[发明专利]一种混沌激光控制器

说明书

技术领域

本发明属于多模光纤传感的混沌激光器控制领域，具体涉及一种多模光纤调制混沌激光的控制系统。

背景技术

1975年，H·Haken证明了均匀展宽半径经典理论的单模Maxwell-Bloch激光方程与Lorenz方程在形式上是等价的，从此开辟了激光混沌研究的新领域。根据激光器输出稳定性的条件，可分为A、B、C三类。A类和B类激光器在外部扰动下出现输出不稳定性，C类激光器本身就可能出现输出不稳定性，可以说激光器输出的不稳定性是一个普遍现象，而混沌激光的产生是激光器不稳定性的一个特例。混沌激光作为激光器输出的一种特殊形式，指激光器的输出（光强、波长或位相）在时域上不再是稳态，而是类似噪声的随机变化，此时激光器的动态特性同样可以由确定的速率方程来描述，但因对初始条件的极度敏感性使得输出随机变化。近年来，混沌激光的基础研究涉及非线性系统、混沌理论、遍历理论和随机有限元近似等多方面内容。随着混沌激光的基础理论与应用技术的不断被提出与完善，混沌激光的应用研究已涉及混沌保密通信、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪、激光相干长度的调控等方面。因而对于怎样获得波长可调谐的混沌激光的研究具有一定的必要性。

在光学领域里主要有三种产生混沌的模型，研究的较为广泛的光学混沌产生系统有环形腔激光器混沌产生法、光电延时反馈激光器混沌产生法以及外部反馈半导体激光器混沌产生法。2005年余重秀实验组在论文“基于掺铒光纤环形激光器波长调谐混沌的产生与同步”中分析掺铒光纤环形激光器中基于非线性原理高频光混沌产生和同步的基本模型，提出了波长可调谐混沌的实验方案，实验实现了波长可调谐光混沌的产生。然而该系统较为复杂，且是在混沌激光产生后再进行滤波调制，调制范围小。在这里我们将介绍一种光反馈模式下的混沌激光的产生系统。让DBR或DFB掺铒光纤激光器的输出光经过单模-多模-单模光纤结构后再反馈回该激光器，形成混沌激光输出系统。由于不同温度或应力下的多模光纤对光的滤波不一样，其输出光谱的凹陷处对应波长、位相及光强都会随着多模光纤的温度和应力的变化而发生改变。而多模光纤透射光谱的特性的变化使得作用于光纤激光器的反馈光的特性在发生同步的变化，反馈光的改变使掺铒光纤激光器产生的混沌激光的波长及光强等发生改变。因此，可以通过改变作用到多模光纤的温度、应力等来控制掺铒光纤激光器产生不同特性的混沌激光，成为混沌激光控制器。这种混沌控制器结构简单，操作方便，波长可控制范围大，且比较稳定不易受到外界环境的干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、稳定性强、能够产生不同特性混沌激光的混沌激光控制器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明包括掺铒光纤激光器、环形器、单模-多模-单模光纤结构、光检测器以及环境控制装置，掺铒光纤激光器中产生的激光随环形器的一端进入单模-多模-单模光纤结构，由环形器的另一端导出进入掺铒光纤激光器谐振腔成为反馈光，并产生混沌激光，经掺铒光纤激光器中的波分复用器进入光检测器，其中环境控制装置安装在单模-多模-单模光纤结构中的多模光纤处控制多模光纤外部的环境。

环境控制装置为温控装置，可以控制多模光纤所处的温度环境从而改变多模光纤透射谱凹陷处的中心波长、光强。

环境控制装置还可以为PZT压电陶瓷，可以控制多模光纤所处的应力环境从而改变多模光纤透射谱凹陷处的中心波长、光强。

单模-多模-单模光纤结构中的多模光纤的长度为3cm至5cm，纤芯直径为105μm。

掺铒光纤激光器为DBR型掺铒光纤激光器。

掺铒光纤激光器还可以为DFB型掺铒光纤激光器。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明提出的利用多模光纤的透射谱来形成光反馈的方式与先前的利用反射镜进行光反馈的方式相比，具有可调节反馈光波长、光强等作用，即实现了对掺铒光纤激光器中混沌激光输出波长的控制。

（2）多模光纤是天然的滤波器，利用多模光纤的滤波特性来改变多模光纤的透射谱凹陷处的波长、光强等特性，具有操作方便，结构简单，不易受到电磁干扰等特点。

（3）多模光纤的透射光谱对温度和应力敏感，通过调节作用于多模光纤的温度或者应力来改变多模光纤的透射谱。透射谱的改变即改变了掺铒光纤激光器反馈光的特性，最终获得不同特性的混沌激光，这样得到的混沌激光具有波长可调范围大等优点。

附图说明

图1为混沌控制器结构示意图；

图2为混沌控制器结构示意图；

图3为DBR掺铒光纤激光器结构示意图；