一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及混沌激光器領(lǐng)域，具體為一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器。解決了現(xiàn)有的混沌激光器具有體積龐大、易受環(huán)境影響、輸出不穩(wěn)定等技術(shù)問題。一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器，包括半導(dǎo)體制冷器、熱沉、半導(dǎo)體激光器芯片、平面透鏡光纖、光電探測(cè)器以及向半導(dǎo)體激光器芯片及光電探測(cè)器供電的電路板；所述光電探測(cè)器、半導(dǎo)體激光器芯片和平面透鏡光纖順次呈直線排列，半導(dǎo)體激光器芯片的一個(gè)出光面正對(duì)光電探測(cè)器的接收端，半導(dǎo)體激光器芯片另一個(gè)出光面正對(duì)平面透鏡光纖的一個(gè)端面。本實(shí)用新型具有提高集成器件的混沌帶寬，使頻譜更加平坦，消除一般單腔反饋半導(dǎo)體激光器芯片的固定時(shí)延的特性。
【專利說明】
一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及混沌激光器領(lǐng)域，具體為一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)90年代以來，各國(guó)研究者們相繼提出了混沌控制和混沌同步的概念，使得混沌激光在高速真隨機(jī)密鑰產(chǎn)生、混沌保密通信和混沌密鑰分發(fā)、混沌激光雷達(dá)和混沌光時(shí)域反射儀、混沌超寬帶脈沖(UWB)信號(hào)產(chǎn)生、相干長(zhǎng)度可調(diào)諧光源以及混沌計(jì)算等方面的應(yīng)用得以快速發(fā)展，成為未來的研究熱點(diǎn)以及發(fā)展方向。
[0003]混沌激光是半導(dǎo)體激光器輸出不穩(wěn)定性的一種特殊形式，具有內(nèi)在隨機(jī)性、初值敏感性、非規(guī)則的有序性等特性。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，主要有三種方式對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行擾動(dòng)進(jìn)而產(chǎn)生混沌激光，分別是:(1)光反饋方式(2)光注入方式(3)光電反饋方式。
[0004]然而，以上的混沌激光產(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)元件搭建而成的具有體積龐大，易受環(huán)境影響、輸出不穩(wěn)定的特點(diǎn)。由于混沌激光器的廣泛應(yīng)用，由各種外部分立光學(xué)元件搭建而成的混沌激光設(shè)備，已經(jīng)不能滿足要求，而集成芯片是實(shí)現(xiàn)大容量、低功耗混沌激光器所必須依賴的技術(shù)，也是真正實(shí)現(xiàn)混沌光的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化所必須依賴的技術(shù)，在此背景下本實(shí)用新型提出一種體積小、性能穩(wěn)定、低成本的雙反饋集成混沌半導(dǎo)體激光器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有的混沌激光器具有體積龐大、易受環(huán)境影響、輸出不穩(wěn)定等技術(shù)問題，提供一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器。
[0006]本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器，包括半導(dǎo)體制冷器、熱沉、半導(dǎo)體激光器芯片、平面透鏡光纖、光電探測(cè)器以及向半導(dǎo)體激光器芯片及光電探測(cè)器供電的電路板;所述光電探測(cè)器、半導(dǎo)體激光器芯片都貼在電路板上表面;所述電路板和平面透鏡光纖都固定在熱沉上表面;所述熱沉固定在半導(dǎo)體制冷器的上表面;所述半導(dǎo)體激光器芯片是雙面出光的半導(dǎo)體激光器芯片;所述光電探測(cè)器、半導(dǎo)體激光器芯片和平面透鏡光纖順次呈直線排列，半導(dǎo)體激光器芯片的一個(gè)出光面正對(duì)光電探測(cè)器的接收端，半導(dǎo)體激光器芯片另一個(gè)出光面正對(duì)平面透鏡光纖的一個(gè)端面。
[0007]還包括一個(gè)其上開有出光口的殼體，所述半導(dǎo)體制冷器、熱沉、半導(dǎo)體激光器芯片、光電探測(cè)器、電路板以及平面透鏡光纖均位于殼體內(nèi)；其中平面透鏡光纖的另一個(gè)端面由殼體內(nèi)經(jīng)出光口伸至殼體外部。
