專利名稱：波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高精度的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
可調(diào)諧激光器廣泛應(yīng)用于光纖通訊和光纖傳感器等系統(tǒng)，波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器能夠大大減輕密集波分復(fù)用系統(tǒng)在光源配置、備份和維護(hù)上的巨大壓力，提高光纖網(wǎng)絡(luò)的性價(jià)比，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。目前已開(kāi)發(fā)出多種波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器，如分布式反饋(DFB)激光器、外諧振腔激光器(ECL)、微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)開(kāi)關(guān)激光器等。其中分布式反饋(DFB) 激光器具有較高的穩(wěn)定性、良好的光譜和噪聲特性，較好的功率輸出，并且成本低、技術(shù)成熟?；跍乜丶夹g(shù)的DFB激光發(fā)射的波長(zhǎng)變化取決于激光模塊的溫度。為了控制DFB激光器的波長(zhǎng)穩(wěn)定，必須采用自動(dòng)溫度控制裝置，維持激光器的一定的工作溫度。一般采用半導(dǎo)體熱電制冷器(TEC)進(jìn)行溫度控制。改變溫度可以對(duì)DFB激光器進(jìn)行細(xì)微調(diào)諧。對(duì)于一個(gè)中心波長(zhǎng)為1550nm的標(biāo)準(zhǔn)DFB激光，溫度對(duì)波長(zhǎng)的調(diào)諧精度大概是100pm/°C。也就是一個(gè)DFB激光器通過(guò)將激光模塊的溫度從10°C調(diào)整到60°C就可實(shí)現(xiàn)5nm的波長(zhǎng)調(diào)諧。但是無(wú)法得到在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)高精確調(diào)諧的激光器。另一方面要對(duì)輸出的激光波長(zhǎng)高精度地進(jìn)行調(diào)諧，就需要高精度地實(shí)時(shí)測(cè)定輸出激光的波長(zhǎng)，現(xiàn)有的一般光波長(zhǎng)測(cè)定裝置，難以達(dá)到實(shí)時(shí)反饋控制的要求?；贙alon的波長(zhǎng)計(jì)精度高、分辨率高，且掃描速度更有顯著提高，但目前尚未有具體應(yīng)用于激光器控制的報(bào)道。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種高精度的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)包括DFB激光模塊、熱電冷卻器(TEC) 和控制電路，所述DFB激光模塊即為分布式反饋激光模塊。DFB激光模塊置于熱電冷卻器 (TEC)上。DFB激光模塊的電路、熱電冷卻器的電路與控制電路相連接，各個(gè)DFB激光模塊的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍不相同，各個(gè)DFB激光模塊產(chǎn)生的激光會(huì)聚于光波導(dǎo)，系統(tǒng)輸出不同波長(zhǎng)的激光束。8 20個(gè)DFB激光模塊集合形成DFB激光模塊陣列，DFB激光模塊陣列的結(jié)構(gòu)主要有以下兩種8 20個(gè)DFB激光模塊于同一平面平行并排，激光束經(jīng)聚光透鏡會(huì)聚于光波導(dǎo)?；蛘? 20個(gè)DFB激光模塊于同一平面按扇形分布排列，各DFB激光模塊中心線的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)，即它們產(chǎn)生的激光直接會(huì)聚于光波導(dǎo)。DFB激光模塊陣列構(gòu)成DFB激光器，包括一維DFB激光器、分組二維DFB激光器和三維DFB激光器。單個(gè)DFB激光模塊陣列置于一個(gè)熱電冷卻器上構(gòu)成一維DFB激光器。2 4個(gè)DFB激光模塊陣列、位于同一個(gè)熱電冷卻器上或者2 4個(gè)DFB激光模塊陣列分別位于2 4個(gè)熱電冷卻器上，各激光模塊陣列產(chǎn)生的激光會(huì)聚于同一光波導(dǎo)，構(gòu)成分組二維DFB激光器。