一种半导体激光器的波长自动检测和校准方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种半导体激光器的波长自动检测和校准方法及装置，属于半导体激光器技术领域；包括如下步骤：S1：配置激光器本体、激光器驱动单元、激光探测接收单元、温度检测单元、温控驱动单元和控制单元；S2：使激光器本体发出前向激光和背向激光；S3：控制单元根据激光器驱动单元输出的的驱动电流和波长反馈信号，通过寻峰算法，寻找激光器本体输出功率的峰值吸收波长；S4：驱动电流调整完成后，控制单元进行新一轮波长寻峰，记录激光器本体工作在不同的温度时，峰值吸收波长与驱动电流的值；S5：重复上述步骤S3—S4，筛选出激光器本体输出的峰值吸收波长对应的最优驱动电流的大小和激光器本体工作温度。和激光器本体工作温度。和激光器本体工作温度。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器的波长自动检测和校准方法及装置


[0001]本专利技术涉及半导体激光器
，尤其涉及一种半导体激光器的波长自动检测和校准方法及装置。

技术介绍

[0002]半导体激光器又称激光二极管，是一类结构紧凑的激光源。对于蝶形半导体激光器来说，影响半导体激光器的峰值吸收波长的主要因素是芯片电流和芯片温度，蝶形激光器封装方案是通过探测热敏电阻阻值来调节制冷器电流，使热沉温度到达指定温度，调节芯片电流和芯片温度来获得理想的峰值波长，但随着时间的推移，相同电流和温度下，峰值波长会有皮米级的偏移，这对于对波长有着高精度要求的应用是十分不利的，可能导致系统响应度下降，甚至系统失效。
[0003]因此，提出一种能对半导体激光器的波长进行自动检测与校准的方法及装置，是很有必要的。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种半导体激光器的波长自动检测和校准方法及装置。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一方面，本专利技术提供了一种半导体激光器的波长自动检测和校准方法，包括如下步骤：
[0007]S1：配置半导体激光器，具体包括激光器本体(1)、激光器驱动单元(2)、激光探测接收单元(3)、温度检测单元(4)、温控驱动单元(5)和控制单元(6)；
[0008]其中，激光器本体(1)长度延伸方向的两端分别设置有前向出光侧和背向出光侧；
[0009]激光器驱动单元(2)与激光器本体(1)电性连接，激光器驱动单元(2)使激光器本体(1)前向出光侧发出前向激光，背向出光侧发出背向激光；
[0010]激光探测接收单元(3)，设置在激光器本体(1)的背向出光侧，用于接收背向激光；
[0011]温度检测单元(4)与温控驱动单元(5)分别贴附在激光器本体(1)表面；温度检测单元(4)获取激光器本体(1)的温度反馈信号，并将温度反馈信号发送至控制单元(6)；温控驱动单元(5)调节激光器本体(1)的温度；
[0012]S2：控制单元(6)向激光激光器驱动单元(2)输出控制电压信号，激光器驱动单元(2)将控制电压信号转换为驱动电流向激光器本体(1)输出，使激光器本体(1)发出前向激光和背向激光；驱动电流还反馈至控制单元(6)中；
[0013]S3：激光探测接收单元(3)接收到背向激光后，向控制单元(6)输出波长反馈信号，控制单元(6)根据激光器驱动单元(2)输出的的驱动电流和波长反馈信号，通过寻峰算法，在激光器本体(1)的工作温度保持稳定的前提下，控制单元(6)调整激光器本体(1)的驱动电流，寻找激光器本体(1)输出激光的峰值吸收波长；控制单元(6)记录并保存该工作温度下峰值吸收波长和对应的驱动电流的值；
