激光器降噪設(shè)備及采用該設(shè)備降噪的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高速激光器領(lǐng)域，尤其是涉及一種激光器降噪設(shè)備及采用該設(shè)備降噪的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體激光器應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，半導(dǎo)體激光器的研宄和開(kāi)發(fā)以突飛猛進(jìn)的速度發(fā)展。目前，半導(dǎo)體激光器已廣泛的應(yīng)用于光纖通信、光盤(pán)、激光打印、信息存儲(chǔ)、醫(yī)療、測(cè)量、泵浦固體激光器、集成光學(xué)等領(lǐng)域，在高新技術(shù)領(lǐng)域中起到越來(lái)越重要的作用。因此低噪聲對(duì)于激光器，尤其是在高新技術(shù)方面尤為重要。半導(dǎo)體激光器噪聲包括光噪聲和電噪聲，其中光噪聲包括相位噪聲和強(qiáng)度噪聲，電噪聲包括熱噪聲、散彈噪聲、Ι/f噪聲和g-r噪聲等。由于驅(qū)動(dòng)芯片的供電電流不穩(wěn)定而引起的噪聲是激光器主要噪聲源之一，而目前國(guó)際上對(duì)于這部分噪聲暫無(wú)成熟的處理方案。
[0003]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種激光器降噪聲方法，其主要原理是通過(guò)對(duì)噪聲的采樣識(shí)別和處理，來(lái)補(bǔ)償激光器驅(qū)動(dòng)芯片的電流波動(dòng)，以達(dá)到穩(wěn)定恒流源電流輸出，降低激光器噪聲的作用。
[0004]本發(fā)明提出了用耦合器、光纖延遲線(xiàn)和WDM波分復(fù)用器構(gòu)成的激光器探測(cè)模塊，用ro光電探測(cè)器將探測(cè)到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)高通濾波器、低通濾波器、檢波器組成的電檢測(cè)模塊，最后由ADC、MCU和DAC組成的識(shí)別處理模塊將噪聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)電流波動(dòng)的補(bǔ)償電流，進(jìn)而構(gòu)成反饋控制電路。本發(fā)明提出的方法有效的降低了激光器驅(qū)動(dòng)電流源的波動(dòng)，進(jìn)而有效的降低了因電流波動(dòng)而引起的噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種激光器降噪聲方法，以解決半導(dǎo)體激光器因驅(qū)動(dòng)電流源的波動(dòng)而引起的噪聲問(wèn)題，促使激光器的激光輸出更加穩(wěn)定。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種激光器降噪聲方法，該方法所需設(shè)備及器件包括:一個(gè)激光器，兩個(gè)耦合器，一個(gè)波分復(fù)用器(WDM)，多根光纖，一個(gè)光纖延遲線(xiàn)，一個(gè)光電探測(cè)器(PD)，一個(gè)高通濾波器，一個(gè)低通濾波器，一個(gè)檢波器，一塊模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(ADC)，一塊主控芯片MCU，一塊數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片(DAC)。
[0007]其中，在激光器輸出端將取樣激光于解復(fù)用器相連接，形成光纖通路。
[0008]其中，激光經(jīng)過(guò)解復(fù)用器分成兩束相位、光強(qiáng)完全相同的光束，并將其中一束光接入光纖延遲線(xiàn)中，使其相位遲滯。
[0009]其中，兩束激光經(jīng)光纖和光纖延遲線(xiàn)后接入WDM后合并成一束激光輸出。
[0010]其中，合成后的激光經(jīng)過(guò)F1D后，被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。
[0011]其中，被轉(zhuǎn)化成的電信號(hào)中，帶有噪聲信號(hào)，經(jīng)過(guò)高通濾波器后，將激光器的主要工作信號(hào)濾掉，剩下的噪聲信號(hào)經(jīng)高通濾波器輸出端輸出。
[0012]其中，信號(hào)進(jìn)入低通濾波器，放大后被檢波器檢測(cè)到。
[0013]其中，檢測(cè)到的信號(hào)，經(jīng)過(guò)ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)輸入到MCU中，進(jìn)行識(shí)別處理和控制。
[0014]其中，處理后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸入到激光器兩端，對(duì)激光器控制電流進(jìn)行補(bǔ)償，由此形成整個(gè)控制反饋環(huán)路。