2 4個(gè)DFB激光模塊陣列位于同一個(gè)熱電冷卻器上、層疊放置或者2 4個(gè)DFB 激光模塊陣列分別位于2 4個(gè)熱電冷卻器上、層疊放置，各激光模塊陣列產(chǎn)生的激光會(huì)聚于同一光波導(dǎo)，構(gòu)成三維DFB激光器。根據(jù)所需要的波長(zhǎng)范圍和DFB激光器體積大小，選擇合適的DFB激光器組成形式。放置DFB激光模塊的熱電冷卻器本文稱作A熱電冷卻器。為了使各DFB激光模塊輸出的激光的波長(zhǎng)保持高精度和穩(wěn)定度，本可調(diào)諧激光器系統(tǒng)的控制電路包括微處理器、安裝于A熱電冷卻器上的A溫度傳感器、Etalon、方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列和波長(zhǎng)鎖光電二極管。微處理器具有外置或內(nèi)置的D/A和A/D轉(zhuǎn)換電路。微處理器的各個(gè)輸出信號(hào)均經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換電路成為模擬信號(hào)；微處理器的各個(gè)輸入信號(hào)均通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路成為數(shù)字信號(hào)。A溫度傳感器可為熱敏電阻，A溫度傳感器的信號(hào)接入微處理器的一個(gè)輸入端(為敘述方便稱為第一輸入端，與輸入順序無(wú)關(guān)，以下與此相同)。DFB激光器產(chǎn)生的激光束經(jīng)方向控制鏡輸出后由M分光器分成兩路，其中第一路激光直接進(jìn)入方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列，監(jiān)測(cè)陣列輸出的電信號(hào)I1接入微處理器另一輸入端(稱為第二輸入端)；而第二路激光進(jìn)入N分光計(jì)再分成兩路，其中一路光束作為本系統(tǒng)的輸出，另一路經(jīng)過(guò)Kalon后再進(jìn)入波長(zhǎng)鎖定光電二極管，波長(zhǎng)鎖定光電二極管得到的電信號(hào)I2送入微處理器的再一個(gè)輸入端 (第四輸入端)。各個(gè)DFB激光模塊處于同一 A熱電冷卻器，微處理器配有內(nèi)置或外置的P 多路切換控制模塊，各DFB激光模塊電路分別連接P多路切換控制模塊的輸出端，P多路切換控制模塊的輸入端連接微處理器的一個(gè)輸出端(稱為第一輸出端)，微處理器根據(jù)本系統(tǒng)發(fā)射波長(zhǎng)的需要，通過(guò)ρ多路切換控制模塊控制各個(gè)Dra激光模塊的輸入電流，只有當(dāng)前所需波長(zhǎng)的DFB激光模塊的輸入電流非零、處于工作狀態(tài)，且微處理器按當(dāng)前系統(tǒng)所需發(fā)射功率控制該電流強(qiáng)度；在同一時(shí)刻其他DFB激光模塊的輸入電流均為零，即不工作、無(wú)發(fā)射光；微處理器的另一個(gè)輸出端(稱為第二輸出端)接入A熱電冷卻器的溫控電路控制其溫度，從而進(jìn)行激光波長(zhǎng)調(diào)諧；微處理器的又一個(gè)輸出端(稱為第三輸出端)連接方向控制鏡的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)方向控制鏡、控制各個(gè)DFB激光模塊輸出光束耦合進(jìn)入傳輸光路，調(diào)節(jié)輸出光功率。當(dāng)多個(gè)DFB激光模塊陣列分別處于多個(gè)A熱電冷卻器上時(shí)，各A熱電冷卻器分別安裝有A溫度傳感器，微處理器的第二輸出端經(jīng)內(nèi)置或外置的Q多路切換控制模塊連接各A 熱電冷卻器的溫控電路，微處理器的第一輸入端經(jīng)內(nèi)置或外置的R多路切換控制模塊連接各A溫度傳感器。P、Q、R多路切換控制模塊連動(dòng)，微處理器選擇控制某個(gè)DFB激光模塊發(fā)光的同時(shí)，接收該DFB激光模塊所處的A熱電冷卻器的A溫度傳感器當(dāng)前溫度信號(hào)、控制該 A熱電冷卻器的溫度。Etalon的傳輸效率T的波長(zhǎng)/頻率響應(yīng)特性隨溫度改變，為了保證Kalon的工作穩(wěn)定，就要保證Kalon恒溫工作，從而使其傳輸效率T不受環(huán)境溫度影響。Kalon置于B 熱電冷卻器上，并在B熱電冷卻器上安裝有B溫度傳感器，B溫度傳感器的輸出端接入微處理器的又一輸入端(稱為第三輸入端)，提供B熱電冷卻器的溫度反饋，微處理器的再一個(gè)輸出端(稱為第四輸出端)連接B熱電冷卻器的溫控電路控制其溫度恒定。