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对半导体激光器外腔直接输出的混沌激光信号进行后续操作可以消除其时延特征。例如，利用混沌信号的光学延迟自干扰 [66] 或电外差 [67] 的方法对时延特征进行抑制。在此，我们提出了一种比较新颖的方案，即利用布里渊后向散射来抑制时延特征，提出了一种利用光纤的布里渊散射效应抑制混沌激光时延特征信号的方法。实验结果表明：当注入单模光纤中混沌激光的平均功率在400~1500 mW的范围内时，混沌激光的时延特征可以被0.5 km、2 km、4.5 km或6 km长度的G.652型号的光纤显著抑制。同时证明了G.655型号的光纤与G.652型号的光纤具有相同的抑制效果。并且，在50次的测量过程中，时延特征的抑制效果非常稳定。此外，通过实验还有力地证明了混沌激光时延特征的抑制效果与混沌序列的长度无关。
图1-34为混沌激光时延特征抑制的实验装置图，图中虚线框所示为产生的混沌激光。其中，DFB激光器的阈值电流和中心波长分别为22 mA和1550 nm。光纤反馈回路由一个光环形器、一个3 dB光耦合器、一个可调光衰减器和一个偏振控制器组成。通过调整外部反馈光的偏振态、反馈强度以及激光器的偏置电流，DFB激光器会产生混沌激光。产生的混沌激光首先经过光隔离器，然后经过EDFA进行放大，放大后的混沌激光再经过OC2注入到单模光纤，长度分别为0.5 km、2 km、4.5 km和6 km，型号分别为G.652和G.655。同时，光纤末端被放入匹配液中，是为了抑制所产生的菲涅耳反射。混沌激光经光纤散射回来后通过OC2的散射端输出，然后再通过可调带通滤波器对混沌激光进行滤波，得到所需要的混沌斯托克斯光信号，然后再利用50:50的光耦合器分成两路，一路光通过型号为APEX AP2041B、最高分辨率为5 MHz的高分辨率光谱分析仪（OSA）测量其光谱，另一路利用光电探测器转换成电信号，再通过带宽为36 GHz、采样率为80 GS/s的实时示波器（OSC）分析混沌信号的时序。
图1-34 混沌激光时延特征抑制实验装置图
实验中，设置DFB激光器的工作电流为1.5倍的阈值电流（33 mA）。图1-35描述的是混沌激光的光谱图。其中，深黄色的线代表的是半导体激光器外腔直接产生的混沌激光的光谱，此时，混沌激光光谱的-3 dB线宽为1.4 GHz，-10 dB线宽为6.2 GHz；红色和紫色的线分别代表混沌激光在6 km和0.5 km的光纤中传播时产生的后向散射光的光谱；浅蓝色和深蓝色的线分别代表斯托克斯光的光谱，其中，斯托克斯光利用可调谐滤波器滤出。
图1-35 不同混沌激光信号的光谱图
在实验中，由光反馈半导体激光器外腔直接产生的混沌激光时序如图1-36（a-Ⅰ）所示。先使用掺铒光纤放大器将原始的混沌激光放大到500 mW，然后将放大的混沌激光注入到长6 km的单模光纤（型号为G.652）的入射端。经过光纤的布里渊散射作用后，经过滤波器滤出的斯托克斯光信号的时序如图1-36（b-Ⅰ）所示。在该混沌时序下，计算得到李雅普诺夫指数为0.2167，而由光反馈半导体激光器外腔直接产生的混沌激光的李雅普诺夫指数为0.2213。图1-36（a-Ⅱ）和（b-Ⅱ）分别为经光纤布里渊散射作用前后对应的自相关曲线图。光反馈半导体激光器直接输出的混沌激光信号在外腔反馈时延 τ =105 ns和2 τ =210 ns处，自相关函数曲线有明显的峰值，分别为 C =0.37和 C =0.087。然而，经光纤布里渊散射后，混沌激光在反馈时延 τ =105 ns处，其相关峰值明显下降为 C =0.026，而在时延2 τ =210 ns处相关峰已经淹没在噪声当中，很难观测到。