本實(shí)用新型涉及光電信息科學(xué)領(lǐng)域，特別涉及到一種基于硅光子微腔的光混沌產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)：

光混沌作為混沌理論的一個(gè)分支，涵蓋了混沌同步保密通信、高性能的光探測(cè)和測(cè)距，超速物理隨機(jī)數(shù)生成等領(lǐng)域，發(fā)展得十分迅速，現(xiàn)有技術(shù)光混沌產(chǎn)生的方法大都是利用半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生混沌，存在著半導(dǎo)體激光器不可與CMOS集成、不能大批量生產(chǎn)和成本較高等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提出一種可與CMOS集成、能大批量生產(chǎn)且成本較低的光混沌產(chǎn)生裝置，從硅光子微腔內(nèi)獲取光混沌的方法，在以硅光子微腔中的Drude離子體和光學(xué)振蕩耦合為基礎(chǔ)，確立了系統(tǒng)進(jìn)入光混沌的具體演化路徑。并對(duì)其包括耦合振蕩，雙光子吸收，自由載流子，熱光動(dòng)力學(xué)等相關(guān)物理機(jī)制耦合過(guò)程進(jìn)行了刻畫(huà)。

本實(shí)用新型基于硅光子微腔的光混沌產(chǎn)生裝置，包括可調(diào)諧激光器、摻鉺光纖放大器EDFA、光纖偏振控制器FPC、光隔離器OI、偏振光片、硅光子微腔和光電探測(cè)器PD；

所述可調(diào)諧激光器、摻鉺光纖放大器、光纖偏振控制器、光隔離器Ⅰ、偏振光片、硅光子微腔、光隔離器Ⅱ和光電探測(cè)器依次連接；并且，在偏振光片和硅光子微腔的前后設(shè)置有透鏡或顯微物鏡；其中，所述硅光子微腔是指在硅光子晶體由缺陷引入的微腔以及若干引入光的波導(dǎo)構(gòu)成的硅光子微腔器件；所述雙光子吸收效應(yīng)是指在硅光子微腔中，腔內(nèi)約束光場(chǎng)在腔體表面通過(guò)雙光子吸收過(guò)程產(chǎn)生熱量并激發(fā)出自由載流子的過(guò)程；所述耦合振蕩效應(yīng)是指在雙光子吸收、自由載流子和熱光效應(yīng)的作用下，注入光子、微腔Q值、耦合波導(dǎo)和頻率失諧量與微腔內(nèi)光場(chǎng)之間形成了耦合振蕩。

進(jìn)一步的，所述可調(diào)諧激光器的型號(hào)為Santec TSL-510C。

本實(shí)用新型基于硅光子微腔的光混沌產(chǎn)生裝置的有益效果是以硅光子微腔器件產(chǎn)生混沌，使其可以完全CMOS集成，制造成本低，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)；且具有更小的模式體積和更高的品質(zhì)因子，擁有高的局域能量密度；具有較好的控光性能，有利于對(duì)光進(jìn)行直接操作處理；能夠?qū)崿F(xiàn)低閾值的工作，完全集成，實(shí)際穩(wěn)定性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

附圖1為一種基于硅光子微腔的光混沌產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為硅光子微腔的耦合機(jī)制示意圖。

附圖3為硅光子微腔內(nèi)的振蕩起始階段示意圖。

附圖4為硅光子微腔內(nèi)的自脈動(dòng)階段示意圖。

附圖5為硅光子微腔內(nèi)的光混沌振蕩示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

附圖1為一種基于硅光子微腔的光混沌產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，本實(shí)用新型基于硅光子微腔的光混沌產(chǎn)生裝置，包括可調(diào)諧激光器（Santec TSL-510C）、摻鉺光纖放大器（EDFA）、光纖偏振控制器（FPC）、光隔離器Ⅰ（OI）、偏振光片（POL）、硅光子微腔（Chip）和光電探測(cè)器（PD）。

可調(diào)諧激光器（Santec TSL-510C）、摻鉺光纖放大器（EDFA）、光纖偏振控制器（FPC）、光隔離器Ⅰ（OI）、偏振光片（POL）、硅光子微腔（Chip）、光隔離器Ⅱ（OI）和光電探測(cè)器（PD）依次連接；并且，在偏振光片（POL）和硅光子微腔（Chip）的前后設(shè)置有透鏡或顯微物鏡；可調(diào)諧激光器（Santec TSL-510C）產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的激光，輸出的光經(jīng)過(guò)摻鉺光纖放大器（EDFA）直接將光信號(hào)進(jìn)行放大增強(qiáng)后，經(jīng)過(guò)光纖偏振控制器(FPC) 將光轉(zhuǎn)變?yōu)榫€(xiàn)偏振光的偏振調(diào)控，然后再通過(guò)光隔離器Ⅰ（OI）和透鏡，耦合注入硅光子微腔中。從硅光子微腔輸出的光，經(jīng)過(guò)顯微物鏡的收集，通過(guò)光隔離器Ⅱ（OI）后，注入到光電探測(cè)器（PD）中，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，所獲得的信號(hào)被存儲(chǔ)示波器和電子頻譜分析儀 (Agilent N9000A)記錄和分析；光隔離器Ⅱ（OI）確保了光的單向傳輸，可以防止外界的光對(duì)硅光子微腔的干擾，也可以防止硅光子微腔端面反射的光反向耦合進(jìn)入可調(diào)諧激光器中構(gòu)成干擾。其中，硅光子微腔是指在硅光子晶體由缺陷引入的微腔以及若干引入光的波導(dǎo)構(gòu)成的硅光子微腔器件，能產(chǎn)生雙光子吸收和耦合振蕩效應(yīng)，雙光子吸收效應(yīng)是指在硅光子微腔中，腔內(nèi)約束光場(chǎng)在腔體表面通過(guò)雙光子吸收過(guò)程產(chǎn)生熱量并激發(fā)出自由載流子的過(guò)程，耦合振蕩效應(yīng)是指在雙光子吸收、自由載流子和熱光效應(yīng)的作用下，注入光子、微腔Q值、耦合波導(dǎo)和頻率失諧量與微腔內(nèi)光場(chǎng)之間形成了耦合振蕩。

