一种外腔可调谐激光器以及其腔模锁定方法

摘要

本发明公开了一种外腔可调谐激光器以及其腔模锁定方法，其包括用于提供增益的半导体光放大器(1)，半导体光放大器(1)两端面上分别镀有部分反射膜与增透膜，扩束准直透镜(2)、可调谐滤波器(3)，固定栅格滤波器(4)和外腔反射镜(6)设置于所述半导体光放大器(1)镀有增透膜的一侧组成所述外腔可调谐激光器的外腔，所述外腔可调谐激光器的外腔进一步包括大相位调节组件(5)和相位快速调节组件(7)；所述大相位调节组件(5)能够对所述外腔可调谐激光器的外腔的腔长进行大范围的调节；所述相位快速调节组件(7)能够对所述外腔可调谐激光器的外腔的腔长进行快速的调节；本发明装置和方法用于实现波长锁定，结构简单，波长锁定精度高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种外腔可调谐激光器的锁模方法，具体地说，涉及一种实现外腔可调 谐激光器纵模锁定的方法和装置。利用该发明方法和装置进行纵模锁定的外腔可调谐激 光器可适用于灵活波长栅格的光通信网络，本发明属于通信领域。

背景技术

可调谐激光器在光通信领域一直有着广泛的应用，尤其是近几年，随着高速光通信 网络技术的发展，窄线宽可调谐激光器的需求不断增加，可调谐激光器是未来的光通信 网络中的重要角色。从结构上分，可调谐激光器可分为单片集成型可调谐激光器和外腔 型可调谐激光器。单片集成型可调谐激光器具有体积小、稳定性好等优点，但是目前其 线宽比外腔可调谐激光器宽，不适用于高速光通信发展趋势。外腔可调谐激光器具有线 宽窄、调谐范围大、技术难度低等优点，在现有的商用100G光网络传输系统应用中，外 腔可调谐激光器占有很大的份额。但相比于单片集成型激光器，其稳定性较差，容易受 到外界各种因素的干扰而引起跳模，从而导致激光器的特性劣化，影响系统传输性能， 抑制跳模是外腔可调谐激光器使用过程中必须解决的一项重大任务，外腔可调谐激光器 状态监控和在线调整是一项十分重要的工作。

针对不同结构的外腔可调谐激光器，目前提出的抑制跳模实现波长锁定的技术种类 繁多，归纳起来就是针对振幅或相位条件偏离的监控和补偿技术。最常见的技术方案是 采用功率极大值算法或者光功率谱局部特定斜率的算法确定纵模输出频率，通过调谐外 腔中的相位调谐元件微调纵模输出频率，起到腔模锁定的作用。然而为了保证可调谐激 光器长期工作的稳定性，调相元件既要保证较快的响应速度又要拥有大的相位可调范围， 往往一种调相元件难以满足这两个要求，所以一个快速响应的调相元件与一个大相位调 谐范围的调相元件的结合使用是最佳的选择。

外腔可调谐激光器有一个明显的缺点，容易受各种因素的影响发生跳模，从而导致 激光器的特性劣化，抑制跳模是外腔可调谐激光器使用过程中一项必须解决的复杂技术。 针对不同结构的外腔可调谐激光器提出的抑制跳模实现波长锁定的技术种类繁多，归纳 起来就是针对振幅或相位条件偏离的监控和补偿技术。因此外腔可调谐激光器状态监控 和在线调整是一项十分重要的工作。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的技术缺陷，本发明针对外腔激光器腔模监控和外 腔相位补偿技术，提出了一种外腔可调谐激光器以及其腔模锁定方法，激光器的主控制 器通过读取光功率检测装置的取样光功率监测激光器的输出光频率的微小变化，采取实 时有效的外腔相位混合补偿方式，实现激光器腔模的稳定及波长精确控制。