图1-36（a-Ⅲ）和（b-Ⅲ）分别给出了经光纤布里渊散射前后对应的互信息曲线图。同样可以看出，在外腔反馈时延 τ =105 ns处，互信息曲线的峰值也非常明显，达到 M =0.169，并且在2 τ =210 ns处，其峰值还可以明显地被观测到，其值为 M =0.079。但是，经过布里渊散射作用后，其对应的峰值从0.169降到0.0017，已经完全淹没在噪声当中很难观测到。这说明选择型号为G.652且长度为6 km的光纤时，该方法可以有效抑制混沌激光的时延特征信号。
图1-36 光反馈半导体激光器经布里渊散射前后对比图
（a）光纤布里渊散射前的混沌特性；（b）光纤布里渊散射后的混沌特性（注入功率为500 mW）
混沌时延特征被有效抑制可能是因为：受激布里渊后向散射本身是一个非线性过程，注入光纤中的混沌泵浦光对后向散射斯托克斯光造成了干扰，然后通过电致伸缩效应产生声波。产生的声波起着移动布里渊动态光栅的作用，其可以向后散射混沌激光信号。由于大量的特殊光栅沿着光纤分布产生许多散射点，这些随机的散射点形成了后向的散射混沌激光，使得后向散射光无规律地传输，在混沌激光器的布里渊散射过程中，与时间延迟相对应的混沌激光信号的弱周期被破坏。因此，混沌激光时延特征在此过程中被有效地抑制。
为了验证该方法的抑制效果，我们整合了混沌激光的自相关曲线，形成了注入功率从400~1500 mW的二维图，如图1-37所示。图1-37（a）为光反馈半导体激光器直接产生的混沌激光的情况。从图中可以明显地看出，不同的注入功率下，在外腔反馈时延 τ =±105 ns处，混沌激光具有明显的时延特征信号。在实验中，我们证明了不同型号且不同长度的光纤对混沌时延特征信号都具有良好的抑制效果，在这里选取几个具有代表性的结果进行分析。如图1-37（b）、（c）和（d）分别表示混沌激光通过0.5 km、4.5 km和6 km长的G.655型号的光纤时，布里渊散射对混沌激光时延特征的抑制情况。可以看到，在注入功率400~1500 mW的整个范围内，无论光纤的长度为0.5 km、4.5 km或6 km，外腔反馈时延在 τ =±105 ns时的混沌时延特征都可以被明显地抑制，已经被淹没在噪声中，很难观测到。
此外，我们进一步分析了采用的光纤型号分别为G.652和G.655时，光纤的布里渊散射效应对混沌激光时延特征信号的抑制效果。其中，型号为G.652和G.655的光纤的光学有效面积 A eff 分别为80μm 2 和50μm 2 ，可以产生不同的布里渊后向散射效率 [68] 。图1-38（a）和（b）分别表示当使用型号为G.652和G.655的光纤时，混沌激光的时延特征信号的抑制效果。在图1-38（a）和（b）中，蓝色和紫色线分别表示外腔时延在 τ =105 ns处，混沌激光受到布里渊散射作用前后时延特征信号的相关系数，此时的光纤长度为0.5 km。同时可以看到，在注入功率为400~1500 mW的整个范围内，光反馈半导体激光器直接产生的混沌激光的时延特征信号的相关系数接近0.38，混沌激光通过0.5 km长度的G.652型号光纤时，由于布里渊散射作用，混沌激光时延特征的相关系数减小到接近0.03。当采用型号为G.655，长度为0.5 km的光纤时，经过光纤的布里渊散射效应，也可以得到相同的抑制效果。图1-38（a）和（b）中的黑线和红线分别表示光纤长度为6 km，外腔时延在 τ =105 ns处，混沌激光受到光纤布里渊散射效应前后时延特征信号的相关系数。从图中可以看到，光纤长度为6 km时，在注入功率为400~1500 mW的整个范围内，该方法对混沌激光的时延特征信号也起到了很好的抑制作用。通过以上分析，采用光纤的型号不同、长度不同时，通过比较布里渊后向散射前后的两种情况，可以获得相同的抑制效果。