[0020]所述方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列為nXn個(gè)光電二極管陣列，η為2、或3、或4，陣列為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，根據(jù)DFB激光器的DFB激光模塊數(shù)量決定η的數(shù)量，DFB激光模塊數(shù)量多，輸出光斑大，那么所需陣列的監(jiān)測(cè)光電二極管就多，且監(jiān)測(cè)光電二極管個(gè)數(shù)越多，對(duì)激光方向控制越精密，但是影響整體尺寸和成本。調(diào)節(jié)方向控制鏡即改變輸出激光光束的方向時(shí)，或者改變DFB激光器輸出光束的功率時(shí)，到達(dá)方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列上各光電二極管的光強(qiáng)分布將變化，即反應(yīng)出輸出方向的Χ/Υ位置光強(qiáng)的變化。微處理器依據(jù)光電二極管陣列上各光電二極管的輸出信號(hào)，確定光強(qiáng)分布情況，計(jì)算輸出激光功率，以調(diào)節(jié)方向控制鏡和 /或DFB激光器的輸出功率。微處理器與外部控制單元連接，接收波長(zhǎng)設(shè)定的指令。外部控制單元是人機(jī)界面， 和/或是通過(guò)有線無(wú)線連接的遠(yuǎn)程控制裝置。本實(shí)用新型波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)的控制方法如下I、外部控制單元設(shè)定本系統(tǒng)輸出波長(zhǎng)范圍，微處理器根據(jù)A熱電冷卻器上的A溫度傳感器的反饋信號(hào)和A熱電冷卻器設(shè)定波長(zhǎng)的理論計(jì)算溫度，產(chǎn)生控制A熱電冷卻器溫控電路的誤差指令信號(hào)，初步調(diào)整A熱電冷卻器的溫度，對(duì)DFB激光器輸出波長(zhǎng)進(jìn)行粗略調(diào)整，使其接近要求；II、微處理器根據(jù)B熱電冷卻器上的B溫度傳感器的溫度反饋信號(hào)和Kalon的設(shè)定工作溫度，產(chǎn)生控制B熱電冷卻器溫度的誤差指令信號(hào)，經(jīng)第四輸出端接入B熱電冷卻器溫控電路，調(diào)整B熱電冷卻器的溫度為Kalon設(shè)定的工作溫度，形成Kalon的實(shí)時(shí)溫度閉環(huán)控制，控制B熱電冷卻器溫度保持恒定，從而保證Kalon恒溫穩(wěn)定工作；III、微處理器根據(jù)傳輸效率的反饋信息再對(duì)A熱電冷卻器進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整，從而對(duì)DFB激光器輸出波長(zhǎng)進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。微處理器讀取方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列輸出電信號(hào) I1反映輸出激光功率，波長(zhǎng)鎖光電二極管的輸出電信號(hào)I2為經(jīng)^alon透射后的輸出激光功率，故可計(jì)算Kalon的傳輸效率T = I2ZI1,由Kalon傳輸效率T的波長(zhǎng)/頻率響應(yīng)特性得到當(dāng)前輸出的激光波長(zhǎng)的信息，根據(jù)此波長(zhǎng)信息和A熱電冷卻器上A溫度傳感器的溫度反饋信號(hào)，微處理器產(chǎn)生控制A熱電冷卻器溫度的誤差指令信號(hào)，經(jīng)第二輸出端驅(qū)動(dòng)控制A 熱電冷卻器電路，形成波長(zhǎng)鎖定的實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，精確控制DFB激光器輸出波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)高精度和高穩(wěn)定度的波長(zhǎng)調(diào)諧。IV、微處理器根據(jù)輸出方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列反饋的功率信號(hào)、M分光計(jì)、N分光計(jì)的分光的比例以及設(shè)定的激光器功率值，產(chǎn)生控制DFB激光器的指令信號(hào)電流，經(jīng)第一輸出端接入控制Dra激光器電路，和/或產(chǎn)生控制方向控制鏡的指令信號(hào)電流，經(jīng)第三輸出端接入方向控制鏡的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)方向控制鏡、控制各個(gè)DFB激光模塊輸出光束進(jìn)入傳輸光路，從而實(shí)現(xiàn)控制輸出激光功率保持恒定，形成DFB激光器功率的實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。