)諧方法，但是激光器基于波長電流查找表lut的調(diào)諧不穩(wěn)定，甚至在波長電流查找表lut的非相鄰工作點之間總發(fā)現(xiàn)模式跳變的問題，導(dǎo)致激光器調(diào)諧不穩(wěn)定。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中可調(diào)諧激光器在特定電流組合之間切換時，由于缺乏波長電流正確的對應(yīng)關(guān)系，容易發(fā)生模式跳變，導(dǎo)致激光器調(diào)諧不穩(wěn)定的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可調(diào)諧激光器的無模式跳變波長調(diào)諧方法，包括：

3、基于預(yù)設(shè)掃描策略對可調(diào)諧激光器的反射區(qū)電流進(jìn)行掃描，獲取多個階梯數(shù)據(jù)；

4、提取所有階梯數(shù)據(jù)中的有效階梯數(shù)據(jù)，并將隸屬于同一波長調(diào)諧區(qū)域的有效階梯數(shù)據(jù)劃分為一組，獲取多組有效數(shù)據(jù)集合；

5、對于每組有效數(shù)據(jù)集合，對集合內(nèi)所有有效階梯數(shù)據(jù)的中點進(jìn)行擬合，獲取每組有效數(shù)據(jù)集合對應(yīng)的平滑波長調(diào)諧路徑；

6、對每條平滑波長調(diào)諧路徑，進(jìn)行掃描驗證，篩選多個特征點；

7、在每個特征點處進(jìn)行相位電流正反加載，獲取每個特征點對應(yīng)的相位區(qū)調(diào)諧曲線；

8、對于每個相位區(qū)調(diào)諧曲線，檢索對應(yīng)的目標(biāo)波長，獲取目標(biāo)波長的最大值與最小值；

9、在每條平滑波長調(diào)諧路徑中，按照波長由小到大的順序，將所有相位區(qū)調(diào)諧曲線中的目標(biāo)波長，基于目標(biāo)波長的最大值與最小值，進(jìn)行首尾拼接，獲取每條平滑波長調(diào)諧路徑對應(yīng)的初始電流調(diào)諧曲線；

10、對每個初始電流調(diào)諧曲線，利用插值法生成介于目標(biāo)波長的最大值與最小值之間的中間波長數(shù)據(jù)，獲取對應(yīng)的目標(biāo)電流調(diào)諧曲線；

11、基于所有目標(biāo)電流調(diào)諧曲線，構(gòu)建全波長范圍的電流調(diào)諧曲線，作為波長電流查找表，實現(xiàn)可調(diào)諧激光器的無模式跳變波長調(diào)諧方法。

12、優(yōu)選地，所述基于預(yù)設(shè)掃描策略對可調(diào)諧激光器的反射區(qū)電流進(jìn)行掃描，包括：

13、所述預(yù)設(shè)掃描策略，包括預(yù)設(shè)弧形軌跡、預(yù)設(shè)起始電流、預(yù)設(shè)結(jié)束電流、預(yù)設(shè)掃描步長和預(yù)設(shè)掃描速度；

14、基于預(yù)設(shè)掃描策略，沿著預(yù)設(shè)弧形軌跡對可調(diào)諧激光器的左反射區(qū)電流與右反射區(qū)電流進(jìn)行掃描。

15、優(yōu)選地，所述提取所有階梯數(shù)據(jù)中的有效階梯數(shù)據(jù)，包括：

16、利用數(shù)據(jù)處理算法剔除階梯數(shù)據(jù)中所有的無效數(shù)據(jù)，將其余階梯數(shù)據(jù)作為有效階梯數(shù)據(jù)；所述無效數(shù)據(jù)包括前后數(shù)據(jù)未形成遞增或遞減規(guī)律的階梯數(shù)據(jù)；

17、對于具有相同階梯高度的多個有效階梯數(shù)據(jù)，獲取寬度更大的有效階梯數(shù)據(jù)，作為該階梯對應(yīng)的有效階梯數(shù)據(jù)。