附圖2為硅光子微腔的耦合機(jī)制示意圖，由圖可知，本實(shí)用新型硅光子微腔的耦合機(jī)制為：在硅光子微腔中，腔內(nèi)約束光場(chǎng)在光子晶體腔體的表面會(huì)通過(guò)雙光子吸收過(guò)程產(chǎn)生熱量和激發(fā)出自由載流子。其中，雙光子吸收過(guò)程還會(huì)直接引起硅光子微腔Q值的改變。所述微腔Q值是衡量微腔質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)。微腔Q值越高，也就越容易產(chǎn)生混沌。而自由載流子會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致自由載流子吸收和自由載流子散射。自由載流子吸收會(huì)影響硅光子微腔Q值的改變。而自由載流子散射也會(huì)進(jìn)一步影響微腔的頻率失諧量。而之前雙光子吸收過(guò)程產(chǎn)生的熱也會(huì)通過(guò)熱光效應(yīng)直接改變硅光子微腔的頻率失諧量。于是，注入光子、耦合波導(dǎo)、微腔Q值、微腔頻率失諧量與腔內(nèi)光場(chǎng)之間具有了復(fù)雜的耦合關(guān)系，這種復(fù)雜的耦合機(jī)制就給混沌的存在提供足夠的自由度空間，從而在合適的光驅(qū)動(dòng)作用下導(dǎo)致了混沌振蕩的產(chǎn)生。

具體實(shí)施例1

附圖3為當(dāng)注入光波長(zhǎng)為1573.6 nm時(shí)，硅光子微腔內(nèi)的振蕩起始階段的輸出結(jié)果。由圖可知，從圖中可見(jiàn)時(shí)間序列的起伏基本處于背景噪聲水平，而相圖軌跡基本龜縮于一點(diǎn)，在頻譜圖上有微弱的信號(hào)出現(xiàn)在120MHz附近，這一列結(jié)果說(shuō)明此時(shí)硅光子微腔處于振蕩的起始階段。

具體實(shí)施例2

附圖4為當(dāng)注入光波長(zhǎng)為1573.8nm時(shí)，硅光子微腔內(nèi)出現(xiàn)的自脈動(dòng)情況。從左圖中可見(jiàn)，時(shí)間序列出現(xiàn)一些自發(fā)的脈動(dòng)，這些脈動(dòng)會(huì)突然的偏離平衡點(diǎn)然后迅速的塌縮回平衡點(diǎn)。相圖顯示，系統(tǒng)大部分時(shí)候圍繞平衡點(diǎn)振蕩。偶爾的突發(fā)回經(jīng)過(guò)大約2個(gè)周期的振蕩回歸平衡點(diǎn)。進(jìn)一步的頻譜測(cè)量顯示系統(tǒng)有了120MHz的振蕩峰外，在0-40MHz附近出現(xiàn)了強(qiáng)烈的低頻振蕩。這個(gè)低頻振蕩對(duì)應(yīng)的就是自脈動(dòng)信號(hào)。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明硅光子微腔已經(jīng)在向更復(fù)雜的混沌態(tài)過(guò)渡。

具體實(shí)施例3

附圖5為當(dāng)注入光波長(zhǎng)為1575.1nm時(shí)，微腔內(nèi)出現(xiàn)的光混沌振蕩現(xiàn)象。首先系統(tǒng)的時(shí)間序列出現(xiàn)一些復(fù)雜的非周期的振蕩。這些振蕩的相軌跡不再重復(fù)，而是不斷的圍繞吸引子中心進(jìn)行延展和拉伸。而進(jìn)一步的頻譜測(cè)量則顯示測(cè)試的信號(hào)頻譜是連續(xù)從低頻段一直覆蓋到測(cè)量的截止點(diǎn)200MH處。這些時(shí)域和頻域的測(cè)試結(jié)果均明確的說(shuō)明了光混沌的產(chǎn)生。

顯然，本實(shí)用新型基于硅光子微腔的光混沌產(chǎn)生裝置以硅光子微腔器件產(chǎn)生混沌，使其可以完全CMOS集成，制造成本低，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)；且具有更小的模式體積和更高的品質(zhì)因子，擁有高的局域能量密度；具有較好的控光性能，有利于對(duì)光進(jìn)行直接操作處理；能夠?qū)崿F(xiàn)低閾值的工作，完全集成，實(shí)際穩(wěn)定性強(qiáng)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。