當(dāng)多個(gè)DFB激光模塊陣列分別處于多個(gè)A熱電冷卻器上時(shí)，各DFB激光模塊陣列的A熱電冷卻器分別安裝有A溫度傳感器，微處理器的第一輸出端經(jīng)P多路切換控制模塊選擇當(dāng)前所需發(fā)射光波長(zhǎng)相應(yīng)的DFB激光模塊，微處理器的第二輸出端經(jīng)Q多路切換控制模塊連接控制該DFB激光模塊所處的A熱電冷卻器溫控電路，微處理器的第一輸入端經(jīng)R 多路切換控制模塊接收該熱電冷卻器的A溫度傳感器的溫度信息。本實(shí)用新型波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為1、使用多個(gè)激光模塊的組合陣列， 并通過(guò)控制激光模塊陣列的溫度可以取得1525 ieiOnm的整個(gè)C+L波段的通訊波長(zhǎng)范圍的激光；2、控制精度高，激光模塊陣列的熱電冷卻器溫度控制精度達(dá)0. 01°C，根據(jù)Kalon 波長(zhǎng)鎖定系統(tǒng)的精確反饋，輸出波長(zhǎng)控制精度達(dá)Ipm ；3、穩(wěn)定度高，激光器的輸出波長(zhǎng)和功率都有實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體型小。

圖1為本波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)實(shí)施例1的DFB激光器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)實(shí)施例1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)實(shí)施例2的DFB激光器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)實(shí)施例3的DFB激光器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)實(shí)施例3的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)實(shí)施例4的DFB激光器結(jié)構(gòu)示意圖。圖內(nèi)標(biāo)號(hào)為1、DFB激光模塊；2、A熱電冷卻器TEC，3、聚光透鏡，4、光波導(dǎo)，5、A溫度傳感器，6、B溫度傳感器。
具體實(shí)施方式
波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)實(shí)施例1如圖1所示，本例20個(gè)DFB激光模塊1平行排列于同一平面、處于同一熱電冷卻器(TEC)，即圖中的A熱電冷卻器2，各DFB激光模塊1產(chǎn)生的激光束經(jīng)聚光透鏡3會(huì)聚于光波導(dǎo)4。本例為一維DFB激光器。A熱電冷卻器2的溫度變化范圍為10 60°C，本例DFB 激光器的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)范圍為1525 1610nm，共20個(gè)通道，各通道波長(zhǎng)間隔為4. 5nm。圖2所示為本例波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括微處理器、DFB激光器、A熱電冷卻器及安裝于其上的A溫度傳感器、M分光計(jì)、N分光計(jì)、方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列(方向監(jiān)測(cè)PD陣列)、B熱電冷卻器及安裝于其上的Kalon和B溫度傳感器，波長(zhǎng)鎖定光電二極管 (波長(zhǎng)鎖定PD)。微處理器內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換電路和D/A轉(zhuǎn)換電路，圖2中未顯示。所述A溫度傳感器和B溫度傳感器均為熱敏電阻。圖2中虛線箭頭為光路，DFB激光器產(chǎn)生的激光束從光波導(dǎo)首先引入M分光計(jì)分為兩路光束，其中一束光直接進(jìn)入方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列，另一束光進(jìn)入N分光計(jì)再次分成兩束，其中一束經(jīng)過(guò)Kalon后再進(jìn)入波長(zhǎng)鎖定光電二極管，另一光束作為本系統(tǒng)的激光輸出。