[发明专利]基于半导体双模微腔激光器的混沌信号产生装置及方法

说明书

本公开提供了一种基于半导体双模微腔激光器的混沌信号产生装置，包括：微腔激光器，用于发射激光光束；光分束器，用于将激光光束分为两束光束，第一光束从光分束器的第一输出端输出，第二光束从光分束器的第二输出端反馈至微腔激光器；其中，第二光束反馈至微腔激光器内，激励微腔激光器内部的光场连续振荡，以使微腔激光器进入混沌状态，产生混沌信号。本公开还提供了一种基于半导体双模微腔激光器的混沌信号产生方法。

技术领域

本公开涉及半导体光电子学和光电系统领域，具体涉及到基于半导体双模微腔激光器的混沌信号产生装置及方法。

背景技术

学混沌激光器由于其在随机数生成，混沌通信，光学时域反射器和混沌雷达方面的出色性能而受到了广泛的关注，并且最近受到了广泛的研究。混沌激光器产生的混沌信号的带宽是最重要的参数之一，高混沌带宽可以提高混沌激光器在各种应用中的性能。但是由于传统半导体激光器的弛豫振荡频率的限制，通过普通光反馈产生的带宽仍然保持在几千兆赫。因此很多方法增强混沌激光的带宽的方法被提出来。通过将混沌信号注入另一个激光器，从属激光器的带宽可以得到显著提高。并且通过多个级联的激光器，还可以使带宽进一步提高。除此之外，两个互注入激光器，通过调整两个激光器的互注入强度和两个激光器的失谐频率，也能产生高带宽的混沌信号输出。这种用两个或者多个激光器突破激光器张弛震荡频率限制产生高带宽混沌的方法原理简单，易于实现，但也有一些弊端。由于多个激光器的引入，使得系统稳定性较差，易受环境影响。随后一种三段式集成的半导体激光器被提出来。通过调谐激光器三个区的注入电流来实现双模然后通过反馈产生高带宽。该方案将高带宽混沌信号产生装置由多个激光器缩减到一个，极大的提高了混沌光产生系统的稳定性。但是仍有些许不足。三个区的电流需要较为精细的调节匹配，才能产生双模。

为了实现混沌激光器的广泛应用，还需要进一步研究如何得到工艺简单、易于集成、低功耗、高重复性及双模可控的双模激光器，并探索其混沌产生系统，以实现高带宽混沌信号的稳定输出。更好的应用于随机数生成，混沌通信，光学时域反射器和混沌雷达等重要应用。

发明内容

为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种基于半导体双模微腔激光器的混沌信号产生装置及方法，用于解决以上技术问题中的至少之一。

本公开的第一个方面提供了一种基于半导体双模微腔激光器的混沌信号产生装置，包括：微腔激光器，用于发射激光光束；光分束器，用于将激光光束分为两束光束，第一光束从光分束器的第一输出端输出，第二光束从光分束器的第二输出端反馈至微腔激光器；其中，第二光束反馈至微腔激光器内，激励微腔激光器内部的光场连续振荡，以使微腔激光器进入混沌状态，产生混沌信号。

进一步地，微腔激光器为正方形微腔激光器或圆盘形微腔激光器。

进一步地，微腔激光器外接直流电源偏置，以使微腔激光器产生双模激射。

进一步地，微腔激光器包括：衬底，用于提供激光器的物理支撑；微腔，用于发射激光光束；输出波导，与微腔相连，用于输出激光光束；P型和N型电极层，用于提供电流注入通道。

进一步地，微腔和输出波导均包括：下限制层、有源层、上限制层及欧姆接触层，下限制层、有源层、上限制层及欧姆接触层依次位于衬底上。

进一步地，正方形微腔激光器的边长为17.3μm～18.7μm；正方形微腔激光器的输出波导长度为4μm～7μm，宽度为1.3μm～1.7μm。

进一步地，该装置还包括：光放大器，用于将激光光束进行功率放大后输出至光分束器。

进一步地，该装置还包括：光偏振控制器，用于调节第二光束的光偏振态。

进一步地，光环形器，其第一输入端与微腔激光器的输出端相连，第二输入端与光偏振控制器的输出端相连。