专利摘要

本发明涉及混沌激光产生装置领域，公开了一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置，装置结构稳定性好，成本低，解决了现有的混沌发生器带有时延信息等问题。所述装置包括DFB激光器、分光耦合器、第一2×2耦合器、3×3耦合器、第二2×2耦合器和多个反射镜；第一2×2耦合器的第二输入端与3×3耦合器的第一输入端连接，第二输出端与3×3耦合器的第一输出端连接，形成第一光纤环；第二2×2耦合器的第二输入端与3×3耦合器的第三输入端连接，第二输出端与3×3耦合器的第三输出端连接，形成第二光纤环。本发明可以得到无时延特征的高维混沌激光，适用于混沌保密光通信等多个应用领域。

权利要求

1.一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置，其特征在于，包括DFB激光器（1）、分光耦合器（2）、第一2×2耦合器（3）、3×3耦合器（4）、第二2×2耦合器（5）、第一反射镜（6）、第二反射镜（7）、第三反射镜（8）和第四反射镜（9）；所述第一2×2耦合器（3）、第二2×2耦合器（5）和分光耦合器（2）中至少有一个为非对称耦合器；

所述DFB激光器（1）的右输出端与分光耦合器（2）的输入端连接，分光耦合器（2）的两个输出端分别与第一2×2耦合器（3）的第一输入端和第二2×2耦合器（5）的第一输入端连接；

第一2×2耦合器（3）的第二输入端与3×3耦合器（4）的第一输入端连接，第二输出端与3×3耦合器（4）的第一输出端连接，进而形成第一光纤环；第二2×2耦合器（5）的第二输入端与3×3耦合器（4）的第三输入端连接，第二输出端与3×3耦合器（4）的第三输出端连接，进而形成第二光纤环；

第一2×2耦合器（3）的第一输出端与第一反射镜（6）垂直连接，第二2×2耦合器（5）的第一输出端与第四反射镜（9）垂直连接，3×3耦合器（4）的第二输入端和第二输出端分别与第二反射镜（7）和第三反射镜（8）垂直连接；

所述DFB激光器（1）从左输出端输出无时延的混沌激光。

2.根据权利要求1所述的一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置，其特征在于，所述分光耦合器（2）为1×2耦合器。

3.根据权利要求2所述的一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置，其特征在于，所述第一2×2耦合器（3）、第二2×2耦合器（5）和分光耦合器（2）中至少有一个的耦合功率比为：40/60，所述3×3耦合器（4）的耦合功率比为1：1：1。

4.根据权利要求2所述的一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置，其特征在于，所述分光耦合器（2）、第一2×2耦合器（3）、3×3耦合器（4）和第二2×2耦合器（5）之间通过光纤连接。

5.根据权利要求1所述的一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置，其特征在于，所述第一反射镜（6）、第二反射镜（7）、第三反射镜（8）和第四反射镜（9）均为光纤法拉第旋转反射镜。

6.根据权利要求1所述的一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置，其特征在于，所述第一2×2耦合器（3）的第一输出端与与第一反射镜（6）之间通过光纤连接，第二2×2耦合器（5）的第一输出端与第四反射镜（9）之间通过光纤连接，3×3耦合器（4）的第二输入端和第二输出端与第二反射镜（7）和第三反射镜（8）之间通过光纤连接。

说明书

技术领域

本发明涉及混沌激光技术领域，具体为一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置。

背景技术

混沌激光具有随机性、类噪声性以及宽频谱等特性，使其在超宽带信号发生器、高速随机数产生、光纤传感、光纤故障检测、激光雷达、保密光通信等领域有重要应用。当外界发生扰动时，B类激光器会运行在非稳定乃至混沌的工作状态下。常见的B类激光器是半导体激光器，具有高效率、低耗电、重量轻、尺寸小、寿命长等优点。DFB激光器是最简单的半导体激光器，因而成为产生混沌激光的最主要器件。

目前，DFB激光器产生混沌激光主要是通过外界扰动，国内外学者针对其产生方式进行了大量的研究，发现三种主要扰动方式：光反馈、光注入和光电反馈。其中，光电反馈方式易受到光电转换器件转换速率的限制，光反馈和光注入方式则不受这种限制。两种产生方式相比，光反馈方式由于其结构简单得到了广泛的应用。但是，光反馈方式的反馈腔长一般是固定的，导致产生的混沌信号带有时延信息，降低混沌信号的保密性，这就使得信息在传输过程中容易被窃取，进而对保密通信系统的安全性产生巨大破坏，也限制了混沌激光的应用。

澳大利亚新南威尔士大学的Liguo Luo等人提出了双环掺铒光纤激光器系统（L.Luo et al.，Journal of the Optical Society of America B，15(3)，972-978，1998），并产生了混沌信号。南京晓庄学院的颜森林在此系统的基础上研究了双环掺铒光纤激光器混沌控制产生周期脉冲以及多周期现象（S.Yan et al.，光子学报，37(4)，636-642，2008），并提出了多种混沌控制方法。但是这两种系统没有抑制混沌信号的时延信息，存在明显的周期性，不利于混沌信号的应用。