[0008]進(jìn)一步的，所述殼體底部采用純銅制成，殼體兩邊對(duì)稱設(shè)有引腳，引腳總計(jì)至少8根;所述半導(dǎo)體激光器芯片、光電探測(cè)器和電路板相應(yīng)的正負(fù)極用金線連接，電路板相應(yīng)的電極和引腳采用金絲鍵合的方式進(jìn)行連接。
[0009]進(jìn)一步的，還包括一個(gè)貼在電路板上的熱敏電阻。
[0010]進(jìn)一步的，所述光電探測(cè)器接收端與相鄰的半導(dǎo)體激光器芯片出光端面的間距小于12μπι處，且鍍有透反膜，反饋率設(shè)在0.15% —15%之間；所述平面透鏡光纖的一個(gè)端面與相鄰的半導(dǎo)體激光器芯片出光端面間距小于12Μ1，且鍍有透反膜，反饋率設(shè)為0.15% —15%之間。
[0011]外界給相應(yīng)引腳加電使半導(dǎo)體激光器芯片發(fā)光，一路光射在光電探測(cè)器端面的透反膜上，透反膜使光反射回半導(dǎo)體激光器芯片，給半導(dǎo)體激光器芯片提供反饋;另一路光射在平面透鏡光纖端面上，平面透鏡光纖端面上的透反膜使光反射回半導(dǎo)體激光器芯片，給半導(dǎo)體激光器芯片提供反饋，最后產(chǎn)生混沌激光，混沌激光的一部分由平面透鏡光纖接收并導(dǎo)出。
[0012]本實(shí)用新型提供一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器，其通過在平面透鏡光纖端面和光電探測(cè)器端面上鍍透反膜這種方法給半導(dǎo)體激光器芯片提供雙反饋，當(dāng)反饋率為
0.01% —10%之間時(shí)會(huì)產(chǎn)生混沌激光，但考慮到反饋光進(jìn)入芯片的耦合效率，反饋率設(shè)在
0.15% —15%之間以達(dá)到產(chǎn)生混沌激光的目的。這種雙反饋具有提高集成器件的混沌帶寬，使頻譜更加平坦，消除一般單腔反饋半導(dǎo)體激光器芯片的固定時(shí)延的特性。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型所述半導(dǎo)體激光器芯片、平面透鏡光纖、和光電探測(cè)器的位置關(guān)系示意圖。
[00?5] 1-殼體、2_引腳、3_半導(dǎo)體制冷器、4_熱沉、5_半導(dǎo)體激光器芯片、6_熱敏電阻、7_平面透鏡光纖、8-出光口、9-光電探測(cè)器。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的一種技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0017]如圖1，本實(shí)用新型提供一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器，其結(jié)構(gòu)包括:殼體1、引腳2、半導(dǎo)體制冷器3、熱沉4、半導(dǎo)體激光器芯片5、熱敏電阻6、平面透鏡光纖7、出光口 8、光電探測(cè)器9。
[0018]所述殼體I底部采用導(dǎo)熱性較好的純銅，兩邊對(duì)稱設(shè)有引腳2接口；所述引腳2兩邊對(duì)稱至少8根;所述半導(dǎo)體制冷器3采用帕爾貼原理制成，當(dāng)半導(dǎo)體激光器芯片5的工作溫度超過設(shè)置值時(shí)給半導(dǎo)體制冷器3正向加電流進(jìn)行制冷散熱，當(dāng)半導(dǎo)體激光器芯片5的工作溫度沒有達(dá)到設(shè)置溫度值時(shí)給半導(dǎo)體激光器芯片5反向加電進(jìn)行升溫加熱，這樣即可實(shí)現(xiàn)其對(duì)溫度的控制，半導(dǎo)體制冷器3在殼體I內(nèi)部，與殼體I緊密接觸的是半導(dǎo)體制冷器的熱面且半導(dǎo)體制冷器3周圍使用隔熱材料做成隔熱圈(圖中未標(biāo)出)以減少制熱面產(chǎn)生的熱量向制冷面?zhèn)鬟f;所述熱沉4采用導(dǎo)熱系數(shù)較大的純銅，厚度不小于0.15cm，在半導(dǎo)體制冷器3上部且與半導(dǎo)體制冷器3的冷面接觸;所述電路板和平面透鏡光纖7在熱沉4上，其中所述平面透鏡光纖7的端面離半導(dǎo)體激光器出光端面小于12μπι處，其作用是將一部分光反饋回半導(dǎo)體激光器芯片5，以達(dá)到產(chǎn)生混沌激光的目的且反饋率設(shè)在0.15% —15%之間，同時(shí)將另一部分光導(dǎo)出；所述光電探測(cè)器9、熱敏電阻6、半導(dǎo)體激光器芯片5都貼在所述電路板上，其中所述半導(dǎo)體激光器芯片5是雙面出光的半導(dǎo)體激光器芯片，所述熱敏電阻6采用貼片式熱敏電阻用于監(jiān)測(cè)半導(dǎo)體激光器芯片5的工作溫度，所述光電探測(cè)器9在離半導(dǎo)體激光器出光端面小于12μπι處，且鍍有透反膜，光射在光電探測(cè)器9上時(shí)，一部分光被接收用于監(jiān)測(cè)半導(dǎo)體激光器芯片5是否出光，一部分光反射回半導(dǎo)體激光器芯片5給半導(dǎo)體激光器芯片5提供反饋以產(chǎn)生混沌激光，反饋率設(shè)在0.15% —15%之間；所述半導(dǎo)體激光器芯片5、光電探測(cè)器9和電路板相應(yīng)的正負(fù)極用金線連接，電路板相應(yīng)的電極和引腳2采用金絲鍵合的方式進(jìn)行連接。
