JPH04221937A - カオス発生装置 - Google Patents

カオス発生装置

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JPH04221937A
JPH04221937A JP2413325A JP41332590A JPH04221937A JP H04221937 A JPH04221937 A JP H04221937A JP 2413325 A JP2413325 A JP 2413325A JP 41332590 A JP41332590 A JP 41332590A JP H04221937 A JPH04221937 A JP H04221937A
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chaos
semiconductor laser
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photodiode
nonlinear amplifier
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Akira Ishibashi
晃 石橋
Tsuneo Kusuki
常夫 楠木
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、カオス発生装置に関
し、特に、光カオスの発生に適用して好適なものである
【0002】
【従来の技術】カオス(chaos)とは、決定論的に
時間変化するにもかかわらずその変化が不安定である現
象、あるいは別の言い方をすれば、決定論的な過程にお
いて生じる巨視的な揺らぎのことである。
【0003】近年、将来の非線形情報処理用の基本素子
を実現する鍵として光カオスが注目されている。従来、
この光カオスの発生方法としては、ファブリーペロー共
振器のような光共振器のミラーの傾き角を調整して光カ
オスを発生させるものなどが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
光カオスの発生方法は、光カオスの発生に微妙な光学的
調整を必要とし、制御性に難点があった。
【0005】従って、この発明の目的は、半導体レーザ
を用いて光カオスを高い制御性でしかも容易に発生させ
ることができるカオス発生装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明は、カオス発生装置において、半導体レ
ーザ(1)と、半導体レーザ(1)から発振されるレー
ザ光(4)を受光するフォトダイオード(2)と、少な
くとも線形増幅器(6)と整流器(7)とから成り、入
力側がフォトダイオード(2)のアノードと接続され、
出力側が半導体レーザ(1)のアノードと接続されてい
る非線形増幅器(3)とを具備する。
【0007】第2の発明は、カオス発生装置において、
半導体レーザ(1)と、半導体レーザ(1)から発振さ
れるレーザ光(4)を受光するフォトダイオード(2)
と、少なくとも3極管から成り、入力側がフォトダイオ
ード(2)のアノードと接続され、出力側が半導体レー
ザ(1)のアノードと接続されている非線形増幅器(3
)とを具備する。
【0008】ここで、非線形増幅器とは、一定周波数の
入力信号に対し、増幅された出力信号にその高調波成分
が混ざるような増幅器のことを言う。
【0009】
【作用】半導体レーザ(1)から発振されるレーザ光(
4)を逆バイアスされたフォトダイオード(2)で受光
し、このフォトダイオード(2)のアノードから出力さ
れる信号を非線形増幅器(3)で増幅した後に半導体レ
ーザ(1)のアノードにフィードバックすることにより
、レーザ光(4)をカオス状態にすることができる。 すなわち、光カオスを発生させることができる。この場
合、この光カオスの発生は、フォトダイオード(2)に
印加する電圧の制御や非線形増幅器(3)の利得の制御
などにより容易に制御することができ、何ら微妙な光学
的調整を必要としない。
【0010】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。図1はこの発明の一実施例による
カオス発生装置を示す。
【0011】図1に示すように、この実施例によるカオ
ス発生装置は、主として、半導体レーザ(レーザダイオ
ード)1と、例えばアバランシェ型フォトダイオード2
と、非線形増幅器3とにより構成される。
【0012】半導体レーザ1には、定電流源により順方
向に所定電流(例えば、70mA程度)が流され、これ
によってレーザ光4が発振するようになっている。この
レーザ光4は、アバランシェ型フォトダイオード2で受
光されるようになっている。このアバランシェ型フォト
ダイオード2のカソードには電圧VAPD が印加され
、アノードは例えば50Ωの抵抗R1 を介して接地さ
れている。そして、これによって、このアバランシェ型
フォトダイオード2は逆バイアスされている。
【0013】また、このアバランシェ型フォトダイオー
ド2のアノードは、コンデンサCを介して非線形増幅器
3の入力端子に接続されている。この非線形増幅器3の
出力端子は、遅延器5を介して半導体レーザ1のアノー
ドに接続されている。この遅延器5としては、例えば公
知の各種の遅延素子を用いることができるほか、例えば
BNCケーブルを用いることもできる。
【0014】この実施例においては、非線形増幅器3は
、高速応答の線形増幅器としてのFET6と整流用ダイ
オード7とから成る。このFET6のドレインには抵抗
R2 を介して電源電圧VD が印加される。また、こ
のFET6のソースは整流用ダイオード7のアノードに
接続され、この整流用ダイオード7のカソードは接地さ
れている。
【0015】次に、上述のように構成されたこの実施例
によるカオス発生装置の動作について説明する。
【0016】図1に示すように、半導体レーザ1から発
振されたレーザ光4は、アバランシェ型フォトダイオー
ド2で受光される。この受光されたレーザ光4はアバラ
ンシェ型フォトダイオード2で光電変換され、このアバ
ランシェ型フォトダイオード2のアノードから信号が出
力される。この信号はコンデンサCを介してFET6の
ゲートに供給される。このFET6のゲートに供給され
る信号の例を図2Aに示す。このFET6のゲートに供
給される信号は、このFET6で増幅される。この増幅
された出力信号の例を図2Bに示す。このFET6の出
力信号は、整流用ダイオード7により整流され、図2C
に示すような出力が得られる。ここで、この整流用ダイ
オード7の出力信号には、この整流用ダイオード7によ
る整流時に高調波成分が自動的に混ざる。
【0017】この高調波成分が混ざった整流用ダイオー
ド7の出力信号は、遅延器5で所定時間の遅延を受けた
後、半導体レーザ1のアノードに供給される。すなわち
、非線形増幅器3から出力される信号は、遅延器5で所
定時間の遅延を受けた後に半導体レーザ1のアノードに
フィードバックされる。
【0018】このとき、半導体レーザ1から発振される
レーザ光4をスペクトラムアナライザで観察すると、カ
オスの発生が観測される。この場合、このカオスの発生
は、FET6と整流用ダイオード7とから成る非線形増
幅器3の利得を変化させたり、アバランシェ型フォトダ
イオード2に印加する電圧VAPD を変化させたりす
ることにより制御することができる。
【0019】一例として、アバランシェ型フォトダイオ
ード2に印加する電圧VAPD を変化させることによ
りカオスの発生を制御する場合を図3に示す。すなわち
、図3に示すように、VAPD を大きくしていくと、
スペクトラムアナライザで観測される波形はA→B→C
→D→E→Fのように変化し、D、Eでカオス状態とな
る。逆にFの状態からVAPD を小さくしていくと、
カオス状態を経由せずにF→E´→D´→C´→B´→
A´と変化する。
【0020】この場合、カオススペクトルの上限周波数
は、非線形増幅器3の遮断周波数により制御することが
できる。また、カオススペクトルの基準モード(図3に
示す各波形の最も低周波数側にあるピークに相当する)
の周波数は、非線形増幅器3からの信号のフィードバッ
クの遅延時間、従って遅延器5での遅延時間により制御
することができる。
【0021】なお、カオスの制御は、上述のフィードバ
ックの利得やCR遅延により基準モードを抑制したり、
バンドパスフィルタにより基準モードの通過/非通過を
制御したりすることにより行うことも可能である。
【0022】以上のように、この実施例によれば、半導
体レーザ1を用いて光カオスを発生させることができる
。しかも、この光カオスは、アバランシェ型フォトダイ
オード2に印加する電圧VAPD を変化させたりする
ことなどにより高い制御性でしかも容易に制御すること
ができ、従来のように微妙な光学的調整を何ら必要とし
ない。
【0023】さらに、この実施例によるカオス発生装置
は、半導体レーザ1、アバランシェ型フォトダイオード
2、FET6、整流用ダイオード7などにより構成され
ているため、化合物半導体基板を用いてモノリシック化
が可能である。
【0024】この実施例によるカオス発生装置によれば
、例えば戻り光に対する耐性が高い半導体レーザを実現
することが可能となる。このような戻り光に対する耐性
が高い半導体レーザは、例えば光電子集積回路(OEI
C)用の光源として用いて好適なものである。
【0025】さらに、例えばこの実施例によるカオス発
生装置を光カオス源として用い、この光カオス源として
のカオス発生装置に外部回路を付加することにより、光
カオスを利用した各種の装置を構成することが可能とな
る。
【0026】次に、この発明の他の実施例について説明
する。この他の実施例においては、上述の実施例におけ
る非線形増幅器3は3極管により構成される。この非線
形増幅器3としての3極管の特性の例を図4に示す。図
4に示すように、この3極管を適切にバイアスすること
により、入力信号に対して、図2Cに示すと同様な高調
波成分が混ざった出力信号が得られる。なお、図4にお
いて、Vp は陽極電圧、Ip は陽極電流、Vg は
グリッド電圧である。
【0027】以上、この発明の実施例につき具体的に説
明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。
【0028】例えば、上述の実施例におけるFET6の
代わりに他の線形増幅器を用いることが可能である。ま
た、上述の実施例におけるアバランシェ型フォトダイオ
ード2の代わりに、その他の各種のフォトダイオードを
用いることが可能である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、半導体レーザを用いて光カオスを高い制御性でしかも
容易に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるカオス発生装置の構
成を示す回路図である。
【図2】図1に示すカオス発生装置の各部の信号の波形
の例を示す波形図である。
【図3】図1に示すカオス発生装置の半導体レーザから
発振されるレーザ光をスペクトラムアナライザで観察し
たときに観測される波形の例を示すグラフである。
【図4】この発明の他の実施例によるカオス発生装置に
おいて非線形増幅器として用いられる3極管の特性の例
を示すグラフである。
【符号の説明】
1  半導体レーザ 2  アバランシェ型フォトダイオード3  非線形増
幅器 4  レーザ光 6  FET 7  整流用ダイオード