太原理工大学杨玲珍课题组利用8字形掺铒光纤激光器（L. Yang et al.，OpticsCommunications，285，143-148，2012）和附加光纤环的8字形掺铒光纤激光器（L.Zhanget al.，Optolectronics Letters，8(3)，2012）产生混沌激光，且需要在特定的偏振条件下才能得到较大范围输出的混沌激光。此外，由于实验装置中光隔离器的使用，使得反馈路径大大减少，信号所带有的时延信息也变得明显，降低保密性。

高质量的混沌激光在基于物理层加密的混沌保密光通信、高速随机数产生、光纤传感、光纤网络故障检测、激光雷达等领域有重要应用。因此，需要提出一种无时延混沌激光产生装置，以克服以上问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种新型的非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置，用以产生无时延特征、复杂度高的混沌激光，以解决目前混沌激光发生装置稳定性差、时延特征明显等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置，包括DFB激光器、分光耦合器、第一2×2耦合器、3×3耦合器、第二2×2耦合器、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜；所述第一2×2耦合器、第二2×2耦合器和分光耦合器中至少有一个为非对称耦合器；

所述DFB激光器的右输出端与分光耦合器的输入端连接，分光耦合器的两个输出端分别与第一2×2耦合器的第一输入端和第二2×2耦合器的第一输入端连接；

第一2×2耦合器的第二输入端与3×3耦合器的第一输入端连接，第二输出端与3×3耦合器的第一输出端连接，进而形成第一光纤环；第二2×2耦合器的第二输入端与3×3耦合器的第三输入端连接，第二输出端与3×3耦合器的第三输出端连接，进而形成第二光纤环；

第一2×2耦合器的第一输出端与第一反射镜垂直连接，第二2×2耦合器的第一输出端与第四反射镜垂直连接，3×3耦合器的第二输入端和第二输出端分别与第二反射镜和第三反射镜垂直连接。

所述分光耦合器为1×2耦合器。

所述第一2×2耦合器、第二2×2耦合器和分光耦合器中至少有一个的耦合功率比为：40/60，所述3×3耦合器的耦合功率比为1：1：1。

所述分光耦合器、第一2×2耦合器、3×3耦合器和第二2×2耦合器之间通过光纤连接。

所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜均为光纤法拉第旋转反射镜。

所述第一2×2耦合器的第一输出端与与第一反射镜之间通过光纤连接，第二2×2耦合器的第一输出端与第四反射镜之间通过光纤连接，3×3耦合器的第二输入端和第二输出端与第二反射镜和第三反射镜之间通过光纤连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明提出了一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置，其稳定性好且成本较低，而且，其通过耦合器以及多路反馈光对半导体激光器的扰动产生混沌激光，有效消除时延信息，有效解决了光反馈产生的混沌激光具有时延信息的问题，而且3×3耦合器的输出特性引入了2π⁄3的相位差，使相位突变的复杂性增加，混沌激光的复杂维度得到提升；适用于混沌保密光通信、超宽带信号发生器、高速随机数产生、光纤传感、光纤网络故障检测等应用领域。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置的结构示意图；

图中：1-DFB激光器，2-分光耦合器，3-第一2×2耦合器，4-3×3耦合器，5-第二2×2耦合器，6-第一反射镜，7-第二反射镜，8-第三反射镜，9-第四反射镜。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置，包括DFB激光器1、分光耦合器2、第一2×2耦合器3、3×3耦合器4、第二2×2耦合器5、第一反射镜6、第二反射镜7、第三反射镜8和第四反射镜9；所述DFB激光器1的右输出端与分光耦合器2的输入端连接，分光耦合器2的两个输出端分别与第一2×2耦合器3的第一输入端和第二2×2耦合器5的第一输入端连接；第一2×2耦合器3的第二输入端与3×3耦合器4的第一输入端连接，第一输出端与第一反射镜6垂直连接，第二输出端与3×3耦合器4的第一输出端连接；第二2×2耦合器5的第二输入端与3×3耦合器4的第三输入端连接，第一输出端与第四反射镜9垂直连接，第二输出端与3×3耦合器4的第三输出端连接；3×3耦合器4的第二输入端和第二输出端分别与第二反射镜7和第三反射镜8垂直连接。

应说明的是，本实施例中，各个耦合器的输入端和输出端指的是分别位于耦合器两侧的端口，即对于同一耦合器来说，其各个输入端位于一侧，各个输出端位于一侧。本实施例中的垂直连接，指的是耦合器的输出端或者输入端输出的光垂直入射到对应的反射镜上。

具体地，本实施例中，所述分光耦合器2为1×2耦合器。

具体地，本实施例中，所述分光耦合器2、第一2×2耦合器3、3×3耦合器4和第二2×2耦合器5之间通过光纤连接。

具体地，本实施例中，所述第一反射镜6、第二反射镜7、第三反射镜8和第四反射镜9均为光纤法拉第旋转反射镜，其不仅是将光沿原路返回，而且将光以相对入射光偏振态90°的正交偏振方向进行反射，损耗低，稳定性好。