[0015]本發(fā)明提供了一種激光器降噪聲方法，其連接步驟包括:
[0016]①激光器輸出端耦合取樣，再連接至耦合器；
[0017]②親合器輸出端輸出兩束激光，一束激光直接接入波分復(fù)用器輸入的一端，另一束激光經(jīng)過(guò)光纖延遲線(xiàn)，接入波分復(fù)用器輸入的另一端；
[0018]③經(jīng)波分復(fù)用器輸出端輸出光束，將輸出光束連接入ro探測(cè)器中；
[0019]④經(jīng)PD探測(cè)器輸出的電信號(hào)連接入高通濾波器；
[0020]⑤經(jīng)高通濾波器后的信號(hào)連接入低通濾波器；
[0021]⑥經(jīng)低通濾波器輸出的信號(hào)，連接入檢波器；
[0022]⑦檢波器檢測(cè)到的波形信號(hào)連接入ADC ；
[0023]⑧ADC輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入MCU中；
[0024]⑨MCU將數(shù)字信號(hào)傳入DAC中；
[0025]⑩DAC輸出的模擬信號(hào)進(jìn)入激光器兩端，對(duì)激光器內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行補(bǔ)償。
[0026]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0027]I)本發(fā)明提供了一種激光器降噪聲方法，從技術(shù)上解決了因激光器內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電流不穩(wěn)定而造成的噪聲，該方法原理簡(jiǎn)單易懂，電學(xué)芯片方面可根據(jù)不同的激光器以及不同的激光波長(zhǎng)等指標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)以達(dá)到最佳的降噪聲效果。因此，此激光器降噪聲方法適用于幾乎所有帶有驅(qū)動(dòng)電路的激光器。
[0028]2)本發(fā)明提供了一種激光器降噪聲方法，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，電學(xué)部分可集成到一塊電路板上，搭配耦合器等光學(xué)設(shè)備，可制作集成為一塊體積較小的儀器，小巧方便，易于攜帶使用，且成本低廉。
[0029]3)本發(fā)明提供了一種激光器降噪聲方法，能有效的降低激光器噪聲。例如，當(dāng)激光器驅(qū)動(dòng)電流震蕩，在某一時(shí)刻驅(qū)動(dòng)電流高出前一時(shí)段電流，則激光經(jīng)過(guò)延遲線(xiàn)后，在WDM波分復(fù)用器輸入端有兩種非同步信號(hào)，這兩種非同步信號(hào)在ro光電探測(cè)器中被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波器衰減后，兩信號(hào)幅度差更大，再進(jìn)入MCU處理，此時(shí)MCU中央處理器會(huì)對(duì)DAC芯片的寄存器進(jìn)行修改，微調(diào)寄存器的值，從而削弱一部分驅(qū)動(dòng)電流，以達(dá)到補(bǔ)償穩(wěn)定電流的作用。反之，當(dāng)激光器驅(qū)動(dòng)電流低于前段電流時(shí)，其工作原理是一樣的。因?yàn)檠a(bǔ)償電路僅僅是對(duì)驅(qū)動(dòng)電流震蕩進(jìn)行補(bǔ)償，而非控制驅(qū)動(dòng)芯片的電流輸出，不受限于驅(qū)動(dòng)電路的頻率，因此ADC、MCU、DAC可以工作在頻率是GHz以上，大大提高了補(bǔ)償電路的精確性和及時(shí)性。能達(dá)到非常穩(wěn)定的電流輸出，由此大大降低了由電流不穩(wěn)定而造成的噪聲。
[0030]4)本發(fā)明提供了一種激光器降噪聲方法，其通過(guò)加載到激光器兩端，對(duì)激光器電流進(jìn)行補(bǔ)償，因此不受激光器的限制，應(yīng)用廣泛。其方法的實(shí)現(xiàn)方便簡(jiǎn)單，工作線(xiàn)路穩(wěn)定且無(wú)特殊工作環(huán)境要求，對(duì)于大功率或中小功率激光器的噪聲抑制均有良好的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0031]為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，其中:
[0032]圖1是本發(fā)明中激光器降噪聲方法實(shí)現(xiàn)原理圖；
[0033]圖2是本發(fā)明中激光信號(hào)分別經(jīng)光纖延遲線(xiàn)和普通光纖后兩非同步信號(hào)在時(shí)域上的效果圖；
[0034]圖3是本發(fā)明中高通濾波器和低通濾波器截止頻率示意圖。