一种双反馈的单片集成激光器芯片制造技术

本发明专利技术涉及半导体光电子领域，具体为一种双反馈的单片集成激光器芯片。解决了目前混沌激光器体积大、集成度不够高、混沌状态不够好等技术问题。一种双反馈的单片集成激光器芯片，包括自左向右顺次排列且共轴的左增益‑吸收部分、左相位调节部分、DFB激光器部分、右相位调节部分、右增益‑吸收部分。本发明专利技术采用极短的双腔结构消除了一般单腔反馈激光器芯片的固定时延，使用端面镀透反膜提供反馈，双反馈腔长度相似但不相同，彻底消除了单腔光反馈混沌激光器的时延特性，降低其弱周期性，提高其随机性该单片集成激光器芯片采用双反馈可提高集成器件的混沌带宽，使频谱更加平坦。该单片集成激光器芯片还具有重量轻、体积小、集成性强等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体光电子领域，具体为一种双反馈的单片集成激光器芯片。
技术介绍
混沌激光器是一种新型的、重要的科学研究工具，应用广泛。混沌激光作为激光器的一种特殊输出形式，具有随机、宽频谱等特性。近十年的研究表明，混沌激光已在诸多领域显示出其重要的应用价值。（1）可实现基于物理层加密的混沌保密光通信：混沌光保密通信是一种混沌同步的物理层加密的新型保密通信技术，适用于高速、长距离、低误码率传输，可在现已铺设的光纤链路中实现混沌光通信与现行光纤通信波分复用的系统兼容，具有非常大的应用潜力。（2）可生成高速真随机数（密钥）：随机数在蒙特卡洛模拟、人工神经网络等科学计算领域有着广泛的应用，尤其，在保密通信领域，产生安全可靠的随机数密钥关系到国防安全、金融稳定、商业机密。基于混沌激光为物理熵源产生的高速随机数可以保证科学计算的准确性及保密通信的安全性。（3）可以实现抗干扰的测距激光雷达：混沌雷达采用了宽带混沌激光信号，具有测量精度高，抗干扰能力强的特点，可反制激光告警雷达，在国防、交通等方面有着重要的应用。此外，混沌激光在光纤网络故障检测领域、超宽带
、分布式光纤传感领域等均有重大应用。在混沌激光产生方面，由于半导体激光器具有重量轻、体积小、转换效率高、寿命长、集成性强等特点而成为产生混沌激光的最主要器件。半导体激光器在光反馈、光电反馈、光注入、混合式扰动方式下均可产生高质量的混沌信号。目前产生混沌激光的方法，大多都是在实验室利用半导体激光器加上各种外部分立光学元件搭建而成的（外腔长都在几米到几十米），体积庞大，易受环境影响、输出不稳定，要真正实现混沌光源的实用化和产业化，必须研制体积小、性能稳定、低成本的光子集成混沌半导体激光器。2008年希腊雅典大学Argyris等人研制了单片集成混沌半导体激光器芯片（A.Argyrisetal.,PhysicalReviewLetters,100(19):194101,2008.），包含一个DFB激光器、增益/吸收区、相位控制区和长无源波导镀膜反馈腔，通过在增益/吸收区加正反向电流及调节电流的大小可以得到不同的状态。但是，此单片集成混沌半导体激光器芯片向外延伸1cm放置了专门的反射装置，形成单腔反馈结构，且只能调节单反馈强度。综上所述，目前非常需要一种结构小巧、能够彻底消除时延特性且混沌状态更好的激光器。
技术实现思路
本专利技术为解决目前混沌激光器体积大、集成度不够高、混沌状态不够好等技术问题，提供一种双反馈的单片集成激光器芯片。本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种双反馈的单片集成激光器芯片，包括自左向右顺次排列且共轴的左增益-吸收部分、左相位调节部分、DFB激光器部分、右相位调节部分、右增益-吸收部分；所述的左增益-吸收部分和右增益-吸收部分加正方向电流可实现光放大的功能，加反方向电流可实现光衰减的功能；所述左增益-吸收部分和左相位调节部分组成左反馈腔，右相位调节部分和右增益-吸收部分组成右反馈腔；左、右反馈腔远离DFB激光器部分的一端均为自然解理端面，其中一个端面反射率为0.1，另一端面的反射率为0.9；所述左反馈腔腔长为400-800μm；右反馈腔腔长为400-800μm；所述左、右反馈腔长制作为相似但不相同。其中所述的DFB激光器部分为整个芯片提供输出光和反馈光。其中所述的左相位调节部分和右相位调节部分可以调节输出光和反馈光的相位。其中所述的左增益吸收部分和右增益吸收部分加正方向电流可实现光放大的功能，加反方向电流可实现光衰减的功能。通过外加正、反方向的电流和调节电流的大小可以实现调节输出光和反馈光强度的目的。