[发明专利]利用差分群时延抑制混沌激光延时特征的装置和方法

说明书

本发明公开了一种利用差分群时延抑制混沌激光延时特征的装置和方法，涉及混沌激光应用领域。该装置包括半导体激光器，半导体激光器通过光纤与光纤耦合器的光输入口连接，所述光纤耦合器的光输出口分为两支光路，其中一支光路的分光比大于另一支光路，分光比大的光路通过光纤与光纤衰减器连接，所述光纤衰减器通过差分群时延特性元件与光纤反射镜连接，所述光纤耦合器分光比小的光路为混沌激光的输出光路。本发明采用了少模光纤或多模光纤作为差分群时延特性元件，利用了少模光纤或多模光纤各模式间的差分群时延特性，对半导体激光器形成等强度、不等时多模式反馈，整体减弱固定点的时延特征，从而实现抑制，结构简单、易实现，各模式反馈强度相等。

技术领域

本发明涉及混沌激光应用领域，具体为一种利用差分群时延抑制混沌激光延时特征的装置和方法。

背景技术

混沌激光凭借其带宽宽、振荡随机且幅度大等特性，被广泛应用于物理随机数产生、激光雷达及时域反射计、通信、传感、信息安全等领域。

混沌激光的产生方式包括光反馈、光注入、光电调制以及在此基础上的组合形式，其中结构最简单、使用最广的是光反馈半导体激光器产生混沌的方式，且该方式也成为混沌半导体激光器芯片集成时考虑的基本结构。但是，光反馈半导体激光器输出的混沌激光会携带与反馈腔长有关的信息（即时延特征），该特征在时域上表现出弱周期性，在自相关曲线上出现旁瓣，这严重影响了混沌激光在各个领域的应用，例如产生的随机数随机特性下降、保密通信更易破解、故障测量时出现干扰峰值等。因此广大学者提出了多种方式试图抑制或消除该时延特征，如：光注入结合光反馈形式、双腔反馈、腔长调制反馈、偏振旋转反馈、连续后向散射体反馈、光纤光栅反馈等。其中，双腔反馈使用两个反馈链路，凭借反馈腔长成一定关系时可以使两个延时特征都不明显，以求弱化实验特征，但仍有明显峰值，仅是将两个峰值变为一个（IEE Proc.-Optoelectron., 152(2): 97-102，2005）；腔长调制反馈需要快速改变腔长以求时延特征无法保持固定值，但此方法需要腔长切换速度极快，难以实现；连续后向散射体反馈使用高掺杂光纤或波导的后向瑞利散射实现，但后向瑞利散射很弱，意味着需要很高功率注入掺杂浓度很高的波导或光纤中，且反馈强度无法调节（专利，申请号：2017111402191）；光纤光栅反馈使用啁啾光纤光栅或布拉格光栅，在利用多个光栅的反射减弱延时特征，该方法随着激光经过光栅的数量，反馈强度在每格光栅处是呈现递减趋势的，并不是等强度反馈（Opt. Express, 25(10):10911-10924, 2017）。因此，为了更好的将混沌激光应用于各个领域，需要研究者不断探索如何抑制或消除混沌激光时延特征。

发明内容

本发明为了解决上述抑制混沌激光时延特征的方法或者装置所存在的多种问题，提供了一种利用差分群时延抑制混沌激光延时特征的装置和方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种利用差分群时延抑制混沌激光延时特征的装置，包括半导体激光器、光纤耦合器、光纤衰减器及光纤反射镜，所有的元器件均自带光纤；所述半导体激光器与光纤耦合器通过自带的光纤连接，即半导体激光器与光纤耦合器的光输入口连接，所述光纤耦合器的光输出口分为两支光路，其中一支光路的分光比大于或等于另一支光路，分光比大的光路与光纤衰减器通过自带的光纤连接，所述光纤衰减器通过差分群时延特性元件与光纤反射镜连接，所述光纤耦合器分光比小的光路为混沌激光的输出光路。