本发明的技术方案是：

一种外腔可调谐激光器，其包括用于提供增益的半导体光放大器，半导体光放大器 两端面上分别镀有部分反射膜与增透膜，所述外腔可调谐激光器的外腔设置在增透膜一 侧，外腔包括扩束准直透镜、外腔反射镜；扩束准直透镜、外腔反射镜之间设置有可调 谐滤波器、固定栅格滤波器，所述外腔可调谐激光器的外腔进一步包括大相位调节组件 和相位快速调节组件；所述大相位调节组件能够对所述外腔可调谐激光器的外腔的腔长 进行大范围的调节；所述相位快速调节组件能够对所述外腔可调谐激光器的外腔的腔长 进行快速的调节；所述大相位调节组件、相位快速调节组件、可调谐滤波器、半导体光 放大器同控制单元相连。

所述相位快速调节组件包括位移控制元件，所述位移控制元件固定于反射腔镜面上 且可带动反射腔镜沿垂直于反射腔镜面方向快速微小移动。

所述大相位调节组件设置于外腔中的扩束准直透镜、外腔反射镜之间光路的任意位 置；所述大相位调节组件包括一个或多个受控光学组件，所述受控光学组件能够在控制 单元的控制下通过改变所述受控光学组件的折射率和/或厚度来改变控制激光器外腔的 光学腔长。

所述受控光学组件为基于热光效应的温度可调热光组件或基于电光效应的驱动电压 可调的光学组件或基于电光效应的驱动电流可调的光学组件。

所述基于热光效应的温度可调热光组件由通光面镀有增透膜的硅片、加热电阻片和 温度传感器组成，加热电阻片和温度传感器分别粘接在硅片前后通光面的非通光区域， 控制单元与加热电阻片和温度传感器相连以实现对硅片的温度闭环控制。

所述基于电光效应的驱动电压可调的光学组件或基于电光效应的驱动电流可调的光 学组件采用通光面镀有增透膜的相位可调的液晶片，控制单元控制液晶片的加载电压或 电流，使液晶片的光轴发生旋转，改变液晶片的折射率从而改变光程。

所述基于热光效应的温度可调热光组件由基板、半导体制冷片、温度传感器组成， 温度传感器设置于基板上，基板下方设置半导体制冷片，半导体制冷片和温度传感器与 控制单元相连。

所述大相位调节组件由基板、半导体制冷片、温度传感器组成，温度传感器设置于 基板上，基板下方设置半导体制冷片，半导体制冷片和温度传感器与控制单元相连。

所述相位快速调节组件采用压电陶瓷。

所述半导体光放大器镀部分反射膜的一侧为该外腔激光器的耦合输出端，依次设置 有第一输出光束准直透镜、光分束器、隔离器、第二输出光束准直透镜，光功率检测装 置同光分束器另一路分光光路相对应，光功率检测装置与控制单元相连。

一种外腔可调谐激光器的腔模锁定方法，包括如下具体步骤：步骤601：激光器的控 制单元接收切换光通道命令后，控制单元按照所切换光通道定标数据驱动可调滤波器至 指定滤波参数，控制单元驱动大相位调节组件在一个相位周期内逐步改变相位直至光功 率检测装置输出的光功率达到极大值，控制单元记录下最大光功率采集值P1_Max，激光器 完成光通道切换，实现波长精确输出，随即进入下面的持续的腔模的锁定阶段；步骤602： 光功率检测装置持续采集输出光功率，控制单元计算当前光功率采样值与前一次波长锁 定状态下最大光功率采集值P1_Max之间的差值；步骤603：判断采样功率差值是否超过设 定的阈值，如果超过阈值则进入步骤604；步骤604：控制单元记录下相位快速调节组件 当前驱动输入值Df和大相位调节组件当前驱动输入值D_L，控制单元启动相位快速调节组 件补偿相位：驱动输入由D_f－△到D_f+△按设定的步长快速变化，相位快速调节组件带动 反射腔镜沿垂直于反射腔镜面方向单向快速移动，光功率检测装置同步采集每一个驱动 输入下的输出光功率，快速搜索这一过程中最大的光功率采样值P2_Max及其对应的驱动输 入值CD_f，控制单元记录下光功率采集值P2_Max；计算驱动输入值CD_f与前一波锁状态下驱 动输入值D_f间的差值，使用该差值，由定标获取的线性比例系数K，换算成大相位调节 组件驱动输入变化量△DL＝K*(D_f－CD_f)；使采样功率变化值保持在阈值和驱动输入的变 化范围[-△,△]以内；步骤605：控制单元设置相位快速调节组件驱动输入为D_f，设置 大相位调节组件驱动输入为(D_L+△D_L)，激光器完成一次腔模锁定操作，进入下一次腔模 锁定阶段；步骤606：采集光功率检测装置输出的光功率值，计算当前光功率采样值与前 一次波长锁定状态下最大光功率采集值P2_Max之间的差值；重复上述的步骤(603)～(606)， 重复实现激光器的实时腔模锁定。

