CN205543685U - 一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光子集成混沌半导体激光器领域，具体为一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器。解决了现有技术中产生混沌激光的方法具有体积庞大、易受环境影响、输出不稳定等技术问题。一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器，包括半导体制冷器、热沉、准直透镜、透反镜、聚焦透镜、半导体激光器芯片、向半导体激光器芯片供电的电路板以及光纤组件；所述热沉固定于半导体制冷器的上表面，所述半导体激光器芯片固定在电路板上；所述电路板、光纤组件、准直透镜、透反镜、聚焦透镜都固定于热沉上且准直透镜、透反镜以及聚焦透镜顺次位于半导体激光器芯片的出射光路上；所述光纤组件的一个端口位于聚焦透镜的出射光路上。
Description
技术领域
本实用新型涉及光子集成混沌半导体激光器领域，具体为一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器。
背景技术
混沌激光器是一种新型的、重要的科学研究工具，因为混沌激光在高速真随机密钥产生、混沌保密通信和混沌密钥分发、混沌激光雷达和混沌光时域反射仪、混沌超宽带脉冲(UWB)信号产生、相干长度可调谐光源以及混沌计算等方面的应用发展迅速，所以混沌激光器已经成为未来的研究热点。
混沌激光是半导体激光器输出不稳定性的一种特殊形式，具有内在随机性、初值敏感性、非规则的有序性等特性。目前国内外学者进行了大量的研究，主要有三种方式对半导体激光器进行扰动产生混沌激光，分别是：（1）光反馈方式（2）光注入方式（3）光电反馈方式。
然而，以上的混沌激光产生方法，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具有体积庞大，易受环境影响、输出不稳定的特点。由于混沌激光的广泛应用，由各种外部分立光学元件搭建而成的混沌激光设备，已经不能满足要求，而要真正实现大容量、低功耗混沌激光设备，则必须研制体积小、性能稳定、低成本的光子集成混沌半导体激光器。因此本实用新型设计出一种光子集成混沌半导体激光器，以克服上述问题。
发明内容
本实用新型针对现有技术中产生混沌激光的方法具有体积庞大、易受环境影响、输出不稳定等技术问题而提出的一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器。
本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器，包括半导体制冷器、热沉、准直透镜、透反镜、聚焦透镜、半导体激光器芯片、向半导体激光器芯片供电的电路板以及光纤组件；所述热沉固定于半导体制冷器的上表面，所述半导体激光器芯片固定在电路板上表面；所述电路板、光纤组件、准直透镜、透反镜、聚焦透镜都固定于热沉上表面且准直透镜、透反镜、聚焦透镜以及光纤组件顺次位于半导体激光器芯片的出射光路上；其中光纤组件的一个端口位于聚焦透镜的出射光路上。
进一步的，还包括一个其上开有出光口的壳体；所述半导体制冷器、热沉、准直透镜、透反镜、聚焦透镜、半导体激光器芯片、电路板和光纤组件均位于壳体内；其中光纤组件的另一端口通过出光口由壳体内部伸至壳体外部。
进一步的，还包括均固定在电路板上的热敏电阻和光电探测器；所述光电探测器位于与半导体激光器芯片的出射端相反的一侧；所述光电探测器、半导体激光器芯片、准直透镜、透反镜、聚焦透镜以及光纤组件顺次位于同一直线上。
所述半导体激光器芯片、热敏电阻、光电探测器都通过焊料粘贴在电路板上。
更具体的，透反镜是镀有透反膜的平面镜，反馈率在0.15%—15%之间。
更具体的，半导体激光器芯片、热敏电阻、光电探测器和电路板相应的正负极之间用金线连接，电路板相应的电极和引脚采用金丝键合的方式进行连接。
通过给引脚加电使半导体激光器发光，光经过准直透镜射到透反镜上，透反镜给半导体激光器提供反馈产生混沌激光，混沌激光经准直透镜后有一部分光通过透反镜再经聚焦透镜汇聚，最后由光纤组件接收并导出。
与现有技术相比，本实用新型提供一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器，此实用新型中添加透反镜并通过透反镜给半导体激光器芯片提供反馈，使得反馈光对半导体激光器产生足够强的光扰动作用以达到产生混沌光的目的，这一结构使由各种外部分立光学元件搭建而成的混沌半导体激光器实现了集成化。
附图说明
图1本实用新型结构示意图。
1-壳体、2-引脚、3-半导体制冷器、4-热沉、5-准直透镜、6-透反镜、7-聚焦透镜、8-半导体激光器芯片、9-热敏电阻、10-出光口、11-光纤组件、12-光电探测器。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型实施例中的一种技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1，本实用新型提供一种光子集成混沌半导体激光器，其结构包括：壳体1、引脚2、半导体制冷器3、热沉4、准直透镜5、透反镜6、聚焦透镜7、半导体激光器芯片8、热敏电阻9、出光口10、光纤组件11、光电探测器12。