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体レーザと、上記半導体レーザか
    ら発振されるレーザ光を受光するフォトダイオードと、
    少なくとも線形増幅器と整流器とから成り、入力側が上
    記フォトダイオードのアノードと接続され、出力側が上
    記半導体レーザのアノードと接続されている非線形増幅
    器とを具備することを特徴とするカオス発生装置。
  2. 【請求項2】  半導体レーザと、上記半導体レーザか
    ら発振されるレーザ光を受光するフォトダイオードと、
    少なくとも3極管から成り、入力側が上記フォトダイオ
    ードのアノードと接続され、出力側が上記半導体レーザ
    のアノードと接続されている非線形増幅器とを具備する
    ことを特徴とするカオス発生装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5506795A (en) * 1992-02-21 1996-04-09 Yamakawa; Takeshi Apparatus and method for generating chaotic signals and chaos device
US5996660A (en) * 1994-08-18 1999-12-07 Sumitomo Rubber Industries, Ltd. Pneumatic tire including pitch sequence
JP2009230200A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> カオスレーザ発振器と、それを用いた超高速物理乱数生成装置とその方法と、そのプログラムと記録媒体
JP2009545769A (ja) * 2006-08-03 2009-12-24 ツビタク 連続時間カオスを使用した乱数の発生
CN120993651A (zh) * 2025-10-17 2025-11-21 中北大学 一种基于晶体谐振腔光混沌的随机数发生器及发生方法

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