專利名稱：一種光反饋混沌激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與光反饋混沌激光器有關(guān)，更詳而言，是包括半導(dǎo)體激光器、光纖耦合器、 光衰減器、偏振控制器、半導(dǎo)體光放大器和散射體的一種光反饋混沌激光器。
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?；煦缂す饪赏ㄟ^對(duì)半導(dǎo)體激光器附加擾動(dòng)來獲得，如光反饋、光注入或光電反饋， 其中光反饋半導(dǎo)體激光器因其結(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， 光反饋半導(dǎo)體激光器為混沌激光的應(yīng)用帶來便利的同時(shí)，也具有不利因素——時(shí)延特性。 所謂時(shí)延特性是指半導(dǎo)體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)出弱周期性，在自相關(guān)曲線上出現(xiàn)旁瓣，見文獻(xiàn)IEE Proc. -Optoelectron, Vol. 152， p.97 102，2005 禾口 Journal of Quantum Electronics,Vol. 45,p. 879 891，2009。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)，須設(shè)法消除之。針對(duì)上述問題，許多學(xué)者提出了多種方法來優(yōu)化光反饋半導(dǎo)體激光器，以達(dá)到抑制或隱藏其時(shí)延特性的效果。典型地，法國(guó)學(xué)者D. Rontani指出當(dāng)外腔反饋強(qiáng)度極弱時(shí)， 光反饋半導(dǎo)體激光器的時(shí)延特性可得到抑制(Optics Letters, Vol. 32，p.四60 四62， 2007) ;2009年，吳加貴等人發(fā)現(xiàn)當(dāng)光反饋半導(dǎo)體激光器采用雙重外腔反饋，在適當(dāng)條件下， 時(shí)延特性可以被很好的隱藏(Optics Express, Vol. 17，p. 20124 20133，2009)。然而，上述方法消除時(shí)延特性的機(jī)理不明，是否確能成功隱藏或抑制時(shí)延特性尚存在異議，部分學(xué)者有不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，見文獻(xiàn)Electronics Letters, Vol. 46，p. 1621 1623,2010。值得注意的是，現(xiàn)有技術(shù)均是采用點(diǎn)或者面作為反饋腔，雖然可以很好的改善光反饋半導(dǎo)體激光器的時(shí)延特性，但是它們的條件卻極其苛刻，比如，反饋強(qiáng)度極弱或腔長(zhǎng)成比例等。不僅如此，這些技術(shù)只能對(duì)光反饋半導(dǎo)體激光器的時(shí)延特性進(jìn)行削弱，無(wú)法將其徹底消除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是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)延特性，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，其目的是提供一種光反饋混沌激光器。為了解決上述問題和實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的措施是一種光反饋混沌激光器，該光反饋混沌激光器包括連續(xù)反饋腔，所述連續(xù)反饋腔是一單一提供連續(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。
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在上述方案中，所述單一提供連續(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)中的一種；所述提供連續(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；所述提供連續(xù)后向散射的散射體的反饋強(qiáng)度為19Γ15% ；所述提供連續(xù)后向散射并放大的散射體的反饋強(qiáng)度為19Γ15% ；所述光導(dǎo)纖維是單模光纖、多摸光纖和光子晶體光纖中的一種；所述薄膜波導(dǎo)是BaTiO3薄膜光波導(dǎo)、LiNbO3薄膜光波導(dǎo)、LiTaO3薄膜光波導(dǎo)中的一種；所述帶狀波導(dǎo)是光子晶體、液晶、兩端鍍?cè)鐾改さ腇P標(biāo)準(zhǔn)具中的一種；所述摻雜光纖是摻鉺光纖、摻鐠光纖和摻銣光纖中的一種；所述摻雜光纖和泵浦激光器的組合是光纖耦合器將摻鉺光纖和泵浦激光器連接，摻雜光纖提供連續(xù)后向散射光并在泵浦激光器的作用下對(duì)后向散射光進(jìn)行放大。本發(fā)明提供的一種光反饋混沌激光器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，徹底消除了現(xiàn)有光反饋混沌激光器的時(shí)延特性，其優(yōu)點(diǎn)與積極效果集中體現(xiàn)如下
一、選用散射體作為連續(xù)反饋腔產(chǎn)生混沌激光是屬于體反饋；而已有報(bào)道技術(shù)皆是點(diǎn)反饋或面反饋。二、徹底消除了光反饋半導(dǎo)體激光器的時(shí)延特性；而已報(bào)道技術(shù)是改善時(shí)延特性， 無(wú)法徹底消除時(shí)延特性的問題。三、本發(fā)明混沌激光器產(chǎn)生的不含時(shí)延特性的混沌激光，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。


圖1是本發(fā)明的光反饋混沌激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的光反饋混沌激光器的一個(gè)具體實(shí)施方式
結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的光反饋混沌激光器的另一個(gè)具體實(shí)施方式
