本技術(shù)涉及激光器件，尤其涉及dfb激光器穩(wěn)頻控制方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在光通信領(lǐng)域中，由于光波頻率非常高，微小的頻率偏移也影響著通信系統(tǒng)的傳輸性能和可靠性。頻率穩(wěn)定性是數(shù)據(jù)可靠精準(zhǔn)傳輸?shù)闹匾Ｕ?。激光器穩(wěn)頻的實(shí)現(xiàn)方法有很多種，其中一種通過光學(xué)和電學(xué)反饋機(jī)制實(shí)現(xiàn)頻率鎖定。通過將激光頻率與某一參考信號(hào)(如原子躍遷頻率、腔模式頻率等)鎖定，能夠?qū)崿F(xiàn)激光頻率的高穩(wěn)定性和高精度控制。鎖頻激光器廣泛應(yīng)用于精密測(cè)量、光譜學(xué)、光通信等領(lǐng)域。目前，已有多種激光器穩(wěn)頻方案，為了提高穩(wěn)頻精度，現(xiàn)有穩(wěn)頻系統(tǒng)通常會(huì)使用高精度的ecl激光器(即外腔激光器)等高成本的窄線寬激光器，從而實(shí)現(xiàn)高精度的頻率穩(wěn)定。

2、然而，現(xiàn)有的激光器穩(wěn)頻方式中，因ecl激光器的應(yīng)用成本高且穩(wěn)頻控制系統(tǒng)復(fù)雜，因此增加了激光器穩(wěn)頻控制成本及復(fù)雜度，若將ecl激光器直接替換為更低成本的激光器，卻無法保證激光器穩(wěn)頻控制的精度及可靠性。

3、因此，當(dāng)前亟需設(shè)計(jì)一種既能夠降低激光器穩(wěn)頻控制成本，又能夠保證激光器穩(wěn)頻控制的精度及可靠性的激光器穩(wěn)頻控制方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本技術(shù)實(shí)施例提供了dfb激光器穩(wěn)頻控制方法、裝置及系統(tǒng)，以消除或改善現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個(gè)或更多個(gè)缺陷。

2、本技術(shù)的一個(gè)方面提供了一種dfb激光器穩(wěn)頻控制方法，包括：

3、連續(xù)改變目標(biāo)dfb激光器的溫度以使得該目標(biāo)dfb激光器的輸出頻率向參考dfb激光器的輸出頻率固定值靠近，其中，所述目標(biāo)dfb激光器與所述參考dfb激光器均滿足各自對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)的頻率范圍要求；

4、在每次改變所述目標(biāo)dfb激光器的溫度后分別采集所述參考dfb激光器與所述目標(biāo)dfb激光器之間的拍頻頻率，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否存在連續(xù)兩次采集到的所述拍頻頻率之間的頻率差滿足預(yù)設(shè)的溫度頻率特性；

5、若存在連續(xù)兩次采集到的所述拍頻頻率之間的頻率差滿足所述溫度頻率特性，則根據(jù)反饋控制算法調(diào)控所述目標(biāo)dfb激光器的溫度，以使所述目標(biāo)dfb激光器的頻率偏移量滿足預(yù)設(shè)的頻率穩(wěn)定條件。

6、在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述參考dfb激光器對(duì)應(yīng)的頻率范圍要求包括：所述參考dfb激光器的輸出頻率在溫度頻率重疊范圍中的中間值范圍內(nèi)；其中，所述溫度頻率重疊范圍為所述參考dfb激光器和所述目標(biāo)dfb激光器各自在tec工作溫度范圍內(nèi)的輸出頻率之間的頻率值重疊范圍；所述中間值范圍是指與所述溫度頻率重疊范圍的中間值之間的差值小于第一閾值的各個(gè)數(shù)值構(gòu)成的數(shù)值范圍；

7、所述目標(biāo)dfb激光器對(duì)應(yīng)的頻率范圍要求包括：所述目標(biāo)dfb激光器的輸出頻率位于所述溫度頻率重疊范圍中的高頻范圍內(nèi)，其中，所述高頻范圍是所述溫度頻率重疊范圍內(nèi)的頻率高于所述中間值范圍的各個(gè)數(shù)值構(gòu)成的數(shù)值范圍；

8、相對(duì)應(yīng)的，在所述連續(xù)改變目標(biāo)dfb激光器的溫度以使得該目標(biāo)dfb激光器的輸出頻率向參考dfb激光器的輸出頻率固定值靠近之前，還包括：

9、基于所述參考dfb激光器對(duì)應(yīng)的微控制單元，將所述參考dfb激光器的溫度和施加電流分別調(diào)控至該參考dfb激光器對(duì)應(yīng)的初始溫度和初始電流，以使所述參考dfb激光器的輸出頻率在溫度頻率重疊范圍中的中間值范圍內(nèi)，并固定所述參考dfb激光器的溫度和施加電流，使得該參考dfb激光器當(dāng)前的輸出頻率作為輸出頻率固定值；

