[实用新型]可调谐激光器

说明书

技术领域

本实用新型属于激光光源领域，尤其涉及到一种可调谐激光器，适用于通信与传感的波长可调谐激光器。

背景技术

可调谐激光器是在一定波长范围内可以连续改变激光输出波长的激光器，其用途广泛，可用于光谱学、光化学、医学、生物学、集成光学、污染监测、半导体材料加工、信息处理和通信等。随着WDM（波分复用）技术在光纤通信领域越来越多的应用，可调谐激光器将是现在和未来各高校与科研机构的一项研究重点，加之国内光通信企业正面临着产业技术升级的压力，这将极大的催生市场对可调谐激光器仪器需求。然而，目前实际情况是该类型产品基本依靠进口，不但价格昂贵且被为数不多的境外企业垄断。

实现激光波长调谐的原理大致有三种。大多数可调谐激光器都使用具有宽的荧光谱线的工作物质。构成激光器的谐振腔只在很窄的波长范围内才有很低的损耗。因此，第一种是通过某些元件（如光栅）改变谐振腔低损耗区所对应的波长来改变激光的波长。第二种是通过改变某些外界参数（如磁场、温度等）使激光跃迁的能级移动。第三种是利用非线性效应实现波长的变换和调谐（见非线性光学、受激喇曼散射、光二倍频，光参量振荡）。 

目前国外可调谐半导体激光器的调谐实现原理主要可分为三种：电流调谐、温度调谐与机械调谐，而所选半导体激光器光源也由调谐方式所决定。

电流调谐是通过改变注入电流来实现波长的调谐，其调谐速度为ns级别，主要应用于SG-DBR（采样光栅DBR）与GCSR（辅助光栅定向耦合背向取样反射）激光器。其一般原理是通过改变可调谐激光器内不同位置的光纤光栅和相位控制部分的电流，使光纤光栅的相对折射率会发生变化，产生不同的光谱。通过不同区域光纤光栅产生的不同光谱的叠加进行特定波长的选择，从而产生需要的特定波长的激光。通过改变前后布拉格光栅区的注入电流来改变反射区材料有效折射率，布拉格波长随之变化，完成波长的粗调。接着调节相位区的电流使腔模同反射区的反射峰一致实现细调。但是此类型可调谐激光器存在跳模问题，会严重影响激光器工作时的稳定性。

温度调谐是调整激光腔内温度从而实现波长变化，主要应用于DFB激光器中。模块内一般内置FP标准具与光功率检测，另有两个独立的TEC一个用来控制激光器的波长，一个用来确保FP标准具与光功率检测器恒温工作。工作温度范围在-10度到50度时，可调谐6nm左右，但所需调谐时间是秒级别。

机械调谐一般采用MEMS来实现，适用于DFB结构与VCSEL结构。可调谐激光器主要包括DFB激光器阵列或VCSEL激光器阵列与MEMs部分和其他控制与辅助部分。通过控制MEMs部分的来对需要的特定波长进行选择，从而输出需要的特定波长的光。基于这种原理的可调谐激光器调谐时间一般为毫秒级别。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可调谐激光器，本实用新型功耗低、高精准、低成本。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种可调谐激光器，包括半导体致冷器、过渡热沉、激光器阵列芯片、微电机、光纤、第一分路器、模式转换器、单模光纤、第二分路器、波长锁定器、光探测器、激光器阵列芯片驱动电路、温控电路、微电机驱动电路和微处理器；微电机上设有可以沿微电机行程方向运动的滑块，光纤固定在微电机的滑块上，光纤与滑块固定的一端为激光入射端，另一端连接模式转换器；第一分路器通过单模光纤分别与模式转换器和第二分路器连接，第二分路器的另一端再与波长锁定器和光探测器连接；过渡热沉固定在半导体致冷器顶部，激光器阵列芯片固定在过渡热沉顶部，激光器阵列芯片驱动电路连接激光器阵列芯片为其提供驱动电流，半导体制冷器与激光器阵列芯片连接，温控电路连接半导体制冷器来控制激光器阵列芯片温度；激光器阵列芯片驱动电路与温控电路分别与微处理器连接，激光器阵列芯片驱动电路与温控电路的电信号由微处理器提供输出，激光器阵列芯片驱动电路提供偏置电流给激光器阵列芯片工作；微电机驱动电路的电信号由微处理器提供输出，微电机驱动电路驱动微电机工作；激光器阵列芯片输出的光信号从第一分路器通过第一端口对外进行数据输出，再通过第二端口连接第二分路器进行数据检测；其中，第二分路器第一端口连接波长锁定器检测光信号中的波长参数，第二端口连接光探测器检测光信号中的功率参数，完成对光信号的数据检测；这些检测数据又反馈给微处理器，从而维持整个系统的正常工作。

阵列激光器为1×N的巴条型DFB激光器阵列，N为自然数。

微电机综合运动精度为1um，微电机为直径小于160mm或额定功率小于750W的电机。

光纤为通信类特种光纤。