[0014]S4：驱动电流调整完成后，控制单元(6)进行新一轮波长寻峰，将驱动电流保持不变，控制单元(6)调节温控驱动单元(5)的输出功率，记录激光器本体(1)工作在不同的温度时，重复寻找激光器本体(1)输出激光的峰值吸收波长，记录激光器本体(1)工作在不同的温度时，峰值吸收波长的值；
[0015]S5：重复上述步骤S3—S4，筛选出激光器本体(1)输出的峰值吸收波长对应的最优驱动电流的值和激光器本体(1)工作温度。
[0016]在以上技术方案的基础上，优选的，所述激光探测接收单元(3)包括气室(31)和接收器(32)；气室(31)设置在激光器本体(1)背向出光侧的一端，接收器(32)设置在气室(31)远离激光器本体(1)背向出光侧的一侧；接收器(32)接收经过气室(31)的背向激光，对背向激光的光谱进行吸收，向控制单元(6)输出波长反馈信号。
[0017]优选的，接收器(32)为光电探测器。
[0018]进一步优选的，步骤S3所述寻峰算法，是将接收器(32)隔着气室(31)对背向激光的光谱进行吸收，向控制单元(6)输出光谱被吸收后的实际功率值P
s
，控制单元(6)根据激光器驱动单元(2)输出的驱动电流获取对应的输出功率P
t
，输出功率与实际功率值之差P
t
—P
s
为功率吸收值；控制单元(6)记录不同驱动电流下对应的功率吸收值；采用公式P
p
＝K*(P
t
—P
s
)计算峰值吸收波长的补偿电流P
p
，其中K为驱动电流与功率吸收值的比例关系；进一步根据峰值吸收波长的补偿电流P
p
计算激光器本体(1)工作在峰值吸收波长时对应的驱动电流的大小。
[0019]更进一步优选的，步骤S3中所述在激光器本体(1)的工作温度保持稳定的前提下，控制单元(6)调整激光器本体(1)的驱动电流，是采用如下调节手段：
[0020]其中I
k
为第k次采样的驱动电流；K
p
为比例系数；K
i
为积分系数；K
d
为微分系数；k与k—1为采样序号；i为积分变数；d(k)表示第k次采样的激光器本体(1)输出功率对应的驱动电流，与激光器本体(1)工作在峰值吸收波长时对应的驱动电流的偏差。
[0021]优选的，所述气室(31)为密封的光声池，接收器(32)为微音器。
[0022]进一步优选的，步骤S3所述寻峰算法，是微音器接收到穿过光声池的背向激光产生与背向激光同频的压力波，压力波被微音器接收并转换为电信号，微音器将该电信号放大后送入控制单元(6)，控制单元(6)根据电信号判断背向激光的波长峰值；控制单元(6)将该波长峰值与预设的峰值吸收波长进行对比，设置激光器本体(1)的输出波长与驱动电流的值的对应关系为K0，令激光器驱动电流补偿量＝K0*(峰值吸收波长—当前实际输出波长)，在激光器本体(1)的工作温度保持稳定的前提下，通过改变激光器驱动电流补偿量，使激光器本体(1)当前实际输出波长达到峰值吸收波长。
[0023]更进一步优选的，步骤S4所述的驱动电流调整完成后，控制单元(6)进行新一轮波长寻峰，将驱动电流保持不变，控制单元(6)调节温控驱动单元(5)的输出功率，记录激光器本体(1)工作在不同的温度时，重复寻找激光器本体(1)输出功率的峰值吸收波长，是设定激光器本体(1)工作温度与输出波长的关系值K1，控制单元(6)调节温控驱动单元(5)的输出功率，使激光器本体(1)工作在不同的温度，记录激光器本体(1)的实际输出波长。