10、以及，基于所述目標(biāo)dfb激光器對(duì)應(yīng)的微控制單元，將所述目標(biāo)dfb激光器的溫度和施加電流分別調(diào)控至該目標(biāo)dfb激光器對(duì)應(yīng)的初始溫度和初始電流，以使所述目標(biāo)dfb激光器當(dāng)前的輸出頻率在溫度頻率重疊范圍中的高頻范圍內(nèi)。

11、在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述連續(xù)改變目標(biāo)dfb激光器的溫度以使得該目標(biāo)dfb激光器的輸出頻率向參考dfb激光器的輸出頻率固定值靠近，包括：

12、將所述參考dfb激光器的輸出頻率固定值作為所述目標(biāo)dfb激光器的輸出頻率目標(biāo)，基于所述目標(biāo)dfb激光器對(duì)應(yīng)的微控制單元，以預(yù)設(shè)的第一溫度步進(jìn)連續(xù)改變目標(biāo)dfb激光器的溫度，以使得該目標(biāo)dfb激光器的輸出頻率向參考dfb激光器的輸出頻率固定值靠近。

13、在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述在每次改變所述目標(biāo)dfb激光器的溫度后分別采集所述參考dfb激光器與所述目標(biāo)dfb激光器之間的拍頻頻率，包括：

14、在每次改變所述目標(biāo)dfb激光器的溫度后，控制分別連接至所述參考dfb激光器和所述目標(biāo)dfb激光器的集成相干接收機(jī)采集的所述參考dfb激光器與所述目標(biāo)dfb激光器的拍頻信號(hào)，其中，所述集成相干接收機(jī)用于在每次改變所述目標(biāo)dfb激光器的溫度后，分別采集所述參考dfb激光器和所述目標(biāo)dfb激光器各自的激光信號(hào)并進(jìn)行電信號(hào)轉(zhuǎn)化以生成對(duì)應(yīng)的拍頻信號(hào)，并將該拍頻信號(hào)傳輸至頻率采集模塊；

15、接收所述頻率采集模塊在每次接收到所述拍頻信號(hào)后采集的該拍頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的拍頻頻率，其中，其中，所述參考dfb激光器與所述目標(biāo)dfb激光器之間的拍頻頻率是所述參考dfb激光器當(dāng)前的輸出頻率與所述輸出頻率固定值之間的頻率差值。

16、在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否存在連續(xù)兩次采集到的所述拍頻頻率之間的頻率差滿足預(yù)設(shè)的溫度頻率特性，包括：

17、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否存在連續(xù)兩次采集到的兩個(gè)拍頻頻率之間的頻率差與分別采集該兩個(gè)拍頻頻率時(shí)施加在所述目標(biāo)dfb激光器的溫度之間的溫度差之間符合預(yù)設(shè)的溫度頻率特性，其中，所述溫度頻率特性包括預(yù)設(shè)的用于表示該目標(biāo)dfb激光器對(duì)應(yīng)的所述頻率差與所述溫度差之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線。

18、在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述若存在連續(xù)兩次采集到的所述拍頻頻率之間的頻率差滿足所述溫度頻率特性，則根據(jù)反饋控制算法調(diào)控所述目標(biāo)dfb激光器的溫度，以使所述目標(biāo)dfb激光器的頻率偏移量滿足預(yù)設(shè)的頻率穩(wěn)定條件，包括：

19、若存在連續(xù)兩次采集到的所述拍頻頻率之間的頻率差滿足所述溫度頻率特性，則將當(dāng)前施加至所述目標(biāo)dfb激光器的溫度設(shè)置為目標(biāo)溫度；

20、根據(jù)所述目標(biāo)dfb激光器當(dāng)前對(duì)應(yīng)的所述拍頻頻率設(shè)定第二溫度步進(jìn)；并將所述目標(biāo)溫度降低一個(gè)所述第二溫度步進(jìn)后的溫度值設(shè)定為第一溫度，將所述目標(biāo)溫度增加一個(gè)所述第二溫度步進(jìn)后的溫度值設(shè)定為第二溫度；

