CN110278037B - 基于dbr激光器的波长混沌信号发生装置 - Google Patents

基于dbr激光器的波长混沌信号发生装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110278037B
CN110278037B CN201910373322.3A CN201910373322A CN110278037B CN 110278037 B CN110278037 B CN 110278037B CN 201910373322 A CN201910373322 A CN 201910373322A CN 110278037 B CN110278037 B CN 110278037B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dbr laser
chaotic
signal
laser
wavelength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910373322.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110278037A (zh
Inventor
张明江
柴萌萌
乔丽君
张建忠
王涛
徐浩
杨强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201910373322.3A priority Critical patent/CN110278037B/zh
Publication of CN110278037A publication Critical patent/CN110278037A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110278037B publication Critical patent/CN110278037B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters
    • H04B10/505—Laser transmitters using external modulation
    • H04B10/5059—Laser transmitters using external modulation using a feed-forward signal generated by analysing the optical or electrical input
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters
    • H04B10/505—Laser transmitters using external modulation
    • H04B10/5059—Laser transmitters using external modulation using a feed-forward signal generated by analysing the optical or electrical input
    • H04B10/50595—Laser transmitters using external modulation using a feed-forward signal generated by analysing the optical or electrical input to control the modulator DC bias

Abstract

本发明公开了一种基于DBR激光器的波长混沌信号发生装置，包括：反射镜，DBR激光器，耦合器，光电探测器，电放大器，T型偏置器。DBR激光器的一部分输出光经过反射镜回到激光器有源区形成混沌光，DBR激光器输出的混沌光信号经过光电探测器转化为混沌电信号，该混沌电信号经过电放大器传输至T型偏置器，与外加偏置电流I2叠加，共同控制DBR光栅区的偏置电流，使得DBR激光器输出一种以波长为动力学变量的高维混沌信号。

