一种多通道干涉激光器的波长标定方法技术

本发明专利技术涉及一种多通道干涉激光器的波长标定方法，其特征在于：1)获取热电极注入电流和加热功率的关系；2)测量激光器在小电流和正常工作电流下的增益谱红移，并通过温度控制器的补偿对红移进行抵消；3)将有源区的注入电流设置为小电流，选取任意一个臂作为参考，利用优化算法将其它N

【技术实现步骤摘要】
一种多通道干涉激光器的波长标定方法


[0001]本专利技术涉及光通信技术，尤其是一种多通道激光器的波长标定方法。

技术介绍

[0002]可调谐激光器因其波长可调在光传感、光检查以及光通信领域得到了广泛的应用。可调谐半导体激光器因其体积小，可靠性高，成本低以及易于与其它器件集成更受研究和市场青睐。相较于固定波长的激光器，可调谐激光器需要耗时的波长标定和复杂的波长锁定来保证精准的波长、高的边模抑制比和长期稳定性。因此，可调谐激光器的控制和封装成本更高。
[0003]目前市场上常见的单片集成的可调谐半导体激光器主要分为两类：一类是分布式布拉格反馈激光器阵列。通常单个分布式反馈激光器通过改变温度可以实现3
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5纳米的调谐范围。将多个具有不同中心波长的分布式反馈激光器以并联的形式集成在同一芯片上，可以实现大范围的波长调谐。因为分布式反馈激光器阵列是通过改变激光器温度实现波长调谐的，所以其波长标定相对简单；另外一类是基于分布式布拉格反射的大范围可调谐激光器。这类可调谐激光器通常需要同时控制三个调谐区来实现波长的调谐：两个反射区，一个相位区。其波长标定一般是通过扫描调谐区控制来获取反馈信号的调谐谱。反馈信号可以是输出光功率、光谱或者有源区结电压等。
[0004]多通道干涉激光器是基于多腔干涉增强进行选模的大范围波长可调谐激光器。因为其波长调谐原理与其它可调谐激光器的原理不同，需要同时控制八个调谐区，所以难以通过扫描调谐区控制来获取反馈信号的调谐谱。可以通过基于优化算法的波长表征方法以指定波长来对多通道干涉激光器进行波长表征，表征速度快。但是，基于优化算法的波长表征方法需要借助高精度的外部可调光学滤波器来进行波长标定，其波长标定范围受限于可调光学滤波器的波长范围，同时无法获取调谐区控制的变化关系，不利于波长锁定算法的建立。因此，多通道干涉激光器需要一套依靠其本身调谐原理的波长标定方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种多通道干涉激光器的波长标定方法，依靠自身调谐原理进行标定，利于波长锁定算法的建立。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种多通道干涉激光器的波长标定方法，所述激光器包括有源区、公共相位区和多通道干涉区，所述多通道干涉区包括N个臂，N为不小于2的为自然数，每个臂具有臂相位区，所述公共相位区和臂相位区分别通过热电极加热；其特征在于：所述方法包括如下步骤：
[0007]1)测量激光器的公共相位区和臂相位区处的热电极的PIV曲线，获取热电极注入电流和加热功率的关系；
[0008]2)测量激光器在小电流和正常工作电流下因为热效应导致的增益谱红移，并通过激光器自带的温度控制器的补偿对增益谱红移进行抵消；所述小电流邻近激光器的电流最
小阈值并大于该阈值；
[0009]3)将有源区的注入电流设置为小电流，选取任意一个臂作为参考，利用优化算法将其它N
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1个臂的热电极的加热功率调至功率曲线的顶点并测量激射波长λ0，并将λ0作为初始波长；
[0010]4)分别扫描公共相位区和各臂相位区处的热电极的加热功率，并测量激光器输出光功率，提取出每个相位区产生π相移所需的加热功率；
[0011]5)利用激光器N个不同长度臂的相位变化和波长的关系，计算出公共相位区和各臂相位区处的热电极的加热功率和激射频率的关系；
[0012]6)将有源区的注入电流设置为正常工作的电流，依次将有源区为小电流下公共相位区处热电极的加热功率在两个π相移周期内从大到小和从小到大扫描并监测输出光功率或者输出波长，以此确定迟滞区间，并将公共相位区处热电极的加热功率设置在非迟滞区间的正中间，测量实时激射波长并计算出和目标激射波长的偏差；
[0013]7)将有源区在正常工作电流下得到的波长偏差补偿进目标波长，重新在有源区小电流下进行波长标定，并更新有源区小电流下的波长查找表；
[0014]8)满足波长误差的波长停止标定，而不满足波长误差的波长则重复步骤7)和8)，直到满足波长误差要求。
[0015]优选的，在步骤2)中，温度控制器的补偿方法为：当有源区的注入电流设置在小电流时，温度控制器设置温度比正常工作时的常用值偏高，而当有源区的注入电流设置在正常工作电流时，温度控制器设置回常用值。
[0016]优选的，在步骤3)中，以长度最短的臂作为参考。
[0017]优选的，在步骤3)中，优化算法为基于抛物线拟合的爬山算法：选取某个臂处的热电极的加热功率，在初始值附近改变若干个预设的相移点并同时监测激光器输出光功率，通过抛物线拟合加热功率与输出光功率之间的关系，并选取输出光功率最大值处为更新的相移点，此为一次优化，N
