[發明專利]一種單片集成的模式可調諧混沌激光器、制造和控制方法

有效

• 申請號: 202110169286.6
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112928599B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 何揚;施躍春;李密;陳向飛;張學進
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01S5/065
• 分類號: H01S5/065;H01S5/068;H01S5/00;H01S5/026;G02B6/124;G02B6/138
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 南霆

本發明公開一種單片集成的模式可調混沌激光器及制造、控制方法，所述激光器包含左右兩段相同的有源的等效π相移均勻布拉格取樣光柵和中間段有源的等效π相移反對稱布拉格取樣光柵，集成在相同芯片上、共享一段光波導；所述的反對稱布拉格取樣光柵，用于實現入射光和反射光在TE₀和TE₁模式之間轉化；通過分別調節左右兩段等效π相移均勻布拉格取樣光柵的偏置電流，改變注入中間段反對稱布拉格取樣光柵的輸入光與輸出光的功率比，產生混沌激光輸出。本申請解決現有技術無法實現模式可調諧的混沌激光器的問題。

技術領域

本發明涉及激光技術領域，尤其涉及一種單片集成的模式可調諧的混沌激光器，以及該激光器的制造、控制方法。

背景技術

混沌激光作為激光器輸出的一種特殊形式，具有類噪聲寬頻譜的特性，天生具備隱藏性，應用性強。近年來，隨著混沌激光理論體系的逐步建立和完善，混沌激光的發展應用成為研究熱點。半導體激光器因具有體積小、成本低、可靠性高、易集成、可直接調制等優點，成為混沌激光產生的優勢激光器件，廣泛應用于保密通信、激光測距、斷電檢測等方面。分布式反饋(DFB)激光器作為半導體激光器的一種，內置了布拉格光柵，具有可實現動態單縱模窄線寬輸出、波長穩定性好、動態譜線好等優點，是混沌激產生的首選光器件。

現有技術已提出多種集成混沌激光器芯片，比如：希臘雅典大學和德國海因里希-赫茲研究院弗勞恩霍夫電信研究所Argyris等所研制的混沌芯片，它由DFB激光源，增益/吸收區，相位控制區及反饋腔四部分組成[Physical Review Letters,100(19):194101,2008]。西班牙巴利阿里群島大學Tronciu等研制的集成的多光反饋半導體激光器芯片，這是具有三個外腔的集成多腔半導體激光器芯片[IEEE Journal of Quantum Electronics,46(12):1840-4846,2010]。日本埼玉大學和NTT通信科學實驗室Sunada等研制的集成混沌芯片，包含一個DFB激光器、兩個獨立的半導體光放大器、環形無源光波導以及一個快速光電探測器[Optics Express,19(7):5713-5724,2011]。

國內對光子集成混沌激光源也有相關報道。比如：中國科學院半導體研究所趙玲娟等和西南大學夏光瓊等研制的三段式集成混沌芯片，其由DFB激光器區、相位區和放大區三部分組成[Optics Express,21(10):23358-23364,2013]。太原理工大學張明江等人提出的集成短腔混沌半導體激光器，它是由分布反饋激光器、準直透鏡、半透半反鏡、耦合透鏡以及無源光纖組成[IEEE Photonics Technology Letter,29(12):1911-1914,2017]。太原理工大學李璞等人提出的“一種光子集成雙區混沌半導體激光器芯片”(CN20190620624.6)，它是由主分布反饋激光器和從分布反饋激光器集成在同一芯片襯底上，通過給兩激光器分別施加偏置電流，使其發光并注入對方激光器對其光場進行擾動，從而產生高帶寬、無時延特征的混沌激光。

然而，以上方案均產生單一模式的混沌激光，想要實現模式可調諧，僅可使用模式轉換器，無法實現單片集成的模式可調諧混沌激光器，這個問題將極大地限制混沌激光的應用。

發明內容

本發明提供一種單片集成的模式可調諧混沌激光器、制造和控制方法，解決現有技術無法實現模式可調諧的混沌激光器的問題。

為解決上述問題，本發明是這樣實現的：