[发明专利]一种随机散射光反馈的InP基单片集成混沌半导体激光器芯片

说明书

本发明涉及集成混沌半导体激光器，具体是一种随机散射光反馈的InP基单片集成混沌半导体激光器芯片。本发明有效解决了现有混沌激光源体积大、混沌信号带有时延特征、带宽窄以及光与光波导的耦合效率低的问题。随机散射光反馈的InP基单片集成混沌半导体激光器芯片由：左分布式反馈半导体激光器，双向放大的半导体光放大器，左无源光波导部分，掺杂无源光波导部分，右无源光波导部分，右分布式反馈半导体激光器六部分组成。具体包括：N⁺电极层，N型衬底，InGaAsP下限制层，无掺杂InGaAsP多量子阱有源区层，杂质，分布反馈Bragg光栅，InGaAsP上限制层，P型重掺杂的InP盖层，P型重掺杂InGaAs接触层，P⁺电极层，出光口，隔离沟。

技术领域

本发明涉及集成混沌激光器，具体是一种随机散射光反馈的InP基单片集成混沌半导体激光器芯片。

背景技术

近年来，混沌激光在保密通信、雷达、高速随机数产生、分布式光纤传感以及光纤网络故障检测等领域显示出重要的应用价值。为了更好地应用混沌激光，国内外的研究者们希望研究出体积小、性能稳定的集成混沌激光器芯片。目前集成混沌激光器芯片的研究已经取得了一些成果，国际上2008年希腊雅典大学Argyris等人研制了单片集成混沌半导体激光器芯片（Argyris A, Hamacher M, Chlouverakis K E, et al. Photonicintegrated device for chaos applications in communications[J]. Physicalreview letters, 2008, 100(19): 194101.），2010年12月，意大利帕维亚大学Annovazzi-Lodi等人、西班牙巴利阿里群岛大学Mirasso等人和德国海因里希-赫兹研究院弗劳恩霍夫电信研究所Hamacher研制了带有空气隙的双反馈光子集成混沌半导体激光器（Tronciu VZ, Mirasso C R, Colet P, et al. Chaos generation and synchronization using anintegrated source with an air gap[J]. IEEE Journal of Quantum Electronics,2010, 46(12): 1840-1846.），2011年日本NTT公司Sunada等人和琦玉大学Uchida联合研制了基于无源环形波导光反馈结构的新型混沌半导体激光器芯片（Harayama T, Sunada S,Yoshimura K, et al. Fast nondeterministic random-bit generation using on-chipchaos lasers[J]. Physical Review A, 2011, 83(3): 031803.），2017年日本埼玉大学Andreas Karsaklian Dal Bosco等人、早稻田大学Takahisa Harayama和NTT公司的Masanobu Inubushi研制出一种短腔光子集成电路（Dal Bosco A K, Ohara S, Sato N,et al. Dynamics versus feedback delay time in photonic integrated circuits:Mapping the short cavity regime[J]. IEEE Photonics Journal, 2017, 9(2): 1-12.）；国内，2013年西南大学夏光琼课题组与中科院半导体材料科学重点实验室合作研制了单片集成半导体激光器芯片用于产生混沌激光（Wu J G, Zhao L J, Wu Z M, et al.Direct generation of broadband chaos by a monolithic integrated semiconductorlaser chip[J]. Optics express, 2013, 21(20): 23358-23364.）。值得注意的是，以上所研制出的单片集成混沌激光器芯片均采用了时延光反馈结构。但是，无论是多反馈腔还是单反馈腔，其反馈腔长都是固定值。固定的反馈腔长会使产生的混沌信号携带时延特征，使混沌信号具有一定的周期性，这对混沌激光在保密通信、高速随机数产生等领域的应用是非常不利的。