本發(fā)明專利技術(shù)涉及光子集成混沌半導(dǎo)體領(lǐng)域，公開(kāi)了基于Y型波導(dǎo)及單微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成混沌信號(hào)發(fā)生器，包括第一DFB芯片、第二DFB芯片、Y型波導(dǎo)、微環(huán)波導(dǎo)、第一傳輸波導(dǎo)、第二傳輸波導(dǎo)和反饋端面；第一DFB芯片的一端面與第一傳輸波導(dǎo)的一端連接，第一傳輸波導(dǎo)的另一端與Y型波導(dǎo)第一分支連接；反饋端面與第二傳輸波導(dǎo)的一端連接，第二傳輸波導(dǎo)的另一端與Y型波導(dǎo)的第二分支連接，Y型波導(dǎo)的總線波導(dǎo)與第二DFB芯片的一個(gè)端面連接；微環(huán)波導(dǎo)設(shè)置在第一傳輸波導(dǎo)與第二傳輸波導(dǎo)之間，微環(huán)波導(dǎo)的兩側(cè)分別與第一傳輸波導(dǎo)和第二傳輸波導(dǎo)耦合。本發(fā)明專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、易于集成，可以廣泛應(yīng)用于混沌保密光通信、激光雷達(dá)等領(lǐng)域。激光雷達(dá)等領(lǐng)域。激光雷達(dá)等領(lǐng)域。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于Y型波導(dǎo)及單微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成混沌信號(hào)發(fā)生器
[0001]本專利技術(shù)涉及光子集成混沌半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域，具體為一種基于Y型波導(dǎo)及單微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成混沌信號(hào)發(fā)生器。
技術(shù)介紹
[0002]混沌激光具有大帶寬、寬頻譜、低時(shí)延等特性，被廣泛應(yīng)用于激光雷達(dá)、混沌保密光通信、高速隨機(jī)數(shù)生成等領(lǐng)域。而在實(shí)際中，由于半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕等優(yōu)勢(shì)，所以通常用該器件來(lái)產(chǎn)生混沌激光。
[0003]如今，產(chǎn)生混沌激光的典型方式有三種：外腔光反饋、外部光注入、光電反饋。外腔光反饋是最常用的方式，因?yàn)樗容^簡(jiǎn)單易于控制。其原理是激光器的輸出光入射到反射鏡上，有一部光分反饋回來(lái)，對(duì)激光器產(chǎn)生擾動(dòng)，產(chǎn)生混沌激光。外部光注入的原理是存在兩臺(tái)激光器，一臺(tái)激光器的輸出光進(jìn)入第二臺(tái)激光器中，對(duì)第二臺(tái)激光器產(chǎn)生擾動(dòng)，最終第二臺(tái)激光器輸出混沌激光。光電反饋的原理是通過(guò)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為電信號(hào)，通過(guò)一定的路徑返回激光器中，對(duì)激光器進(jìn)行擾動(dòng)，最終產(chǎn)生混沌激光。然而，光反饋結(jié)構(gòu)由于具有固定的反饋腔長(zhǎng)，其輸出具有一定的時(shí)延特征，會(huì)對(duì)隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生造成影響，而且局限于半導(dǎo)體激光器的弛豫振蕩頻率，一般的混沌激光都具有明顯弛豫振蕩特征，對(duì)混沌激光的帶寬也會(huì)產(chǎn)生影響。
[0004]針對(duì)以上問(wèn)題，科學(xué)家們提出了多種方法以實(shí)現(xiàn)混沌激光的帶寬增強(qiáng)、時(shí)延特征抑制。太原理工大學(xué)王安幫教授等研究了光反饋和連續(xù)光注入的混沌半導(dǎo)體激光器帶寬增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)路徑。通過(guò)光反饋產(chǎn)生的混沌激光的標(biāo)準(zhǔn)帶寬從6.2GHz增加到了16.8GHz[Optics Express,2013,21(12):14017
?
14035]。西南大學(xué)的吳加貴等人利用互注入結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了兩組時(shí)延抑制的混沌激光[IEEE Photonics Technol.Lett.2011；23(12):759
?
761]。太原理工大學(xué)教授張明江和王安幫提出將混沌激光器注入光纖環(huán)形諧振器中，獲得帶寬大于26.5GHz、平坦度
±
1.5dB的寬帶混沌激光。此外，在光學(xué)諧振腔中加入光濾波器和光放大器，可以達(dá)到提高混沌激光的帶寬的效果[Journal of Lightwave Technology,2007,25(1):381
?
