[发明专利]基于半波耦合半导体激光器的准连续调谐系统及调谐方法

说明书

技术领域

本发明涉及准连续调谐系统和调谐方法，尤其是涉及一种基于半波耦合半导体激光器的准连续调谐系统及调谐方法。

背景技术

大范围准连续调谐系统可以连续覆盖一定范围内的所有波长，可以广泛应用于光谱测量和生物检测。目前所提出的准连续调谐方案，结构和控制算法都比较复杂，成本较高。例如，1998年，Ridge Waveguide Sampled Grating DBR Lasers with 22-nm Quasi-Continuous Tuning Range,IEEE Photonics Technology Letters,10(9):1211-1213一文中利用SG-DBR激光器实现了22nm的准连续调谐；1996年，“Quasicontinuous Wavelength Tuning in Super-Structure-Grating(SSG)DBR Lasers，IEEE J.Sel.Topics Quantum Electron.，32(3):433-441”一文中利用SSG-DBR激光器实现了34nm的准连续调谐。这些准连续调谐方案需要同步调谐三个电极的注入电流，算法复杂，电路和算法上不易实现，且所用激光器制作需要光栅，工艺十分复杂，导致成品率不易控制。这些不利因素阻碍了很多应用的推广。

为了提供廉价的可调谐半导体激光器，浙江大学何建军教授的团队提出了两种基于半波耦合的可调谐半导体激光器，详见“V型耦合腔波长可切换半导体激光器”，授权公告号：CN100463312B；“利用全内反射多边形谐振腔选模的半导体激光器”，授权公告号：CN102545043B。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于半波耦合半导体激光器的准连续调谐系统及调谐方法，利用廉价的可调谐半导体激光器构建一套准连续调谐系统，通过简明的控制方法实现大范围准连续调谐。

本发明采用的技术方案是：

一、一种基于半波耦合半导体激光器的准连续调谐系统：

本发明包括控制器、可调电流源和半波耦合半导体激光器；半波耦合半导体激光器上设有耦合器电极、波长选择电极和精细调谐电极；控制器发出控制信号接可调电流源后，可调电流源发出三路电流分别控制耦合器电极、波长选择电极和精细调谐电极使半波耦合半导体激光器输出准连续调谐的激光。

在半波耦合半导体激光器后添加分束器和波长检测器，半波耦合半导体激光器输出激光经分束器分束后，一路作为半波耦合半导体激光器主输出，另一路经波长检测器反馈波长信息至控制器。

所述波长监测器由光学滤波器和光功率计构成。

所述波长监测器由一个集成在激光器芯片上的光学滤波器和光功率计构成。

所述光学滤波器由一个法布里-珀罗标准具构成或者由一个环形波导谐振腔构成。

二、一种基于半波耦合半导体激光器的准连续调谐方法，有三种调谐方法：

1)在波长选择电极和精细调谐电极上的工作电流分别设置一系列波长跳模点，每个波长跳模点分别对应波长选择电极和精细调谐电极上的不同电流，相邻两个波长跳模点之间对应一个波长无跳模工作区间；通过控制器按照一定电流变化函数同步调节波长选择电极和精细调谐电极的注入电流，在两个跳模点之间所述两个电极注入电流变化量按一定比例连续调节，使得输出波长无跳模连续调谐，而在跳模点上两个电极注入电流同时发生跃变，在不改变输出波长情况下改变纵模级次，使得相邻的无跳模工作区间所对应的输出波长无缝拼接，从而实现激光器的波长准连续调谐。

所述两个电极注入电流变化量按一定比例连续调节是指在一个无跳模工作区间内波长选择电极和精细调谐电极上电流变化量的比例等于相应电极所覆盖波导的长度比例。

所述一定电流变化函数由每段无跳模工作区间其两端跳模点工作电流的线性插值或多项式函数插值决定；或者所述一定电流变化函数由波长调谐曲线所对应的等效折射率变化函数决定。

2)在半波耦合半导体激光器的某个单纵模激射情况下调节耦合器电极的电流或者调节激光器工作温度实现无跳模调谐，通过波长选择电极或精细调谐电极来切换纵模，在跳模点上耦合器电极电流或者激光器工作温度同时发生跃变，在不改变输出波长情况下改变纵模级次，使得相邻的无跳模工作区间所对应的输出波长无缝拼接，从而实现激光器的大范围波长连续调谐。

3)波长监测器用于监测波长返回给控制器，从而实现校准和实时监测波长的功能。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：