[發明專利]一種無時延特征的寬帶混沌產生裝置

有效

• 申請號: 201911099211.4
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110797745B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 王龍生;巢萌;王安幫;王大銘;高華;王云才
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H01S5/00
• 分類號: H01S5/00;H01S5/06
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明屬于高速混沌通信載波，具體是一種無時延特征的寬帶混沌產生裝置，解決了背景技術中的問題。該裝置中半導體激光器與偏振控制器的輸入端相連接，偏振控制器的輸出端連接至1x2光纖耦合器的輸入端，1x2光纖耦合器的第一輸出端通過摻鉺光纖放大器連接至光環形器的紅色端口，1x2光纖耦合器的第二輸出端通過衰減器連接光反射器件，1x2光纖耦合器的第一輸出端與第二輸出端的分光比大于等于一，光環形器的藍色端口連接有啁啾光纖光柵，光環形器的白色端口作為混沌信號的輸出終端。本發明結構簡單，易操作，能產生頻譜平坦帶寬大且無時延特征的混沌信號，能同時實現提高低頻能量成分、展寬頻譜、消除時間延遲特征和弛豫振蕩特征的功能。

技術領域

本發明涉及高速的混沌通信載波，具體是一種無時延特征的寬帶混沌產生裝置。

背景技術

混沌信號由于其頻譜寬、類噪聲、隨機性等特點被廣泛應用于混沌保密通信、隨機數產生、混沌雷達等方面。在傳統的基于外腔反饋半導體激光器系統產生的混沌信號中，激光器的固有參數弛豫振蕩頻率通常會控制混沌信號的振蕩。因此，在混沌信號的頻譜中，大部分能量會集中在弛豫振蕩頻率附近，低頻能量得不到有效利用，帶寬通常只有幾GHz，嚴重限制了基于光學混沌的安全通信系統的信號傳輸能力，隨機數產生的速率以及雷達的分辨率。此外，由于普通的光反射器件反饋的線性作用，外腔諧振產生周期性的變化，會產生明顯的時間延遲特征。時間延遲特征會威脅到保密通信中的安全性，降低隨機數的隨機性及混沌雷達的精度。因此，探索能夠實現帶寬增強并且可以抑制時延特征的混沌產生方案至關重要。

為了實現上述目的，近年來已經提出了一些方法。太原理工大學課題組利用外腔反饋半導體激光器的光學外差雖然能產生頻譜平坦、無任何反饋延遲和弛豫振蕩特征的白混沌信號，在0~11GHz范圍內的頻譜起伏僅為±1dB，但是整個裝置結構復雜，成本高，操作難度大（Optics Express, 2013, 21(7): 8701-8710）。電子科技大學江寧課題組分別提出采用電光相位調制與延遲干涉反饋環結合以及自相位調制與帶有色散的單模光纖結合，雖然獲得了頻譜平坦帶寬大，時延特征被消除的混沌信號，但是同樣整個裝置結構復雜，成本高，操作難度較大（Optics express, 2019, 27(9): 12336-12348,Journal of LightwaveTechnology, 2019, 37(19): 5132-5139）。此外，香港城市大學陳仕俊課題組將外腔反饋半導體激光器產生的混沌信號經過單模光纖，雖然采用更加簡單的裝置，可以將帶寬增加到超過100GHz，時延特征抑制到0.04以下，但是該方案中，混沌信號的低頻成分并沒有得到提高（Optics letters, 2018, 43(19): 4751-4754）。太原理工大學課題組將外腔反饋半導體激光器產生的混沌信號經過光纖布拉格光柵，能有效的提高低頻成分，產生頻譜帶寬約為8GHz平坦度為±1.4dB的混沌信號，但是并不能同時實現提高低頻能量、消除時間延遲特征（IET Optoelectronics, 2018, 13(3): 104-108）。

發明內容

本發明旨在解決背景技術中提高混沌頻譜帶寬且消除時延特征方案中其裝置結構復雜，成本高；在結構簡單的方案中，又不能同時實現提高低頻能量、展寬頻譜、消除時間延遲特征的技術問題。為此，本發明提出一種無時延特征的寬帶混沌產生裝置，其結構簡單，既能夠提高低頻能量，又能夠增強帶寬，消除時延特征。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種無時延特征的寬帶混沌產生裝置，包括半導體激光器、偏振控制器、1x2光纖耦合器、光反射器件和光環形器；所述半導體激光器的輸出端與所述偏振控制器的輸入端相連接，所述偏振控制器的輸出端連接至1x2光纖耦合器的輸入端，所述1x2光纖耦合器的第一輸出端通過摻鉺光纖放大器連接至所述光環形器的紅色端口，所述1x2光纖耦合器的第二輸出端通過衰減器與光反射器件相連接，所述1x2光纖耦合器的第一輸出端與第二輸出端的分光比大于等于一，所述光環形器的藍色端口連接有啁啾光纖光柵，所述光環形器的白色端口作為混沌信號的輸出終端。