圖2中實(shí)線箭頭為電路，A溫度傳感器信號(hào)接入微處理器的第一輸入端③，方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列得到的電信號(hào)I1送入微處理器的第二輸入端⑤，B溫度傳感器的輸出端接入微處理器第三輸入端⑥，波長(zhǎng)鎖定光電二極管得到的電信號(hào)I2送入微處理器的第四輸入端⑧。微處理器的第一輸出端①經(jīng)外置P多路切換控制模塊連接各個(gè)DFB激光模塊，選擇相應(yīng)DFB激光模塊并控制激光輸出功率；微處理器的第二輸出端②接入A熱電冷卻器的溫控電路控制其溫度；微處理器的第三輸出端④接入方向控制鏡，方向控制鏡控制各個(gè)DFB 激光模塊輸出光束耦合進(jìn)入到傳輸光路，調(diào)節(jié)輸出光功率；微處理器的第四輸出端⑦接入 Kalon熱電冷卻器控制其溫度。本例方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列為2X2的光電二極管陣列，陣列為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
7[0044]微處理器與外部控制單元連接。外部控制單元是人機(jī)界面和無(wú)線連接的遠(yuǎn)程控制
直ο若是輸出激光的波長(zhǎng)需要向長(zhǎng)波調(diào)整，則控制電路通過(guò)控制A熱電冷卻器升溫、 使DFB激光器中各DFB激光模塊的波長(zhǎng)同時(shí)向長(zhǎng)波方向調(diào)整；反之，若輸出激光的波長(zhǎng)需要向短波調(diào)整，則控制A熱電冷卻器降溫。如此即可以通過(guò)控制DFB激光器的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出激光的調(diào)諧。本例的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)及其控制方法產(chǎn)生的輸出激光光束波長(zhǎng)范圍為 1525 1610nm，覆蓋整個(gè)C+L波段的通訊波長(zhǎng)，調(diào)諧精度達(dá)1pm，穩(wěn)定度高。波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)實(shí)施例2本例所用DFB激光器也是一維DFB激光器，如圖3所示，10個(gè)DFB激光模塊1在同一 A熱電冷卻器2上按扇形分布排列于同一平面，各DFB激光模塊1中心線的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)，即它們產(chǎn)生的激光直接會(huì)聚于光波導(dǎo)4。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。本例的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)產(chǎn)生的輸出激光光束波長(zhǎng)范圍為1525 1568nm， 覆蓋整個(gè)C波段的通訊波長(zhǎng)，調(diào)諧精度達(dá)1pm。 波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)實(shí)施例3本例所用Dra激光器如圖4所示，10個(gè)DFB激光模塊1于同一平面上平行并排，各 DFB激光模塊1產(chǎn)生的激光束經(jīng)聚光透鏡3會(huì)聚于光波導(dǎo)4，構(gòu)成1個(gè)DFB激光模塊陣列。 2個(gè)相同的DFB激光模塊陣列各處于一個(gè)A熱電冷卻器2，2個(gè)A熱電冷卻器2平行并排，2 個(gè)光波導(dǎo)并成一個(gè)，構(gòu)成分組二維DFB激光器。本例波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示，其光路和電路與實(shí)施例1類似。2個(gè) DFB激光模塊陣列分別位于2個(gè)A熱電冷卻器上，2個(gè)A熱電冷卻器各安裝有A溫度傳感器。 微處理器的第一輸出端經(jīng)外置P多路切換控制模塊分別連接控制2個(gè)DFB激光模塊陣列中的各個(gè)DFB激光模塊，微處理器的第二輸出端經(jīng)外置Q雙路切換控制模塊分別連接2個(gè)熱電冷卻器的溫控電路，微處理器的第一輸入端經(jīng)外置R雙路切換控制模塊連接2個(gè)A溫度傳感器。P多路切換控制模塊和Q、R雙路切換控制模塊連動(dòng)。