一种双反馈模块集成混沌半导体激光器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及混沌激光器领域，具体为一种双反馈模块集成混沌半导体激光器。解决了现有的混沌激光器具有体积庞大、易受环境影响、输出不稳定等技术问题。一种双反馈模块集成混沌半导体激光器，包括半导体制冷器、热沉、半导体激光器芯片、平面透镜光纤、光电探测器以及向半导体激光器芯片及光电探测器供电的电路板；所述光电探测器、半导体激光器芯片和平面透镜光纤顺次呈直线排列，半导体激光器芯片的一个出光面正对光电探测器的接收端，半导体激光器芯片另一个出光面正对平面透镜光纤的一个端面。本实用新型具有提高集成器件的混沌带宽，使频谱更加平坦，消除一般单腔反馈半导体激光器芯片的固定时延的特性。
【专利说明】
一种双反馈模块集成混沌半导体激光器
技术领域
[0001]本实用新型涉及混沌激光器领域，具体为一种双反馈模块集成混沌半导体激光器。
【背景技术】
[0002]20世纪90年代以来，各国研究者们相继提出了混沌控制和混沌同步的概念，使得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得以快速发展，成为未来的研究热点以及发展方向。
[0003]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进而产生混沌激光，分别是:(1)光反馈方式(2)光注入方式(3)光电反馈方式。
[0004]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。由于混沌激光器的广泛应用，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，而集成芯片是实现大容量、低功耗混沌激光器所必须依赖的技术，也是真正实现混沌光的实用化和产业化所必须依赖的技术，在此背景下本实用新型提出一种体积小、性能稳定、低成本的双反馈集成混沌半导体激光器。
【发明内容】
[0005]本实用新型为解决现有的混沌激光器具有体积庞大、易受环境影响、输出不稳定等技术问题，提供一种双反馈模块集成混沌半导体激光器。
[0006]本实用新型是采用如下技术方案实现的:一种双反馈模块集成混沌半导体激光器，包括半导体制冷器、热沉、半导体激光器芯片、平面透镜光纤、光电探测器以及向半导体激光器芯片及光电探测器供电的电路板;所述光电探测器、半导体激光器芯片都贴在电路板上表面;所述电路板和平面透镜光纤都固定在热沉上表面;所述热沉固定在半导体制冷器的上表面;所述半导体激光器芯片是双面出光的半导体激光器芯片;所述光电探测器、半导体激光器芯片和平面透镜光纤顺次呈直线排列，半导体激光器芯片的一个出光面正对光电探测器的接收端，半导体激光器芯片另一个出光面正对平面透镜光纤的一个端面。
[0007]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、半导体激光器芯片、光电探测器、电路板以及平面透镜光纤均位于壳体内；其中平面透镜光纤的另一个端面由壳体内经出光口伸至壳体外部。
[0008]进一步的，所述壳体底部采用纯铜制成，壳体两边对称设有引脚，引脚总计至少8根;所述半导体激光器芯片、光电探测器和电路板相应的正负极用金线连接，电路板相应的电极和引脚采用金丝键合的方式进行连接。
[0009]进一步的，还包括一个贴在电路板上的热敏电阻。
[0010]进一步的，所述光电探测器接收端与相邻的半导体激光器芯片出光端面的间距小于12μπι处，且镀有透反膜，反馈率设在0.15% —15%之间；所述平面透镜光纤的一个端面与相邻的半导体激光器芯片出光端面间距小于12Μ1，且镀有透反膜，反馈率设为0.15% —15%之间。
[0011]外界给相应引脚加电使半导体激光器芯片发光，一路光射在光电探测器端面的透反膜上，透反膜使光反射回半导体激光器芯片，给半导体激光器芯片提供反馈;另一路光射在平面透镜光纤端面上，平面透镜光纤端面上的透反膜使光反射回半导体激光器芯片，给半导体激光器芯片提供反馈，最后产生混沌激光，混沌激光的一部分由平面透镜光纤接收并导出。
[0012]本实用新型提供一种双反馈模块集成混沌半导体激光器，其通过在平面透镜光纤端面和光电探测器端面上镀透反膜这种方法给半导体激光器芯片提供双反馈，当反馈率为
0.01% —10%之间时会产生混沌激光，但考虑到反馈光进入芯片的耦合效率，反馈率设在
0.15% —15%之间以达到产生混沌激光的目的。这种双反馈具有提高集成器件的混沌带宽，使频谱更加平坦，消除一般单腔反馈半导体激光器芯片的固定时延的特性。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的双反馈模块集成混沌半导体激光器的俯视结构示意图。
[0014]图2为本实用新型所述半导体激光器芯片、平面透镜光纤、和光电探测器的位置关系示意图。
[00?5] 1-壳体、2_引脚、3_半导体制冷器、4_热沉、5_半导体激光器芯片、6_热敏电阻、7_平面透镜光纤、8-出光口、9-光电探测器。
【具体实施方式】
[0016]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。
