[发明专利]多波长混沌信号并行输出发生装置及方法

权利要求书

1.一种多波长混沌信号并行输出发生装置，其特征在于：包括半导体光放大器(1)、单模光纤(2)、可调光衰减器(3)、光环形器(4)、多通带滤波器(5)、1×2光纤耦合器(6)、偏振控制器(7)和光隔离器(8)；所述半导体光放大器(1)的输出端与单模光纤(2)的输入端连接，单模光纤(2)的输出端通过可调光衰减器(3)与光环形器(4)的第一通信端相连，多通带滤波器(5)的通信端与光环形器(4)的第二通信端相连，光环形器(4)的第三通信端与1×2光纤耦合器(6)输入端相连接，1×2光纤耦合器(6)的第一输出端通过偏振控制器(7)与光隔离器(8)输入端相连，所述光隔离器(8)输出端与半导体光放大器(1)输入端相连接，1×2光纤耦合器(6)的第二输出端为混沌信号输出端；

当半导体光放大器(1)进入自发辐射状态时，半导体光放大器(1)自发辐射光通过单模光纤(2)和可调光衰减器(3)之后输出的宽带光信号由第一通信端进入光环形器(4)，进入光环形器(4)后宽带光信号会从光环形器(4)的第二通信端传输到多通带滤波器(5)中，多通带滤波器(5)对光信号进行波长选择后，返回光环形器(4)并由光环形器(4)输出波长选择后的光信号；

所述半导体光放大器(1)自发辐射输出的光会不断返回到半导体光放大器(1)输入端提供光反馈，半导体光放大器(1)输入端继续会对接收到的光信号进行放大，在单模光纤(2)的克尔效应及反常色散，单模光纤(2)调制不稳定性和半导体光放大器(1)相位非线性以及增益饱和与恢复的共同作用下，多波长混沌信号并行输出发生装置发生增益变化，多波长混沌信号并行输出发生装置中1×2光纤耦合器(6)的第二输出端输出的光强状态变化，最终产生并输出混沌振荡信号；

所述波长选择后的光信号进入1×2光纤耦合器(6)，1×2光纤耦合器(6)的第一输出端输出的光信号依次经过偏振控制器(7)和光隔离器(8)之后进入所述半导体光放大器(1)进行光反馈，构成环形腔系统，偏振控制器(7)用于改变光信号的偏振态，光隔离器(8)用于保证光在腔内单向传输；

1×2光纤耦合器(6)第一输出端将传输的光信号反馈回系统构成激光环形腔，所述的1×2光纤耦合器(6)第二输出端实现激光信号的输出，第一输出端与第二输出端分光比为95：5光纤耦合器来实现混沌信号的输出；

所述多通带滤波器(5)包含4个栅长、间隔均为1cm的光纤布拉格光栅，四个光纤布拉格光栅的波长反射率均为99％，四个光纤布拉格光栅的中心波长依次为1545nm、1548nm、1551nm和1554nm，单个FBG的带宽为1.5nm；

所述单模光纤(2)的色散系数在半导体光放大器(1)的工作波长处大于0；

通过对相邻波长的混沌信号进行互相关分析，并且对各个通道进行标准测试工具测试，实现对每个通道混沌信号的随机性和独立性进行验证。

2.根据权利要求1所述的多波长混沌信号并行输出发生装置，其特征在于：在半导体光放大器(1)驱动电流满足激光器受激辐射阈值条件的前提下，1×2光纤耦合器(6)的第一输出端与第二输出端的分光比根据对激光器输出功率的需求来设定。

3.根据权利要求1所述的多波长混沌信号并行输出发生装置，其特征在于：所述单模光纤(2)为全贝低水峰单模光纤，所述单模光纤(2)的长度为5km，单模光纤(2)给多波长混沌信号并行输出发生装置带来的色散为90ps/nm，单模光纤(2)插入多波长混沌信号并行输出发生装置的衰减为1.2dBm。

4.一种基于权利要求1所述装置的多波长混沌信号并行输出发生方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：半导体光放大器(1)接入电流后进入工作状态，由于刚开始没有放大信号的输入，半导体光放大器(1)进入自发辐射状态，发出自发辐射光；

步骤2：半导体光放大器(1)自发辐射光通过单模光纤(2)和可调光衰减器(3)之后由第一通信端进入光环形器(4)，进入光环形器(4)后宽带光信号会从光环形器(4)的第二通信端传输到多通带滤波器(5)中，多通带滤波器(5)对光信号进行波长选择后，返回光环形器(4)并由光环形器(4)输出波长选择后的光信号；

步骤3：波长选择后的光信号进入1×2光纤耦合器(6)，1×2光纤耦合器(6)的第一输出端输出的光信号依次经过偏振控制器(7)和光隔离器(8)之后进入所述半导体光放大器(1)进行光反馈，构成环形腔系统；

步骤4：半导体光放大器(1)自发辐射输出的光会不断返回到半导体光放大器(1)输入端提供光反馈，半导体光放大器(1)输入端继续会对接收到的光信号进行放大，在单模光纤(2)的克尔效应及反常色散，单模光纤(2)调制不稳定性和半导体光放大器(1)相位非线性以及增益饱和与恢复的共同作用下，多波长混沌信号并行输出发生装置发生增益变化，多波长混沌信号并行输出发生装置中1×2光纤耦合器(6)的第二输出端输出的光强状态变化，最终产生并输出混沌振荡信号。