[0024]另一方面，本专利技术还提供了一种半导体激光器的波长自动检测和校准装置，包括管壳、隔离器、第一透镜、第二透镜和至少一个光纤组件，还包括激光器本体(1)、激光器驱动单元(2)、激光探测接收单元(3)、温度检测单元(4)、温控驱动单元(5)和控制单元(6)，温控驱动单元(5)固定设置在管壳内表面，温度检测单元(4)和激光器本体(1)均设置在温控驱动单元(5)与管壳固定的一侧，激光器本体(1)长度延伸方向的两端分别设置有前向出光侧和背向出光侧，激光器本体(1)的前向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器的波长自动检测和校准方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：配置半导体激光器，具体包括激光器本体(1)、激光器驱动单元(2)、激光探测接收单元(3)、温度检测单元(4)、温控驱动单元(5)和控制单元(6)；其中，激光器本体(1)长度延伸方向的两端分别设置有前向出光侧和背向出光侧；激光器驱动单元(2)与激光器本体(1)电性连接，激光器驱动单元(2)使激光器本体(1)前向出光侧发出前向激光，背向出光侧发出背向激光；激光探测接收单元(3)，设置在激光器本体(1)的背向出光侧，用于接收背向激光；温度检测单元(4)与温控驱动单元(5)分别贴附在激光器本体(1)表面；温度检测单元(4)获取激光器本体(1)的温度反馈信号，并将温度反馈信号发送至控制单元(6)；温控驱动单元(5)调节激光器本体(1)的温度；S2：控制单元(6)向激光激光器驱动单元(2)输出控制电压信号，激光器驱动单元(2)将控制电压信号转换为驱动电流向激光器本体(1)输出，使激光器本体(1)发出前向激光和背向激光；驱动电流还反馈至控制单元(6)中；S3：激光探测接收单元(3)接收到背向激光后，向控制单元(6)输出波长反馈信号，控制单元(6)根据激光器驱动单元(2)输出的的驱动电流和波长反馈信号，通过寻峰算法，在激光器本体(1)的工作温度保持稳定的前提下，控制单元(6)调整激光器本体(1)的驱动电流，寻找激光器本体(1)输出激光的峰值吸收波长；控制单元(6)记录并保存该工作温度下峰值吸收波长和对应的驱动电流的值；S4：驱动电流调整完成后，控制单元(6)进行新一轮波长寻峰，将驱动电流保持不变，控制单元(6)调节温控驱动单元(5)的输出功率，记录激光器本体(1)工作在不同的温度时，重复寻找激光器本体(1)输出激光的峰值吸收波长，记录激光器本体(1)工作在不同的温度时，峰值吸收波长的大小；S5：重复上述步骤S3—S4，筛选出激光器本体(1)输出的峰值吸收波长对应的最优驱动电流的值和激光器本体(1)工作温度。2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的波长自动检测和校准方法，其特征在于，激光探测接收单元(3)包括气室(31)和接收器(32)；气室(31)设置在激光器本体(1)背向出光侧的一端，接收器(32)设置在气室(31)远离激光器本体(1)背向出光侧的一侧；接收器(32)接收经过气室(31)的背向激光，对背向激光的光谱进行吸收，向控制单元(6)输出波长反馈信号。3.根据权利要求2所述的一种半导体激光器的波长自动检测和校准方法，其特征在于，接收器(32)为光电探测器。4.根据权利要求3所述的一种半导体激光器的波长自动检测和校准方法，其特征在于，步骤S3所述寻峰算法，是将接收器(32)隔着气室(31)对背向激光的光谱进行吸收，向控制单元(6)输出光谱被吸收后的实际功率值P
s
，控制单元(6)根据激光器驱动单元(2)输出的驱动电流获取对应的输出功率P
t
，输出功率与实际功率值之差P
t
—P
s
为功率吸收值；控制单元(6)记录不同驱动电流下对应的功率吸收值；采用公式P
p
＝K*(P
t
—P
s
)计算峰值吸收波长的补偿电流P
p
，其中K为驱动电流与功率吸收值的比例关系；进一步根据峰值吸收波长的补偿电流P
p
计算激光器本体(1)工作在峰值吸收波长时对应的驱动电流的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昊，石豪情，米全林，王良恒，张铎，
申请(专利权)人：武汉高跃科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：