[0017]如图1，本实用新型提供一种双反馈模块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、半导体激光器芯片5、热敏电阻6、平面透镜光纤7、出光口 8、光电探测器9。
[0018]所述壳体I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5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5的工作温度没有达到设置温度值时给半导体激光器芯片5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I内部，与壳体I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;所述电路板和平面透镜光纤7在热沉4上，其中所述平面透镜光纤7的端面离半导体激光器出光端面小于12μπι处，其作用是将一部分光反馈回半导体激光器芯片5，以达到产生混沌激光的目的且反馈率设在0.15% —15%之间，同时将另一部分光导出；所述光电探测器9、热敏电阻6、半导体激光器芯片5都贴在所述电路板上，其中所述半导体激光器芯片5是双面出光的半导体激光器芯片，所述热敏电阻6采用贴片式热敏电阻用于监测半导体激光器芯片5的工作温度，所述光电探测器9在离半导体激光器出光端面小于12μπι处，且镀有透反膜，光射在光电探测器9上时，一部分光被接收用于监测半导体激光器芯片5是否出光，一部分光反射回半导体激光器芯片5给半导体激光器芯片5提供反馈以产生混沌激光，反馈率设在0.15% —15%之间；所述半导体激光器芯片5、光电探测器9和电路板相应的正负极用金线连接，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。
[0019]在本实施例中，外界给引脚2加电使双面出光半导体激光器芯片5发光，靠近光电探测器9 一侧的光射在光电探测器9端面的透反膜上使光发生反射，反射光给半导体激光器芯片5提供反馈以产生混沌激光；同时半导体激光器芯片5靠近平面透镜光纤7—侧的光射在平面透镜光纤7的端面上，光在平面透镜光纤7的端面上发生反射，反射光给半导体激光器芯片5提供反馈以产生混沌激光，最后混沌激光的一部分由平面透镜光纤7接收并导出。
【主权项】
1.一种双反馈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)、半导体激光器芯片(5)、平面透镜光纤(7)、光电探测器(9)以及向半导体激光器芯片(5)及光电探测器(9)供电的电路板;所述光电探测器(9)、半导体激光器芯片(5)都贴在电路板上表面;所述电路板和平面透镜光纤(7)都固定在热沉(4)上表面;所述热沉(4)固定在半导体制冷器(3)的上表面;所述半导体激光器芯片(5)是双面出光的半导体激光器芯片；所述光电探测器(9)、半导体激光器芯片(5)和平面透镜光纤(7)顺次呈直线排列，半导体激光器芯片(5)的一个出光面正对光电探测器(9)的接收端，半导体激光器芯片(5)另一个出光面正对平面透镜光纤(7 )的一个端面。2.如权利要求1所述的一种双反馈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(8)的壳体(1)，所述半导体制冷器(3)、热沉(4)、半导体激光器芯片(5)、光电探测器(9)、电路板以及平面透镜光纤(7)均位于壳体(I)内；其中平面透镜光纤(7)的另一个端面由壳体(I)内经出光口(8)伸至壳体(I)外部。3.如权利要求2所述的一种双反馈模块集成混沌半导体激光器，其特征在于，所述壳体(I)底部采用纯铜制成，壳体(I)两边对称设有引脚(2)，引脚(2)总计至少8根;所述半导体激光器芯片(5)、光电探测器(9)和电路板相应的正负极用金线连接，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。4.如权利要求1?3任一项所述的一种双反馈模块集成混沌半导体激光器，其特征在于，还包括一个贴在电路板上的热敏电阻(6 )。5.如权利要求1?3任一项所述的一种双反馈模块集成混沌半导体激光器，其特征在于，所述光电探测器(9)接收端与相邻的半导体激光器芯片(5)出光端面的间距小于12μπι处，且镀有透反膜，反馈率设在0.15% —15%之间;所述平面透镜光纤(7)的一个端面与相邻的半导体激光器芯片(5)出光端面间距小于12μπι，且镀有透反膜，反馈率设为0.15% —15%之间。6.如权利要求1?3任一项所述的一种双反馈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。7.如权利要求1?3任一项所述的一种双反馈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(I)内壁底部紧密接触;半导体制冷器(3)周围使用隔热材料做成隔热圈。
【文档编号】H01S5/068GK205543687SQ201620331873
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】王云才, 张明江, 王安帮, 赵彤, 牛亚楠, 王冰洁
【申请人】太原理工大学