可调激光器边模抑制比及通道稳定性监控系统及监控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可调激光器边模抑制比及通道稳定性监控系统及监控方法，涉及到通过取样标准具监测激光器主频及其边模功率来判断激光器光谱质量和通道稳定性，从而进行有效控制的装置和方法。本发明专利技术的监控系统主要有由增益介质、耦合光学部分、固定栅格滤波器、可调滤波器和反射光学部分共同构成的可调谐激光器，光束准直透镜，光隔离器，光分束器组件，F-P标准具，光探测器，耦合输出透镜以及控制器等部分构成；通过激光腔外的多滤波器和光电检测结构实施波长锁定，评估光谱质量，适时调整和控制可调滤波器，使激射波长始终稳定在要求的通道，并实现足够好的光谱质量。适合用于激光器工作中的在线光谱质量监测及腔内通道切换滤波器可能的漂移校正。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多通道可调激光器特性监控系统及监控方法。特别是涉及一种。
技术介绍
可调激光器是光通信网络中的关键器件之一，新一代光网络中采用的先进调制解调方式，尤其是相位调制相干解调方式对可调激光器的低相位噪声特性即窄线宽特性有了更高的要求，为应对这一发展趋势，近年来，各种新的窄线宽可调激光器的方案正不断涌现，有些已逐步进入实用领域。众多的技术方案当中包括有半导体光栅选择的串列集成方式，激光器阵列集成方式，微共振环方式和外腔半导体激光器方式等。尽管半导体集成技术有许多颇有吸引力的可调激光器方案，然而相对于半导体集成工艺技术的巨大设备投入，复杂工艺方法和低的成品率来说，相对成熟和简单的外腔激光器技术还是被业界看好。实际上外腔激光器已有许多年研究和使用的纪录，它以其优异的窄线宽特性一直以来在相干光检测
得到广泛应用。之前外腔激光器主要应用于光传感技术和光谱学等科学研究等领域，这些外腔激光器一般仅具有很有限的调节范围，随着技术的发展，特别是受DWDM光通信系统应用需求的巨大推动，发展宽带调谐外腔激光器已成为该领域的热门，近来已有多种采用外腔结构的宽带可调激光器方案被提出并被实施。然而，外腔可调激光器也有一个明显的缺点，即容易受各种因素的影响发生跳模，从而导致激光特性的劣化，抑制跳模是外腔可调激光器实用化过程中一项必须解决的复杂的技术。针对各种不同结构的外腔可调激光器提出的抑制跳模的技术种类繁多，其实归纳起来仍然就是针对振幅或相位条件偏离的监控和补偿技术，因此外腔可调激光器的状态监控及在线调整是一项十分重要的工作。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种通过取样标准具监测激光器主频及其边模功率来判断激光器光谱质量和通道稳定性，从而进行有效控制的外腔可调谐激光器状态监测，具体来说就是外腔可调谐激光器边模抑制比及通道稳定性监测的。本专利技术所采用的技术方案是一种可调激光器边模抑制比及通道稳定性监控系统，通过一个腔外的分光、滤波和光功率检测装置及激光器驱动控制装置，实现激光光谱边模抑制比适时监测及通道稳定性监控，包括有外腔半导体激光器和腔外光谱质量检测系统两部分，具体构成是沿光路依次设置的反射光学部件、可调滤波器、固定栅格滤波器、腔内准直透镜、半导体光放大器、腔外准直透镜、光隔离器、第一分光镜和输出I禹合透镜，以及将第一分光镜分出的激光光束依次分离成强度相等的5束激光光的第二分光镜、第三分光镜、第四分光镜、第五分光镜和反射镜，分别对应设置在激光光束的传输路径上的第一取样、标准具、第二取样标准具、第三取样标准具和第四取样标准具，分别用来对应接收第一取样标准具、第二取样标准具、第三取样标准具和第四取样标准具分光输出的第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器和第四光电探测器，以及接收反射镜输出的激光的第五光电探测器，还设置有控制器，所述的控制器接收外部控制命令，采集来自第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器和第五光电探测器的信号并根据采样配置要求进行边模抑制比计算和通道稳定性分析，所述的控制器通过输出接口连接所述的半导体光放大器和可调滤波器，用于及时刷新计算和分析结果并根据需要驱动半导体光放大器和可调滤波器。所述的固定栅格滤波器是法布里-泊罗标准具或者其它产生周期性栅格滤波通道的器件。所述的可调滤波器为一个通带中心连续可调的可调波长选择器。所述的第四取样标准具、第一光电探测器和第五光电探测器用于波长锁定；所述 的第一取样标准具、第二取样标准具、第三取样标准具、第二光电探测器、第三光电探测器和第四光电探测器用于激光光谱质量检测。所述的第一取样标准具、第二样标准具、第三取样标准具的自由光谱范围是所述的固定栅格滤波器波长间隔的三倍。所述的第一取样标准具、第二取样标准具和第三取样标准具的透射谱峰之间依次相差一个与所述固定栅格滤波器的自由光谱范围大小相同的距离。所述的第四取样标准具与所述固定栅格滤波器具有相同的自由光谱范围。