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1个臂相位区全部优化完一次为一轮；迭代循环，直至相邻两轮中的最大相移偏差小于规定数值时跳出循环，认为此时各臂相位区处于同相位状态。
[0018]优选的，在步骤5)中计算方式为：
[0019]5.1)根据热电极能提供的实际加热功率，将理论所需值变换若干个π相移到热电极能提供的加热功率范围内：以初始波长λ0为原点，以指定频率间隔往长波长和短波长方向插值，每个插值出的波长都需要先利用纵模的准连续调谐能力将公共相位区热电极的加热功率移动到输出功率曲线的最大值处，再利用优化算法将N
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1个臂相位区处的热电极的加热功率调至功率曲线的顶点并测量实时激射波长；
[0020]5.2)然后根据测量的实时激射波长来重新拟合出公共相位区和各臂相位区处的热电极加热功率和激射频率的关系；然后回到步骤5.1)，重复这个过程，直到插值出的波长和预期波长相差超过预设值，则停止插值；
[0021]由此获得激光器实际可调谐的波长范围最小值λ
min
和最大值λ
max
，以及有源区小电流下的一定频率间隔的波长查找表。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：利用激光器自身调谐原理(热电极加热的各关系)，无需借助高精度的外部可调光学滤波器即可进行波长标定，由此使得波长标定范围不再受限于可调光学滤波器的波长范围，还能获取调谐区控制的变化关系，有利于波长锁
定算法的建立。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例的激光器的示意图；
[0024]图2
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1为激射纵模和反射峰对齐时的示意图；
[0025]图2
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2为激射纵模偏离反射峰时的示意图；
[0026]图3为激光器激射模式附近非线性效应导致的非对称增益曲线和镜面损耗示意图，其中纵坐标为归一化增益/损耗，横坐标为波长；
[0027]图4
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1为有源区注入30mA电流时，激光器输出光功率随公共相位区热电极加热功率增加和减小的变化曲线，其中纵坐标为SOA光电流(mA)，横坐标为加热功率(mW)；
[0028]图4
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2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多通道干涉激光器的波长标定方法，所述激光器包括有源区(1)、公共相位区(2)和多通道干涉区(3)，所述多通道干涉区(3)包括N个臂(32)，N为不小于2的为自然数，每个臂(32)具有臂相位区(321)，所述公共相位区(2)和臂相位区(321)分别通过热电极加热；其特征在于：所述方法包括如下步骤：1)测量激光器的公共相位区(2)和臂相位区(321)处的热电极的PIV曲线，获取热电极注入电流和加热功率的关系；2)测量激光器在小电流和正常工作电流下因为热效应导致的增益谱红移，并通过激光器自带的温度控制器的补偿对增益谱红移进行抵消；所述小电流邻近激光器的电流最小阈值并大于该阈值；3)将有源区(1)的注入电流设置为小电流，选取任意一个臂(32)作为参考，利用优化算法将其它N
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1个臂(32)的热电极的加热功率调至功率曲线的顶点并测量激射波长λ0，并将λ0作为初始波长；4)分别扫描公共相位区(2)和各臂相位区(321)处的热电极的加热功率，并测量激光器输出光功率，提取出每个相位区产生π相移所需的加热功率；5)利用激光器N个不同长度臂(32)的相位变化和波长的关系，计算出公共相位区(2)和各臂相位区(321)处的热电极的加热功率和激射频率的关系；6)将有源区(1)的注入电流设置为正常工作的电流，依次将有源区(1)为小电流下公共相位区(2)处热电极的加热功率在两个π相移周期内从大到小和从小到大扫描并监测输出光功率或者输出波长，以此确定迟滞区间，并将公共相位区(2)处热电极的加热功率设置在非迟滞区间的正中间，测量实时激射波长并计算出和目标激射波长的偏差；7)将有源区(1)在正常电流下得到的波长偏差补偿进目标波长，重新在有源区(1)小电流下进行波长标定，并更新有源区(1)小电流下的波长查找表；8)满足波长误差的波长停止标定，而不满足波长误差的波长则重复步骤7)和8)，直到满足波长误差要求。2.根据权利要求1所述的多通道干涉激光器的波长标定方法，其特征在于：在步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆明之，
申请(专利权)人：宁波元芯光电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：