基于微环及Y型波导结构的集成混沌信号发生器制造技术

本发明专利技术涉及光子集成混沌激光器领域，具体为基于微环及Y型波导结构的集成混沌信号发生器，包括第一DFB芯片和第二DFB芯片，第一DFB芯片的第一出光端面与第一反馈波导连接，第二出光端面与第一传输波导连接，第一传输波导另一端与Y型波导的第一分支连接；第二DFB芯片的第一出光端面与第二反馈波导的第一端连接，第二出光端面与第二传输波导的一端连接，第二传输波导另一端与Y型波导的第二分支连接；第一微环波导和第二微环波导依次设置在第一传输波导和第二传输波导之间。本发明专利技术利用两个独立产生的混沌光之间多次干涉增强混沌激光的带宽，同时抑制混沌激光的时延，装置容易实现，成本低，适用于混沌光纤传感等多个领域。适用于混沌光纤传感等多个领域。适用于混沌光纤传感等多个领域。

【技术实现步骤摘要】
基于微环及Y型波导结构的集成混沌信号发生器


[0001]本专利技术涉及光子集成混沌激光器领域，具体为基于微环及Y型波导结构的集成混沌信号发生器，适用于混沌保密通信等领域的大规模集成芯片。

技术介绍

[0002]混沌激光具有类噪声、宽频谱等特性，被广泛应用于光纤传感、保密通信等领域。DFB激光器作为B类激光器的一种，易受外部干扰而输出不稳定，是目前产生混沌激光的主要器件。
[0003]当前，获得混沌激光的方式主要有三种：光反馈、光注入和光电反馈。其中光反馈法因其结构简单而得到了广泛应用。但是，光反馈产生的混沌中包含周期信息，这降低了混沌保密通信的安全性。此外，光反馈结构产生的混沌功率谱不平坦，有明显的驰豫振荡特征。这同样限制了混沌激光的应用。
[0004]针对以上问题，研究者们提出了各种产生宽带无时延混沌光的方案。太原理工大学王安帮等人利用啁啾光纤光栅有效抑制了普通光反馈混沌的混沌时延[Optics Express, 25(10):10911, 2017]。长春理工大学冯玉玲等人采用双路相位调制光反馈的方法抑制了混沌时延信息的同时增强了混沌带宽[Acta PhysicaSinica, 67(14):140501, 2018]。除了对反馈方式进行改进的方案外，研究者们还提出了对已经产生的光反馈混沌进行后处理的方案。香港城市大学陈仕俊等人利用混沌光注入单模光纤的方式增强带宽同时抑制时延[Optics letters, 43(19):4751
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4754, 2018]。然而，以上方案实现方法复杂，不利于实际生产。太原理工大学王安帮等人提出利用混沌激光外差法、延时自干涉的办法增强混沌带宽同时抑制时延特征[IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 21(6):1800710,2015][Optics Express, 21(7): 8701
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8710, 2013]。这两种方案容易实现，但采用分立器件搭建而成，并需要利用平衡探测器探测。系统结构较大，不利于集成。