获得K值的定标方法为：逐渐调节相位快速调节组件的输入，驱动外腔反射镜平移 以调整腔长，同时监测激光器输出光频率的变化，获得相位快速调节组件加载电压x_p与 激光器输出光频率y_p间数值关系，并进行线性拟合：y_p＝k₁x_p+b₁；调节大相位调节组件的 输入，监测激光器输出光频率的变化，获得大相位调节组件输入变化x_b与激光器输出光 频率y_b间近似线性拟合关系：yb＝k₂x_b+b₂；计算比例系数K＝k₁/k₂。

本发明具有以下优点和积极效果：

1)本发明产品外腔内包含多个(至少2个)有源相位调节组件，其中一个补偿器能 够实现快速的相位补偿，用于探测外腔的相位实时补偿量，其他相位补偿器则用于实时 的相位补偿。外腔中多个相位补偿器的存在，提高相位补偿速度的同时，大大增加了外 腔相位补偿量，既有利于激光器腔模的快速实时锁定，也有利于激光器不同工作环境下 长期稳频工作；

2)本发明用于实现波长锁定的装置结构简单，波长锁定精度高。激光器的主控制器 通过光功率检测装置取样输出光功率，监测激光器的输出光频率的微小变化，采取实时 有效的外腔相位混合补偿方式，实现激光器腔模的稳定及波长精确控制。

