[發明專利]可調諧光混沌信號發生裝置及產生方法

有效

• 申請號: 201310444536.8
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103501200A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 袁國慧;王卓然;何濤;郭慧
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04L9/00
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于光通信技術領域，涉及保密光通信技術領域中的混沌信號產生的技術領域，具體涉及一種基于半導體環形激光器的可調諧光混沌信號發生裝置以及光混沌信號的產生方法。

背景技術

隨著信息技術的不斷發展，特別是在金融、商業等領域，通信的保密性需求越來越高，信息加密技術也受到越來越多的關注。傳統的軟件加密技術是基于算法的復雜程度和密鑰的長度，這種方法的保密性能隨著信息量的增加而降低，而且由于加密算法需要消耗一定的時間，加密速度受到嚴重限制。自從20世紀60年代混沌現象被發現后，在物理層運用混沌載波進行編碼的通信方式大大提高了通信系統的保密性能和加密速度，成為信息加密技術的新選擇。光混沌信號具有類隨機性、對初始條件的敏感依賴性和類似噪聲的寬帶功率譜密度等特性，使得其特別適合用于保密光通信。目前，光混沌信號在保密光通信中的應用已成為混沌應用中最為重要的、最有前途的應用領域之一。

光混沌信號按其產生方式一般可分為光注入、光反饋和光電反饋三種方式。外部光注入混沌系統是指在激光器上增加一個適當強度的外部注入光，使其與激光互相作用從而產生混沌信號。光反饋是指在激光器外部，通過放置反饋器件使得激光器的輸出光的一部分經過反射器件后返回到原來的激光器中，使得激光器產生混沌信號。光電反饋是指把激光器的輸出光的一部分轉換成電信號，經放大延時后與激光器的偏置疊加在一起去控制激光器產生混沌信號。然而，以上三種方式產生的光混沌信號的帶寬較窄，而混沌保密光通信中信號的傳輸速率和傳輸容量取決于作為載波的光混沌信號的帶寬.因此，提高光混沌信號的帶寬是實現高速混沌激光保密通信的必由之路。

目前，國內外出現了多種產生寬帶混沌信號的方式，最普遍的是基于光反饋和光注入兩種方式的結合，并且已經產生了寬帶的光混沌信號。其中，最為常見的兩種方法是利用兩個激光器分別作為主、從激光器：其中一種方法是在主激光器腔外設置光反饋回路，然后將具有反饋回路的主激光器的輸出的一部分光信號注入到從激光器，使之輸出寬帶混沌信號；另一種方法是在從激光器腔外設置光反饋回路，同時用自由運轉的主激光器向從激光器進行光注入，使之輸出寬帶混沌信號。這兩種方式都能產生帶寬較寬的光混沌信號。但是，由于系統是由多個獨立器件構成，既不利用器件的單片集成，又影響系統的穩定性。

發明內容

本發明的目的為克服現有技術中的不足，提供了一種可調諧光混沌信號發生裝置及產生方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：可調諧光混沌信號發生裝置，其特征在于，包括可調諧激光器，半導體環形激光器（SRL/有源環形諧振腔）和Bragg波導光柵；兩段直波導分別與有源環形諧振腔的直波導部分平行，用于光信號的輸入輸出，直波導由波導有源區和波導無源區連接組成，激光器連接于直波導之一的波導有源區一端，另一直波導的波導有源區一端為Bragg波導光柵。

進一步的，所述直波導的波導無源區一端耦合有輸出波導，輸出波導與直波導呈鈍角，用于降低界面反射。

進一步的，上述鈍角為173°。

進一步的，Bragg波導光柵形成于波導有源區的上包層上。

進一步的，波導有源區上包含金屬電極，用于調節混沌信號波長。

進一步的，可調諧激光器上鍍有金屬電極，用于調節可調諧激光器的注入電流。

可調諧光混沌信號產生方法，包括調諧過程和光混沌信號產生過程，其中調諧過程為調節可調諧激光器金屬電極上的注入電流信號；

光混沌信號產生過程為：可調諧激光器產生的光信號輸入直波導的有源區并放大，放大的激光信號經過波導無源區耦合到半導體環形激光器中并沿逆時針方向傳輸，同時逆時針方向傳輸的激光激勵起的順時針的弱光耦合到跑道形波導另一側的直波導中，然后經過有源區放大輸入到Bragg波導光柵并經Bragg波導光柵反射后一部分依次沿有源區、波導無源區耦合到半導體環形激光器中與原逆時針方向傳輸的激光信號產生非線性作用，產生混沌信號，混沌信號依次通過波導無源區和輸出波導輸出。

進一步的，上述調諧過程包括調節可調諧激光器上金屬電極和/或Bragg波導光柵上的金屬電極的注入電流，用以改變可調諧激光器產生的激光信號和Bragg波導光柵反射的激光信號的波長和強度。