[发明专利]一种半导体激光器非线性调频预校正方法

说明书

本发明涉及光学调频连续波干涉测量技术领域，具体涉及一种半导体激光器非线性调频预校正方法。本发明通过测出每个调制周期中干涉信号波形的极值点在时间轴上的实际位置及其与理想位置的偏差，来确定半导体激光器调频非线性大小，再根据此偏差平移激光调制信号波形对应点在时间轴上的位置，经过分段插值或非线性拟合得到校正后的激光器调制波形，从而实现对半导体激光器调频连续波干涉非线性的校正。本方法可以利用计算机辅助检测，通过反复迭代得到最佳调制波形，从而提高非线性矫正精度，可用于各种基于半导体激光器的调频连续波干涉测量系统，提高其测量精度。

技术领域

本发明涉及光学调频连续波干涉测量技术领域，具体涉及一种半导体激光器非线性调频预校正方法。

背景技术

光学调频连续波(FMCW)干涉是一项21世纪出现的新技术，这种光学干涉技术需要使用一个光频率连续线性调制的相干光源，因为只有线性调频，得到的干涉信号拍频频率才能为一常数，便于精确地鉴别相位及其变化。目前，单模半导体激光器被认为是最合适的调频相干光源，因为半导体激光器调制频率方法比较简单，直接调制驱动电流就可以实现频率调制。但是，半导体激光器的驱动电流与输出光频率之间并非完全是线性关系，这会给基于光学调频连续波干涉原理的测量系统带来较大的测量误差。因此，如何消除半导体激光器调频的非线性，是光学调频连续波干涉测量的关键。

目前常见的方法中，消除半导体激光器调频非线性是通过测量恒定电流输入条件下的输出光频率，建立数据库，再拟合出使激光器输出频率线性化的驱动电流波形。然而这种方法存在的问题是：因为半导体激光器在恒定电流驱动时的光频响应特性与在连续变化电流驱动时的光频响应特性并不完全一致，因此矫正精度不高。

发明内容

本发明提供一种用于半导体激光器非线性调频预校正方法，以克服现有技术存在的矫正精度不高的问题。

为了达到本发明的目的，本发明提供的技术方案是：

一种用于半导体激光器非线性调频预校正方法，包括以下步骤：

步骤一：测量每个调制周期中干涉信号波形的所有极值点在时间轴上实际位置与理想位置的偏差，确定半导体激光器调频非线性大小；

步骤二：根据此偏差平移激光调制信号波形中时间轴上对应点的位置坐标；

步骤三：根据步骤二提供的坐标，利用分段插值或非线性拟合得到校正后的激光器调制信号波形；

所述半导体激光器驱动信号是由微处理器读取数据表格经过DA电路转换得到，数据表格是由线性插值构成，干涉信号是经过光电探测器转换成电信号再经过AD电路转换得到数字信号。

上述步骤一中，通过测量每个调制周期中干涉信号波形的极小值点在时间轴上实际位置与理想位置的偏差，来确定半导体激光器调频非线性大小，并以此校正激光器调制信号波形。

上述步骤一中，通过测量每个调制周期中干涉信号波形的极大值点在时间轴上实际位置与理想位置的偏差，来确定半导体激光器调频非线性大小，并以此校正激光器调制信号波形。

上述步骤二中，当干涉信号的初位相不为零时，每个极值点时间轴上的坐标都要减去初位相。

上述方法利用计算机使用多次迭代法进行矫正。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1.本发明无需测量半导体激光器的光频率与驱动电流特性，通过直接对干涉信号进行非线性分析，得到半导体激光器线性调频驱动信号波形，方法简单快捷，非常易于实施。

2.该方法矫正精度高，调频非线性可减小30分贝以上。

3.该方法中使用多次迭代法进行矫正，不仅可以提高工作效率，而且可以进一步减小半导体激光器调频非线性，从而显著提高半导体激光器调频干涉传感系统的测量精度。