技术实现思路

[0005]本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于微环及Y波导结构的混沌信号发生器，用以产生宽带、无时延的混沌激光，以解决目前混沌激光发生装置体积大、实现方法复杂、功率谱不平坦、时延特征明显等问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于微环及Y型波导结构的集成混沌信号发生器，包括：第一DFB芯片、第二DFB芯片、第一反馈波导、第二反馈波导、第一传输波导、第二传输波导、第一微环波导、第二微环波导和Y型波导；所述第一DFB芯片的第一出光端面与第一反馈波导的第一端连接，第二出光端面与第一传输波导的一端连接，所述第一传输波导另一端与Y型波导的第一分支连接；所述第二DFB芯片的第一出光端面与第二反馈波导的第一端连接，第二出光端面与第二传输波导的一端连接，所述第二传输波导另一端与Y型波导的第二分支连接；第一反
馈波导和第二反馈波导的第二端镀有增反膜；所述第一微环波导和第二微环波导依次设置在第一传输波导和第二传输波导之间，第一微环波导与第二微环波导相耦合，且第一微环波导与第一传输波导耦合，第二微环波导与第二传输波导耦合。
[0007]所述的一种基于微环及Y型波导结构的集成混沌信号发生器，还包括衬底，所述第一DFB芯片、第二DFB芯片、第一反馈波导、第二反馈波导、第一传输波导、第二传输波导、第一微环波导、第二微环波导和Y型波导均设置在所述衬底上。
[0008]第一DFB芯片、第二DFB芯片的间隔为26~30μm。
[0009]第一DFB芯片、第二DFB芯片的自由发射波长为1550nm，其第一出光端面和第二出光端面均为自然解离面。
[0010]第一反馈波导的长度大于等于第一DFB芯片的2倍；第二反馈波导的长度大于等于第二DFB芯片的2倍，且所述第一DFB芯片和第二DFB芯片的反馈率为0.08~0.2。
[0011]第一传输波导和第二传输波导的长度均大于等于15μm。
[0012]第一微环波导、第二微环波导的半径为5~7μm。
[0013]所述第一传输波导与第一微环波导之间、第一微环波导与第二微环波导之间、第二微环波导与第二传输波导之间的最小间距均≤0 .1μm。
[0014]所述Y型波导的分光比为1:1。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1.本专利技术通过互相耦合的微环与Y型波导实现混沌带宽的增强和时延的抑制，结构新颖。
[0016]2.本专利技术采用的结构属于集成结构，拥有体积小，稳定性高的优点。
[0017]3.本专利技术利用多次非相干光干涉的原理，实现两束混沌光充分的非谐振干涉，同时实现混沌的相位振荡转化为强度振荡，对激光器和波导参数要求低，容易实现。具体实施时容错率高。
[0018]4.本专利技术仅包含半导体激光器和波导，成本较低。
[0019]综上所述，本专利技术所提出的基于微环及Y型波导结构的集成混沌信号发生器设计合理，可以产生宽带、频谱平坦、时延抑制的混沌激光。本专利技术通过新颖、易实现的结构，有效解决了传统光反馈产生混沌激光具有时延信息、频谱不平坦的问题，适用于混沌保密通信、混沌激光雷达、混沌光纤传感等领域，具有很好的实际应用价值。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例提供的一种基于微环及Y波导结构的混沌信号发生器的结构示意图；图2表示光信号传输过程中经过的耦合点示意图，图2中a、b、c、d表示四处耦合区。
[0021]图中：11
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第一DFB芯片，12
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第二DFB芯片，21
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第一反馈波导，22
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第二反馈波导，31
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第一反射端面，32
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第二反射端面，41
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第一传输波导，42
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第二传输波导，51
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第一微环波导，52
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第二微环波导，6
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Y型波导，7
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衬底。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]如图1~2所示，本专利技术实施例提供了一种基于微环及Y型波导结构的集成混沌信号发生器，包括：第一DFB芯片11、第二DFB芯片12、第一反馈波导21、第二反馈波导22、第一传输波导41、第二传输波导42、第一微环波导51、第二微环波导52和Y型波导6；所述第一DFB芯片11的第一出光端面与第一反馈波导21的第一端连接，第二出光端面与第一传输波导41本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微环及Y型波导结构的集成混沌信号发生器，其特征在于，包括：第一DFB芯片（11）、第二DFB芯片（12）、第一反馈波导（21）、第二反馈波导（22）、第一传输波导（41）、第二传输波导（42）、第一微环波导（51）、第二微环波导（52）和Y型波导（6）；所述第一DFB芯片（11）的第一出光端面与第一反馈波导（21）的第一端连接，第二出光端面与第一传输波导（41）的一端连接，所述第一传输波导（41）另一端与Y型波导（6）的第一分支连接；所述第二DFB芯片（12）的第一出光端面与第二反馈波导（22）的第一端连接，第二出光端面与第二传输波导（42）的一端连接，所述第二传输波导（42）另一端与Y型波导（6）的第二分支连接；第一反馈波导（21）和第二反馈波导（22）的第二端镀有增反膜；所述第一微环波导（51）和第二微环波导（52）依次设置在第一传输波导和第二传输波导（42）之间，第一微环波导（51）与第二微环波导（52）相耦合，且第一微环波导（51）与第一传输波导（41）耦合，第二微环波导（52）与第二传输波导（42）耦合。2.根据权利要求1所述的一种基于微环及Y型波导结构的集成混沌信号发生器，其特征在于，还包括衬底（7），所述第一DFB芯片（11）、第二DFB芯片（12）、第一反馈波导（21）、第二反馈波导（22）、第一传输波导（41）、第二传输波导（42）、第一微环波导（51）、第二微环波导（52）和Y型波导（6）均设置在所述衬底（7）上。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明江，张博鑫，乔丽君，柴萌萌，卫晓晶，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：