[發(fā)明專利]基于啁啾光纖光柵的光反饋混沌激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310324865.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103401130A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王安幫;王龍生;張建國(guó);武媛;王冰潔;王云才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/067
• 分類號(hào): H01S3/067;H01S3/08
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明與光反饋混沌激光器有關(guān)，利用啁啾光纖光柵作為光反饋元件產(chǎn)生的混沌信號(hào)無(wú)時(shí)延特征信息。該混沌信號(hào)可提高混沌通信的保密性，測(cè)距的精準(zhǔn)性和隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性，可應(yīng)用于通信，傳感，遙感等領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

混沌激光具有高帶寬和類噪聲特性，被廣泛應(yīng)用于保密通信、激光雷達(dá)、光時(shí)域發(fā)射儀、光學(xué)相干層析、快速隨機(jī)數(shù)發(fā)生器等。?

混沌激光可通過(guò)對(duì)激光器外加擾動(dòng)來(lái)獲得。傳統(tǒng)產(chǎn)生的方法有鏡面光反饋，光注入，光電調(diào)制等。其中鏡面光反饋混沌激光器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于調(diào)節(jié)和控制等優(yōu)點(diǎn)在應(yīng)用中備受青睞。但是，傳統(tǒng)鏡面光反饋混沌激光器為混沌激光的應(yīng)用帶來(lái)便利的同時(shí)，也具有不利因素—時(shí)延特性。所謂時(shí)延特性是指激光器輸出的混沌激光會(huì)攜帶與反饋腔長(zhǎng)有關(guān)的信息，在時(shí)域上呈現(xiàn)弱周期性，在自相關(guān)曲線上出現(xiàn)旁瓣。這種時(shí)延特性的存在嚴(yán)重影響混沌激光的應(yīng)用質(zhì)量。例如，降低混沌激光測(cè)距的測(cè)量精度、威脅混沌通信的保密性、破壞混沌激光快速隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的隨機(jī)性等。?

針對(duì)以上問(wèn)題，許多學(xué)者提出了多種改進(jìn)鏡面反饋的方法來(lái)優(yōu)化鏡面光反饋混沌激光器，以達(dá)到抑制或隱藏其時(shí)延特性的效果。例如，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院D.Rontani提出對(duì)于單腔反饋半導(dǎo)體激光器，當(dāng)反饋時(shí)延接近激光器弛豫振蕩周期時(shí)，時(shí)延特征可以被隱藏（Optics?Letters,Vol.32,p.2960-2962,2007）；我國(guó)西南大學(xué)夏光瓊課題組提出，對(duì)于雙外腔反饋半導(dǎo)體激光器，當(dāng)兩個(gè)外腔的反饋時(shí)延與弛豫振蕩周期滿足特定關(guān)系時(shí)，時(shí)延特征將被抑制（Optics?Express,Vol.17,p.20124-20133,2009）。由于激光器弛豫振蕩受偏置電流和反饋強(qiáng)度的影響，上樹(shù)兩種方法需要嚴(yán)格的參數(shù)匹配，限制了混沌的產(chǎn)生范圍。除此之外，英國(guó)威爾士大學(xué)Shore教授數(shù)值研究了調(diào)制時(shí)延反饋方法，但該方法需要對(duì)時(shí)延進(jìn)行多態(tài)，快速隨機(jī)調(diào)制才能隱藏時(shí)延特征，這需要高速調(diào)制器和隨機(jī)信號(hào)源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于實(shí)現(xiàn)(Optics?communications,?,vol.282,p.3568-3572,2009)。I.Fischer教授和潘煒教授相繼提出偏振旋轉(zhuǎn)反饋抑制時(shí)延特征，而這種方法需要在反饋腔中添加偏振旋轉(zhuǎn)器，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜（Optics?Letters,Vol.36,p.4632?

-4634，2011；Optics?Communications，Vol.284，p.5758-5765，2011）。

在此之前，發(fā)明人提出了利用單一提供連續(xù)后向散射的散射體或提供連續(xù)后向散射并放大的散射體作為反饋腔，徹底消除了光反饋半導(dǎo)體激光器的時(shí)延特性，其中單一產(chǎn)生連續(xù)后向散射的散射體是光導(dǎo)纖維、薄膜波導(dǎo)和帶狀波導(dǎo)的一種，單一產(chǎn)生連續(xù)后向散射并放大的散射體是摻雜光纖與泵浦激光器的組合。香港城市大學(xué)陳仕俊提出利用無(wú)啁啾光纖光柵作為光反饋元件（IEEE?Photonics?Journal，Vol.4，p.1930-1935），與傳統(tǒng)提供局部光反饋的鏡面反饋方法不同的是該方法利用無(wú)啁啾光纖光柵提供了在光柵長(zhǎng)度范圍內(nèi)的分布光反饋，從而使反饋延遲時(shí)間附近的自相關(guān)得到了展寬和抑制。并且由于無(wú)啁啾光纖光柵色散的聯(lián)合增強(qiáng)，時(shí)延特性隨著無(wú)啁啾光纖光柵帶寬的降低而減小，但該方法中不同頻率光的反饋延遲時(shí)間相同，即反饋延遲與頻率無(wú)關(guān)，達(dá)到的效果是只能對(duì)光反饋時(shí)延特性進(jìn)行抑制而不能完全消除。針對(duì)該問(wèn)題，發(fā)明人提出了利用啁啾光纖光柵作為光反饋元件，在提供分布光反饋的基礎(chǔ)上，不同頻率的光經(jīng)啁啾光纖光柵反饋后具有不同的反饋延遲時(shí)間，即反饋延遲時(shí)間與頻率有關(guān)。在啁啾光纖光柵有效參數(shù)范圍內(nèi)可徹底消除光反饋時(shí)延特性。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的是光反饋混沌激光器時(shí)延特性的技術(shù)問(wèn)題，并提供一種基于啁啾光纖光柵的光反饋混沌激光器。?

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。?

一種基于啁啾光纖光柵的光反饋混沌激光器，包括激光器、偏振控制器、光纖耦合器、光衰減器和啁啾光纖光柵；其特征是：?

激光器輸出連續(xù)光依次經(jīng)過(guò)偏振控制器、光纖耦合器和光衰減器注入啁啾光纖光柵；經(jīng)啁啾光纖光柵反射后得到的延遲時(shí)間與光頻相對(duì)應(yīng)的反射光再經(jīng)光衰減器、光纖耦合器和偏振控制器原路返回激光器，對(duì)激光器造成擾動(dòng)，循環(huán)往復(fù)，產(chǎn)生無(wú)時(shí)延特性的混沌激光；