一种混沌激光光源制造技术

本发明专利技术公开了一种混沌激光光源，采用带有延时自相位调制光反馈的外腔结构，其输出的混沌激光信号经过光电转换、射频放大之后作为相位调制器的调制信号，对反馈回路中的反馈光信号施加混沌相位调制，这样输出得到具有反馈延时标签隐藏、高复杂度和光强分布优化的混沌激光信号，适用于保密通信、随机数产生、混沌雷达等领域的使用。

A chaotic laser light source

The invention discloses a chaotic laser source, with external cavity optical feedback delay self phase modulation, the output of the chaotic laser signal after photoelectric conversion, RF amplifier as the modulated signal phase modulator, the feedback loop and the feedback light signal is applied to chaotic phase modulation, so that the output obtained with the feedback delay hidden label high complexity and optimization of intensity distribution of chaotic laser signal, which is suitable for secure communication, random number generation, chaotic radar etc..

【技术实现步骤摘要】
一种混沌激光光源
本专利技术属于激光器
，更为具体地讲，涉及一种混沌激光光源。
技术介绍
混沌激光光源被广泛的应用于保密通信系统、随机数发生器、激光雷达等领域。这些系统或者仪器的性能主要依赖于混沌激光光源的复杂度和不可预测特性。然而目前的研究发现，通过自相关函数，延时互信息量，排列组合熵等侦测方法可以侦测到基于光反馈的混沌激光系统存在有明显的时延标签，延时标签的存在既会泄露了混沌半导体激光器的外腔结构，同时也会降低系统的复杂度。严格的讲，延时标签的存在已经严重限制甚至威胁到了混沌激光在保密通信、随机数发生器、激光雷达等领域中的应用。另一方面输出光强的概率密度分布状况对混沌激光信号的应用也有非常重要的影响，特别是高斯分布的混沌源有助于高速随机数发生器的研制。因此，研究延时标签隐藏、复杂度增强，输出光强分布优化的高效混沌激光光源显得尤为重要。近年来，关于混沌系统延时标签隐藏以及其复杂度增强的研究一直是混沌激光领域的研究热点。为了消除延时标签，在文献[J.Wu,G.Xia,andZ.Wu,"Suppressionoftimedelaysignaturesofchaoticoutputinasemiconductorlaserwithdoubleopticalfeedback,"Opt.Exp.,vol.17,no.22,pp.20124-20133,2009.]。另一方面在文献[D.Rontani,E.Mercier,D.Wolfersberger,andM.Sciamanna,"Enhancedcomplexityofopticalchaosinalaserdiodewithphase-conjugatefeedback,"Opt.Lett.41,4637-4640(2016).]中，作者提出利用相位共轭光反馈的方法，提高提高系统的复杂度。此外，在文献[A.Argyris,M.Boumpos,A.Bogris,andD.Syvridis,"Statisticalpropertiesofbroadbandchaoticsignalsforultrafasttruerandombitsequencegeneration,"ECOC2013,pp.1-3.]，作者指出增大激光器注入电流可以有效的改善混沌激光光强概率密度分布的对称性，使其更接近于高斯分布。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种混沌激光光源，通过带有延时自相位调制光反馈的外腔结构，仿真实现了延时标签隐藏、复杂度增强和输出光强分布优化。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种混沌激光光源，其特征在于，包括：不带光隔离器的激光器SL、偏振控制器PC、光环形器CIR、光耦合器OC1和光耦合器OC2、、光纤延迟线DL、相位调制器PM、光探测器PD、功率分束器PS和射频放大器Amp；混沌激光光源产生混沌激光信号时，先通过不带光隔离器的激光器SL输出光信号，再将光信号依次经过偏振控制器PC和光环行器CIR之后，由光耦合器OC1分成两束光信号，其中一束光信号输入至相位调制器PM，另外一束光信号输入至光耦合器OC2；光耦合器OC2将光耦合器OC1输出的一束光信号再次一分为二，并将其中一束光信号作为混沌激光信号输出，另外一束光信号经过光纤延时线DL延时后输入至光探测器PD，光探测器PD将光信号转换成电信号，再输入至功率分束器PS；功率分束器PS将电信号一分为二，其中一束电光信号直接作为混沌电信号输出，另外一束电信号输入至射频放大器Amp，射频放大器Amp对电信号进行放大，作为调制信号对输入至相位调制器PM的光信号进行调制，再将调制后的信号输入至光环行器CIR，经偏振控制器PC入射到激光器SL内部，构成反馈回路。