本例的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)產(chǎn)生的輸出激光光束波長(zhǎng)范圍為1525 1610nm， 覆蓋整個(gè)C+L波段的通訊波長(zhǎng)，調(diào)諧精度達(dá)1pm，穩(wěn)定度高。波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)實(shí)施例4本例所用Dra激光器如圖6所示，10個(gè)DFB激光模塊1于同一平面上平行并排，各 DFB激光模塊1產(chǎn)生的激光束經(jīng)聚光透鏡3會(huì)聚于光波導(dǎo)4，構(gòu)成1個(gè)DFB激光模塊陣列。 兩個(gè)相同的DFB激光模塊陣列各處于一個(gè)A熱電冷卻器2，2個(gè)A熱電冷卻器2上下重疊，2 個(gè)光波導(dǎo)并成一個(gè)，構(gòu)成三維DFB激光器。本例波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)如圖5所示，與實(shí)施例3相同。本例的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)產(chǎn)生的輸出激光光束波長(zhǎng)范圍和調(diào)諧精度與前例相同。上述實(shí)施例，僅為對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的具體個(gè)例，本實(shí)用新型并非限定于此。凡在本實(shí)用新型的公開(kāi)的范圍之內(nèi)所做的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)，包括DFB激光模塊、熱電冷卻器和控制電路，所述DFB激光模塊為分布式反饋激光模塊，DFB激光模塊置于熱電冷卻器上，熱電冷卻器電路與控制電路相連接，其特征在于各個(gè)DFB激光模塊是波長(zhǎng)調(diào)諧范圍不相同的DFB激光模塊，各個(gè)DFB激光模塊產(chǎn)生的激光會(huì)聚于光波導(dǎo)，系統(tǒng)輸出不同波長(zhǎng)的激光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)，其特征在于8 20個(gè)DFB激光模塊集合形成DFB激光模塊陣列，8 20個(gè)DFB激光模塊于同一平面平行并排，激光束經(jīng)聚光透鏡會(huì)聚于光波導(dǎo)；或者8 20個(gè)DFB激光模塊于同一平面按扇形分布排列，各DFB激光模塊中心線的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)，即它們產(chǎn)生的激光直接會(huì)聚于光波導(dǎo)；單個(gè)DFB激光模塊陣列置于一個(gè)熱電冷卻器上構(gòu)成一維DFB激光器；或者，2 4個(gè)DFB激光模塊陣列、位于同一個(gè)熱電冷卻器上或者2 4個(gè)DFB激光模塊陣列分別位于2 4個(gè)熱電冷卻器上，各激光模塊陣列產(chǎn)生的激光會(huì)聚于同一光波導(dǎo)，構(gòu)成分組二維DFB激光器；或者，2 4個(gè)DFB激光模塊陣列位于同一個(gè)熱電冷卻器上、層疊放置或者2 4個(gè)DFB 激光模塊陣列分別位于2 4個(gè)熱電冷卻器上、層疊放置，各激光模塊陣列產(chǎn)生的激光會(huì)聚于同一光波導(dǎo)，構(gòu)成三維DFB激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)，其特征在于上述放置DFB激光模塊的熱電冷卻器稱為A熱電冷卻器；所述控制電路包括微處理器、安裝于A熱電冷卻器上的A溫度傳感器、Etalon、方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列和波長(zhǎng)鎖光電二極管；微處理器具有外置或內(nèi)置的D/A和A/D轉(zhuǎn)換電路；微處理器的各個(gè)輸出信號(hào)均經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換電路成為模擬信號(hào)；微處理器的各個(gè)輸入信號(hào)均通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路成為數(shù)字信號(hào)；A溫度傳感器的信號(hào)接入微處理器的第一輸入端，DFB激光器產(chǎn)生的激光束經(jīng)方向控制鏡輸出后由M分光器分成兩路，其中第一路激光直接進(jìn)入方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列，方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列輸出的電信號(hào)I1接入微處理器第二輸入端；而第二路激光進(jìn)入N分光計(jì)再分成兩路，其中一路光束作為本系統(tǒng)的輸出，另一路經(jīng)過(guò)Kalon后再進(jìn)入波長(zhǎng)鎖定光電二極管，波長(zhǎng)鎖定光電二極管得到的電信號(hào)I2送入微處理器的第四輸入端；各個(gè)DFB 