附图说明

图1是本发明的第一种实施例外腔可调谐激光器及波长锁定装置实施例示意图；

图2是本发明的第二种实施例外腔可调谐激光器及波长锁定装置实施例示意图；

图3是本发明的第三种实施例外腔可调谐激光器及波长锁定装置实施例示意图；

图4是本发明外腔可调谐激光器中可调滤波器件和周期栅格滤波器件的透射光谱及 腔模示意图；

图5是根据本发明的实施例的一种快速相位补偿器的压电陶瓷加载电压与激光器输 出光频率间关系曲线；

图6是本发明实施例的外腔可调谐激光器的腔模锁定方法流程图；

图7是激光器输出光频率和采样光功率与外腔的相位变化间的典型关系曲线；

其中：

1、半导体光放大器；         2、扩束准直透镜；

3、可调谐滤波器；           4、固定栅格滤波器；

5、大相位调节组件；         5-1、第一大相位调节组件；

5-2、第二大相位调节组件；   6、外腔反射镜；

7、相位快速调节组件；       8、第一输出光束准直透镜；

9、第二输出光束准直透镜；   10、光分束器；

11、光隔离器；              12、光功率检测装置；

13、控制单元；              14、输出光纤；

15、温度传感器；            17、半导体制冷片；

16、基板；

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明。

外腔可调谐激光器有很多谐振腔模，使之能够单模工作的方法是在腔内加入窄带滤 光器，而外腔可调谐激光器是通过腔内可调窄带滤光器来实现的。

本发明所涉及的外腔可调谐激光器第一种实施列实现装置如图1所示，包括耦合输 出光路，分光元件，光功率检测装置、外腔可调谐激光器，其中外腔内多种有源相位调 节组件，具体构成包括半导体光放大器1、扩束准直透镜2、可调谐滤波器3、固定栅格 滤波器4、大相位调节组件5、外腔反射镜6、相位快速调节组件7，第一输出光束准直 透镜8、第二输出光束准直透镜9、光分束器10、光隔离器11、光功率检测装置12、控 制单元13、输出光纤14。其中半导体光放大器1用于提供增益，其两端面分别镀有部分 反射膜与增透膜。扩束准直透镜2、可调谐滤波器3、固定栅格滤波器4、大相位调节组 件5和外腔反射镜6、相位快速调节组件7依次设置于半导体光放大器1镀有增透膜的一 侧，组成该外腔可调谐激光器的外腔，整个激光器的外腔元件和温度传感器15都设置于 基板16之上，基板下方设置有半导体制冷片17。半导体制冷片17和温度传感器15与系 统的控制单元13相连，如图1所示。第一输出光束准直透镜8、光分束器10、隔离器11、 第二输出光束准直透镜9、输出光纤14设置于半导体光放大器1镀有部分反射膜的一侧， 组成该外腔可调谐激光器的耦合输出光路。光分束器10将输出激光分为两部分，其中分 取一小部分光功率至光功率检测装置12，经电路放大供控制单元13对腔外功率定时采 样；另一部分输出的激光通过光隔离器11，最后经第二输出光束准直透镜9耦合进入输 出光纤14。整个系统的控制单元13包含有与光功率检测装置12相连接的读取模块，与 读取模块相连接的运算模块，与运算模块、大相位调节组件5、相位快速调节组件7和可 调谐滤波器3相连接的驱动模块，以及与半导体制冷片17和温度传感器15相连接的外 腔控温模块。

本发明中可调谐滤波器3、固定栅格滤波器4、大相位调节组件5可设置在扩束准直 透镜2与外腔反射镜6之间的任意位置，并不限定于图1结构。即：所述外腔可调谐激 光器的外腔设置在增透膜一侧，外腔包括扩束准直透镜2、外腔反射镜6；扩束准直透镜 2、外腔反射镜6之间设置有可调谐滤波器3、固定栅格滤波器4，可调谐滤波器3、固定 栅格滤波器4位置可以对调设置。大相位调节组件5设置于外腔中的扩束准直透镜2、外 腔反射镜6之间光路的任意位置。

本发明结构中组成部件的作用具体如下：

注入到半导体光放大器1的电流通过电光转换转化为宽带的自发辐射的光子，这些 光子沿着波导向两侧传播，一部分特定频率的光子在谐振腔内往返传播多次满足阈值条 件，实现振荡放大，从而形成激光从半导体光放大器1的部分反射端面射出。

所述的固定栅格滤波器4是法布理-泊罗标准具或者其它产生周期栅格滤波器件，对 于用于密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)系统的激光 器，该周期对应于ITU-T规定的标准的DWDM间隔，如25GHz，50GHz，100GHz或者200GHz。

有源大相位调节组件5和相位快速调节组件7都用于改变激光器外腔的腔长，相位 快速调节组件7主要用于外腔相位补偿量的快速探测，有源大相位调节组件5对激光器 外腔的腔长调节范围更大，是外腔相位补偿的实际执行单元。

可调谐滤波器3、相位快速调节组件7与有源大相位调节组件5一起同步调节起到调 谐激光器频率的作用。外腔可调谐激光器的最佳腔模波长输出，对应最大光功率采集检 测值，光功率采样检测值的变化反应激光器输出光频率的微小变化。

所述的相位快速调节组件7是固定于外腔反射镜6上、并使得外腔反射镜6沿垂直 于反射腔的镜面方向做快速微小移动的位移控制元件。本发明采用压电陶瓷 (Piezoelectric Transducer，PZT)来作为相位快速调节组件7，从而以精密控制外腔 反射镜6位置的方式实现相位调节。光功率检测装置12可同时监测激光器输出功率大小 和频率的变化，为稳频系统提供反馈控制的依据。