所述壳体1底部采用导热性较好的纯铜，两边对称设有引脚2接口；所述引脚2两边对称设置，总计至少8根；所述半导体制冷器3采用帕尔贴原理制成，当半导体激光器芯片8的工作温度超过设置值时给半导体制冷器3正向加电流进行制冷散热，当半导体激光器芯片8的工作温度没有达到设置温度值时给半导体激光器芯片8反向加电进行升温加热，这样即可实现其对温度的控制，半导体制冷器3在壳体1内部，与壳体1紧密接触的是半导体制冷器的热面且半导体制冷器3周围使用隔热材料做成隔热圈（图中未标出）以减少制热面产生的热量向制冷面传递；所述热沉4采用导热系数较大的纯铜，厚度不小于0.15cm，在半导体制冷器3上部且与半导体制冷器3的冷面接触；所述半导体激光器芯片8、所述热敏电阻9、所述光电探测器12都贴在电路板上，其中所述热敏电阻9采用贴片式热敏电阻用于监测激光器工作温度，所述光电探测器12用于探测激光器是否出光；所述电路板、所述光纤组件11、所述准直透镜5、所述透反镜6、所述聚焦透镜7都固定于所述热沉4上且光纤组件11、准直透镜5、透反镜6、聚焦透镜7位于同一直线上使光可通过；所述准直透镜5直径为2.5mm，焦距是0.7mm用于将光压缩准直；所述透反镜6是镀有透反膜的平面镜，当光经过准直透镜5射到透反镜上时，由于透反镜6上镀有透反膜，透反膜使一部分光反射回半导体激光器芯片8给半导体激光器芯片8提供反馈，虽然反馈率达到0.01%—10%之间时可以产生混沌光，但考虑到准直过程中的衰减及反馈光进入芯片的耦合效率，透反镜的反馈率设为0.15%—15%之间；所述聚焦透镜7直径为3mm，焦距为1.8mm用于将准直光汇聚；所述半导体激光器芯片8、所述热敏电阻9、所述光电探测器12和电路板相应的正负极之间用金线连接，电路板相应的电极和引脚采用金丝键合的方式进行连接。
当外界给相应引脚加电流时半导体激光器芯片8发光，激光照射到所述准直透镜5上，所述准直透镜5压缩激光发散角，随后经过透反镜6，透反镜6使一部分光反射回半导体激光器芯片8给半导体激光器芯片8提供反馈，产生混沌激光，一部分混沌激光再通过透反镜6再经过所述聚焦透镜7将准直光汇聚，汇聚光再由光纤组件11进行接收并导出。半导体激光器芯片8同时将一部分光给光电探测器12，用于监测半导体激光器芯片8是否发光。
Claims (9)
1.一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器，其特征在于，包括半导体制冷器（3）、热沉（4）、准直透镜（5）、透反镜（6）、聚焦透镜（7）、半导体激光器芯片（8）、向半导体激光器芯片（8）供电的电路板以及光纤组件（11）；所述热沉（4）固定于半导体制冷器（3）的上表面，所述半导体激光器芯片（8）固定在电路板上表面；所述电路板、光纤组件（11）、准直透镜（5）、透反镜（6）、聚焦透镜（7）都固定于热沉（4）上表面且准直透镜（5）、透反镜（6）、聚焦透镜（7）以及光纤组件（11）顺次位于半导体激光器芯片（8）的出射光路上；其中光纤组件（11）的一个端口位于聚焦透镜（7）的出射光路上。
2.如权利要求1所述的一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器，其特征在于，还包括一个其上开有出光口（10）的壳体（1）；所述半导体制冷器（3）、热沉（4）、准直透镜（5）、透反镜（6）、聚焦透镜（7）、半导体激光器芯片（8）、电路板和光纤组件（11）均位于壳体（1）内；其中光纤组件（11）的另一端口通过出光口（10）由壳体（1）内部伸至壳体（1）外部。
3.如权利要求2所述的一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器，其特征在于，还包括均固定在电路板上的热敏电阻（9）和光电探测器（12）；所述光电探测器（12）位于与半导体激光器芯片（8）的出射端相反的一侧；所述光电探测器（12）、半导体激光器芯片（8）、准直透镜（5）、透反镜（6）、聚焦透镜（7）以及光纤组件（11）顺次位于同一直线上。
4.如权利要求1~3任一项所述的一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器，其特征在于，透反镜（6）是镀有透反膜的平面镜，反馈率在0.15%—15%之间。
5.如权利要求3所述的一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器，其特征在于，所述壳体（1）底部采用纯铜制成，两边对称设有引脚（2）；所述引脚（2）总计至少8根；半导体激光器芯片（8）、热敏电阻（9）、光电探测器（12）和电路板相应的正负极之间用金线连接，电路板相应的电极和引脚（2）采用金丝键合的方式进行连接。
6.如权利要求2或3所述的一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器，其特征在于，半导体制冷器（3）的热面与壳体（1）底部内壁紧密接触且半导体制冷器（3）周围使用隔热材料做成隔热圈。
7.如权利要求1~3任一项所述的一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器，其特征在于，所述热沉（4）采用纯铜制成，厚度不小于0.15cm，固定在半导体制冷器（3）上部且与半导体制冷器（3）的冷面接触。
8.如权利要求1~3任一项所述的一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器，其特征在于，所述准直透镜（5）直径为2.5mm，焦距是0.7mm。
9.如权利要求1~3任一项所述的一种带透反镜的模块集成混沌半导体激光器，其特征在于，所述聚焦透镜（7）直径为3mm，焦距为1.8mm。
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