[发明专利]宽可调谐半导体激光器输出波长控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种宽可调谐半导体激光器输出波长控制方法及系统，其中方法包括以下步骤：控制可调谐半导体激光器的注入电流，并控制可调谐半导体激光器在全波段范围内进行波长粗扫描，并记录各个光纤光栅反射峰位置；控制可调谐半导体激光器的注入电流，围绕所记录的光纤光栅反射峰位置进行波长精扫描；识别并动态记录光纤光栅反射峰中心位置；控制可调谐半导体激光器的注入电流，围绕动态记录的光纤光栅反射峰中心位置进行波长精扫描。本发明可以实现光纤光栅波长的高精度解调，同时可以实现高速的扫描速率。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域,尤其涉及一种宽可调谐半导体激光器输出波长控制方法及系统。

背景技术

光纤光栅传感技术以无源、抗电磁干扰、耐腐蚀、寿命长等优点，在桥梁、储罐、交通隧道、国防、航空航天等多个领域得到广泛的应用。有关光纤光栅传感器的波长解调一直是研究机构和企业开发的重点，也是光纤光栅传感技术的核心。比较具有代表性、同时得到广泛应用的主要有“宽光谱光源+光谱分析法”以及“波长可调谐光源”两类。前者是利用CCD或CMOS等阵列探测器采集光谱信号进行分析；后者是利用光源对一定范围的波长进行扫描，获取光纤光栅的反射光功率并进行分析。

由于光可调谐滤波器以及波长可调谐光源技术的不断发展，其波长调谐范围已经与宽光谱光源相同，同时在多通道同步波长解调方面，比“宽光谱光源+光谱分析法”具有优势，因此逐渐成为主流。

但“波长可调谐光源”也有缺陷，如专利CN201210222826、CN200810017245、CN200610124955.3等均采用大量分立光学元件，如光可调谐滤波器、波长标定器件等，造成产品可靠性、尺寸等不尽如人意；而且该方案在波长解调速度上无法与“宽光谱光源+光谱分析法”相媲美。

专利CN200610109382中，采用温度调谐方法，改变分布布拉格反馈半导体激光器（DFB）的输出波长，实现光纤光栅波长解调。但一方面温度调谐方法速度更慢，另一方面，DFB的输出波长调谐范围很窄，通常为5nm，致使其负载数量大为减少。

近年来，在光通讯行业中，采用光波导集成工艺的宽可调谐半导体激光器不断发展，例如US4896325A和CN201210244941的单片集成、宽可调谐半导体激光器。该激光器采用光波导集成工艺，将众多光学元件集成在单一半导体波导材料上，其波长调谐是通过控制不同的无源波导区域的电流实现的，即预先在控制器中录入“电流——波长”查询列表，控制器根据输出波长的需要，注入相应的电流。该器件不仅极大减小器件尺寸，同时也提高了产品的可靠性。这些器件已经在光通讯波分复用系统中开始大量应用，同时不少厂商也将该器件引入到光纤光栅传感领域。但这种可调谐激光器在通信领域，其输出波长仅需要对准ITU-T波长，其没有波长扫描速率要求。但在传感领域，则要求激光器在全波段范围内密集地波长扫描，提高光纤光栅波长解调精度；同时还需要快速的波长扫描速率，以用于振动传感器等高速测量的需要，因此这两者要求互相制约。

发明内容

本发明针对现有技术中波长扫描速率不高，不能满足高速测量需求的缺陷，提供一种波长的高精度解调，同时可以实现高速的扫描速率的宽可调谐半导体激光器输出波长控制方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种宽可调谐半导体激光器输出波长控制方法，包括以下步骤：

S1、控制可调谐半导体激光器的注入电流，并控制可调谐半导体激光器在全波段范围内进行波长粗扫描，并记录各个光纤光栅反射峰位置；

S2、控制可调谐半导体激光器的注入电流，围绕步骤S1中所记录的光纤光栅反射峰位置进行波长精扫描；

S3、识别并动态记录光纤光栅反射峰中心位置；

S4、控制可调谐半导体激光器的注入电流，围绕步骤S3中动态记录的光纤光栅反射峰中心位置进行波长精扫描。