激光模塊處于同一 A熱電冷卻器，各DFB激光模塊電路分別連接微處理器的內(nèi)置或外置的 P多路切換控制模塊輸出端，P多路切換控制模塊的輸入端連接微處理器的第一輸出端； 微處理器根據(jù)本系統(tǒng)發(fā)射波長(zhǎng)的需要，通過(guò)P多路切換控制模塊控制各個(gè)DFB激光模塊的輸入電流，只有當(dāng)前所需波長(zhǎng)的DFB激光模塊的輸入電流非零、處于工作狀態(tài)，且微處理器按當(dāng)前系統(tǒng)所需發(fā)射功率控制該電流強(qiáng)度，在同一時(shí)刻其他DFB激光模塊的輸入電流均為零，無(wú)發(fā)射光；微處理器的第二輸出端接入A熱電冷卻器的溫控電路控制其溫度，從而進(jìn)行激光波長(zhǎng)調(diào)諧；微處理器的第三輸出端連接方向控制鏡的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)多個(gè)DFB激光模塊陣列分別處于多個(gè)A熱電冷卻器上時(shí)，各A熱電冷卻器分別安裝有A溫度傳感器，微處理器的第二輸出端經(jīng)內(nèi)置或外置的Q多路切換控制模塊連接各A熱電冷卻器電路的溫控電路，微處理器的第一輸入端經(jīng)內(nèi)置或外置的R多路切換控制模塊連接各A溫度傳感器；P、Q、R多路切換控制模塊連動(dòng)，微處理器選擇控制某個(gè)DFB激光發(fā)光的同時(shí)，接收該DFB激光模塊所處A熱電冷卻器A溫度傳感器的溫度信號(hào)、控制該A熱電冷卻器的溫控電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)，其特征在于所述Kalon置于B熱電冷卻器上，并在B熱電冷卻器安裝有B溫度傳感器，B溫度傳感器的輸出端接入微處理器的第三輸入端，微處理器的第四輸出端連接B熱電冷卻器溫控電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)，其特征在于所述方向監(jiān)測(cè)光電二極管陣列為nXn個(gè)光電二極管陣列，η為2、或3、或4，陣列為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器與外部控制單元連接，外部控制單元是人機(jī)界面，和/或是通過(guò)有線無(wú)線連接的遠(yuǎn)程控制裝置。
專利摘要本實(shí)用新型為高精度的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器系統(tǒng)，本系統(tǒng)多個(gè)DFB激光模塊平行并排或按扇形排列形成陣列，激光會(huì)聚于光波導(dǎo)。DFB激光器為單個(gè)陣列或多個(gè)陣列并排或?qū)盈B位于一個(gè)或多個(gè)TEC。激光束一路進(jìn)入方向監(jiān)測(cè)PD，另一路經(jīng)Etalon后進(jìn)入波長(zhǎng)鎖定PD，再一路為輸出。微處理器接收TEC上的溫度傳感器、方向監(jiān)測(cè)PD、波長(zhǎng)鎖定PD的輸入信號(hào)，控制各DFB激光模塊、各個(gè)TEC及方向控制鏡。微處理器根據(jù)發(fā)射波長(zhǎng)，選擇某個(gè)DFB激光模塊工作，控制TEC溫度。控制方法為先根據(jù)理論控制TEC粗調(diào)DFB輸出波長(zhǎng)，調(diào)整Etalon的TEC為設(shè)定溫度，按Etalon傳輸效率得到輸出激光波長(zhǎng)、據(jù)此再精確控制DFB輸出波長(zhǎng)。本實(shí)用新型可以取得整個(gè)C+L波段的通訊波長(zhǎng)范圍的激光，精度高，穩(wěn)定度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H01S5/06GK202150633SQ20112028930
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者李炎, 王官俊, 趙克 申請(qǐng)人:桂林優(yōu)西科學(xué)儀器有限責(zé)任公司