結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是傳統(tǒng)的光反饋混沌激光器產(chǎn)生的混沌信號(hào)的自相關(guān)圖。圖5是利用本發(fā)明的光反饋混沌激光器的實(shí)施方式一產(chǎn)生的混沌信號(hào)的自相關(guān)圖。圖6是利用本發(fā)明的光反饋混沌激光器的實(shí)施方式二產(chǎn)生的混沌信號(hào)的自相關(guān)圖。圖中1 半導(dǎo)體激光器；2 光纖耦合器；3 光衰減器；4 偏振控制器；5 半導(dǎo)體光放大器；6 連續(xù)反饋腔；6-la 單模光纖；6-lb 摻鉺光纖；6-2b 泵浦激光器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的光反饋混沌激光器是一種不含時(shí)延特性的光反饋混沌激光器，是一種利用散射體構(gòu)建半導(dǎo)體激光器的連續(xù)反饋腔，使半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的時(shí)延特性被徹底消除的混沌激光裝置；為了更好地說明本發(fā)明的光反饋混沌激光器，下面結(jié)合附圖以單模光纖和摻鉺光纖為例對(duì)本發(fā)明的光反饋混沌激光器做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施方式一
如圖2，是一種不含時(shí)延特性的光反饋混沌激光器的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)示意圖。其具體實(shí)施方式
如下
一種不含時(shí)延特性的光反饋混沌激光器，包括半導(dǎo)體激光器1、光纖耦合器2、光衰減器3、偏振控制器4、半導(dǎo)體光放大器5和連續(xù)反饋腔6，并依次傳接，其中，連續(xù)反饋腔6由單模光纖Ia構(gòu)成。半導(dǎo)體激光器1輸出連續(xù)光依次經(jīng)過光纖耦合器2，并經(jīng)過光衰減器3、偏振控制器4和半導(dǎo)體光放大器5注入連續(xù)反饋腔6。連續(xù)反饋腔6中的單模光纖Ia的各個(gè)部分對(duì)入射到光纖中的光產(chǎn)生散射，其中后向散射光又經(jīng)過半導(dǎo)體光放大器5、偏振控制器4、光衰減器3和光纖耦合器2原路反饋回半導(dǎo)體激光器1，對(duì)半導(dǎo)體激光器1造成擾動(dòng)，循環(huán)往復(fù)，最終半導(dǎo)體激光器1產(chǎn)生出時(shí)延特性被徹底消除的混沌激光，由光耦合器2輸出端口 I 輸出。實(shí)施方式一產(chǎn)生混沌激光的內(nèi)部物理機(jī)制可用關(guān)于電場(chǎng)復(fù)振幅E和載流子濃度N 的一組速率方程來詳細(xì)描述
權(quán)利要求
1.一種光反饋混沌激光器，包括連續(xù)反饋腔，所述連續(xù)反饋腔是一單一提供連續(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。
2.如權(quán)利要求1所述的光反饋混沌激光器，所述單一提供連續(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)中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的光反饋混沌激光器，所述提供連續(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。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光反饋混沌激光器，所述提供連續(xù)后向散射的散射體的反饋強(qiáng)度為1% 15%。
5.如權(quán)利要求1或3所述的光反饋混沌激光器，所述提供連續(xù)后向散射并放大的散射體的反饋強(qiáng)度為19Γ15%。
6.如權(quán)利要求2所述的光反饋混沌激光器，所述光導(dǎo)纖維是單模光纖、多摸光纖和光子晶體光纖中的一種。
7.如權(quán)利要求2所述的光反饋混沌激光器，所述薄膜波導(dǎo)是BaTiO3薄膜光波導(dǎo)、LiNbO3 薄膜光波導(dǎo)、LiTaO3薄膜光波導(dǎo)中的一種。
8.如權(quán)利要求2所述的光反饋混沌激光器，所述帶狀波導(dǎo)是光子晶體、液晶、兩端鍍?cè)鐾改さ腇P標(biāo)準(zhǔn)具中的一種。
9.如權(quán)利要求3所述的光反饋混沌激光器，所述摻雜光纖是摻鉺光纖、摻鐠光纖和摻銣光纖中的一種。
10.如權(quán)利要求3所述的光反饋混沌激光器，所述摻雜光纖和泵浦激光器的組合是光纖耦合器將摻鉺光纖和泵浦激光器連接，摻雜光纖提供連續(xù)后向散射光并在泵浦激光器的作用下對(duì)后向散射光進(jìn)行放大。
全文摘要
一種光反饋混沌激光器，包括連續(xù)反饋腔，所述連續(xù)反饋腔是一單一提供連續(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；所述單一產(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)中的一種；所述提供連續(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；所述摻雜光纖是摻鉺光纖、摻鐠光纖和摻銣光纖中的一種。本發(fā)明連續(xù)反饋腔產(chǎn)生混沌激光，徹底消除了光反饋半導(dǎo)體激光器的時(shí)延特性，提高了混沌通信的保密性、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、遙感、傳感等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01S5/10GK102280815SQ20111019894
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月16日
發(fā)明者徐航, 李璞, 武媛, 王云才, 王冰潔, 王安幫, 郭園園 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)