本发明专利技术公开了一种改善超辐射发光二极管光源波长稳定性的装置和方法。超辐射发光二极管的光源尾纤与半导体光放大器输入端相连，半导体光放大器输出端连接光纤耦合器，通过光纤耦合器光路被分为两路，一路作为输出光信号，另一路作为探测光信号经过光谱仪输入到信号处理模块，信号处理模块产生调整信号并将其反馈到半导体光放大器的工作参数控制端，从而对半导体光放大器的驱动电流进行控制，对超辐射发光二极管平均波长波动进行补偿，改善其波长稳定性。本发明专利技术能满足应用中对超辐射发光二极管光源波长稳定性的要求，不需要温度控制等设备，结构简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光源信号的处理方法，尤其是涉及。
技术介绍
超辐射发光二极管(SLD)是一种宽光谱、弱时间相干性、大功率、高效率的半导体光发射器件，其光学性质介于半导体激光器(LD)和半导体发光二极管(LED)之间，具有比LD更宽的发光光谱和更短的相干长度，具有比LED更高的输出功率，集宽光谱和大功率的优点于一身。 SLD宽光谱和大功率的独特优势使其在低相干测量系统中被广泛应用，主要包括干涉式光纤陀螺(IFOG)、光学相干层析技术(OCT)、光时域反射仪(OTDR)、光频域反射仪(OFDR)、白光干涉仪、分布式光纤传感等方面。SLD光源的稳定性对这些系统的精度和稳定度有较大影响。所以，控制SLD高稳定输出具有极其重要的意义。以光纤陀螺为例，光纤陀螺的精度受SLD光源的稳定性影响很大。SLD光源的平均波长与光纤陀螺的标度因数成比例关系，而标度因数直接决定了光纤陀螺的精度。 平均波长的定义如下:_ Ilm,.μ, λ - j^1-ΣΡ(Α,) ?=1 其中，Ρ( λ D表不波长为λ i的光的功率密度,上式表不平均波长是波长对功率密度的加权平均。 目前使用的SLD，存在光谱稳定性较差的问题，其中心波长与温度及工作电流都有关系，平均波长随温度有约400Χ 10_6/Κ的漂移，随电流有约40Χ 1-fVmA的变化。因此，目前对SLD光源的驱动和控制普遍采用恒流源驱动加光反馈控制和温控的方法，S卩“恒流+温控”驱动方式。一方面用精密恒流源给SLD提供注入电流；另一方面控制SLD光源发光管的温度，使温度稳定在一个精确的范围内。该方式可在一定程度上改善波长的稳定性，但系统结构比较复杂。
技术实现思路
针对目前超辐射发光二极管光源的输出光的平均波长随温度等物理量的波动而波动的问题，本专利技术的目的在于提供，满足相关应用中对超辐射发光二极管的输出光波长稳定性的要求。 本专利技术所采用的技术方案的步骤如下: —、一种改善超福射发光二极管光源波长稳定性的装置: 包括超福射发光二极管、半导体光放大器、光纤稱合器、光谱仪和信号处理模块；超福射发光二极管的光源尾纤与半导体光放大器输入端相连，半导体光放大器输出端连接光纤耦合器，通过光纤耦合器光路被分为两路，一路作为输出光信号，另一路作为探测光信号经过光谱仪输入到信号处理模块，信号处理模块产生调整信号并将其反馈到半导体光放大器的工作参数控制端，从而对半导体光放大器的驱动电流进行控制。 所述的光纤耦合器为1X2耦合器。 所述的半导体光放大器工作在线性增益区。 二、一种改善超福射发光二极管光源波长稳定性的方法: A)超辐射发光二极管发出的光信号，经尾纤耦合输入到半导体光放大器中，再经光纤耦合器分为两路，一路作为输出光信号，另一路作为探测光信号； B)探测光信号由光谱仪接收后经信号处理模块处理后产生调整信号，调整信号对半导体光放大器的增益谱进行反馈控制，实现对超辐射发光二极管平均波长波动的补偿。 所述的步骤B)的反馈控制中，所述输出光信号和探测光信号分光比为(100-A):△;其中，0^〈100，信号处理模块中设置波长平衡点λπ，具体反馈过程为: 当光谱仪接收到的探测光信号的平均波长λ π(ι> λ m时，信号处理模块产生调整信号提高半导体光放大器的驱动电流，使半导体光放大器的增益谱峰值向短波长方向移动，从而使探测光信号的平均波长λπ(1降至λπ; 当光谱仪接收到的探测光信号的平均波长λ π(|〈 λ m时，信号处理模块产生调整信号降低半导体光放大器的驱动电流，使半导体光放大器的增益谱峰值向长波长方向移动，从而使探测光信号的平均波长λπ(ι提高至λπ; 当光谱仪接收到的探测光信号的平均波长λπ(| = λ m时，信号处理模块对半导体光放大器的驱动电流不进行处理。 所述的输出光信号和探测光信号分光比最优为95:5。 所述的半导体光放大器工作在线性增益区。 本专利技术具有的有益效果是: 本专利技术利用半导体光放大器较宽的增益带宽，通过控制系统调节半导体光放大器驱动电流使半导体光放大器增益谱峰值波长移动，实现对超辐射发光二极管光源平均波长波动的补偿，改善光源波长稳定性，以满足相关应用中对超辐射发光二极管的输出光的波长稳定性的要求。本专利技术装置不需要温度控制等设备，结构简单。 【附图说明】 图1是本专利技术装置的结构示意图。 图2是半导体光放大器的增益谱示意图。 图3是半导体光放大器的增益谱与驱动电流关系示意图。 