21、下調(diào)步驟：調(diào)控所述目標(biāo)dfb激光器的當(dāng)前溫度至所述第一溫度，并連續(xù)采集所述參考dfb激光器與所述目標(biāo)dfb激光器之間的拍頻頻率并進(jìn)行加和，以得到對(duì)應(yīng)的下調(diào)頻率和；上調(diào)步驟：調(diào)控所述目標(biāo)dfb激光器的當(dāng)前溫度至所述第二溫度，并連續(xù)采集所述參考dfb激光器與所述目標(biāo)dfb激光器之間的拍頻頻率并進(jìn)行加和，以得到對(duì)應(yīng)的上調(diào)頻率和；比較所述下調(diào)頻率和與所述上調(diào)頻率和的大小；若當(dāng)前的所述下調(diào)頻率和小于所述上調(diào)頻率和，則根據(jù)所述目標(biāo)dfb激光器當(dāng)前對(duì)應(yīng)的所述拍頻頻率重新設(shè)定第二溫度步進(jìn)，并執(zhí)行所述下調(diào)步驟；若當(dāng)前的所述下調(diào)頻率和大于所述上調(diào)頻率和，則根據(jù)所述目標(biāo)dfb激光器當(dāng)前對(duì)應(yīng)的所述拍頻頻率重新設(shè)定第二溫度步進(jìn)，并執(zhí)行所述上調(diào)步驟，以使所述目標(biāo)dfb激光器的頻率偏移量滿足預(yù)設(shè)的頻率穩(wěn)定條件，其中，所述頻率穩(wěn)定條件包括：當(dāng)所述目標(biāo)dfb激光器的環(huán)境溫度在預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)變化時(shí)，所述目標(biāo)dfb激光器的頻率偏移量也在預(yù)設(shè)的頻率范圍內(nèi)。

22、本技術(shù)的另一個(gè)方面提供了一種dfb激光器穩(wěn)頻控制裝置，包括：

23、溫度調(diào)控模塊，用于連續(xù)改變目標(biāo)dfb激光器的溫度以使得該目標(biāo)dfb激光器的輸出頻率向參考dfb激光器的輸出頻率固定值靠近，其中，所述目標(biāo)dfb激光器與所述參考dfb激光器均滿足各自對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)的頻率范圍要求；

24、采集及監(jiān)測(cè)模塊，用于在每次改變所述目標(biāo)dfb激光器的溫度后分別采集所述參考dfb激光器與所述目標(biāo)dfb激光器之間的拍頻頻率，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否存在連續(xù)兩次采集到的所述拍頻頻率之間的頻率差滿足預(yù)設(shè)的溫度頻率特性；

25、反饋控制模塊，用于若存在連續(xù)兩次采集到的所述拍頻頻率之間的頻率差滿足所述溫度頻率特性，則根據(jù)反饋控制算法調(diào)控所述目標(biāo)dfb激光器的溫度，以使所述目標(biāo)dfb激光器的頻率偏移量滿足預(yù)設(shè)的頻率穩(wěn)定條件。

26、本技術(shù)的第三個(gè)方面提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的dfb激光器穩(wěn)頻控制方法。

27、本技術(shù)的第四個(gè)方面提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的dfb激光器穩(wěn)頻控制方法。

28、本技術(shù)的第五個(gè)方面提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的dfb激光器穩(wěn)頻控制方法。

29、本技術(shù)的第六個(gè)方面提供了一種dfb激光器穩(wěn)頻控制系統(tǒng)，包括：主控制器、集成相干接收機(jī)、分別連接至所述主控制器的第一激光器設(shè)備、第二激光器設(shè)備和頻率采集模塊；所述集成相干接收機(jī)分別連接至所述頻率采集模塊、所述第一激光器設(shè)備和所述第二激光器設(shè)備；

30、所述主控制器用于執(zhí)行前述第一方面提供的所述dfb激光器穩(wěn)頻控制方法；

31、所述第一激光器設(shè)備中設(shè)有第一微控制單元、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第一溫度控制單元、第一恒流源和所述參考dfb激光器，所述第一微控制單元分別連接所述主控制器和所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別連接所述第一溫度控制單元和所述第一恒流源，所述第一溫度控制單元和所述第一恒流源分別連接至所述參考dfb激光器，所述參考dfb激光器連接至所述集成相干接收機(jī)；

32、所述第二激光器設(shè)備中設(shè)有第二微控制單元、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二溫度控制單元、第二恒流源和所述目標(biāo)dfb激光器，所述第二微控制單元分別連接所述主控制器和所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別連接所述第二溫度控制單元和所述第二恒流源，所述第二溫度控制單元和所述第二恒流源分別連接至所述目標(biāo)dfb激光器，所述目標(biāo)dfb激光器連接至所述集成相干接收機(jī)；

33、其中，所述第一微控制單元用于根據(jù)所述主控制器的控制信號(hào)調(diào)控所述第一溫度控制單元以改變所述參考dfb激光器的溫度和/或調(diào)控所述第一恒流源以向所述參考dfb激光器施加電流；所述第二微控制單元用于根據(jù)所述主控制器的控制信號(hào)調(diào)控所述第二溫度控制單元以改變所述目標(biāo)dfb激光器的溫度和/或調(diào)控所述第二恒流源以向所述目標(biāo)dfb激光器施加電流；

