[实用新型]一种基于环形激光器的宽带光混沌信号源芯片结构

说明书

技术领域

本实用新型属于光通信技术领域，尤其涉及保密光通信技术领域中混沌信号产生的光集成芯片技术领域。

背景技术

随着信息技术的不断发展，特别是在金融、商业等领域，通信的保密性需求越来越高，信息加密技术也受到越来越多的关注。传统的软件加密技术是基于算法的复杂程度和密钥的长度，这种方法的保密性能随着信息量的增加而降低，而且由于加密算法需要消耗一定的时间，加密速度受到严重限制。随着量子力学的发展，量子加密技术成为软件加密的新宠，但是这种加密方法是采用光量子的特性将密钥进行传输，因此对整体信息的保密性能有所下降。随着对大容量和高速率的保密通信的需求的增加，以上的加密技术已不能满足人们的需求。自从20世纪60年代混沌现象被发现后，在物理层运用混沌载波进行编码的通信方式大大提高了通信系统的保密性能和加密速度，成为信息加密技术的新选择。光混沌信号具有类随机性、对初始条件的敏感依赖性和类似噪声的宽带功率谱密度等特性，使得其特别适合用于保密光通信。目前，光混沌信号在保密光通信中的应用已成为混沌应用中最为重要的、最有前途的应用领域之一。另外，光混沌信号的自相关曲线具有类似于δ函数的线形，这一特性使得混沌信号也广泛应用于激光测距雷达系统中。目前，世界各国都在对光混沌信号的产生及应用进行相关研究。

光混沌信号按其产生方式一般可分为光注入、光反馈和光电反馈三种方式。外部光注入混沌系统是指在激光器上增加一个适当强度、适当频率的外部注入光，使特定频率和特定强度的注入光与激光腔内激光场互相作用从而使激光器工作在混沌状态，产生混沌信号。光反馈是指在激光器外部，通过放置反射器件使得激光器的输出光的一部分经过反射器件后返回到原来的激光器中，通过调节反馈光的强度，使得受一定强度的反馈光扰动的激光器工作在混沌状态，产生混沌信号。光电反馈是指把激光器的输出光的一部分转换成电信号，经放大延时后与激光器的偏置电流叠加在一起去控制激光器产生混沌信号。然而，以上三种方式产生的光混沌信号的带宽较窄，而混沌保密光通信中信号的传输速率和传输容量取决于作为载波的光混沌信号的带宽.因此，提高光混沌信号的带宽是实现高速混沌激光保密通信的必由之路。

目前，国内外出现了多种产生宽带混沌信号的方式，最普遍的是基于光反馈和光注入两种方式相结合的方式，并且已经产生了带宽较宽的光混沌信号。其中，最为常见的是利用两个分离的DFB激光器分别作为主、从激光器。一种是在主DFB激光器腔外构置一面反射镜，将主DFB激光器的输出光用分光器件分成两部分，一部分光经反射镜反射后作为反馈光重新进入主DFB激光器中，另一部分光通过隔离器、衰减器等光学器件的调整后注入到从DFB激光器中，使从DFB激光器工作在混沌状态，输出宽带混沌信号；另一种是在从激光器腔外构置一面反射镜，自由运转的主DFB激光器输出的光经隔离器和衰减器等光学器件的调整后向从DFB激光器进行光注入，同时，从DFB激光器输出的光经分束器件分成两部分，一部分光经腔外反射镜反射后作为反馈光重新进入从DFB激光器，另一部分光作为输出信号。这两种方式都能产生带宽较宽的光混沌信号，但由于产生混沌信号的系统是由多个独立光学器件构成，因此现有的用于产生混沌信号的系统结构复杂，稳定性差，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的为克服现有技术的不足，提供了一种基于环形激光器的宽带光混沌信号源芯片结构。

本实用新型的技术方案是：一种基于环形激光器的宽带光混沌信号源芯片结构，包括一个环形激光器，所述环形激光器包括一个波导谐振腔和分别与波导谐振腔耦合的一段输入波导和一段输出波导，所述输入波导的输入段和输出波导的输出段位于波导谐振腔的同一侧，所述输入波导包括输入段、延长段和耦合段，所述输出波导包括延长段、耦合段和输出段，其特征在于，还包括一个连接在输入波导的输入段的单模DFB激光器和一个连接在输出波导延长段的Bragg光栅，所述单模DFB激光器和Bragg光栅分别位于波导谐振腔的两侧。

上述输入波导的延长段还形成一个与输入波导呈一定夹角的闲置端，所述闲置端用以避免输入波导的注入光在延长段的光反射对注入光的干扰。

上述闲置端与输入波导呈5-10度夹角。

上述的环形激光器的波导谐振腔是跑道型、圆环形、多边形或碟形。