可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器波長檢測與控制的研究.pdf

1、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器是下一代動態(tài)光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件之一。在動態(tài)光網(wǎng)絡(luò)中，要求標(biāo)準(zhǔn)ITU-T通道的光組和光包的長度在100ns到10ms范圍內(nèi)。因此，可調(diào)諧激光器的波長穩(wěn)定性對其在靜態(tài)光網(wǎng)絡(luò)、未來光分組交換（OPS）和光突發(fā)交換（OBS）網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用非常重要。一種有效的波長穩(wěn)定方法是根據(jù)輸出光信號經(jīng)過光濾波，例如布拉格光纖光柵，波導(dǎo)陣列光柵或 F-P標(biāo)準(zhǔn)具后得到的反饋波長漂移信號，通過調(diào)諧激光器相位節(jié)對波長漂移進(jìn)行補(bǔ)償。本文主要研究這種波長鎖

2、定環(huán)路對可調(diào)諧激光器的快速波長檢測與控制。主要工作可分為以下幾個部分：
　　簡要分析了分布式布拉格反射（DBR）型半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)和波長調(diào)諧原理，并由此引出了波長檢測和波長控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理。分析了由快速波長切換引起的熱效應(yīng)，并闡述了多節(jié)DBR可調(diào)諧激光器無模式跳變的波長鎖定原理。根據(jù)光學(xué)和現(xiàn)代控制理論建立了關(guān)于波長反饋鎖定環(huán)路系統(tǒng)的線性連續(xù)控制理論模型，利用該模型和更真實的數(shù)值仿真模型先后對系統(tǒng)進(jìn)行了分析,通過仿真得到環(huán)路最優(yōu)

3、比例積分微分（PID）控制系數(shù)。研究了PID參數(shù)與波長鎖定的關(guān)系，并分析了系統(tǒng)帶寬對系統(tǒng)性能的影響。設(shè)計開發(fā)了基于FPGA的控制電路板，實現(xiàn)了開發(fā)板對取樣光柵分布式布拉格反射（SGDBR）激光器的波長控制和波長檢測。通過對FPGA內(nèi)部編程，實現(xiàn)了對SGDBR激光器的快速鎖定，并對鎖定的精度，長期穩(wěn)定性和鎖定時間進(jìn)行了測量分析。
　　可調(diào)諧激光器波長反饋環(huán)路系統(tǒng)的理論和實驗研究結(jié)果，可以給應(yīng)用在未來動態(tài)光網(wǎng)絡(luò)中的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的