具体地，本实施例中，所述第一2×2耦合器3的第一输出端与与第一反射镜6之间通过光纤连接，第二2×2耦合器5的第一输出端与第四反射镜9之间通过光纤连接，3×3耦合器4的第二输入端和第二输出端与第二反射镜7和第三反射镜8之间通过光纤连接。

本实施例中，第一2×2耦合器3与3×3耦合器4之间构成第一光纤环，3×3耦合器4与第二2×2耦合器5之间构成第二光纤环。DFB激光器1发出连续光，经过分光耦合器2后分为两路，一路光经过第一2×2耦合器3进入第一光纤环，另一路经过第二2×2耦合器5进入第二光纤环。由于2*2耦合器的两个输出端信号的相位差是π⁄2，3*3耦合器的三个输出端两两之间的信号相位差都是2π⁄3，使不同路径的反馈光在光纤环中往返传输时，相位发生动态变化，反馈光路之间存在光程差，并发生相互作用；同时，由于3*3耦合器的存在，引入了非π⁄2整数倍的相位差，即2π⁄3，增加了反馈激光的复杂性，最终产生时延抑制的高维混沌光。光进入光纤环后有多路反馈路径，在此只举例说明其中代表性的几路：

1、第一路光进入第一2×2耦合器3的第一输入端a，从其第一输出端b输出，经过第一反射镜6反射后返回第一2×2耦合器3的第一输出端b，然后从第一2×2耦合器3的第一输入端a返回DFB激光器1；

2、第二路光进入第一2×2耦合器3的第一输入端a，从第一2×2耦合器3的第二输出端d输出，进入3×3耦合器4的第一输出端b，从3×3耦合器4的第二输入端c输出，经过第二反射镜7反射回3×3耦合器4的第二输入端c，从3×3耦合器4的第一输出端b输出，经过第一2×2耦合器3返回DFB激光器1，此路光与第一路光的相位差为4π⁄3；

3、第三路光进入第一2×2耦合器3的a端，从第一2×2耦合器3的第二输出端d输出，进入3×3耦合器4的第二输出端b，从3×3耦合器4的第三输出端e输出，进入第二2×2耦合器5的第二输入端a，从第二2×2耦合器5的第二输出端d输出，经过第四反射镜9反射回3×3耦合器4的第二输出端d，最后从第二2×2耦合器5的第一输入端c输出返回DFB激光器1，此路光与第一路光的相位差为7π⁄6；

4、第四路光进入第二2×2耦合器5的第一输入端c，从第二2×2耦合器5的第二输出端b输出，进入3×3耦合器4的第三输出端f，从3×3耦合器4的第一输入端a输出，进入第一2×2耦合器3的第二输入端c，从第一2×2耦合器3的第一输出端b输出，经过第一反射镜6反射回第一2×2耦合器3的第一输出端b，从第一2×2耦合器3的第二输入端c输出，进入3×3耦合器4的第一输入端a，从3×3耦合器4的第二输出端d输出，经过第三反射镜8反射回3×3耦合器4，从3×3耦合器4的第一输入端a输出，进入第一2×2耦合器3的第一输入端c，从第一2×2耦合器3的第一输出端b输出，经过第一反射镜6反射回第一2×2耦合器3，最后返回DFB激光器1，此路光与第一路光的相位差为7π⁄2。

由上述分析可知，本实施例中，可使分光耦合器2输出的两路光强度不一致，为非对称光，提高光路的复杂性；也可以使第一2×2耦合器3、第二2×2耦合器5的两个端口输出的两路光强度不一致，来提高光路的复杂性。

因此，本实施例中，分光耦合器2、第一2×2耦合器3、第二2×2耦合器5中至少有一个耦合器是功率非对称的耦合器，具体地，功率比可以设置为40/60，此外，3×3耦合器4的功率比可以为1:1:1。例如：其设置方式可以如下：

1、分光耦合器2、第一2×2耦合器3的功率比都为50/50，第二2×2耦合器5的功率比为40/60，3×3耦合器4的功率比为1：1：1；

2、分光耦合器2的功率比为50/50，第一2×2耦合器3、第二2×2耦合器5的功率比都为40/60，3×3耦合器4的功率比为1：1：1；

3、分光耦合器2、第一2×2耦合器3、第二2×2耦合器5的功率比都为40/60，3×3耦合器4的功率比为1：1：1。

因此，本发明提供了一种一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置，DFB激光器1发出连续光，经过分光耦合器2分为两路，一路光经过第一2×2耦合器进入第一光纤环，一路经过第二2×2耦合器5进入第二光纤环。光进入光纤环后有多路反馈路径，又由于耦合器引入的相位突变，使得系统中的多路反馈光相位不一致，这些反馈光发生复杂的相互作用并对激光器进行扰动，最终使DFB激光器从左端输出无时延的高维混沌激光。本发明装置结构稳定性好，成本低，解决了现有的混沌发生器所存在的带有时延信息等问题，适用于混沌保密光通信、超宽带信号发生器、高速随机数产生、光纤传感、光纤网络故障检测等应用领域。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

一种非对称多路径相干光反馈的无时延混沌激光产生装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。