[發(fā)明專利]一種集成雙反饋的半導(dǎo)體混沌激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610245809.X
• 申請(qǐng)日: 2016-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN105762646B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王云才;趙彤;王安幫;張明江;徐雨航;李璞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S5/028
• 分類號(hào): H01S5/028;H01S5/125
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發(fā)明涉及混沌激光領(lǐng)域，具體為一種集成雙反饋的半導(dǎo)體混沌激光器。解決了目前混沌激光產(chǎn)生裝置存在的體積龐大，易受環(huán)境影響、輸出不穩(wěn)定等技術(shù)問題。本發(fā)明采用雙反饋可提高集成器件的混沌帶寬，使頻譜更加平坦。雙腔結(jié)構(gòu)消除了一般單腔集成激光器芯片的固定時(shí)延，雙反饋腔長(zhǎng)度相似但不相同，徹底消除了單腔光反饋混沌激光器的時(shí)延特性，提高了混沌通信的保密性、混沌激光測(cè)距的精準(zhǔn)性以及隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性，可應(yīng)用于通信、遙感、傳感等領(lǐng)域。本方法僅用一個(gè)DFB激光器芯片、一個(gè)高性能光電探測(cè)器、一個(gè)平面透鏡光纖就實(shí)現(xiàn)了混沌輸出和探測(cè)，并且可實(shí)現(xiàn)混沌激光信號(hào)和混沌電信號(hào)的同時(shí)輸出。本發(fā)明還具有集成結(jié)構(gòu)體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混沌激光領(lǐng)域，具體為一種集成雙反饋的半導(dǎo)體混沌激光器。

背景技術(shù)

混沌激光器是一種新型的、重要的科學(xué)研究工具，應(yīng)用廣泛。混沌激光作為激光器的一種特殊輸出形式，具有隨機(jī)、寬頻譜等特性。由于半導(dǎo)體激光器具有重量輕、體積小、轉(zhuǎn)換效率高、壽命長(zhǎng)、集成性強(qiáng)等特點(diǎn)而成為產(chǎn)生混沌激光的最主要器件。

高質(zhì)量的混沌激光在基于物理層加密的混沌保密光通信、物理隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生、激光雷達(dá)、光纖網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)、分布式光纖傳感等諸多方面均有重要的應(yīng)用。

研究者發(fā)展了多種擾動(dòng)方式來利用半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生混沌激光：光反饋方式、光注入方式、光電反饋方式、混合式擾動(dòng)方式等。

2011年太原理工大學(xué)提出了選擇合適的散射體作為半導(dǎo)體激光器的連續(xù)反饋腔，單一提供連續(xù)后向散射、或提供連續(xù)后向散射并放大，對(duì)半導(dǎo)體激光器隨機(jī)擾動(dòng)，以此消除混沌激光器所產(chǎn)生的時(shí)延特征，提高混沌通信的保密性、混沌激光測(cè)距的精準(zhǔn)性以及隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性（見專利：一種光反饋混沌激光器，專利號(hào)：ZL201110198943.6）。該光反饋混沌激光器采用半導(dǎo)體激光器加光纖耦合器、光衰減器、偏振控制器、半導(dǎo)體光放大器等外部分立光學(xué)元件搭建而成，集成度低，且是單向反饋。

Jia-Gui Wu、Guang-Qiong Xia等人利用雙反饋抑制了半導(dǎo)體激光器混沌輸出的時(shí)間延遲特性，但該光反饋混沌激光器同樣是采用半導(dǎo)體激光器加非球面透鏡（asphericlens）、分束器（beam splitter）、反射鏡（mirror）、中性濾光片（neutral density filter）等外部分立光學(xué)元件搭建而成，集成度低。（J.Wu et al.，Optics Express，17（22）：20124-20133，2009.）。

目前多數(shù)的混沌激光產(chǎn)生方法，都是在實(shí)驗(yàn)室利用半導(dǎo)體激光器加上各種外部分立光學(xué)元件搭建而成的（外腔長(zhǎng)都在幾米到幾十米），體積龐大，易受環(huán)境影響、輸出不穩(wěn)定，要真正實(shí)現(xiàn)混沌光源的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化，必須研制體積小、性能穩(wěn)定、低成本的光子集成混沌半導(dǎo)體激光器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種集成雙反饋的半導(dǎo)體混沌激光器，以解決目前混沌激光產(chǎn)生裝置存在的體積龐大，易受環(huán)境影響、輸出不穩(wěn)定等技術(shù)問題。

本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種集成雙反饋的半導(dǎo)體混沌激光器，包括順次排列且共軸的平面透鏡光纖、DFB激光器和高性能光電探測(cè)器；

所述DFB激光器的兩側(cè)端面均為出射端面；DFB激光器靠近平面透鏡光纖一側(cè)的端面為自然解理端面，鍍?cè)鐾改ぃ蛊浞瓷渎蕿?.01；

所述DFB激光器靠近所述高性能光電探測(cè)器一側(cè)的端面為自然解理端面，鍍?cè)龇茨ぃ乖摱嗣娴姆瓷渎蕿?.5-0.9；

所述平面透鏡光纖靠近所述DFB激光器一側(cè)的端面鍍反射率為0.9的透反膜，使從DFB激光器傳入平面透鏡光纖的光的一部分能夠反射回DFB激光器，使其產(chǎn)生混沌激光，另一部分經(jīng)由所述平面透鏡光纖輸出；

所述高性能光電探測(cè)器靠近所述DFB激光器一側(cè)的端面鍍反射率為0.9的透反膜；