其中，所述的调制信号对输入至相位调制器PM的光信号进行调制过程为：其中，Ein表示输入至相位调制器PM的光信号，Eout表示调制后的输出信号，j表示复数部分，表示施加的相移，G(|E|2)表示经过射频放大器Amp放大后的电信号，vπ表示相位调制器PM的半波电压，M为调制系数，μ为一恒定的常数。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术一种混沌激光光源，采用带有延时自相位调制光反馈的外腔结构，其输出的混沌激光信号经过光电转换、射频放大之后作为相位调制器的调制信号，对反馈回路中的反馈光信号施加混沌相位调制，这样输出得到具有反馈延时标签隐藏、高复杂度和光强分布优化的混沌激光信号，适用于保密通信、随机数产生、混沌雷达等领域的使用。同时，本专利技术一种混沌激光光源还具有以下有益效果：(1)、混沌激光光源可以直接输出混沌电信号和混沌激光信号；(2)、将光信号本身进行光电转换后作为相位调制器的调制信号，不需要额外的信号源，结构简单；(3)、调制信号对反馈光信号进行混沌相位扰动，可以实现延时标签隐藏和提高光源的复杂度，以及优化输出光强概率密度分布状况，使其更接近于高斯分布；(4)、本专利技术在保密通信、随机数产生、混沌雷达等领域具有重要的应用价值。附图说明图1是本专利技术一种混沌激光光源的结构原理图；图2是混沌激光光源随反馈强度变化的分叉图；图3是混沌激光强度的ACF曲线；图4是混沌激光强度的DMI曲线；图5是ACF估计的系统延时标签大小随着调制系数的变化趋势图；图6是DMI估计的系统延时标签大小随着调制系数的变化趋势图；图7是混沌激光光源的复杂度随反馈强度的变化趋势图；图8是混沌激光光强的概率密度分布图；图9是混沌激光光强概率密度分布的偏度随驱动电流的变化曲线；图10是混沌激光光强概率密度分布的峰度值随驱动电流的变化曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图1是本专利技术一种混沌激光光源的结构原理图。在本实施例中，如图1所示，本专利技术一种混沌激光光源，包括：不带光隔离器的激光器SL、偏振控制器PC、光环形器CIR、光耦合器OC1和光耦合器OC2、、光纤延迟线DL、相位调制器PM、光探测器PD、功率分束器PS和射频放大器Amp；混沌激光光源产生混沌激光信号时，先通过不带光隔离器的激光器SL输出光信号，再将光信号依次经过偏振控制器PC和光环行器CIR之后，由光耦合器OC1分成两束光信号，其中一束光信号输入至相位调制器PM，另外一束光信号输入至光耦合器OC2；光耦合器OC2将光耦合器OC1输出的一束光信号再次一分为二，并将其中一束光信号作为混沌激光信号输出，另外一束光信号经过光纤延时线DL延时后输入至光探测器PD，光探测器PD将光信号转换成电信号，再输入至功率分束器PS；功率分束器PS将电信号一分为二，其中一束电光信号直接作为混沌电信号输出，另外一束电信号输入至射频放大器Amp，射频放大器Amp对电信号进行放大，作为调制信号对输入至相位调制器PM的光信号进行调制，再将调制后的信号输入至光环行器CIR，经偏振控制器PC入射到激光器SL内部，构成反馈回路。下面以工作在1550nm的半导体激光器为例，对本专利技术予以进一步说明。具体系统参数为：激光器SL的工作电流均为22.05mA，SL的反馈延迟τe和强度k本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混沌激光光源，其特征在于，包括：不带光隔离器的激光器SL、偏振控制器PC、光环形器CIR、光耦合器OC1和光耦合器OC2、光纤延迟线DL、相位调制器PM、光探测器PD、功率分束器PS和射频放大器Amp；混沌激光光源产生混沌激光信号时，先通过不带光隔离器的激光器SL输出光信号，再将光信号依次经过偏振控制器PC和光环行器CIR之后，由光耦合器OC1分成两束光信号，其中一束光信号输入至相位调制器PM，另外一束光信号输入至光耦合器OC；光耦合器OC2将光耦合器OC1输出的一束光信号再次一分为二，并将其中一束光信号作为混沌激光信号输出，另外一束光信号经过光纤延时线DL延时后输入至光探测器PD，光探测器PD将光信号转换成电信号，再输入至功率分束器PS；功率分束器PS将电信号一分为二，其中一束电光信号直接作为混沌电信号输出，另外一束电信号输入至射频放大器Amp，射频放大器射频放大器Amp对电信号进行放大，作为调制信号对输入至相位调制器PM的光信号进行调制，再将调制后的信号输入至光环行器CIR，经偏振控制器PC入射到激光器SL内部，构成反馈回路。

【技术特征摘要】
1.一种混沌激光光源，其特征在于，包括：不带光隔离器的激光器SL、偏振控制器PC、光环形器CIR、光耦合器OC1和光耦合器OC2、光纤延迟线DL、相位调制器PM、光探测器PD、功率分束器PS和射频放大器Amp；混沌激光光源产生混沌激光信号时，先通过不带光隔离器的激光器SL输出光信号，再将光信号依次经过偏振控制器PC和光环行器CIR之后，由光耦合器OC1分成两束光信号，其中一束光信号输入至相位调制器PM，另外一束光信号输入至光耦合器OC；光耦合器OC2将光耦合器OC1输出的一束光信号再次一分为二，并将其中一束光信号作为混沌激光信号输出，另外一束光信号经过光纤延时线DL延时后输入至光探测器PD，光探测器PD将光信号转换成电信号，再输入至功率分...

【专利技术属性】
技术研发人员：江宁，薛琛鹏，李桂兰，吕韵欣，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51