本发明涉及光子集成混沌半导体激光器技术领域，具体为一种光学微腔集成宽带混沌激光器。
背景技术：
混沌激光器是一种新型的、重要的科学研究工具，应用广泛。混沌激光作为激光器的一种特殊输出形式，具有随机、宽频谱等特性。近十年的研究表明，混沌激光已在混沌同步与保密光通信、高速随机数密钥生成、激光雷达、光纤网络故障检测、超宽带技术以及分布式光纤传感等领域显示出重要价值。半导体激光器因具有体积小、重量轻、转换效率高、寿命长、易集成等特点而成为产生混沌激光的最主要器件。
用半导体激光器产生混沌激光的方法有光反馈方式、光注入方式、光电反馈方式和混合式扰动方式。由于光反馈方式结构简单，且更易于产生宽带高维混沌振荡，故而利用光反馈半导体激光器产生混沌激光成为研究者关注的热点。但是目前产生混沌激光的方法，大多都是利用半导体激光器及外部分立光学元件搭建而成的（外腔长都在几米到几十米），体积庞大、结构复杂、易受外界环境的影响、输出不稳定。与离散器件组成的装置相比，集成芯片尺寸较小、成本较低、稳定性较好、适用于大批量生产，受许多国家的研究单位关注。
2008年，欧盟第六届科技框架计划picasso项目研制了首个光子集成的混沌外腔反馈半导体激光器；2010年，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；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等等。
但是，以上光子集成混沌半导体激光器均采用了dfb激光器延时光反馈结构，产生的混沌激光带有明显的时延特征信息，即混沌信号具有一定的周期性。此外，受激光器驰豫振荡的影响，光反馈半导体激光器产生的混沌信号的能量在频域上主要集中在驰豫振荡频率附近，造成频谱不平坦、低频抑制严重、带宽窄，不利于实际应用。综上所述，目前非常需要一种宽带、频谱平坦、结构小巧、能够彻底消除时延特性激光器。
技术实现要素：
目前，大部分光子集成混沌半导体激光器均采用了dfb激光器延时光反馈结构，产生的混沌激光带有明显的时延特征信息。dfb激光器弛豫振荡频率低，并且激光器对弛豫振荡频率的响应远大于其它频率，导致混沌信号频谱不平坦、有效带宽低；目前单片集成的外腔长度至少需要约1cm，不利于实际应用。为了解决上述问题，提供了一种光学微腔集成宽带混沌激光器。
本发明是通过如下技术方案来实现的：一种光学微腔集成宽带混沌激光器，包括弧形六角激光器和变形微腔，所述弧形六角激光器一端通过无源波导ⅱ与变形微腔一端连接，所述变形微腔另一端与无源反馈波导连接，所述无源反馈波导的端面镀高反射膜，所述弧形六角激光器另一端与无源波导ⅰ连接。
光学微腔集成宽带混沌激光器的光输出方法具体为：所述弧形六角激光器输出光，通过无源波导ⅱ耦合进入变形微腔，一部分光经过变形微腔发生全反射后从无源波导ⅱ反射出变形微腔，另一部分光进入无源反馈波导后，高反射膜将光反馈回变形微腔内，经过腔内射线轨道后也从无源波导ⅱ反射出变形微腔，两路光一同耦合进入弧形六角激光器，最终产生的混沌激光由弧形六角激光器另一端的无源波导ⅰ定向耦合输出。
本发明提供了一种集成宽带混沌激光器，这种激光器主要是为了提供一种带宽宽、频谱平坦、结构小巧，且能够消除时延特征的激光器，该集成混沌激光器里面包括弧形六角激光器和变形微腔，弧形六角激光器为现有技术，利用了其弛豫振荡频率大、小信号调制响应曲线平坦的特性，且通过该激光器产生混沌光源解决了弛豫振荡频率对带宽的限制的问题，弧边六角形微腔单模半导体激光器弛豫振荡频率约11ghz、小信号调制响应曲线非常平坦，在一定工作电流下，获得了调制带宽13ghz的单模输出（opticsletters,42(7):1309-1312,2017）。变形微腔是对圆形光学微腔的一种变形，理想圆形光学微腔内部光场为回音壁模式，而微小变形的圆型腔会产生复杂的射线状态，随着光线角度不同会呈现周期轨道[j.opt.soc.am.b,21(5):923,2004]，因此本发明中的变形微腔，是对圆型腔进行了一些微小的变形，且对变形不加限制，使其随着光线角度不同呈现周期轨道，利用了该特性，采用了该变形微腔。