[发明专利]一种SGDBR可调谐半导体激光器的波长调谐方法

说明书

本发明公开了一种SGDBR可调谐半导体激光器的波长调谐方法，属于半导体光电子技术领域，包括：直接测试待测激光器的第一电流‑波长对应关系；初始化激光器结构参数，并利用优化算法进行更新，使执行第二拟合步骤得到的电流‑波长对应关系与第一电流‑波长对应关系间的误差最小化，将此时的结构参数作为目标结构参数；第二拟合步骤为：将激光器结构参数与各组前、后光栅区电流分别组合后输入波长预测神经网络，得到对应的输出波长，由此得到第二电流‑波长对应关系；将多组前、后光栅区电流分别与目标结构参数组合后，输入波长预测神经网络，得到实际的电流‑波长对应关系。本发明能够快速找到SGDBR激光器的电流‑波长对应关系，提高波长预测精度和效率。

技术领域

本发明属于半导体光电子技术领域，更具体地，涉及一种SGDBR可调谐半导体激光器的波长调谐方法。

背景技术

可调谐半导体激光器是下一代全光动态光网络中的关键器件之一，既可用作波长备份和库存管理，降低系统成本，又可以在可重构的光网络中提供自动波长配置、可调谐的波长转换、波长路由等功能，大大增加了光网络的灵活性。单片集成结构的可调谐半导体激光器具有调谐范围宽、体积小、波长调谐速度快、容易与其他器件相结合等优点，是光子集成和动态光网络应用的首选方案。

SGDBR(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector，可调谐取样光栅分布布拉格反射式)可调谐半导体激光器因其调谐范围宽，体积小，波长切换速度快以及易于和其他半导体器件进行单片集成的优点而受到广泛的关注和研究。SGDBR可调谐半导体激光器的基本结构如图1所示，依次包括前光栅区(FSG)、有源区(Active)、相位区(Phase)和后光栅区(RSG)。取样光栅是在均匀光栅中周期性地去除一些区域而构成的一种特殊周期性光栅结构，这种周期性调制导致光栅具有梳状的反射谱。在前、后光栅区中选用不同的取样周期，则相应的梳状反射谱序列的周期将会错开一定的距离，当两个梳状反射谱序列中的一对谱峰发生重合时，就能选择出单一的输出波长。当在前、后光栅区中注入电流时，就可以利用自由载流子的等离子效应来改变无源波导区的有效折射率从而达到控制梳状反射谱峰的位置；相位区的作用是改变激光器的腔模；通过同时改变前、后光栅区以及相位区的调谐电流，可以使不同的光栅反射峰和腔模对准，这种类似于游标效应的调谐方式可以在注入电流很小的情况下实现较大的波长调谐范围。

SGDBR可调谐半导体激光器的输出波长和前、后光栅区的注入电流的对应关系非常复杂，无法通过基本的算法表达。目前研究人员主要利用LabVIEW软件设计了SGDBR激光器的波长自动扫描控制系统，该系统能对激光器进行自动电流扫描，采集、分析其输出光谱，生成激光器的“电流-波长”数据查询表，这种方法依靠实验找到电流与波长的关系耗费时间较长。SGDBR实际制作时的工艺误差导致激光器结构参数的变化，所以即使是同一批SGDBR可调谐半导体激光器的电流-波长对应关系都会有较大的差别，因此，针对一台SGDBR可调谐半导体激光器生成的“电流-波长”数据查询表，并不适用于另一台SGDBR可调谐半导体激光器，当SGDBR可调谐半导体激光器发生变化时，若直接根据已有的“电流-波长”数据查询表预测输出波长，预测精度得不到保障，而若重新进行扫描分析，又将耗费大量的时间，效率不高。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种SGDBR可调谐半导体激光器的波长调谐方法，其目的在于，快速找到SGDBR激光器的电流-波长对应关系，以提高波长预测精度和效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种SGDBR可调谐半导体激光器的波长调谐方法，包括如下步骤：

第一拟合步骤：初始化多组前、后光栅区电流，分别测试待测激光器在各组前、后光栅区电流下对应的输出波长，由此得到第一电流-波长对应关系；