一种用于可调激光器边模抑制比及通道稳定性监控系统的监控方法，将所有波长通道编成3组，由短波到长波间插排序，每个波长通道组对应第一取样标准具和第二光电探测器、第二取样标准具和第三光电探测器以及第三取样标准具和第四光电探测器三组中的两组，由于第一取样标准具、第二取样标准具、第三取样标准具的特殊自由光谱范围配置，使与每个波长通道对应的两个光电探测器采样值与工作通道的相邻两通道光功率相对应，从而实现适时监控光谱的对称性即边模抑制比的目的。具体实现是首先，外腔可调谐激光器根据系统要求选择一通道工作，即开启特定波长激光输出；根据第四取样标准具、第五光电探测器和第一光电探测器构成的波长锁定器的信息采集，计算分析给出通道输出是否正常信息并实施闭环控制，确保激光器工作在正确的特定波长通道；外腔可调谐激光器开启并稳定在特定波长工作的同时，控制器根据特定波长通道信息给出采样通道分组信息，邻近通道光功率采集将针对性地屏蔽掉第二光电探测器、第三光电探测器和第四光电探测器中的某一个的输出，并自动将其中的另外两个光功率检测器的输出标示为左近邻或右近邻光功率检采样，启动计算分析，首先是通过计算左近邻或右近邻光功率相对于总输出光功率的比，得到边模抑制比的数值；另外通过计算左近邻光功率相对于右近邻光功率的比值，给出光谱对称性数据，如果该比值超出一定的预设阈值，则提示光谱对称性超标，同时输出对称性方向信息，即究竟是左近邻功率高还是右近邻功率高；根据光谱对称性超标输出结果，尤其是非对称的方向信息，通过控制器启动激光腔内的可调滤波器，微调可调滤波器并继续通过上述的方法监测光谱对称性，直到满意为止，实现一种闭环的光谱对称性控制。本专利技术的，提出了一种通过监测激光信号边模抑制比及光谱对称性，适时校正外腔可调激光器驱动及控制的方法，确保光谱信号质量良好的同时，也避免了器件特性漂移可能引起的振幅条件偏离，实现稳定的激光特性。本专利技术通过采用一组特殊配置的F-P标准具及其相应的光电接收和信号采集计算的光电系统，监测外腔可调谐激光器邻近通道激射状态适时监控激光外腔中可调滤波器中心波长的微小漂移，并通过反馈控制可调滤波器方法补偿和消除这种漂移，确保激光器无跳模工作的稳定性和信号质量；通过对激光器信号的特殊滤波处理和光功率检测，监测激光信号边模对称性，尤其是相邻通道的光功率大小，从而分析信号边模抑制比和监控相邻通道激射状态，并反馈调整实现适时特性优化的目的。附图说明图I (a)是可调滤波器中心与周期滤波器某通带中心对准时的 通带光谱示意图；图I (b)是可调滤波器中心发生向长波方向漂移时的通带光谱示意图；图I (c)是可调滤波器中心发生向短波方向漂移时的通带光谱示意图；图2是本专利技术的带有腔外光谱质量检测系统的外腔可调谐激光器构成示意3是本专利技术中控制器的构成框图；图4是可调谐激光器各输出通道与腔外光谱检测系统中各个取样标准具透射峰的对应关系曲线图；图5是可调激光器通道波长锁定及光谱质量检测的控制流程图；图中a:边模抑制比 I:半导体光放大器2:腔内准直透镜 3固定栅格滤波器4:可调滤波器 5反射光学部分6:腔外准直透镜； 7光隔离器8:第一分光镜 9:第二分光镜10:第二分光镜 11:第四分光镜12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调激光器边模抑制比及通道稳定性监控系统，其特征在于，通过一个腔外的分光、滤波和光功率检测装置及激光器驱动控制装置，实现激光光谱边模抑制比适时监测及通道稳定性监控，包括有外腔半导体激光器和腔外光谱质量检测系统两部分，具体构成是：沿光路依次设置的反射光学部件（5）、可调滤波器（4）、固定栅格滤波器（3）、腔内准直透镜（2）、半导体光放大器（1）、腔外准直透镜（6）、光隔离器（7）、第一分光镜（8）和输出耦合透镜（14），以及将第一分光镜（8）分出的激光光束（15）依次分离成强度相等的5束激光光（25、26、27、28、29）的第二分光镜（9）、第三分光镜（10）、第四分光镜（11）、第五分光镜（12）和反射镜（13），分别对应设置在激光光束（25、26、27、28）的传输路径上的第一取样标准具（16）、第二取样标准具（17）、第三取样标准具（18）和第四取样标准具（19），分别用来对应接收第一取样标准具（16）、第二取样标准具（17）、第三取样标准具（18）和第四取样标准具（19）分光输出的第一光电探测器（20）、第二光电探测器（21）、第三光电探测器（22）和第四光电探测器（23），以及接收反射镜（13）输出的激光的第五光电探测器（24），还设置有控制器（30），所述的控制器（30）接收外部控制命令，采集来自第一光电探测器（20）、第二光电探测器（21）、第三光电探测器（22）、第四光电探测器（23）和第五光电探测器（24）的信号并根据采样配置要求进行边模抑制比计算和通道稳定性分析，所述的控制器（30）通过输出接口连接所述的半导体光放大器（1）和可调滤波器（4），用于及时刷新计算和分析结果并根据需要驱动半导体光放大器（1）和可调滤波器（4）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅焰峰，胡强高，张玓，钱坤，唐毅，胡胜磊，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：