[0019]在本實(shí)施例中，外界給引腳2加電使雙面出光半導(dǎo)體激光器芯片5發(fā)光，靠近光電探測(cè)器9 一側(cè)的光射在光電探測(cè)器9端面的透反膜上使光發(fā)生反射，反射光給半導(dǎo)體激光器芯片5提供反饋以產(chǎn)生混沌激光；同時(shí)半導(dǎo)體激光器芯片5靠近平面透鏡光纖7—側(cè)的光射在平面透鏡光纖7的端面上，光在平面透鏡光纖7的端面上發(fā)生反射，反射光給半導(dǎo)體激光器芯片5提供反饋以產(chǎn)生混沌激光，最后混沌激光的一部分由平面透鏡光纖7接收并導(dǎo)出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器，其特征在于，包括半導(dǎo)體制冷器(3)、熱沉(4)、半導(dǎo)體激光器芯片(5)、平面透鏡光纖(7)、光電探測(cè)器(9)以及向半導(dǎo)體激光器芯片(5)及光電探測(cè)器(9)供電的電路板;所述光電探測(cè)器(9)、半導(dǎo)體激光器芯片(5)都貼在電路板上表面;所述電路板和平面透鏡光纖(7)都固定在熱沉(4)上表面;所述熱沉(4)固定在半導(dǎo)體制冷器(3)的上表面;所述半導(dǎo)體激光器芯片(5)是雙面出光的半導(dǎo)體激光器芯片；所述光電探測(cè)器(9)、半導(dǎo)體激光器芯片(5)和平面透鏡光纖(7)順次呈直線排列，半導(dǎo)體激光器芯片(5)的一個(gè)出光面正對(duì)光電探測(cè)器(9)的接收端，半導(dǎo)體激光器芯片(5)另一個(gè)出光面正對(duì)平面透鏡光纖(7 )的一個(gè)端面。2.如權(quán)利要求1所述的一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器，其特征在于，還包括一個(gè)其上開有出光口(8)的殼體(1)，所述半導(dǎo)體制冷器(3)、熱沉(4)、半導(dǎo)體激光器芯片(5)、光電探測(cè)器(9)、電路板以及平面透鏡光纖(7)均位于殼體(I)內(nèi)；其中平面透鏡光纖(7)的另一個(gè)端面由殼體(I)內(nèi)經(jīng)出光口(8)伸至殼體(I)外部。3.如權(quán)利要求2所述的一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述殼體(I)底部采用純銅制成，殼體(I)兩邊對(duì)稱設(shè)有引腳(2)，引腳(2)總計(jì)至少8根;所述半導(dǎo)體激光器芯片(5)、光電探測(cè)器(9)和電路板相應(yīng)的正負(fù)極用金線連接，電路板相應(yīng)的電極和引腳(2)采用金絲鍵合的方式進(jìn)行連接。4.如權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器，其特征在于，還包括一個(gè)貼在電路板上的熱敏電阻(6 )。5.如權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述光電探測(cè)器(9)接收端與相鄰的半導(dǎo)體激光器芯片(5)出光端面的間距小于12μπι處，且鍍有透反膜，反饋率設(shè)在0.15% —15%之間;所述平面透鏡光纖(7)的一個(gè)端面與相鄰的半導(dǎo)體激光器芯片(5)出光端面間距小于12μπι，且鍍有透反膜，反饋率設(shè)為0.15% —15%之間。6.如權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述熱沉(4)采用純銅制成，厚度不小于0.15cm。7.如權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的一種雙反饋模塊集成混沌半導(dǎo)體激光器，其特征在于，半導(dǎo)體制冷器(3)的熱面與殼體(I)內(nèi)壁底部緊密接觸;半導(dǎo)體制冷器(3)周圍使用隔熱材料做成隔熱圈。
【文檔編號(hào)】H01S5/068GK205543687SQ201620331873
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日
【發(fā)明人】王云才, 張明江, 王安幫, 趙彤, 牛亞楠, 王冰潔
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)