基于图1本发明这种外腔可调谐激光器实现装置第一种实施例，外腔控制温度恒定， 激光器内设置有分立的大相位调节组件5，激光器外腔腔长的大范围调节由大相位调节组 件5实现。大相位调节组件5可以采用基于热光效应的温度可调热光组件或基于电光效 应的驱动电压或驱动电流可调的光学组件。基于热光效应的大相位调节组件5热光组件 可以由通光面镀有增透膜的硅片、加热电阻片和温度传感器组成，加热电阻片和温度传 感器分别粘接在硅片前后通光面的非通光区域，与控制单元13相连实现对硅片的温度闭 环控制。通过控制热硅片的温度，使硅片的光程改变，从而改变外腔可调谐激光器的腔 长，补偿腔模相位。采用电光效应的大相位调节组件5也可选用通光面镀有增透膜的相 位可调的液晶片，控制单元13通过控制液晶片的加载电压，使液晶片的光轴发生旋转， 改变液晶片的有效折射率达到改变光程目的。

外腔可调谐激光器的第二种实施例如图2所示，激光器外腔内不设置独立的有源大 相位调节组件，即去掉了大相位调节组件5，由基板16、半导体制冷片17、温度传感器 15实现大相位调节组件5功能。半导体制冷片17和温度传感器15与系统的控制单元13 相连。基板16存在热胀冷缩效应，控制单元13改变半导体制冷片17的温度，使基板16 长度发生变化，实现改变外腔腔长的目的。

本发明实施例包括但不限于一种或两种大相位调节组件5，大相位调节组件5可以至 少一个以上的大相位调节组件组合而成。相位快速调节组件7包括但不限于压电陶瓷和 可以通过外部控制手段实现位移控制的元件，大相位调节组件5包括但不限于基于电光 效应、热光效应以及各种应力感应的光程可变元件。

外腔可调谐激光器的第三种实施例如图3所示，外腔控制温度恒定，激光器内设置 有两种不同的分立的第一大相位调节组件5-1和第二大相调节组件5-2。第一大相位调节 组件5-1和第二大相位调节组件5-2组合而成大相位调节相位组件。第一大相位调节组 件5-1、第二大相位调节组件5-2可以采用基于热光效应的温度可调热光组件或基于电光 效应的驱动电压或驱动电流可调的光学组件。基于热光效应的第一大相位调节组件5-1 热光组件可以由通光面镀有增透膜的硅片、加热电阻片和温度传感器组成，加热电阻片 和温度传感器分别粘接在硅片前后通光面的非通光区域，与控制单元13相连实现对硅片 的温度闭环控制。通过控制热硅片的温度，使硅片的光程改变，从而改变外腔可调激光 器的腔长，补偿腔模相位。采用电光效应的第二大相位调节组件5-2也可选用通光面镀 有增透膜的相位可调的液晶片，控制单元13通过控制液晶片的加载电压，使液晶片的光 轴发生旋转，改变液晶片的有效折射率达到改变光程目的。外腔可调谐激光器在光通道 切换阶段，控制单元13驱动第二大相位调节组件5-2，调节外腔腔长，实现波长精确输 出；持续的腔模锁定阶段，第二大相位调节组件5-2驱动输入不变，相位快速调节组件 和大相位调节组件之间通过一种特殊定标算法倒换相位补偿量实现稳频。

