[發明專利]一種超寬帶混沌信號發生器

無效

• 申請號: 201010508943.7
• 申請日: 2010-10-13
• 公開（公告）號: CN101977065A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 王云才;李曉春;馮野;武媛;王安幫
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H04B1/69
• 分類號: H04B1/69;H04L9/00;H01S5/40;G02F1/35
• 代理公司: 山西太原科衛專利事務所 14100
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種寬帶混沌信號發生器，具體來講，是一種利用半導體激光器環產生超寬帶混沌激光信號的裝置，應用于光通信、雷達探測、激光測距和保密等領域。

技術背景

半導體激光器在附加擾動(光反饋、光注入或光電反饋)下可以產生混沌激光.基于混沌激光的混沌保密通信、混沌激光雷達、快速隨機數發生器、相關混沌光時域反射儀和光學相干層析等眾多應用被相繼提出。帶寬是衡量混沌激光質量的重要指標，它直接決定著混沌激光在不同領域的應用質量，例如：帶寬決定著混沌保密通信所能隱藏的信號速率、混沌激光雷達和相關混沌光時域反射儀的測量精度、隨機數的產生速率等關鍵技術指標。

由于受限于半導體激光器的弛豫振蕩頻率，傳統的混沌激光的帶寬為僅為GHz量級，這將嚴重限制混沌激光的應用。因此，產生超寬帶的混沌激光信號是目前混沌激光領域的研究熱點和難點。王安幫等人利用外光注入與光反饋聯合擾動效應，使半導體激光器的帶寬提高到了16.7GHz，同時通過改變注入光的頻率實現混沌光信號的帶寬的調制(IEEE?PhotonicsTechnology?Letters，Vol.20，p.1663，2008)；Hiroyuki?Someya等人發現將混沌光注入比其光頻率略低的半導體激光器中能夠產生12GHz的寬帶混沌激光(Optics?Express，Vol.17，p.19536，2009)；Kristine?E.Callan等人利用超快脈沖半導體激光器和光電振蕩環相結合產生了8GHz以上的平坦寬帶混沌(Phys.Rev.Lett.Vol.104，p.113901，2010)。

雖然利用目前的現有技術，可以將半導體激光器輸出的混沌激光帶寬最高可提至16.7GHz，但是隨著科學技術的不斷發展，尤其是全光通信、全光隨機數以及高精度遠距離定位系統的快速發展，人們迫切需要更高帶寬的混沌激光。

發明內容

本發明的目的是提供一種超寬帶平坦混沌信號發生裝置，實現帶寬超過40GHz(頻譜儀測量范圍)的平坦寬帶混沌信號的輸出；本發明的問題在于設計頻率失諧匹配、偏振態匹配的半導體激光器環形結構，使三個激光器在合適的互注入的擾動下，產生超寬帶平坦的混沌激光信號。

本發明一種超寬帶混沌信號發生器，其特征是由三個帶尾纖的半導體激光器通過光環形器組成一個環形結構系統。三個半導體激光器的輸出都經由光環形器注入到下一個激光器之中。其中半導體激光器稱為驅動激光器，半導體激光器稱為響應激光器，半導體激光器稱為從激光器。驅動激光器的輸出光經由光環形器到摻鉺光纖放大器，適當放大后由偏振控制器控制其偏振態，經光環形器的端口III注入到響應激光器中，響應激光器的輸出光經光環形器的端口IV到摻鉺光纖放大器，適當放大后經光纖耦合器的端口V，部分光由偏振控制器控制其偏振態經光環形器的端口VI注入到從激光器中，從激光器的輸出經光環形器的端口VII經衰減器，由偏振控制器控制其偏振態由光環形器的端口VIII注入到驅動激光器中，循環往復，最后產生的寬帶混沌激光由光耦合器的一端輸出。

本發明提供的一種超寬帶混沌信號發生裝置，該裝置可以實現帶寬超過40GHz、頻譜平坦度小于5dB的超寬帶混沌信號，是目前實驗產生的帶寬最寬的混沌信號。利用本發明產生的超寬帶混沌激光信號，可以將光通信的傳輸速率提高至40GHz，而激光測距的分辨率將提高至mm數量級，隨機數速率達到20GHz。

附圖說明

圖1是本發明的超寬帶混沌信號發生器結構示意圖；

圖2利用本發明產生的27GHz的寬帶混沌信號；

圖3利用本發明產生的40GHz的寬帶混沌信號。

圖1中：1：驅動激光器；2：響應激光器；3：從激光器；4：光環形器；5：摻鉺光纖放大器；6：偏振控制器；7：光環形器；8：摻鉺光纖放大器；9：光纖耦合器；10：偏振控制器；11：光環形器；12：衰減器；13：偏振控制器。

具體實施方式

下面作出進一步的詳細說明：

如圖1所示，本發明包括驅動激光器1、響應激光器2、從激光器3，光環形器4，摻鉺光纖放大器5、偏振控制器5、光纖耦合器9以及衰減器12構成。其中，驅動激光器1、響應激光器2和從激光器3均為DFB半導體激光器。