图1-37 注入功率为400~1500 mW时的混沌激光自相关曲线图
布里渊散射作用前（a），光纤布里渊散射作用后（b）~（d），光纤长度分别为0.5 km 、4.5 km和6 km的G.655型光纤
图1-38 型号为G.652（a）和G.655（b）两种型号光纤的混沌时延特征信号的抑制效果
图1-38中的误差棒进一步表明，对于不同的注入功率，通过50次的测量，并计算其标准偏差，经过光纤的布里渊散射效应后，可以看到，利用布里渊散射作用对时延特征抑制效果具有一定的稳定性。这里仍然使用G.652和G.655两种型号的光纤，光纤长度分别为0.5 km和6 km。我们以600 mW的注入功率和6 km长的型号为G.652光纤为例，在50次测量内，混沌激光时延特征信号的相关系数几乎保持在0.38，经过光纤的布里渊散射作用后，混沌激光时延特征信号的相关系数下降到0.012。对于其他不同的注入功率以及其他类型和长度的光纤都可以获得相同的结果。这充分证明，该方法对时延特征抑制效果非常稳定。
如上所述，光反馈半导体激光器产生的混沌激光的时延特征信号通常以两个参数为特征。一个是仅由半导体激光器的外腔长度决定的延迟值，另一个是由自相关的相关系数直接描述的时延特征信号的强度。直观地理解，混沌激光的时延特征强度与混沌序列的长度无关。图1-39表示在不同的注入功率和光纤长度下，外腔时延在 τ =105 ns时的相关系数与混沌序列长度的关系。从图1-39（a）可以看出，对于长为2 km的型号为G.655的单模光纤，当注入功率分别为200 mW、400 mW、600 mW和800 mW，在混沌序列长度为600~11000 ns时，经过光纤的布里渊散射作用后，混沌激光时延特征的相关系数几乎不受混沌序列长度的影响。当光纤长度分别为0.5 km、2 km、4.5 km和6 km时，随着混沌序列长度从600 ns增加到11000 ns，相关系数也几乎没有发生任何的变化，维持在一个较为稳定的值。因此，混沌激光时延特征信号的抑制效果与光纤布里渊散射作用的混沌序列长度无关。
本节主要介绍了通过光纤的布里渊散射效应抑制混沌激光的时延特征信号。在实验中分析了布里渊散射效应在不同型号且不同长度的光纤下对混沌激光时延特征的抑制效果。结果表明：当注入混沌激光的平均功率在400~1500 mW时，混沌激光的时延特征可以被0.5 km、2 km、4.5 km或6.0 km长度的型号为G.652的光纤显著抑制。还证明了在上述光纤长度下的G.655型号的光纤与G.652型号的光纤具有相同的抑制效果。同时在50次的测量过程中，时延抑制的稳定性也非常好。因此，利用光纤的布里渊散射效应可以有效地抑制光反馈半导体激光器的时延特征。
图1-39 外腔时延在
τ
=105 ns时的相关系数与混沌序列长度的关系
（a）注入功率分别为200 mW、400 mW、600 mW和800 mW；（b）光纤长度分别为0.5 km、2 km、4.5 km和6 km
同时，与利用电子元件实现混沌激光时延特征信号抑制的光学延迟自干扰和电学外差等方法相比 [67-68] ，光纤的布里渊散射方法采用标准单模光纤抑制混沌激光的时延特征信号，并且在混沌激光时延特征信号被抑制的过程中完全处于光学领域。在利用光延迟自干扰和电外差等方法进行混沌激光时延特征信号抑制的过程中，电子元件的使用可以切断混沌信号的射频频谱，损失高频信号。然而，光纤的布里渊散射方法可以避免上述问题。