本发明涉及光电子,尤其涉及一种混沌光源系统。
背景技术:
1、混沌研究是非线性研究中的一大方向,描述了确定性非线性系统中动力学过程对初始状态的敏感性,在随机数生成、密钥分发、保密通信、图像加密、强化学习、传感等领域有着重要应用价值。混沌系统的实现可通过机械震动、电路振荡等方式实现。目前基于电子线路的混沌产生方式受限于电子元件的带宽,较难实现宽带混沌光信号的产生,无法满足目前日益增长的大容量、高速信号生成的需求。光学系统利用光动力学系统中的快速响应能力与光学超宽的带宽,可以实现大带宽、高速的信号产生、传输与处理。基于光学的混沌系统可实现带宽达数十ghz的信号产生。如基于混沌激光器方案,通过基于单个激光器构建特性的反馈回路,可实现混沌激光器,但该方案中,单路混沌光信号的产生需要至少一个激光器,在面向大规模并行混沌系统应用需求时,整体的系统成本与复杂度较高。基于空间光学元件的混沌系统利用空分复用技术可实现并行的混沌光信号产生,但受限于空间元件与光路的尺寸,较难实现紧凑系统。可见,目前仍然缺少低成本的高度并行化的混沌光信号产生方案。
技术实现思路
1、本发明提供一种混沌光源系统,用以解决现有技术中存在的缺陷。
2、本发明提供一种混沌光源系统,包括:
3、泵浦激光器以及混沌光梳产生模块,所述混沌光梳产生模块上集成有片上光学微腔以及耦合波导;
4、其中,所述泵浦激光器输出的泵浦激光经过所述耦合波导后,进入所述片上光学微腔;所述泵浦激光器用于调谐所述泵浦激光的频率,且在所述泵浦激光的频率达到所述片上光学微腔的谐振频率时,所述泵浦激光在所述片上光学微腔的谐振器内谐振,激发所述片上光学微腔内的克尔非线性效应,形成微腔光梳,所述微腔光梳的每根梳齿作为一个输出通道,每个输出通道载有时域变化光信号,形成混沌光信号。
5、根据本发明提供的一种混沌光源系统,还包括:通道选通模块,所述通道选通模块与所述混沌光梳产生模块连接,所述通道选通模块用于对所述混沌光信号进行选通操作。
6、根据本发明提供的一种混沌光源系统,所述选通操作包括:
7、在对通道间相关性没有要求的情况下,选取所有中心部分的光梳梳齿作为输出通道;
8、在对通道间相关性有要求的情况下,选取除泵浦对称的光梳梳齿之外的光梳梳齿作为输出通道。
9、根据本发明提供的一种混沌光源系统,所述选取除泵浦对称的光梳梳齿之外的光梳梳齿作为输出通道,包括:
10、在要求采用等频率间隔的通道输出时,选取泵浦单侧的光梳梳齿作为所述输出通道。
11、根据本发明提供的一种混沌光源系统,所述通道选通模块基于阵列波导光栅、微环谐振腔阵列以及空间色散元件中的至少一种构件得到。
12、根据本发明提供的一种混沌光源系统,所述系统还包括至少一个光电探测器,所述通道选通模块包括解波分复用器,所述解波分复用器用于将不同光梳梳齿载有的时域变化光信号输入至对应光电探测器,以使对应光电探测器将时域变化光信号转换为电信号。
13、根据本发明提供的一种混沌光源系统,所述系统还包括后处理单元,所述后处理单元用于将所述电信号转换为多比特时间序列信号,对所述多比特时间序列信号进行后处理,并从后处理后的多比特时间序列信号中提取得到随机比特序列。
14、根据本发明提供的一种混沌光源系统,所述泵浦激光器包括分立的连续光激光器、片上集成的外腔激光器以及片上集成的半导体激光器中的至少一种,所述片上集成的方式包括单片集成或异质集成。
15、根据本发明提供的一种混沌光源系统,所述片上光学微腔包括分立的光学微腔、光纤的光学微腔以及片上集成的光学微腔中的至少一种。
16、根据本发明提供的一种混沌光源系统,所述片上光学微腔基于不同的光学材料构成。
17、本发明提供的混沌光源系统,包括一个泵浦激光器、一个包含有高品质因子片上光学微腔的混沌光梳产生模块。通过调谐连续光激光频率与高品质因子微腔谐振频率的失谐量,可以在微腔内建立起输入光场数百乃至数千倍的强光场,以激励微腔内的光学非线性过程。基于高品质因子微腔内光学非线性动力学过程,可在连续光泵浦下实现多波长通道的混沌信号产生,实现芯片化集成的、低成本的、大规模的并行混沌光信号产生。
1.一种混沌光源系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的混沌光源系统,其特征在于,所述系统还包括:通道选通模块,所述通道选通模块与所述混沌光梳产生模块连接,所述通道选通模块用于对所述混沌光信号进行选通操作。
3.根据权利要求2所述的混沌光源系统,其特征在于,所述选通操作包括:
4.根据权利要求3所述的混沌光源系统,其特征在于,所述选取除泵浦对称的光梳梳齿之外的光梳梳齿作为输出通道,包括:
5.根据权利要求2所述的混沌光源系统,其特征在于,所述通道选通模块基于阵列波导光栅、微环谐振腔阵列以及空间色散元件中的至少一种构件得到。
6.根据权利要求2所述的混沌光源系统,其特征在于,所述系统还包括至少一个光电探测器,所述通道选通模块包括解波分复用器,所述解波分复用器用于将不同光梳梳齿载有的时域变化光信号输入至对应光电探测器,以使对应光电探测器将时域变化光信号转换为电信号。
7.根据权利要求6所述的混沌光源系统,其特征在于,所述系统还包括后处理单元,所述后处理单元用于将所述电信号转换为多比特时间序列信号,对所述多比特时间序列信号进行后处理,并从后处理后的多比特时间序列信号中提取得到随机比特序列。
8.根据权利要求1至7任一项所述的混沌光源系统,其特征在于,所述泵浦激光器包括分立的连续光激光器、片上集成的外腔激光器以及片上集成的半导体激光器中的至少一种,所述片上集成的方式包括单片集成或异质集成。
9.根据权利要求1至7任一项所述的混沌光源系统,其特征在于,所述片上光学微腔包括分立的光学微腔、光纤的光学微腔以及片上集成的光学微腔中的至少一种。
10.根据权利要求1至7任一项所述的混沌光源系统,其特征在于,所述片上光学微腔基于不同的光学材料构成。