[发明专利]波长可调谐的宽带混沌半导体激光器芯片

说明书

本发明公开了一种波长可调谐的宽带混沌半导体激光器芯片，包括左DBR激光器（A）、无源光波导（B）和右DBR激光器（C）；所述左DBR激光器（A）右端连接无源光波导（B）左侧，所述无源光波导（B）右侧连接右DBR激光器（C）左侧；其中，左DBR激光器（A）和右DBR激光器（C）均为三段式结构；所述左DBR激光器（A）从左往右依次为相位区、增益区、光栅区，所述右DBR激光器（C）从左往右依次为光栅区、增益区、相位区；光栅区上生长有光栅区电极，相位区上生长有相位区电极，增益区上生长有增益区电极，光栅区为分布布拉格反射光栅。本发明所述的芯片结构体积小、稳定性好、成本低，实用性强。

技术领域

本发明涉及集成混沌激光器领域，具体是一种波长可调谐的宽带混沌激光器芯片。

背景技术

混沌激光由于其初值敏感性、长期不可预测性与类噪声等特性，在超宽带信号发生器、高速随机数产生、光纤传感、光纤故障检测、激光雷达、保密光通信等领域有重要应用。

自PECORA和CARROL于1990年首次证实混沌同步以来，光混沌保密通信已经引起了人们的广泛关注。光混沌保密通信系统采用类噪声的混沌信号作为发射端混沌载波来加载所需的传输信号，而在接收端基于混沌滤波效应和混沌同步机理可实现传输信号的恢复。通信容量是混沌保密光通信实现实用化的关键技术。目前在通信领域多采用多信道传输如波分复用的方式增加系统容量。在实际应用中，波分复用光混沌保密系统希望混沌载波的中心波长是大范围连续可调谐的。常用的分布式反馈布拉格（DFB）激光器和垂直腔面发射（VCSEL）激光器的中心波长只能进行热调谐，可调范围较小，难以满足通信系统的要求。中心波长可调谐的混沌激光信号在光网络断点检测与光纤传感监测中也有重要的应用。混沌信号由于其宽带、相关性好等特性可作为理想的雷达和测距信号。以混沌激光作为探测信号的混沌OTDR可解决测量距离和空间分辨率不能兼顾的矛盾，进一步的，为了解决支路多，节点密等问题，可用可调谐混沌信号源代替传统的单路脉冲信号，实现多路检测的同时可以精确定位故障点的位置。

夏光琼等人提出利用光纤布拉格光栅作为弱谐振腔法布里-玻罗激光器的外腔，来产生中心波长可调谐的宽带混沌信号，但是该装置是由多个独立器件构成，可调谐范围只有10nm左右（中心波长可调谐的宽带混沌信号发生装置，ZL201720578585.4）；袁国慧等人提出了一种基于环形半导体激光器的可调谐光混沌信号发生装置（可调谐光混沌信号发生装置，ZL201320587737.9），该装置可通过调节DBR激光器来调节混沌信号的中心波长；王安帮等人提出了基于FP激光器与布拉格光栅的可调谐混沌信号发生装置（王娜，王安帮，张明江，利用可调谐的混沌Fabry-Perot激光器实现波分复用无源光网络的断点检测[J]. 光子学报，2012，41(11).）。这些可调谐混沌信号发生装置为混沌激光在各个领域的应用提供了更多的选择。

发明内容

本发明为了解决现有混沌半导体激光器通信容量低、带宽受限、集成度不高等问题，提供了一种波长可调谐的宽带混沌半导体激光器芯片，该半导体激光器芯片是中心波长可调谐的，调谐过程为：通过调节DBR（分布布拉格反射）激光器金属电极上的电流控制激光器的中心波长，进而调谐输出的混沌信号。创新点在于输出的混沌信号中心波长可调谐，结构简单，集成性强。

本发明是采用如下技术方案实现的，

一种波长可调谐的宽带混沌半导体激光器芯片，包括左DBR激光器、无源光波导和右DBR激光器；所述左DBR激光器右端连接无源光波导左侧，所述无源光波导右侧连接右DBR激光器左侧。

其中，左DBR激光器和右DBR激光器均为三段式结构，包括光栅区、相位区和增益区，光栅区上生长有光栅区电极，相位区上生长有相位区电极，增益区上生长有增益区电极。所以，上述波长可调谐的宽带混沌半导体激光器芯片为七段式单片集成激光器芯片，具体结构从左到右为：相位区、增益区、光栅区、无源光波导区、光栅区、增益区、相位区。