【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光通信领域，特别涉及一种高精度dfb激光器的光栅物理参数的测试方法及其测试系统。
技术介绍
1、半导体激光器由于其可采用简单的电流注入的方式来实现光电转换，其工作电流和电压与集成电路兼容，因而可以与之单片集成。并且还可以在高达ghz的频率下直接进行电流调制从而获得高速调制的激光信号输出。由于这些优点，半导体激光器在光纤通信领域得到了广泛的应用。
2、为了降低光纤传输信号中不同光频率成分的色散影响，在高速率、长距离的光纤通信应用领域，可以实现单纵模激光发射的dfb激光器成为了半导体激光器芯片的首选。dfb激光器中的各项光栅物理参数，如光栅耦合强度、激光器端面的光栅相位角、dfb激光器的光增益谱、dfb激光器的有效折射率等对dfb激光器芯片性能有着重要的影响，在不同的应用场合下，均需要对各项光栅物理参数进行评估和不断地优化设计。同时在dfb激光器的制作过程中，内部各层半导体材料组分、厚度的均匀性，和光栅结构在外延生长时的完整性、一致性等，都最终会影响到这些光栅物理参数的范围和器件性能水平。
3、然而由于dfb激光器的光栅结构在纳米量级，dfb激光器在端面处的光栅相位角的随机性等，这些dfb激光器的光栅物理参数目前还没有设备可以进行直接的测量，技术工程人员一般采用从dfb光谱曲线的停止带(stop-band)推测光栅耦合强度，但是由于停止带受到随机性的光栅相位角的影响，变化较大，因此推测所得的光栅耦合强度具有较大的误差性。
4、基于此，特提出本方案。
技术实
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种高精度dfb激光器的光栅物理参数的测试方法及其测试系统，通过亚阈值电流对dfb激光器进行测试输出光，并对该状态下的光谱进行模拟拟合获得模拟曲线，不受相位角的影响，从而精准的测试激光器的光栅物理参数。
2、技术方案：为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、高精度dfb激光器的光栅物理参数的测试方法，包括以下步骤：
4、s1：获取dfb激光器的阈值电流；
5、s2：以亚阈值电流对dfb激光器芯片进行测试并输出光束；
6、s3：将所述输出光束传输至光谱分析仪进行亚阈值电流输出光的光谱成分测试，得到dfb激光器的亚阈值光谱；
7、s4：对亚阈值光谱中若干或全部波长的光强进行模拟拟合，生成模拟曲线，根据模拟曲线获取光栅物理参数。
8、进一步地，所述模拟拟合步骤包括：
9、s41：提取亚阈值光谱中不同波长位置处的光强度的波峰和波谷值；
10、s42：获取dfb激光器的光增益谱随波长变化的包络曲线；
11、s43：获取dfb激光器在输出方向上的光强度随波长的变化关系；
12、s44：采用非线性最小平方法的计算方法，通过公式(1)模拟拟合计算得到dfb激光器芯片的物理参数；
13、
14、式中：σ代表了非线性最小平方算法的偏差值；代表了一组dfb激光器的光栅结构物理参数数组；为dfb激光器的输出光束的计算光强；ym(λi)为dfb激光器的亚阈值光谱的测试光强；n为亚阈值光谱中波长的采样数量。
15、进一步地，所述光增益谱随波长变化的包络曲线的计算公式为：
16、
17、式中：l是dfb激光器芯片的腔长，rf和rr是dfb激光器芯片的前、后端面反射率；p+是光强度的波峰值；p-是光强度的波谷值。
18、进一步地，在dfb激光器腔的反射区包含相互反射光束的l端面和r端面，在dfb激光器内部的任意一点z处的自发发射光向任一端面的累积形成光谱，则在输出方向上的光强度随波长的变化关系为：
19、
20、式中：ρl、ρr、tl、tr分别是在dfb激光器内部位置任意点z处的光朝向l端面的反射率、朝向r端面的反射率、朝向l端面的透射率、朝向r端面的透射率。
21、进一步地，令阈值电流为ith，则亚阈值电流为a*ith，且a的取值范围为0.8-0.95。
22、进一步地，在步骤s1中，获取dfb激光器的阈值电流的步骤包括：在激光器的光强-电流-电压测试模块上，通过激光器的驱动电流源，对dfb激光器芯片进行一个电流区间的扫描测试，从测试输出的光强-电流-电压曲线获取dfb激光器的阈值电流ith。