386]。以上結(jié)構(gòu)都可以一定程度的增強(qiáng)帶寬和抑制時(shí)延，但是都是分立器件搭建而成，并不利于集成。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0005]本專利技術(shù)克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問(wèn)題為：提供一種新型的混沌信號(hào)發(fā)生器，用以產(chǎn)生大帶寬，低時(shí)延的混沌激光，以解決目前混沌信號(hào)發(fā)生器的存在的體積大、易受影響、功率不平坦、時(shí)延特征明顯等問(wèn)題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：一種基于Y型波導(dǎo)及單微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成混沌信號(hào)發(fā)生器，包括第一DFB芯片、第二DFB芯片、Y型波導(dǎo)、微環(huán)波導(dǎo)、第一傳輸波導(dǎo)、第二傳輸波導(dǎo)和反饋端面；
[0007]所述第一DFB芯片的一個(gè)端面與第一傳輸波導(dǎo)的一端連接，第一傳輸波導(dǎo)的另一
端與Y型波導(dǎo)第一分支連接；所述第二傳輸波導(dǎo)的一端設(shè)置有反饋端面，另一端與Y型波導(dǎo)的第二分支連接，Y型波導(dǎo)的總線波導(dǎo)與第二DFB芯片的一個(gè)端面連接；
[0008]所述微環(huán)波導(dǎo)設(shè)置在第一傳輸波導(dǎo)與第二傳輸波導(dǎo)之間，微環(huán)波導(dǎo)的一側(cè)與第一傳輸波導(dǎo)與在耦合a區(qū)耦合，微環(huán)波導(dǎo)的另一側(cè)與第二傳輸波導(dǎo)與在耦合b區(qū)耦合。
[0009]優(yōu)選地，所述的一種基于Y型波導(dǎo)及單微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成混沌信號(hào)發(fā)生器，還包括硅基襯底，所述第一DFB芯片、第二DFB芯片、Y型波導(dǎo)、微環(huán)波導(dǎo)、第一傳輸波導(dǎo)、第二傳輸波導(dǎo)和反饋端面均設(shè)置在硅基襯底上。
[0010]優(yōu)選地，所述第一DFB芯片、第二DFB芯片的自由發(fā)射波長(zhǎng)為1550nm，兩端的出光端面均為自然界解離面。
[0011]優(yōu)選地，所述Y型波導(dǎo)的兩個(gè)分支的分光比為1：1，夾角為4
°
。
[0012]優(yōu)選地，所述反饋端面的反射率為0.2。
[0013]優(yōu)選地，所述第一傳輸波導(dǎo)、第二傳輸波導(dǎo)與總線波導(dǎo)相互平行。
[0014]優(yōu)選地，在耦合a區(qū)，所述第一傳輸波導(dǎo)與微環(huán)波導(dǎo)的間距均小于0.1μm，在耦合b區(qū)，第二傳輸波導(dǎo)與微環(huán)波導(dǎo)的間距小于0.1μm。
[0015]優(yōu)選地，所述微環(huán)波導(dǎo)為圓形，其半徑為0.5～0.7μm。
[0016]優(yōu)選地，所述第一傳輸波導(dǎo)與微環(huán)波導(dǎo)的耦合效率為60％，第二傳輸波導(dǎo)與微環(huán)波導(dǎo)的耦合效率為60％。
[0017]本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：
[0018]1.本專利技術(shù)提供了一種基于Y型波導(dǎo)及單微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成混沌信號(hào)發(fā)生器，使用了Y型波導(dǎo)和微環(huán)波導(dǎo)，利用光反饋和互注入原理，使多路光分別擾動(dòng)第一DFB芯片1和第二DFB芯片6，在第一DFB芯片1和第二DFB芯片6的另一輸出端口產(chǎn)生混沌激光，由于微環(huán)波導(dǎo)存在動(dòng)態(tài)相位，最終可以得到大帶寬、低時(shí)延的混沌激光；
[0019]2.本專利技術(shù)僅包括微環(huán)波導(dǎo)和Y型波導(dǎo)，擁有較低的損耗；
[0020]3.本專利技術(shù)器件可在硅基上集成，具有結(jié)構(gòu)小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0021]總之，本專利技術(shù)所提出的基于Y型波導(dǎo)及單微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成混沌信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可以用于產(chǎn)生大帶寬、低時(shí)延的混沌激光。在微環(huán)波導(dǎo)和Y型波導(dǎo)的低損耗作用及多路光擾動(dòng)第一DFB芯片1激光器和第二DFB芯片6激光器的情況下，可以有效的解決傳統(tǒng)方法產(chǎn)生混沌激光的窄帶寬，時(shí)延特征信息明顯的缺點(diǎn)，具有良好的實(shí)際應(yīng)用前景。