18、優(yōu)選地，所述對每條波長調(diào)諧路徑，進(jìn)行掃描驗證，篩選多個特征點，包括：

19、基于波長調(diào)諧路徑的波長變化率，按照預(yù)設(shè)電流刻度，劃分波長調(diào)諧路徑，獲取劃分后的點，作為特征點。

20、優(yōu)選地，所述在每個特征點處進(jìn)行相位電流正反加載，獲取每個特征點對應(yīng)的相位區(qū)調(diào)諧曲線，包括：

21、對于每條波長調(diào)諧路徑中每個特征點，利用粗掃描方法，以相位區(qū)電流增量為正進(jìn)行加載，獲取該特征點對應(yīng)的正向波長路徑；

22、對于每條波長調(diào)諧路徑中每個特征點，利用粗掃描方法，以相位區(qū)電流增量為負(fù)進(jìn)行加載，獲取該特征點對應(yīng)的負(fù)向波長路徑；

23、基于每個特征點對應(yīng)的正向波長路徑與負(fù)向波長路徑，獲取每個特征點對應(yīng)的相位區(qū)調(diào)諧曲線。

24、優(yōu)選地，所述對于每個相位區(qū)調(diào)諧曲線，檢索對應(yīng)的目標(biāo)波長，包括：

25、相位區(qū)調(diào)諧曲線包括波長跳變區(qū)與重合調(diào)諧段；

26、在每個相位區(qū)調(diào)諧曲線的重合調(diào)諧段中，檢索波長變化率小于預(yù)設(shè)變化率的線性段，獲取其中的波長最大值與最小值，作為目標(biāo)波長。

27、優(yōu)選地，所述在每條平滑波長調(diào)諧路徑中，按照波長由小到大的順序，將所有相位區(qū)調(diào)諧曲線中的目標(biāo)波長，基于目標(biāo)波長的最大值與最小值，進(jìn)行首尾拼接，獲取每條平滑波長調(diào)諧路徑對應(yīng)的初始電流調(diào)諧曲線，包括：

28、將平滑波長調(diào)諧路徑中所有相位區(qū)調(diào)諧曲線中的目標(biāo)波長，按照波長由小到大的順序進(jìn)行排序；

29、以第i個目標(biāo)波長的最大值與第i+1個目標(biāo)波長的最小值進(jìn)行拼接，直至平滑波長調(diào)諧路徑所有相位區(qū)調(diào)諧曲線中的目標(biāo)波長均拼接在一起，獲取平滑波長調(diào)諧路徑對應(yīng)的初始電流調(diào)諧曲線。

30、優(yōu)選地，所述對每個初始電流調(diào)諧曲線，利用插值法生成介于目標(biāo)波長的最大值與最小值之間的中間波長數(shù)據(jù)，獲取對應(yīng)的目標(biāo)電流調(diào)諧曲線，包括：

31、預(yù)設(shè)最大調(diào)諧范圍和最小調(diào)諧步進(jìn)；

32、利用以最小調(diào)諧步進(jìn)為公差的等差數(shù)列，以目標(biāo)波長的最小值與最大值為等差數(shù)列中的第一個元素和最后一個元素，對初始電流調(diào)諧曲線進(jìn)行填充，獲取對應(yīng)的目標(biāo)電流調(diào)諧曲線。

33、本實施例提供了一種可調(diào)諧激光器的無模式跳變波長調(diào)諧裝置，包括：

34、有效數(shù)據(jù)獲取模塊，用于基于預(yù)設(shè)掃描策略對可調(diào)諧激光器的反射區(qū)電流進(jìn)行掃描，獲取多個階梯數(shù)據(jù)；提取所有階梯數(shù)據(jù)中的有效階梯數(shù)據(jù)，并將隸屬于同一波長調(diào)諧區(qū)域的有效階梯數(shù)據(jù)劃分為一組，獲取多組有效數(shù)據(jù)集合；