弧形六角激光器与变形微腔通过一根无源波导ⅱ连接耦合构成集成激光器，弧形六角激光器另一端与无源波导ⅰ连接，用于将最终的混沌激光输出，变形微腔另一端连接无源反馈波导，无源反馈波导端面镀有高反射膜，用于反馈光至变形微腔内，弧形六角激光器输出光，通过无源波导ⅱ耦合进入变形微腔，经过变形微腔内射线轨道后从无源波导ⅱ反射出变形微腔，此为一部分反馈光；还有一部分光进入无源反馈波导，由于无源反馈波导的端面上镀有高反射膜，因此高反射膜将这部分光反馈回变形微腔内，再经过腔内射线轨道后也从无源波导ⅱ反射出变形微腔，形成光反馈，两部分光合为一体耦合进入弧形六角激光器，最终产生的混沌激光从无源波导ⅰ定向耦合输出，即得带宽宽、频谱平坦、且能够消除时延特征的混沌激光。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种光学微腔集成宽带混沌激光器，采用光反馈方式，更容易产生混沌。与dfb激光器相比，dfb激光器弛豫振荡频率低（数ghz），对弛豫振荡频率的响应远大于其它频率，导致混沌动态被弛豫振荡频率占主导，频谱不平坦、有效带宽低，太原理工大学已提出通过光子集成混沌半导体激光器产生无时延、频谱平坦、宽带的混沌激光的方法（cn201410435033.9），主要由左、右分布式反馈半导体激光芯片实现光互注入从而产生混沌激光，而本发明采用弧边六角形微腔半导体激光器作为非线性器件，利用其弛豫振荡频率大、小信号调制响应曲线平坦的特性，首先用其取代dfb半导体激光器产生混沌光源可以解决弛豫振荡频率对带宽的限制，而与镜面延时光反馈比，采用二维光学微腔构建外部反馈，光在腔内发生多次全反射，可以以小几何尺寸获得大光程，实现长腔反馈，长腔反馈与光注入的专利（cn201410435033.9）相比，诱发外腔模式数量多，更容易产生混沌；对微腔引入形变，利用变形微腔的复杂射线动态，即光在变形微腔内的全反射路径不同，形成随机分布的反馈路径，可以消除外腔谐振特征，产生混沌激光复杂度高，带宽可达20g以上。
附图说明
图1表示本发明的结构示意图。
图2表示本发明的变形微腔及其光反馈路径示例性图。
图中：1-无源波导ⅰ，2-弧形六角激光器，3-无源波导ⅱ，4-变形微腔，5-无源反馈波导。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行说明。
一种光学微腔集成宽带混沌激光器，如图1所示：包括弧形六角激光器2和变形微腔4，所述弧形六角激光器2一端通过无源波导ⅱ3与变形微腔4一端连接，所述变形微腔4另一端与无源反馈波导5连接，所述无源反馈波导5的端面镀高反射膜，所述弧形六角激光器2另一端与无源波导ⅰ1连接。
光学微腔集成宽带混沌激光器的光输出方法，具体为：所述弧形六角激光器2输出光，通过无源波导ⅱ3耦合进入变形微腔4，一部分光经过变形微腔4发生全反射后从无源波导ⅱ3反射出变形微腔4，另一部分光进入无源反馈波导5后，高反射膜将光反馈回变形微腔4内，经过腔内射线轨道后也从无源波导ⅱ3反射出变形微腔4，两路光一同耦合进入弧形六角激光器2，最终产生的混沌激光由弧形六角激光器2另一端的无源波导ⅰ1定向耦合输出。
本实施例具体操作为：弧形六角激光器2输出光，通过无源波导ⅱ3耦合进入变形微腔4，一部分光经过变形微腔4发生全反射后从无源波导ⅱ3反射出变形微腔4，此为一部分反馈光，还有一部分光进入无源反馈波导5，由于无源反馈波导5的端面上镀有高反射膜，因此高反射膜将这部分光反馈回变形微腔4内，再经过腔内射线轨道后也从无源波导ⅱ3反射出变形微腔4，形成光反馈，（如图2所示为其中某一种腔内光射线轨道），两部分光合为一体耦合进入弧形六角激光器2，最终产生的混沌激光从无源波导ⅰ1定向耦合输出。
本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。