将反馈光强度调节为相似，有利于产生具有更好状态的混沌，如高带宽、高关联维度、大李雅普诺夫指数等。该单片集成激光器芯片的两侧端面均为自然解理端面，反射率为0.32。其中任一侧或者为提高出光功率而镀增透膜，反射率减小到0.1，该端面优选为镀增透膜，最终从该端面输出混沌信号。另一侧或者为提高反馈光的强度而镀增反膜，反射率增大到0.9，该端面优选为镀增反膜。本专利技术包含两个光路：从DFB激光器部分的右侧端面发出的光经过右相位调节部分、右增益-吸收部分，并在芯片的右侧端面反射经过右增益-吸收部分、右相位调节部分回到DFB激光器部分的右侧端面；从DFB激光器的左侧端面发出的光经过左相位调节部分、左增益-吸收部分，并在芯片的左侧端面反射经过左增益-吸收部分、左相位调节部分回到DFB激光器的左侧端面。采用双反射的方式产生混沌。反馈强度可以调节为相似且反馈腔长极短，可以产生具有更好状态的混沌，且具有重量轻，体积小，集成性强等优点。本专利技术的有益效果是：1、该单片集成激光器芯片的极短的双腔结构消除了一般单腔反馈激光器芯片的固定时延，使用端面镀透反膜提供反馈，双反馈腔长度相似但不相同，彻底消除了单腔光反馈混沌激光器的时延特性，降低其弱周期性，提高其随机性。2、该单片集成激光器芯片采用双反馈可提高集成器件的混沌带宽，使频谱更加平坦。3、该单片集成激光器芯片采用单片集成结构且反馈腔极短，具有重量轻、体积小（本专利技术在微米级别）、集成性强等优点。4、将反馈光强度调节为相似，有利于产生具有更好状态的混沌，如高带宽、高关联维度、大李雅普诺夫指数等。附图说明为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明，图1为本专利技术的一具体实施方式的结构示意图。1-左增益-吸收部分，2-左相位调节部分，3-DFB激光器部分，4-右相位调节部分，5-右增益-吸收部分。具体实施方式如图1所示，本专利技术提供一种双反馈的单片集成激光器芯片的结构。一左增益-吸收部分（gain-absorptionsection(GAS)）1，用来调节输出光和反馈光的强度。一左相位调节部分2，其在左增益-吸收部分1的右边，用来调节输出光和反馈光的相位。一DFB激光器部分3，其在左相位调节部分2的右边，为整个芯片提供输出光和反馈光。一右相位调节部分4，其在DFB激光器部分3的右边，用来调节输出光和反馈光的相位。一右增益-吸收部分5，其在右相位调节部分4的右边，用来调节输出光和反馈光的强度。五个部分的联接顺序（从左向右）为：所述左增益-吸收部分1、所述左相位调节部分2、所述DFB激光器部分3、所述右相位调节部分4、所述右增益-吸收部分5。其中所述的左增益-吸收部分1和右增益-吸收部分5加正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双反馈的单片集成激光器芯片，其特征在于，包括自左向右顺次排列且共轴的左增益‑吸收部分（1）、左相位调节部分（2）、DFB激光器部分（3）、右相位调节部分（4）、右增益‑吸收部分（5）；所述的左增益‑吸收部分（1）和右增益‑吸收部分（5）加正方向电流可实现光放大的功能，加反方向电流可实现光衰减的功能；所述左增益‑吸收部分（1）和左相位调节部分（2）组成左反馈腔，右相位调节部分（4）和右增益‑吸收部分（5）组成右反馈腔；左、右反馈腔远离DFB激光器部分（3）的一端均为自然解理端面，其中一个端面反射率为0.1，另一端面的反射率为0.9；所述左反馈腔腔长为400‑800μm；右反馈腔腔长为400‑800μm；所述左、右反馈腔长制作为相似但不相同。

【技术特征摘要】
1.一种双反馈的单片集成激光器芯片，其特征在于，包括自左向右顺次排列且共轴的
左增益-吸收部分（1）、左相位调节部分（2）、DFB激光器部分（3）、右相位调节部分（4）、右增
益-吸收部分（5）；
所述的左增益-吸收部分（1）和右增益-吸收部分（5）加正方向电流可实现光放大的功
能，加反方向电流可实现光衰减的功能；
所述左增益-吸收部分（1）和左相位调节部分（2）组成左反馈腔，右相位调节部分（4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王安帮，赵彤，王云才，张明江，徐雨航，张建忠，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14