35、平滑模塊，用于對于每組有效數(shù)據(jù)集合，對集合內(nèi)所有有效階梯數(shù)據(jù)的中點進(jìn)行擬合，獲取每組有效數(shù)據(jù)集合對應(yīng)的平滑波長調(diào)諧路徑；

36、相位區(qū)調(diào)諧曲線獲取模塊，用于對每條平滑波長調(diào)諧路徑，進(jìn)行掃描驗證，篩選多個特征點；在每個特征點處進(jìn)行相位電流正反加載，獲取每個特征點對應(yīng)的相位區(qū)調(diào)諧曲線；

37、初始電流調(diào)諧曲線獲取模塊，用于對于每個相位區(qū)調(diào)諧曲線，檢索對應(yīng)的目標(biāo)波長，獲取目標(biāo)波長的最大值與最小值；在每條平滑波長調(diào)諧路徑中，按照波長由小到大的順序，將所有相位區(qū)調(diào)諧曲線中的目標(biāo)波長，基于目標(biāo)波長的最大值與最小值，進(jìn)行首尾拼接，獲取每條平滑波長調(diào)諧路徑對應(yīng)的初始電流調(diào)諧曲線；

38、目標(biāo)電流調(diào)諧曲線獲取模塊，用于對每個初始電流調(diào)諧曲線，利用插值法生成介于目標(biāo)波長的最大值與最小值之間的中間波長數(shù)據(jù)，獲取對應(yīng)的目標(biāo)電流調(diào)諧曲線；

39、調(diào)諧模塊，用于基于所有目標(biāo)電流調(diào)諧曲線，構(gòu)建全波長范圍的電流調(diào)諧曲線，作為波長電流查找表，實現(xiàn)可調(diào)諧激光器的無模式跳變波長調(diào)諧方法。

40、本實施例提供了一種可調(diào)諧激光器的無模式跳變波長調(diào)諧設(shè)備，包括：

41、溫度試驗箱；

42、激光器模塊，放置于所述溫度試驗箱內(nèi)，用于發(fā)射激光；

43、波長計，用于測量激光波長；

44、可調(diào)諧激光器的無模式跳變波長調(diào)諧裝置，與所述激光器模塊和所述波長計通訊連接，執(zhí)行如上述所述的可調(diào)諧激光器的無模式跳變波長調(diào)諧方法的步驟。

45、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

46、本發(fā)明所述的可調(diào)諧激光器的無模式跳變波長調(diào)諧方法，對可調(diào)諧激光器的反射區(qū)電流進(jìn)行掃描后，提取有效數(shù)據(jù)，進(jìn)行擬合，獲取對應(yīng)的平滑波長調(diào)諧路徑；在平滑波長調(diào)諧路徑上選取多個特征點，對于每個特征點均進(jìn)行相位區(qū)電流正反加載，構(gòu)建相位區(qū)調(diào)諧曲線，正反加載可以充分觀察到相位區(qū)電流調(diào)諧曲線不一致的現(xiàn)象，可以識別到電流切換時激光器可能表現(xiàn)出的非線性或不穩(wěn)定行為，提高波長電流查找表的構(gòu)建精度，進(jìn)而提高調(diào)諧穩(wěn)定性。且本發(fā)明在每個相位區(qū)調(diào)諧曲線中檢索目標(biāo)波長，基于目標(biāo)波長的最大值與最小值進(jìn)行曲線拼接后，插值獲取目標(biāo)電流調(diào)諧曲線；本發(fā)明目標(biāo)波長的選取，避免了引起波長跳變的大部分因素，保證了激光器調(diào)諧不會產(chǎn)生模式跳變；基于所有目標(biāo)電流調(diào)諧曲線，構(gòu)建全波長范圍的電流調(diào)諧曲線，獲得一個穩(wěn)定表征波長的電流數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)可調(diào)諧激光器的無模式跳變波長調(diào)諧。