Description

基于DBR激光器的波长混沌信号发生装置
技术领域
本发明属于光通信技术领域，涉及保密光通信中混沌信号的产生，具体为一种基于DBR激光器的波长混沌信号发生装置。
背景技术
混沌信号是激光器输出不稳定的一种特殊形式，在一定的外部扰动下，激光器的输出信号（光强、相位、波长）在时域上随机变化，具有类似噪声的特性。
混沌激光光源在保密光通信、信号加密以及密钥分发等领域都有着重要的应用，这主要依赖于混沌信号的复杂度和不可预测性，目前，国内外学者基于不同的外部扰动装置提出了很多混沌信号发生装置，主要是基于光反馈、光注入、光电反馈等结构，这些研究产生的混沌信号主要是在强度方面产生丰富的非线性动力学。为了加强系统的保密性，希望得到高维混沌动力学。
波长混沌最早由Jean-Pierre Goedgebuer提出（Goedgebuer J P, Larger L,Porte H, et al. Chaos in wavelength with a feedback tunable laser diode[J].Physical Review E Statistical Physics Plasmas Fluids & RelatedInterdisciplinary Topics, 1998, 57(57):2795-2798.），提出了一种由一个双电极DBR激光器和一个反馈环组成的结构，该信号发生系统是通过一个双折射板结构实现波长到功率的非线性变化，最终产生波长混沌的。该课题组还将波长混沌应用于混沌同步系统中的混沌信号发生系统（Larger L. Secure optical telecommunications using chaos inwavelength for signal transmission[C]// International Conference onCorrelation Optics. 1999.）。赵清春等人仿真研究了波长混沌的时延抑制等动力学特性（Zhao Q , Yin H , Shi W , et al. Identification and suppression of the timedelay signature of wavelength chaos[J]. Optical Review, 2016, 23(4):689-694.）。波长混沌是指在波长特性（区别与在功率强度特性）上呈现非线性动力学的状态，波长混沌信号具有高复杂性，是一种高维的混沌信号，可以保证混沌加密的高安全性。
因此本发明提出一种基于DBR激光器的波长混沌信号发生装置，该装置的非线性触发系统为DBR激光器与反射镜构成的单反馈系统。
发明内容
本发明目的是提出一种基于DBR激光器的波长混沌信号发生装置，该装置产生的混沌信号在波长特性上是混沌的，具有丰富的非线性动力学，该装置结构简单、稳定性强。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种基于DBR激光器的波长混沌信号发生装置，包括：反射镜，DBR激光器，80:20耦合器，光电探测器，电放大器，T型偏置器。
所述DBR激光器为两段式结构，包括光栅区和增益区，光栅区上设有光栅区电极，增益区上设有增益区电极。
所述DBR激光器的增益区输出端设置有反射镜，即DBR激光器的一部分输出光经过反射镜回到增益区；所述DBR激光器的光栅区输出端输出的混沌光信号输入至耦合器，所述耦合器将80%的光信号输入到光电探测器、其将20%的光信号输入到探测系统；所述光电探测器输出电信号至电信号放大器；所述电信号放大器输出端与T型偏置器的射频端口连接，汇入混沌电信号i；所述T型偏置器的直流端口外加调节偏置电流I2；所述增益区电极外加调节偏置电流I1，所述光栅区电极外加调节偏置电流（I2+i）。
DBR激光器与反射镜构成混沌信号发生装置，该装置输出的混沌光信号经过耦合 器、光电探测器转化电信号，经电放大器输出混沌电信号i，并传输至T型偏置器，与直流电 信号I2叠加，共同调制DBR激光器的布拉格光栅区。该装置中DBR激光器输出的激光信号经 过单反射镜反射回到激光器增益区，产生混沌信号，是该系统中的非线性信号产生环节。该 装置的波长调谐过程为：DBR激光器为双电极结构（包括光栅区电极和增益区电极），分别用 I1和I2控制激光器的增益区电极和光栅区电极，调节I1和I2的偏置电流确定光栅的初始波 长
Figure 636669DEST_PATH_IMAGE001
（调谐范围最大为15~20nm），由于DBR激光器输出的是混沌光信号，混沌光信号经过光 电探测器转化为变化的电信号i，电流i与I2通过T型偏置器叠加调制DBR激光器的光栅区， 使得DBR激光器输出一种以波长为动力学变量的高维混沌信号。
本发明设计合理，DBR激光器在单反馈扰动联合随机偏置电流调制的作用下，产生了丰富的非线性动力学，该输出光信号在波长、强度等方面均呈现混沌特性，是一种高维非线性动力学；该装置结构简单，稳定性强，易于操作。
附图说明
图1表示本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
一种基于DBR激光器的波长混沌信号发生装置，如图1所示，包括：反射镜，DBR激光器，80:20耦合器，光电探测器，电放大器，T型偏置器。
DBR激光器为两段式结构，包括光栅区和增益区，光栅区上设有光栅区电极，增益区上设有增益区电极。
DBR激光器的增益区输出端设置有反射镜，即DBR激光器的一部分输出光经过反射镜回到增益区；DBR激光器的光栅区输出端输出的混沌光信号输入至耦合器，耦合器将80%的光信号输入到光电探测器（PD转化成电信号调制DBR激光器的光栅区）、其将20%的光信号输入到探测系统；光电探测器输出电信号至电信号放大器；电信号放大器输出端与T型偏置器的射频端口连接，汇入混沌电信号i；T型偏置器的直流端口外加调节偏置电流I2；增益区电极外加调节偏置电流I1，光栅区电极外加调节偏置电流（I2+i）。
DBR激光器与反射镜构成混沌信号发生装置，该装置输出的混沌光信号经过耦合器、光电探测器转化电信号，经放大器传输至T型偏置器，与直流电信号I2叠加，共同调制DBR激光器的布拉格光栅区。
其中，DBR激光器的波长可通过光栅区偏置电流与增益区偏置电流调谐，波长调谐范围最大为15~20nm。
反射镜为DBR激光器提供外部扰动，DBR激光器的一部分输出光经过反射镜回到增益区，直接作用于激光器腔内的光场，使得激光器输出不稳定的激光。
耦合器（80:20）将DBR激光器输出的光分为两路，80％光信号输入到光电探测器转化成电信号，20％光信号输出到探测系统。
光电探测器提供从光功率到电信号的线性变换，光电探测器的灵敏度决定着波长的分辨率。
电放大器用于调节光电探测器输出的电信号的大小。
T型偏置器的直流端口连接外加偏置电流I2，射频端口连接电信号放大器的输出端，直流I2通过T型偏置器汇入混沌电信号i，共同调制DBR激光器光栅区。
具体应用时，装置中DBR激光器输出的激光信号经过单反射镜反射回到激光器增 益区，产生混沌信号，是该系统中的非线性信号产生环节。该装置的波长调谐过程为：DBR激 光器为双电极结构（包括光栅区电极和增益区电极），分别用I1和（I2+i）控制激光器的增益 区电极和光栅区电极，调节偏置电流I1和I2确定光栅的初始波长
Figure 757072DEST_PATH_IMAGE002
（调谐范围最大为15~ 20nm），由于DBR激光器输出的是混沌光信号，混沌光信号经过光电探测器转化为变化的电 信号i，电流i与I2通过T型偏置器叠加调制DBR激光器的光栅区。其中DBR 激光器光栅区的 波长调谐曲线是非线性的。DBR输出的混沌激光信号通过耦合器（80：20），一部分输入到PD 转化成电信号调制DBR激光器的光栅区偏置电流；另一部分则输出进入探测系统。在该装置 中，DBR激光器受到单反射镜的扰动，产生强度混沌，同时光栅区受到随机电信号的调制，产 生波长混沌，光栅区外加偏置电流载流子浓度的改变也会对损耗进行调制，也会导致强度 调制。因此输出的信号是高维非线性的，信号复杂度高。
以上具体实施例仅对本发明做示例性的说明，该实施案例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，任何以本发明为基础解决基本相同的技术问题，或实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，均属于本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于DBR激光器的波长混沌信号发生装置，其特征在于，包括：反射镜，DBR激光器，80:20耦合器，光电探测器，电放大器，T型偏置器；
所述DBR激光器为两段式结构，包括光栅区和增益区，光栅区上设有光栅区电极，增益区上设有增益区电极；
所述DBR激光器的增益区输出端设置有反射镜，即DBR激光器的一部分输出光经过反射镜回到增益区；所述DBR激光器的光栅区输出端输出的混沌光信号输入至耦合器，所述耦合器将80%的光信号输入到光电探测器、其将20%的光信号输入到探测系统；所述光电探测器输出电信号至电信号放大器；所述电信号放大器输出端与T型偏置器的射频端口连接，汇入混沌电信号i；所述T型偏置器的直流端口外加调节偏置电流I2；所述增益区电极外加调节偏置电流I1，所述光栅区电极外加调节偏置电流（I2+i）。
CN201910373322.3A 2019-05-07 2019-05-07 基于dbr激光器的波长混沌信号发生装置 Active CN110278037B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910373322.3A CN110278037B (zh) 2019-05-07 2019-05-07 基于dbr激光器的波长混沌信号发生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910373322.3A CN110278037B (zh) 2019-05-07 2019-05-07 基于dbr激光器的波长混沌信号发生装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110278037A CN110278037A (zh) 2019-09-24
CN110278037B true CN110278037B (zh) 2022-02-01

