第52卷第2期2023年2月Vol.52No.2February2023光子学报ACTAPHOTONICASINICA0214004‑1基于电流自适应补偿的高稳定度调制光栅Y分支型激光器控制系统黄怿，尤越，邓传鲁，胡程勇，汪立森，张小贝，王廷云（上海大学特种光纤与光接入网重点实验室特种光纤与先进通信国际合作联合实验室，上海200444）摘要：针对半导体激光器在实际应用中波长、功率稳定性较差以及控制系统复杂等问题，设计了一套高稳定度调制光栅Y分支型激光器控制系统。该系统利用模糊比例-积分-微分控制算法稳定功率，并通过两次正交试验优化算法参数，减小功率超调量，同时提出电流自适应补偿的波长校准算法，提升不同功率下的波长稳定性，解决电流内环反馈时引起的波长和功率交叉影响问题。结果表明，仿真优化后的激光器功率超调量从1.528%降低至0.014%，系统调整次数由21减小至17；测试调制光栅Y分支型激光器60min内的功率漂移量仅为0.0044mW，稳定度达到0.0604%，波长漂移量为1.9pm，稳定度达到1.22×10−6。经校准，激光器的半导体光放大器电流在28~78mA范围内，波长变化量从23.4pm减小至2.6pm。关键词：MG-Y激光器；激光器控制系统；正交试验；波长校准；自适应；高稳定度中图分类号：TN248.4文献标识码：Adoi：10.3788/gzxb20235202.02140040引言半导体激光器具有体积小、重量轻、寿命长等优势，在分布式传感、光通信等领域具有广泛的应用前景［1-4］。但由于半导体激光器敏感性较高［5］，在实际应用中其输出稳定性会同时受到驱动电流和温度影响，功率和波长易发生波动，严重时甚至会给激光器带来永久性损坏，因此设计相应的控制系统尤为重要。目前，许多学者针对半导体激光器控制系统展开研究并取得成果。丛梦龙等［6］将双MOS管结构和深度负反馈原理相结合，设计出数字化激光器驱动电源，电流稳定度低于0.01%；续文敏等［7］在设计双通道恒流源驱动电路的基础上，利用模糊比例-积分-微分（FuzzyProportional-Integral-Differential，FuzzyPID）算法和H桥电路稳定混沌激光器温度，稳定2h后光功率稳定度为0.026%，中心波长漂移量为7pm；杨涛等［8］选择现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray，FPGA）作为系统的主控制器，从硬件电路和闭环算法两个角度稳定激光器输出功率，1h内功率稳定度为0.205%；陈子枫等［9］以反射峰锁定技术为核心，设计出多通道干涉大范围可调谐半导体激光器控制系统，利用内环反馈算法调整相位区电流锁定波长，不同温度下波长漂移量小于10pm，...