附圖說(shuō)明
[0022]圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種基于Y型波導(dǎo)及單微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成混沌信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為光傳輸過(guò)程中的耦合點(diǎn)示意圖。
[0024]圖中：1為第一DFB芯片，2為第一傳輸波導(dǎo)，3為微環(huán)波導(dǎo)，4為Y型波導(dǎo)，5為總線波導(dǎo)，6為第二DFB芯片，7為第二傳輸波導(dǎo)，8為反饋端面，9為硅基襯底。
具體實(shí)施方式
[0025]為使本專利技術(shù)實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本專利技術(shù)的一部分實(shí)施例，而不
是全部的實(shí)施例；基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。
[0026]如圖1～2所示，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于Y型波導(dǎo)及單微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成混沌信號(hào)發(fā)生器，包括第一DFB芯片1、第二DFB芯片6、Y型波導(dǎo)4、微環(huán)波導(dǎo)3、第一傳輸波導(dǎo)2、第二傳輸波導(dǎo)7和反饋端面8；其中，第一分支、第二分支和總線波導(dǎo)5的一端連接在一起形成形狀為Y型的Y型波導(dǎo)4。
[0027]所述第一DFB芯片1的一個(gè)端面與第一傳輸波導(dǎo)2的一端連接，第一傳輸波導(dǎo)2的另一端與Y型波導(dǎo)第一分支連接；所述反饋端面8與第二傳輸波導(dǎo)7的一端連接，第二傳輸波導(dǎo)7的另一端與Y型波導(dǎo)的第二分支連接，Y型波導(dǎo)4的總線波導(dǎo)5與第二DFB芯片6的一個(gè)端面連接；
[0028]所述微本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于Y型波導(dǎo)及單微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成混沌信號(hào)發(fā)生器，其特征在于：包括第一DFB芯片(1)、第二DFB芯片(6)、Y型波導(dǎo)(4)、微環(huán)波導(dǎo)(3)、第一傳輸波導(dǎo)(2)、第二傳輸波導(dǎo)(7)和反饋端面(8)；所述第一DFB芯片(1)的一個(gè)端面與第一傳輸波導(dǎo)(2)的一端連接，第一傳輸波導(dǎo)(2)的另一端與Y型波導(dǎo)第一分支連接；所述第二傳輸波導(dǎo)(7)的一端設(shè)置有反饋端面(8)，另一端與Y型波導(dǎo)的第二分支連接，Y型波導(dǎo)(4)的總線波導(dǎo)(5)與第二DFB芯片(6)的一個(gè)端面連接；所述微環(huán)波導(dǎo)(3)設(shè)置在第一傳輸波導(dǎo)(2)與第二傳輸波導(dǎo)(7)之間，微環(huán)波導(dǎo)(3)的一側(cè)與第一傳輸波導(dǎo)(2)與在耦合a區(qū)耦合，微環(huán)波導(dǎo)(3)的另一側(cè)與第二傳輸波導(dǎo)(7)與在耦合b區(qū)耦合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Y型波導(dǎo)及單微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成混沌信號(hào)發(fā)生器，其特征在于：還包括硅基襯底(9)，所述第一DFB芯片(1)、第二DFB芯片(6)、Y型波導(dǎo)(4)、微環(huán)波導(dǎo)(3)、第一傳輸波導(dǎo)(2)、第二傳輸波導(dǎo)(7)和反饋端面(8)均設(shè)置在硅基襯底(9)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Y型波導(dǎo)及單微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成混沌信號(hào)發(fā)生器，其特征在于：所述第一DFB芯片(1)、第二DFB芯片(6)的自由發(fā)射波長(zhǎng)為1...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張明江，郭智勇，喬麗君，衛(wèi)曉晶，翟羽佳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山西浙大新材料與化工研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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