[发明专利]一种联合扰动式混沌激光信号发生器及其使用方法

说明书

本发明涉及混沌激光器技术领域，提供了一种联合扰动式混沌激光信号发生器及其使用方法。其中左分布式半导体激光器1的输出端口与光纤耦合器2的端口a连接，光纤耦合器2的端口b与双向光放大器3的端口c连接，光纤耦合器2的端口g作为信号发生器的第一输出端口；双向光放大器3的端口d与掺铒光纤4的端口e连接，掺铒光纤或高后向散射纤的端口f与光纤耦合器5的端口i连接，光纤耦合器5的端h作为信号发生器的第二输出端口，光纤耦合器5的端口j与右分布式反馈半导体激光器6的输出端口连接。本发明在反馈和光注入的联合作用下，由h端口输出混沌激光信号，SOA在链路中的不对称性使SOA只放大左侧光路，保证g与h端口产生不同模式的混沌信号。

【技术领域】

本发明涉及混沌激光器技术领域，特别是涉及一种联合扰动式混沌激光信号发生器及其使用方法。

【背景技术】

近年来，混沌激光在混沌保密光通信、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪、高速真随机数产生、混沌超宽带信号发生器和分布式光纤传感等方面得到了广泛应用，成为了国内外学者的研究热点。通过给半导体激光器提供扰动可以产生混沌激光，其中光反馈方式结构简单、易于调节和控制成为主要的混沌激光产生方式。

但是目前光反馈方式产生的混沌激光，其输出信号会携带与反馈腔长有关的信息，即存在时延特征(Wu Y,et al.IEEE Journal of Quantum Electronics,2012,48(11):1371-1379.)。时延特征的存在对混沌激光在许多领域的应用是有害的，例如：在利用混沌激光作为物理熵源产生高速物理真随机数时，会降低随机数的随机特性；在混沌保密光通信中，混沌激光具有时延特征信息会导致安全漏洞；在混沌雷达和光时域反射仪的应用中，会引入虚警和误判，因此必须消除时延特征。再者因为半导体激光器弛豫振荡频率占据了混沌激光的主要能量，导致输出的混沌信号带宽仅维持在10GHz以下，且混沌频谱不平坦。窄带宽会限制混沌通信中信息的传输速率、数据加密速率、随机序列的生成速率，混沌频谱不平坦会限制低频成分能量，为实际应用中后续电路采集和处理带来困难。因此，针对于光反馈方式产生混沌激光存在的这些问题，许多研究者提出了不同的解决方案。

2008年王安帮等人针对于混沌激光带宽的增强进行了研究(Wang A,et al.IEEEPhotonics Technology Letters,2008,20(19):1633-1635.)，具体为从激光器输出的连续光经过光纤环形器将一部分光反馈回从激光器产生扰动，使其输出混沌激光，与此同时一注入激光器将其输出的连续光注入到从激光器中，发现从激光器输出的混沌激光的带宽大约为无连续光注入时的三倍，实现了混沌激光的带宽的增强。

2011年太原理工大学发明了一种光反馈混沌激光器(见专利：一种光反馈混沌激光器，专利号：ZL201110198943.6)，其选择合适的单一连续后向散射体、或提供连续后向散射并放大的散射体作为半导体激光器的连续反馈腔，利用连续反馈腔对单个半导体激光器的随机反馈扰动，使半导体激光器产生混沌激光，以此实现消除光反馈半导体激光器的时延特征的目的。

2012年大连理工大学公开了一种光注入型混沌光子集成器件及其制备方法(见专利：一种光注入型混沌光子集成器件，专利号：ZL201210349951.0)，该单片集成混沌激光器包括两个分布式反馈半导体激光器DFB、一个半导体光放大器和一段无源光波导，采用单向光注入法产生了宽带的混沌激光。具体工作过程为：主分布反馈半导体激光器产生连续光，连续光经过半导体光放大器单向放大，放大后的连续光经无源光波导注入到从分布反馈半导体激光器，此处无源光波导仅仅起一个传输光的作用。通过调节主从分布反馈半导体激光器的注入电流使其中心波长失谐，同时调节半导体光放大器的放大倍数实现注入强度调节，进而主从分布反馈半导体激光器产生拍现象，此时从分布反馈半导体激光器可以产生出宽带的混沌激光。