下面阐述本发明外腔可调谐激光器的调谐机理：如图4给出了本发明外腔可调谐激 光器中可调谐滤波器3和固定栅格滤波器4的透射光谱及腔模示意图。如图4所示，A1 为固定栅格滤波器4的透射谱，A2为可调谐滤波器3的透射谱，A4、A5、A6为谐振腔模 式。可调谐激光器设定一个ITU-T波长输出，A2与A1一个透射峰对准，可调谐滤波器3 和固定栅格滤波器4的合成透射光谱为A3，A3中透射率远大于其他次峰的透射峰称为透 射主峰。通过外腔相位调节机制移动外腔激光器的腔模，激光器中与透射主峰最近的腔 模与可调滤波器合成透射光谱主峰重合，在外腔内得到远大于其它腔模的增益放大，激 光器实现单模工作和最大功率输出，处于最佳波长锁定状态。在不跳模的前提下，激光 器中与主峰最近的腔模沿光频率增大的方向(外腔的往返光程逐渐减小)先逐渐逼近透 射光谱主峰，再逐渐远离透射光谱主峰，得到的激光器输出光频率和采样光功率与外腔 的相位变化间的典型关系曲线如图5所示。曲线图5中，沿着x轴正方向外腔的相位逐 渐减小，最佳腔模波长输出，对应最大光功率采集检测值，光功率采样检测值的变化反 应激光器输出光频率的微小变化，激光器输出光频率的变化值与外腔的相位变化基本呈 线性比例关系。本发明提出的腔模锁定方法就是根据这一原理提出的，包括光通道切换 阶段和持续的腔模锁定阶段。

下面结合本发明的第一种实施例，以基于热光效应的温度可调大相位调节组件5为 例阐述本发明所述的外腔可调谐激光器的腔模锁定方法，流程图如图6所示。具体实施 方案如下：

步骤601：激光器控制单元13接收切换光通道命令，控制单元13按照所切换光通道 定标数据驱动可调滤波器3，控制单元13按照预定的步长及变温范围逐步降低大相位调 节组件5的温度，即实现在一个相位周期内逐步搜索最佳的补偿相位，直至光功率检测 装置12输出的光功率极大值，控制单元13记录下最大光功率采集值P1_Max，激光器完成 光通道切换，实现波长精确输出，随即进入下面的持续的腔模的锁定阶段；

步骤602：光功率检测装置12持续采集输出光功率，控制单元13计算当前光功率采 样值与前一次波长锁定状态下最大光功率采集值P1_Max之间的差值；

步骤603：判断采样功率差值是否超过设定的阈值；

步骤604：如果超过阈值，控制单元13则记录下相位快速调节组件7当前驱动输入 值D_f和大相位调节组件5当前驱动输入值D_L，控制单元13启动相位快速调节组件7补偿 相位：驱动输入由D_f－△到D_f+△按设定的步长快速变化，相位快速调节组件7带动反射 腔镜6沿垂直于反射腔镜面方向单向快速移动，光功率检测装置12同步采集每一个驱动 输入下的输出光功率，快速搜索这一过程中最大的光功率采样值P2_Max及其驱动输入值 CD_f，控制单元13记录下光功率采集值P2_Max；计算驱动输入值CD_f与波锁状态下驱动输入 值D_f间的差值，使用该差值，由定标获取的线性比例系数K，换算成大相位调节组件5 驱动输入变化量△D_L＝K*(D_f－CD_f)；采样功率变化值的阈值和相位快速调节组件7驱动输 入的变化范围[-△,△]视激光器指标要求的波长精度而定，由定标获取，即采样功率变 化值在阈值及驱动输入的变化范围[-△,△]以内，激光器的输出波长即符合指标要求的 波长精度；

步骤605：控制单元13设置相位快速调节组件7驱动输入为D_f，设置大相位补偿器 5驱动输入为(DL+△DL)，激光器完成一次腔模锁定操作，进入下一次腔模锁定阶段；

