[发明专利]压电陶瓷型可调谐激光器实时校准系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及可调谐激光器实时校准领域，尤其涉及一种压电陶瓷型可调谐激光器实时校准系统及方法。

 

背景技术

压电陶瓷型可调谐激光器由于具有响应速度快、发热小、波长分辨率高等诸多优点，在光纤传感领域中有着广泛的应用。压电陶瓷型可调谐激光器利用法布里—珀罗结构，通过对压电陶瓷施加不同的电压改变腔长可以控制可调谐激光器输出不同波长的光。但由于压电陶瓷的腔长不仅与输入电压有关，还会受到温度和自身老化的影响，从而导致对压电陶瓷施加相同的输入电压可能输出不同的波长。这样如果始终对压电陶瓷型可调谐激光器施加相同范围的电压，输出的波长范围会发生变化，有可能偏离正常所需的波长范围。为了保证可调谐激光器输出光的波长一直处于正常范围，故需要实时调整可调谐激光器的输入电压范围，达到实时校准可调谐激光器输出波长的目的。

   

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中不能有效保证可调谐激光器输出光的波长一直处于正常范围的缺陷，提供一种可实现对压电陶瓷型可调谐激光器的实时校准，使得可调谐激光器输出光的波长一直处于正常范围。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种压电陶瓷型可调谐激光器实时校准系统，包括：

可调谐激光器；

光分路器，与所述可调谐激光器连接，将所述可调谐激光器的输出的光信号分为两路，第一路用于输出，第二路用于反馈；

标准波长器件，与所述光分路器连接，对所述光分路器的第二路反馈的光进行透射，其透射光由个数和波长已知的透射峰构成，其中心位置的两个相邻透射峰之间的距离是其他任意两个相邻透射峰之间距离的两倍；

光电转换模块，与所述标准波长器件连接，用于将所述标准波长器件输出的光转换为模拟信号并进行放大；

采样处理模块，与所述光电转换模块连接，该采样处理模块用于对所述光电转换模块输出的信号进行采样，生成的三角波信号作为可调谐激光器的驱动电压；通过调节所述三角波信号的中心值，使所述三角波信号的上升沿的中心时刻与所述标准波长器件实际输出的透射光的峰值波长中心的时间点重合，通过调节所述三角波信号的峰峰值，使所述标准波长器件实际输出的透射光的透射峰个数与已知的透射峰个数相等。

本发明所述的系统中，所述光电转换模块包括光敏二极管和对数放大器。

本发明所述的系统中，所述三角波信号的中心值的表达式为：

；

式中：K_p为比例系数；K_i为积分系数；K_d为微分系数；k为自然数，V_中心值(k)为第k个采样周期三角波中心值的控制输出；e(k)为第k个采样周期输入到控制系统的偏差值；T为采样周期。

本发明所述的系统中，经所述光分路器输出的光，其中90%以上的光作为输出，10%以下的光作为反馈。

提供一种压电陶瓷型可调谐激光器实时校准方法，包括以下步骤：

可调谐激光器在三角波信号的驱动下，输出波长周期性变化的光信号；

光分路器将可调谐激光器的输出的光信号分为两路，第一路用于输出，第二路用于反馈；

通过标准波长器件对所述光分路器的第二路反馈的光进行透射，其透射光由个数和波长已知的透射峰构成，其中心位置的两个相邻透射峰之间的距离是其他任意两个相邻透射峰之间距离的两倍；

光电转换模块将所述标准波长器件输出的光转换为模拟信号并进行放大；

对所述光电转换模块输出的信号进行采样，生成的三角波信号作为可调谐激光器的驱动电压；

调节所述三角波信号的中心值，使所述三角波信号的上升沿的中心时刻与所述标准波长器件实际输出的透射光的峰值波长中心的时间点重合；

调节所述三角波信号的峰峰值，使所述标准波长器件实际输出的透射光的透射峰个数与透射峰个数相等。

本发明所述的方法中，所述三角波信号的中心值的表达式为：

；

式中：K_p为比例系数；K_i为积分系数；K_d为微分系数；k为自然数，V_中心值(k)为第k个采样周期三角波中心值的控制输出；e(k)为第k个采样周期输入到控制系统的偏差值；T为采样周期。 

本发明所述的方法中，经所述光分路器输出的光，其中90%以上的光作为输出，10%以下的光作为反馈。