一种基于半波耦合半导体激光器的准连续调谐系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于半波耦合半导体激光器的准连续调谐系统。在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。或在半波耦合半导体激光器后添加分束器和波长检测器，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。本实用新型专利技术无需制作光栅，成本低，成品率和可靠性高；准连续调谐方法简单；实现准连续调谐时，需要注入电流和电流变化范围都很小，产热也很小，不会对激光器的出射功率均衡性、工作寿命、线宽和噪声特性带来影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于半波耦合半导体激光器的准连续调谐系统
本技术涉及准连续调谐系统，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术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，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。 本技术采用的技术方案是： 本技术包括控制器、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。 本技术与
技术介绍
相比，具有的有益效果是： 1)使用基于半波耦合半导体激光器，无需制作光栅，结构简单，成本低，成品率和 可靠性高。 2)准连续调谐算法简单，最多只需要2个电极协同调谐，系统简单明了，电路和算 法实现容易。 3)实现准连续调谐时，需要的注入电流和电流变化范围都很小，产热也很小，不会 对激光器的出射功率均衡性、工作寿命、线宽和噪声特性以及带来影响。 【附图说明】 图1是本技术第1个实施例的结构示意图。 图2(a)是基于半波耦合的V型腔可调谐半导体激光器原理图。 图2(b)是基于半波耦合的矩型腔可调谐半导体激光器原理图。 图3是基于半波耦合半导体激光器游标效应和准连续调谐原理图。 图4是第1个实施例中通过调节波长选择电极注入电流实现的单电极数字式调谐 的性能图。 图5是第1个实施例中通过同步调节波长选择电极和精细调谐电极注入电流实现 的准连续调谐性能图。 图6是波长选择电极所在谐振腔中梳状谱变化量和调谐电流之间的曲线关系图。 图7是波长选择电极所在谐振腔中无源波导折射率变化量和调谐电流之间的曲 线关系图。 图8是本技术第2个实施例的结构示意图。 图9是本技术第3个实施例的结构示意图。 图中：1、控制器，2、可调电流源，3、半波耦合半导体激光器，31、耦合器电极，32、波 长选择电极，33、精细调谐电极，4、分束器，5、波长监测器，6、光学滤波器，7、光功率计。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本技术做进一步说明。 如图1所示，本技术包括控制器1、可调电流源2和半波耦合半导体激光器3; 半波耦合半导体激光器3上设有耦合器电极31、波长选择电极32和精细调谐电极33 ;控制 器1发出控制信号接可调电流源2后，可调电流源2发出三路电流分别控制耦合器电极31、 波长选择电极32和精细调谐电极33使半波耦合半导体激光器3输出准连续调谐的激光。 如图8所示，本技术在半波耦合半导体激光器3后添加分束器4和波长检测 器5,半波親合半导体激光器3输出激光经分束器4分束后，一路作为半波親合半导体激光 器3主输出，另一路经波长检测器5反馈波长信息至控制器1。 如图9所示，本技术所述波长监测器5由光学滤波器6和光功率计7构成。 所述波长监测器5由一个集成在激光器芯片上的光学滤波器6和光功率计7构 成。 所述光学滤波器6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。 本技术的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32和精细调谐电极33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32和精细调谐电极33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1按照一定电流变化函数同步 调节波长选择电极32和精细调谐电极33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32和精细调谐电极33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3的某个单纵模激射情况下调节耦合器电极31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32或精细调谐电极33来 切换纵模，在跳模点上耦合器电极31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5用于监测波长返回给控制器1，从而实现校准和实时监测波长的 功能。 如图1所示，是本技术基于半波耦合半导体激光器的准连续调谐系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于半波耦合半导体激光器的准连续调谐系统，其特征在于：包括控制器（1）、可调电流源（2）和半波耦合半导体激光器（3）；半波耦合半导体激光器（3）上设有耦合器电极（31）、波长选择电极（32）和精细调谐电极（33）；控制器（1）发出控制信号接可调电流源（2）后，可调电流源（2）发出三路电流分别控制耦合器电极（31）、波长选择电极（32）和精细调谐电极（33）使半波耦合半导体激光器（3）输出准连续调谐的激光。

【技术特征摘要】
1. 一种基于半波耦合半导体激光器的准连续调谐系统，其特征在于：包括控制器 (1 )、可调电流源（2)和半波耦合半导体激光器（3);半波耦合半导体激光器（3)上设有耦合 器电极（31)、波长选择电极（32)和精细调谐电极（33);控制器（1)发出控制信号接可调电 流源（2)后，可调电流源（2)发出三路电流分别控制耦合器电极（31)、波长选择电极（32)和 精细调谐电极（33)使半波耦合半导体激光器（3)输出准连续调谐的激光。2. 根据权利要求1所述的一种基于半波耦合半导体激光器的准连续调谐系统，其特 征在于：在半波耦合半导体激光器（3)后添加分束器（4)和波长检测器（5)，半波耦合半导 体激光器（3)输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：武林，何建军，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33