Family

ID=67959617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910373322.3A Active CN110278037B (zh) 2019-05-07 2019-05-07 基于dbr激光器的波长混沌信号发生装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110278037B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112615710B (zh) * 2020-12-08 2022-06-21 太原理工大学 基于dbr激光器波长键控同步的密钥分发系统

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06310790A (ja) * 1992-10-30 1994-11-04 Olympus Optical Co Ltd 光カオス制御装置
US6018582A (en) * 1996-01-05 2000-01-25 France Telecom Optical transmission system implementing encrypting by deterministic chaos
WO2008006825A1 (fr) * 2006-07-13 2008-01-17 Thales Detecteur d'objets par analyse d'echos hyperfrequences dans une enceinte a chaos variable
CN102842845A (zh) * 2012-09-11 2012-12-26 哈尔滨工程大学 一种混沌激光控制器
CN103368653A (zh) * 2013-07-22 2013-10-23 太原理工大学 一种类似白噪声的宽带混沌信号的产生方法及装置
CN203466821U (zh) * 2013-09-23 2014-03-05 电子科技大学 可调谐光混沌信号发生装置
CN106932925A (zh) * 2017-05-03 2017-07-07 南京大学 一种基于混沌信号的偏置控制装置及方法
CN107086904A (zh) * 2017-05-23 2017-08-22 西南大学 中心波长可调谐的宽带混沌信号发生装置
CN109167250A (zh) * 2018-08-15 2019-01-08 武汉光迅科技股份有限公司 一种集成混沌激光器芯片及激光器
CN109687287A (zh) * 2019-01-29 2019-04-26 太原理工大学 一种集成的光反馈垂直外腔面发射混沌激光器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2136444A1 (en) * 2008-06-20 2009-12-23 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Coupled cavity laser diode for generating chaotic signals
US9304740B2 (en) * 2012-10-09 2016-04-05 King Abdullah University Of Science And Technology Chaos-based pseudo-random number generation
US9425799B2 (en) * 2014-03-05 2016-08-23 University Of Hawaii Reconfigurable logic gates using chaotic dynamics

