[发明专利]一种半导体激光器的无调制稳频方法和装置

权利要求书

1.一种半导体激光器的无调制稳频装置，其特征在于，包括：半导体激光器、光学鉴频装置、鉴频信号处理单元、激光器综合控制微处理单元以及驱动电路；

其中，半导体激光器作为光源，根据所述驱动电路提供的驱动电流或驱动电压信号产生激光；

光学鉴频装置用于对半导体激光器的光束进行分束和检测，以得到鉴频所需的各分束的光信号所对应的电信号；

鉴频信号处理单元用于对光学鉴频装置检测到的电信号进行处理，以产生稳频控制所需的误差信号；

激光器综合控制微处理单元用于接收鉴频信号处理电路产生的误差信号，并将其转化为对驱动电路的调节信号；

驱动电路用于根据上述调节信号输出作为半导体激光器的控制信号的驱动电流或驱动电压，从而控制半导体激光器工作；

其中，所述激光器综合控制微处理单元还用于设定半导体激光器的目标工作波长值或目标工作频率值，根据所述设定的半导体激光器的目标工作波长值或目标工作频率值生成校正信号；鉴频信号处理单元将光学鉴频装置检测到的电信号进行标准化处理后与该校正信号进行比较运算，产生所述误差信号；

所述光学鉴频装置采用双路鉴频结构，包括：一分三耦合器、第一光学鉴频元件、第二光学鉴频元件、第一探测器、第二探测器和第三探测器；来自半导体激光器的一束激光束经过一分三耦合器分为三束子光束，即第一光束A、第二光束B和第三光束C，第一光束A经过第一光学鉴频元件进入第一探测器生成第一信号A1，第一光学鉴频元件对第一光束A产生相位延迟θ₁，第一探测器将经过第一光学鉴频元件透射后的光信号转化为电信号；第二光束B经过第二光学鉴频元件进入第二探测器生成第二信号A2，第二光学鉴频元件对第二光束B产生相位延迟θ₂且产生的相位延迟满足θ₂=2θ₁，第二探测器将经过第二光学鉴频元件透射后的光信号转化为电信号；第三光束C直接进入第三探测器生成第三信号A3，第三探测器将第三光束C转化为电信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一探测器、第二探测器和第三探测器为光敏探测器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述半导体激光器的无调制稳频装置实现稳频的闭环控制过程为：光学鉴频装置对半导体激光器的光束进行分束处理，并检测各分束的激光波长或频率；激光器综合控制微处理单元根据设定的半导体激光器的目标工作波长值或目标工作频率值产生校正信号；鉴频信号处理单元对各分束的激光波长或频率进行处理后与该校正信号进行比较，生成误差信号，并将该误差信号反馈回激光器综合控制微处理单元，激光器综合控制微处理单元将该误差信号转化为调节信号以对半导体激光器的驱动电流或驱动电压进行控制，从而实现对半导体激光器工作波长或工作频率的闭环控制。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一光学鉴频元件和第二光学鉴频元件为具有相似传输特性的相干光学元件。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，激光器综合控制微处理单元包括校正信号产生电路和PID控制模块，其中校正信号产生电路根据所述设定的半导体激光器的目标工作波长值或目标工作频率值，根据第一光学鉴频元件和第二光学鉴频元件的透射函数，以及二倍角函数关系构成的算法生成校正信号；所述PID控制模块将鉴频信号处理电路产生的误差信号转化为激光驱动电流或驱动电压的调节信号，对半导体激光器的驱动电流或驱动电压进行微调。