23、基于高精度dfb激光器的光栅物理参数的测试方法的测试系统，包括：
24、光强-电流-电压测试模块，用于对dfb激光器芯片进行liv特性的测试和测试数据的输出；
25、驱动电流源，用于对dfb激光器芯片提供连续或脉冲工作的驱动直流电源；
26、光电二极管pd探测器，用于对dfb激光器芯片的输出光强进行光电信号转换和光强信号的输出；
27、光谱分析仪，对dfb激光器芯片的输出光信号进行光谱成分的扫描和信号输出；
28、处理器终端，用于收集测试系统中产生的数据，并对dfb激光器的光栅物理参数进行模拟拟合和输出。
29、进一步地，还包括温度控制器，所述温度控制器用于对dfb激光器的光强-电流-电压测试模块进行温度控制。
30、进一步地，还包括光学显微镜，所述光学显微镜用于对dfb激光器芯片的表面物理特征进行观察和尺度测量。
31、有益效果：本专利技术通过亚阈值电流对dfb激光器进行测试输出光，并对该状态下的光谱进行模拟拟合获得模拟曲线，该方式获得的模拟曲线不受光栅相位角的影响，从而能够精准的测试激光器的光栅物理参数。
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1.高精度DFB激光器的光栅物理参数的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高精度DFB激光器的光栅物理参数的测试方法，其特征在于：所述模拟拟合步骤包括：
3.根据权利要求2所述的高精度DFB激光器的光栅物理参数的测试方法，其特征在于：所述光增益谱随波长变化的包络曲线的计算公式为：
4.根据权利要求2所述的高精度DFB激光器的光栅物理参数的测试方法，其特征在于：在DFB激光器腔的反射区包含相互反射光束的L端面和R端面，在DFB激光器内部的任意一点z处的自发发射光向任一端面的累积形成光谱，则在输出方向上的光强度随波长的变化关系为：
5.根据权利要求1所述的高精度DFB激光器的光栅物理参数的测试方法，其特征在于：令阈值电流为Ith，则亚阈值电流为A*Ith，且A的取值范围为0.8-0.95。
6.根据权利要求1所述的高精度DFB激光器的光栅物理参数的测试方法，其特征在于：在步骤S1中，获取DFB激光器的阈值电流的步骤包括：在激光器的光强-电流-电压测试模块上，通过激光器的驱动电流源，对DFB激光器芯片
7.根据权利要求1-6任一项所述的高精度DFB激光器的光栅物理参数的测试方法的测试系统，其特征在于：包括：
8.根据权利要求7所述的高精度DFB激光器的光栅物理参数的测试方法的测试系统，其特征在于：还包括温度控制器，所述温度控制器用于对DFB激光器的光强-电流-电压测试模块进行温度控制。
9.根据权利要求7所述的高精度DFB激光器的光栅物理参数的测试方法的测试系统，其特征在于：还包括光学显微镜，所述光学显微镜用于对DFB激光器芯片的表面物理特征进行观察和尺度测量。
...【技术特征摘要】
1.高精度dfb激光器的光栅物理参数的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高精度dfb激光器的光栅物理参数的测试方法，其特征在于：所述模拟拟合步骤包括：
3.根据权利要求2所述的高精度dfb激光器的光栅物理参数的测试方法，其特征在于：所述光增益谱随波长变化的包络曲线的计算公式为：
4.根据权利要求2所述的高精度dfb激光器的光栅物理参数的测试方法，其特征在于：在dfb激光器腔的反射区包含相互反射光束的l端面和r端面，在dfb激光器内部的任意一点z处的自发发射光向任一端面的累积形成光谱，则在输出方向上的光强度随波长的变化关系为：
5.根据权利要求1所述的高精度dfb激光器的光栅物理参数的测试方法，其特征在于：令阈值电流为ith，则亚阈值电流为a*ith，且a的取值范围为0.8-0.95。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈博，梁西广，钟砚超，赵浩，
申请(专利权)人：平湖波科激光有限公司，
类型：发明
国别省市：
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