图4是实施例改善前后的超辐射发光二极管光源平均波长和对应的半导体光放大器驱动电流随时间变化的示意图。 图5是实施例改善后的超辐射发光二极管光源平均波长随时间变化的示意图。 图中:1、超福射发光二极管,2、半导体光放大器,3、光纤f禹合器,4、光谱仪,5、信号处理模块。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。 如图1所示，本专利技术装置采用反馈控制的方式，包括超辐射发光二极管1、半导体光放大器2、光纤稱合器3、光谱仪4和信号处理模块5 ;超福射发光二极管I的光源尾纤与半导体光放大器2输入端相连，半导体光放大器2输出端连接光纤耦合器3，通过光纤耦合器3光路被分为两路，一路作为输出光信号，另一路作为探测光信号经过光谱仪4输入到信号处理模块5，信号处理模块5产生调整信号并将其反馈到半导体光放大器2的工作参数控制端，从而对半导体光放大器2的驱动电流进行控制，进而实现对超辐射发光二极管I的平均波长波动的补偿，改善其波长稳定性。 上述光纤稱合器为I X 2稱合器。 半导体光放大器工作在线性增益区。 本专利技术装置的监测方法是: A)超辐射发光二极管发出的光信号，经尾纤耦合输入到半导体光放大器中，再经光纤耦合器分为两路，一路作为输出光信号，另一路作为探测光信号； B)探测光信号由光谱仪接收后经信号处理模块处理后产生调整信号，调整信号对半导体光放大器的增益谱进行反馈控制，实现对超辐射发光二极管平均波长波动的补偿。 步骤B)的反馈控制中，输出光信号和探测光信号分光比为(100-A):A，其中，0〈A〈100，信号处理模块中设置波长平衡点λ m，具体反馈过程为: 当光谱仪接收到的探测光信号的平均波长λ π(|> λ m时，信号处理模块产生调整信号提高半导体光放大器的驱动电流，使半导体光放大器的增益谱峰值向短波长方向移动，从而使探测光信号的平均波长λπ(ι降至λ m;当光谱仪接收到的探测光信号的平均波长λ m(l〈 λ m时，信号处理模块产生调整信号降低半导体光放大器的驱动电流，使半导体光放大器的增益谱峰值向长波长方向移动，从而使探测光信号的平均波长λπ(ι提高至λπ;当光谱仪接收到的探测光信号的平均波长λπ(|= λ ?]时，信号处理模块对半导体光放大器的驱动电流不进行调整。 优选的输出光信号和探测光信号分光比为95:5。 半导体光放大器工作在线性增益区。 半导体光放大器(SOA)是出现最早的光放大器，它的基本结构类似于无反馈或反馈量不足以引起振荡的半导体激光器。半导体光放大器利用半导体PN结的光电子学特性，在正偏压、强注入电流作用下，有源区半导体内的导带与价带间由于非平衡载流子本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改善超辐射发光二极管光源波长稳定性的装置，其特征在于：包括超辐射发光二极管（1）、半导体光放大器（2）、光纤耦合器（3）、光谱仪（4）和信号处理模块（5）；超辐射发光二极管（1）的光源尾纤与半导体光放大器（2）输入端相连，半导体光放大器（2）输出端连接光纤耦合器（3），通过光纤耦合器（3）光路被分为两路，一路作为输出光信号，另一路作为探测光信号经过光谱仪（4）输入到信号处理模块（5），信号处理模块（5）产生调整信号并将其反馈到半导体光放大器（2）的工作参数控制端，从而对半导体光放大器（2）的驱动电流进行控制。
【技术特征摘要】
1.一种改善超辐射发光二极管光源波长稳定性的装置，其特征在于:包括超辐射发光二极管(I)、半导体光放大器(2 )、光纤稱合器(3 )、光谱仪(4 )和信号处理模块(5 );超福射发光二极管(I)的光源尾纤与半导体光放大器(2)输入端相连,半导体光放大器(2)输出端连接光纤耦合器(3)，通过光纤耦合器(3)光路被分为两路，一路作为输出光信号，另一路作为探测光信号经过光谱仪(4)输入到信号处理模块(5)，信号处理模块(5)产生调整信号并将其反馈到半导体光放大器(2)的工作参数控制端，从而对半导体光放大器(2)的驱动电流进行控制。2.根据权利要求1所述的一种改善超辐射发光二极管光源波长稳定性的装置，其特征在于:所述的光纤稱合器为1X2稱合器。3.根据权利要求1所述的一种改善超辐射发光二极管光源波长稳定性的装置，其特征在于:所述的半导体光放大器工作在线性增益区。4.应用于权利要求1?3任一所述装置的一种改善超辐射发光二极管光源波长稳定性的方法，其特征在于: A)超辐射发光二极管发出的光信号，经尾纤耦合输入到半导体光放大器中，再经光纤耦合器分为两路，一路作为输出光信号，另一路作为探测光信号； B)探测光信号由光谱仪接收后经信号处理模块处理后产生调整信号，调整信号对半导体光放大器...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈杏藩，何沛彤，汪樟海，刘承，舒晓武，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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