34、所述集成相干接收機(jī)用于在每次改變所述目標(biāo)dfb激光器的溫度后，分別采集所述參考dfb激光器和所述目標(biāo)dfb激光器各自的激光信號(hào)并進(jìn)行電信號(hào)轉(zhuǎn)化以生成對(duì)應(yīng)的拍頻信號(hào)，并將該拍頻信號(hào)傳輸至所述頻率采集模塊；

35、所述頻率采集模塊用于在每次接收到所述拍頻信號(hào)后采集的該拍頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的拍頻頻率，并將該拍頻頻率傳輸至所述主控制器。

36、在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述集成相干接收機(jī)設(shè)有本振光端口和光載波端口，以使所述集成相干接收機(jī)自所述本振光端口接收所述目標(biāo)dfb激光器發(fā)出的激光信號(hào)，并自所述光載波端口接收所述參考dfb激光器發(fā)出的激光信號(hào)。

37、在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述頻率采集模塊包括：依次連接的sma連接器、分頻器、比較器和計(jì)數(shù)器；

38、所述sma連接器用于接收所述集成相干接收機(jī)傳輸?shù)呐念l信號(hào)，并將該拍頻信號(hào)傳輸至所述分頻器；

39、所述分頻器用于對(duì)所述拍頻信號(hào)進(jìn)行分頻處理，并將經(jīng)分頻處理后的拍頻信號(hào)傳輸至所述比較器；

40、所述比較器用于將經(jīng)分頻處理后的拍頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制信號(hào)，并將該二進(jìn)制信號(hào)發(fā)送至所述計(jì)數(shù)器；

41、所述計(jì)數(shù)器用于對(duì)所述二進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行電平計(jì)數(shù)以得到對(duì)應(yīng)的拍頻頻率。

42、本技術(shù)提供的dfb激光器穩(wěn)頻控制方法，通過連續(xù)改變目標(biāo)dfb激光器的溫度以使得該目標(biāo)dfb激光器的輸出頻率向參考dfb激光器的輸出頻率固定值靠近，其中，所述目標(biāo)dfb激光器與所述參考dfb激光器均滿足各自對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)的頻率范圍要求；在每次改變所述目標(biāo)dfb激光器的溫度后分別采集所述參考dfb激光器與所述目標(biāo)dfb激光器之間的拍頻頻率，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否存在連續(xù)兩次采集到的所述拍頻頻率之間的頻率差滿足預(yù)設(shè)的溫度頻率特性；若存在連續(xù)兩次采集到的所述拍頻頻率之間的頻率差滿足所述溫度頻率特性，則根據(jù)反饋控制算法調(diào)控所述目標(biāo)dfb激光器的溫度，以使所述目標(biāo)dfb激光器的頻率偏移量滿足預(yù)設(shè)的頻率穩(wěn)定條件，通過采用低成本的目標(biāo)dfb激光器，并通過增加一個(gè)參考dfb激光器作為參考激光的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的頻率偏移測(cè)量，從而進(jìn)行穩(wěn)頻控制，能夠降低系統(tǒng)復(fù)雜度和成本；同時(shí)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光器的拍頻頻率，并利用反饋控制機(jī)制通過精確調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)頻率的高精度穩(wěn)定，能夠有效抑制頻率偏移。且dfb激光器穩(wěn)頻控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)緊湊，易于與現(xiàn)有相干光通信設(shè)備集成，無需對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改造；能夠在不同的工作條件下保持穩(wěn)定的頻率輸出，適應(yīng)溫度變化、振動(dòng)等復(fù)雜環(huán)境因素，確保通信系統(tǒng)的可靠性。也就是說，本技術(shù)提供的dfb激光器穩(wěn)頻控制方式，能夠在降低激光器穩(wěn)頻控制成本及復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，保證激光器穩(wěn)頻控制的精度及可靠性，進(jìn)而能夠有效抑制頻率偏移以及解決相干光通信中激光器頻率穩(wěn)定性不足的問題，為實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠性的光通信系統(tǒng)提供技術(shù)保障，推動(dòng)相干光通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。

43、本技術(shù)的附加優(yōu)點(diǎn)、目的，以及特征將在下面的描述中將部分地加以闡述，且將對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在研究下文后部分地變得明顯，或者可以根據(jù)本技術(shù)的實(shí)踐而獲知。本技術(shù)的目的和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過在說明書以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)到并獲得。

44、本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，能夠用本技術(shù)實(shí)現(xiàn)的目的和優(yōu)點(diǎn)不限于以上具體所述，并且根據(jù)以下詳細(xì)說明將更清楚地理解本技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的上述和其他目的。