[发明专利]激光器自动锁模控制器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器模式锁定技术领域，特别是涉及一种控制半导体激光器自动锁模产生毫米波的装置。

背景技术

目前，采用第三代移动通信技术的无线通信传输数据率最高为10Mbps，未来无线通信技术的必然趋势是更高频段的毫米波通信，但是毫米波通信存在一个技术瓶颈，即毫米波在空间传输的衰减很大、传播距离很短，为了解决这个技术瓶颈，RoF(Radio over Fiber，无线信号的光纤传输)技术应运而生。RoF技术的关键就是如何产生毫米波信号。

目前产生毫米波信号的主要方法是光外差法，用光外差法产生一个具有相关双纵模的光信号，其模间距为毫米波频率，在基站用光电二极管接收该光信号，经过拍频即可得到毫米波信号。

目前采用光外差法产生双纵模的一种方法是采用FP(Fabry-Perot，法布里-珀罗腔)激光器双模注入锁模产生双纵模，此方法产生的毫米波的相位噪声低，且实现结构较简单。注入锁模的原理是，把一个激光器发出的光注入到另一个激光器中，其中，被注入的激光器称为从激光器，另一个激光器称为主激光器，如果两个激光器自由工作时的波长足够近(近似对准，波长差通常在皮米量级)，而且主激光器的光功率足够大，那么从激光器的波长将等于主激光器的波长，同时两个激光器输出的相位差保持不变，这种现象就是注入锁模。

现有技术的一种双模注入锁模产生双纵模的系统结构图见图1，主激光器为单模激光器，从激光器为多模FP激光器，主激光器发出的光经过环形器注入到FP激光器后，FP激光器输出的光再经环形器输入到光耦合器，经光耦合器分束，一束光被光谱仪检测，另一束光经过PIN管(Positive Intrinsic-Negative photo-detector，光电检测管)被电谱仪检测。FP激光器的纵模间隔为f，如果要产生频率为f的毫米波，需要通过光强调制器和光滤波器对主激光器进行调制和滤波，得到频率差为f的两个调制边带，然后调节主激光器或FP激光器的波长，使得主激光器的频率差为f的两个调制边带与FP激光器的某两个相邻的纵模正好分别满足注入锁模条件，那么注入后FP激光器输出的光中只剩两个模式，实现双模锁模，把注入后FP激光器输出的光中两个相关纵模进行拍差，就可以得到频率为f而且相位噪声较小的毫米波。

目前锁模过程本身需要反复的手动操作，不断地调节主激光器或FP激光器的波长，使得两个激光器的输出模式满足注入锁模条件，才能实现锁模，还需要借助光谱仪和电谱仪来观察和确定锁模状态，这样不但操作繁琐而且准确度很低，加之光谱仪的成本较高，体型庞大，不易进行系统集成，从而不利于RoF系统的实际应用。

发明内容

为了清楚理解本发明，对下文中用到的名词进行说明：

“注入后从激光器的输出光”是指主激光器发出的光注入到从激光器后，从激光器输出的光；

本发明要解决的技术问题在于提供一种激光器自动锁模控制器，以克服现有技术中锁模过程操作繁琐、准确度低以及应用成本高的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的技术放案为提供一种半导体激光器自动锁模控制器，该控制器包括温度控制模块、电流控制模块、光功率检测模块、CPU(Central Processing Unit，中央处理器)主板、外设等，该控制器连接主激光器(单模激光器)和从激光器(多模FP激光器)，主激光器发出的光通过环形器注入到从激光器中。

其中，温度控制模块通过CPU主板连接主激光器和从激光器，用于自动改变主激光器或从激光器的工作温度，从而改变主激光器或从激光器的波长，温度控制模块还通过CPU主板连接外设，用于接收外设输入的温度控制信号来设定主激光器或从激光器的工作温度，使激光器稳定地工作在设定的温度上。温度控制模块还可对主激光器或从激光器的工作温度进行实时检测。

其中，电流控制模块通过CPU主板连接外设、主激光器和从激光器，用于接收外设输入的电流控制信号来设定主激光器或从激光器的工作电流，使激光器稳定地工作在设定的工作电流上。电流控制模块还可对主激光器或从激光器的工作电流进行实时检测。

其中，光功率检测模块与环形器相连，注入后从激光器的输出光经环形器输入到光功率检测模块，该模块用于实时检测注入后从激光器的输出光功率，此模块通过CPU主板连接温度控制模块，用于把注入后从激光器的输出光功率的检测信号送入CPU主板进行处理，处理结果反馈到温度控制模块，当检测信号变化量达到功率突变阈值时实现锁模，此时，温度控制模块保持主激光器和从激光器当前的工作温度。