步骤606：采集腔外光功率检测装置12输出的光功率值，计算当前光功率采样值与 前一次波长锁定状态下最大光功率采集值P2_Max之间的差值；

重复上述的步骤603～606，可重复实现激光器的实时腔模锁定，整个过程外腔控制温 度恒定，激光器在指标要求范围内波长稳定输出。

上面所述的外腔可调谐激光器的腔模锁定方法包括但不限于本发明的第一种实施 例，对于本发明的第二种和第三种实施例同样适合。所述的外腔可调谐激光器的腔模锁 定方法应用于第二种实施例，将针对于第一种实施例的所有步骤中控制单元13对大相位 调节组件5所有操作转化为控制单元13对半导体制冷片17和温度传感器15组成外腔控 温系统的温度控制来实现。所述的外腔可调谐激光器的腔模锁定方法应用于第三种实施 例：步骤601光通道切换阶段，控制单元13驱动第一大相位调节组件5-2，调节外腔腔 长，实现波长精确输出；步骤602～606持续的腔模锁定稳频阶段，第二大相位调节组件 5-2驱动输入不变，由相位快速调节组件7和第一大相位调节组件5-1实现相互之间的相 位补偿量倒换。

所述的腔模锁定方法中，只有当前光功率采样值与前一次波长锁定状态下最大光功 率采集值之间的差值，超过设定的阈值，才启动有源相位补偿机制；采样功率变化值的 阈值视激光器指标要求的波长精度而定，即采样功率变化值在阈值以内，激光器的输出 波长即符合指标要求的波长精度；下一次波长锁定启动之前用于比较的最大光功率采集 值取前一次波长锁定状态下最大光功率采集值。

本发明腔模锁定方法主要思想是通过相位快速调节组件7探测外腔的相位补偿量， 利用不同相位调节机制(相位快速调节组件7、大相位调节组件5和半导体制冷片17和 温度传感器15组成外腔控温系统)外腔相位调节灵敏度之间的线性换算关系K将相位快 速调节组件7探测的相位补偿量转移到由其他相位调节机制实现。

下面以本发明的第一种实施例来说明腔模锁定方法中步骤604提及的比例系数K的 定标计算方法。此处，假设相位快速调节组件7采用压电陶瓷(PZT)来实现，大相位调 节组件5通过加热前后表面镀有增透膜单晶硅片来实现。

线性比例系数K定标过程如下：外腔可调谐激光器按上述的步骤601设定一个稳定 输出通道，逐渐增大压电陶瓷的加载电压V，驱动外腔反射镜向腔内平移，缩小腔长，同 时监测激光器输出光频率的变化，可以得到压电陶瓷加载电压与激光器输出光频率间的 数值关系，如图7所示，外腔相位小范围单向变化，整个过程激光器没有出现明显的跳 模现象。对于压电陶瓷加载电压x_p与激光器输出光频率y_p间数值关系使用线性拟合：

y_p＝k₁x_p+b₁

类似过程，降低大相位补偿器单晶硅片的温度，监测激光器输出光频率的变化，可 以得到单晶硅片的温度x_b与激光器输出光频率y_b间近似线性拟合关系：

y_b＝k₂x_b+b₂

腔模锁定方法中步骤604提及的比例系数K，可以由下式计算得到：

K＝k₁/k₂

因此，在控制单元13的EEPROM里的固定位置处中写入系数K，作为不同相位调节机 制间相位补偿功能相互切换驱动输入变化值线性比例系数。

综上所述，本发明上述技术方案中的波长锁定实现装置结构简单，波长锁定精度高。 激光器的控制单元通过光功率检测装置取样输出光功率，监测激光器的输出光频率的微 小变化，采取实时有效的外腔相位混合补偿方式，实现激光器腔模的稳定及波长精确控 制。外腔中多个相位补偿器的存在，大大增加了外腔相位补偿量。所述快速相位补偿器 可通过压电陶瓷精密控制外腔反射镜位置的方式实现；大相位补偿量补偿器可以由热光 组件实现，热光组件上设有加热控温单元，通过控制热光组件的温度，即热光组件的光 程改变，从而改变外腔可调激光器的腔长，补偿腔模相位。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员 来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

虽然本发明已经详细示例并描述了相关的特定实施例做参考，但对本领域的技术人 员来说，在阅读和理解了该说明书和附图后，在不背离本发明的思想和范围特别是上述 装置实施的功能上，可以在装置形式和细节上作出各种改变。这些改变都将落入本发明 的权利要求所要求的保护范围。