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06310790A (ja) * 1992-10-30 1994-11-04 Olympus Optical Co Ltd 光カオス制御装置
US6018582A (en) * 1996-01-05 2000-01-25 France Telecom Optical transmission system implementing encrypting by deterministic chaos
WO2008006825A1 (fr) * 2006-07-13 2008-01-17 Thales Detecteur d'objets par analyse d'echos hyperfrequences dans une enceinte a chaos variable
CN102842845A (zh) * 2012-09-11 2012-12-26 哈尔滨工程大学 一种混沌激光控制器
CN103368653A (zh) * 2013-07-22 2013-10-23 太原理工大学 一种类似白噪声的宽带混沌信号的产生方法及装置
CN203466821U (zh) * 2013-09-23 2014-03-05 电子科技大学 可调谐光混沌信号发生装置
CN106932925A (zh) * 2017-05-03 2017-07-07 南京大学 一种基于混沌信号的偏置控制装置及方法
CN107086904A (zh) * 2017-05-23 2017-08-22 西南大学 中心波长可调谐的宽带混沌信号发生装置
CN109167250A (zh) * 2018-08-15 2019-01-08 武汉光迅科技股份有限公司 一种集成混沌激光器芯片及激光器
CN109687287A (zh) * 2019-01-29 2019-04-26 太原理工大学 一种集成的光反馈垂直外腔面发射混沌激光器

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chaos in wavelength with a feedback tunable laser diode;Goedgebuer, JP等;《PHYSICAL REVIEW E》;19980331;全文 *
Identification and suppression of the time delay signature of wavelength chaos;Zhao, QC;《OPTICAL REVIEW》;20160831;全文 *
Time-delay-signature-suppressed broadband chaos generated by scattering feedback and optical injection;JIANZHONG ZHANG等;《APPLIED OPTICS》;20180801;全文 *
宽带混沌产生与混沌光时域反射测量;王安帮;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)基础科学辑》;20150215;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110278037A (zh) 2019-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Goedgebuer et al. Optical communication with synchronized hyperchaos generated electrooptically
Zhao et al. Physical layer encryption for WDM optical communication systems using private chaotic phase scrambling
US6704420B1 (en) Device for sending or receiving a signal encrypted using deterministic chaos
Goedgebuer et al. Optical cryptosystem based on synchronization of hyperchaos generated by a delayed feedback tunable laser diode
Qi et al. Optical generation and distribution of continuously tunable millimeter-wave signals using an optical phase modulator
Wang et al. Experiment on 10-Gb/s message transmission using an all-optical chaotic secure communication system
Zhao et al. Wideband time delay signature-suppressed chaos generation using self-phase-modulated feedback semiconductor laser cascaded with dispersive component
CN112615710B (zh) 基于dbr激光器波长键控同步的密钥分发系统
CN108508676B (zh) 基于相位调制和光纤腔孤子的间隔可调光频梳及产生方法
Zhao et al. Parallel generation of low-correlation wideband complex chaotic signals using CW laser and external-cavity laser with self-phase-modulated injection
Fu et al. Photonic ultra-wideband monocycle pulse generation using a single electro-optic modulator
Shtaif et al. Noise characteristics of nonlinear semiconductor optical amplifiers in the Gaussian limit
Uchida et al. Characteristics of chaotic masking in synchronized semiconductor lasers
CN108768528A (zh) 基于载波抑制产生八倍频毫米波的光载无线通信系统
CN112653545B (zh) 基于dfb激光器注入光功率键控的密钥分发系统
Zhu et al. An optically coupled electro-optic chaos system with suppressed time-delay signature
KR19990055420A (ko) 반도체 광 증폭기와 편광 간섭계를 이용한 완전 광 파장 변환기
CN110278037B (zh) 基于dbr激光器的波长混沌信号发生装置
Tang et al. Optical chaotic communication using correlation demodulation between two synchronized chaos lasers
Zhao et al. Semiconductor laser-based multi-channel wideband chaos generation using optoelectronic hybrid feedback and parallel filtering
CN113890721B (zh) 具有随机密钥与复杂熵源的光混沌保密通信系统
CN111555718B (zh) 一种超宽带光生毫米波噪声发生器
Lu et al. Bit-error-rate performance dependence on pump and signal powers of the wavelength converter based on FWM in semiconductor optical amplifiers
CN114362914A (zh) 一种基于时延双平衡探测结构的相位混沌激光通信系统
WO2020133612A1 (zh) 一种并行全光数字混沌数据选择器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant