本发明专利技术提供了一种基于多普勒频率调制器循环移频的宽调谐太赫兹波发生器,其包括激光器、环行器、光束分离器、基于多普勒频率调制器移频的循环移频环节、光束合成器、光隔离器及带太赫兹辐射天线的光电转换器,所述激光器输出的光经过环行器后被光束分离器分为第一路和第二路,第一路为参考光,第二路输入到所述循环移频环节后产生循环移频光,光束合成器中将所述参考光和循环移频光叠加后产生太赫兹频率范围内的拍频光,所述拍频光经光隔离器后再经带太赫兹辐射天线的光电转换器接收并辐射出相干太赫兹波。本发明专利技术提供的发生器体积小,光学元件少因而易集成,调谐范围大,调谐效率高,太赫兹产生效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种宽带调谐太赫兹波发生器,特别涉及一种基于多普勒频率调制器移频、循环移频和拍频原理的宽带调谐太赫兹波光源。
技术介绍
太赫兹(THz,ITHz = IO12Hz)波是指工作频率处于0. 1 IOTHz范围内的电磁波。 太赫兹波之所以能引起科学工作者浓厚的研究兴趣,并不是因为它神秘而鲜为人知的电磁辐射,更主要是因为它具有很多独特的性质,正是这些独特的性质赋予了太赫兹科学广泛的应用前景。太赫兹波的独特的性质主要表现在透视性、安全性、光谱分辨本领。太赫兹辐射对很多介电材料和非极性的液体有良好的穿透性,因此可以对非透明物体进行透视成像,另外由于太赫兹的波长大于空气中悬浮烟雾颗粒的尺度,瑞利散射损耗极小,所以能较好地穿透烟尘和浓雾,是火灾救护或风尘环境监测中成像的理想光源。相比X射线具有千电子伏的光子能量,太赫兹辐射的光子能量只有毫电子伏,该能量比各种化学键的键能都低,所以不会发生电离反应,即不会破坏化合物分子结构,因此可以应用到安检和生物检测等场所,这是太赫兹的安全性的体现,大量的分子,尤其是有机分子的振动和转动的跃迁谱,均处于太赫兹频谱范围内,因而可以利用光谱分辨率特性实现物体形貌和组成成分的分析。由于太赫兹波具有上述重要的应用前景,目前国际上已有多个小组开展了相干太赫兹波领域的科学研究工作,尤其是关于可调谐相干太赫兹波的产生方面的研究。在韩国, N. J.Kim小组于2009年实现了基于双波长分布式反馈激光二极管(Distributed Feedback Laser Diodes,DFB LDs)泵浦的可调谐连续波太赫兹辐射,并于2010年将太赫兹波的调谐宽度扩大到0. 5THz。在加拿大,S. L. Pan小组于2009年实现了基于双波长掺饵光纤激光 (Erbium-Doped Fiber Laser,EDFL)的可调谐微波信号输出。在美国,Y. J. Ding小组于2010 年实现了基于双波长差频(Difference Frequency,DF)产生了紧凑、便携式太赫兹辐射源, 其体积可以缩小到30. 48X15. 24X10. 16cm3,唯一不足的是不可调谐。在德国,波恩大学的I. Breunig小组从2007年至2010年期间不断完善基于内腔光学参量振荡器Gnternal Cavity Optical Parametric Oscillator, IC0P0)的可调谐太赫兹波产生方案,最终其调谐宽度达到2THz,但加热炉的温度稳定性成为影响准相位匹配(QPM)的关键问题。在法国,法国科学研究中心(CNRS)的J. Mangeney小组最近几年一直致力于利用某些非线性材料(如Ina53G^47As)的光混合器(PM)产生可调谐连续太赫兹波的研究,最大调谐宽度为 0·9ΤΗζ。在日本,H. Ito 小组利用 UTC-PD (Uni-iTraveling-Carrier Photodioed)光混合器实现了连续太赫兹波的产生,最高频率可以达到1. 5THz。获得太赫兹波的方式很多,原理也各异,目前产生可调谐相干太赫兹波的方式大致可以分为三大类。第一类是基于双波长泵浦源研究和设计的可调谐相干太赫兹辐射;第二类是泵浦源波长固定,基于非线性级联过程的IC0P0产生太赫兹波的研究和设计。第三类是基于PM的可调谐太赫兹辐射源。对于第一类而言,目前主要涉及基于DFB LDs、EDFLs、DF双波长泵浦源的可调谐相干太赫兹辐射源研究和设计。利用DFB LDs产生的太赫兹调谐范围较窄,一般不到0. 5THz ;利用EDFLs方式产生的太赫兹调谐范围虽然可以达到0. 5THz,但其结构相当复杂;而利用DF方式产生的太赫兹调谐范围虽然较宽,可以达到20THz,但这种方式的太赫兹辐射源装置相当庞大,尽管2010年,Y. J. Ding实现了 30. 48X15. 24X10. 16cm3紧凑的太赫兹辐射源,然而却不可调谐。对于第二类而言,虽然目前其调谐宽度可以达到2THz,但由于温度稳定性原因,满足准相位匹配条件并不是件容易的事,从而使得调谐效率较低。对于第三类而言,目前最高调谐宽度为0.9THZ,显然其调谐宽度较窄。总之,上述方法或调谐宽度较窄,或体积庞大,或调谐效率低,或转换效率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种紧凑、便携,易于集成,宽调谐且调谐效率高的宽带调谐太赫兹发生器。解决本专利技术技术问题的技术方案是提供一种基于多普勒频率调制器循环移频的宽调谐太赫兹波发生器,其包括激光器、第一环行器、光束分离器、基于多普勒频率调制器移频的循环移频环节、第一光束合成器、光隔离器及带太赫兹辐射天线的光电转换器,所述激光器输出的光经过第一环行器后被光束分离器分为第一路和第二路,第一路为参考光, 第二路输入到所述循环移频环节后产生循环移频光,第一光束合成器将所述参考光和循环移频光叠加后产生太赫兹频率范围内的拍频光,所述拍频光经光隔离器后再经带太赫兹辐射天线的光电转换器接收并辐射出相干太赫兹波。进一步地,所述激光器为工作波长在600nm-2000nm波段内的半导体激光器、气体激光器、固体激光器或光纤激光器。进一步地,所述第一环行器为三端口环行器,其第一端口连接激光器,第二端口连接光束分离器,第三端口连接吸收负载,所述吸收负载吸收光束分离器的反射光。进一步地,所述带太赫兹辐射天线的光电转换器为带太赫兹辐射天线的基于外光电效应的光电管单元、带太赫兹辐射天线的基于内光电效应的光电二极管单元、带太赫兹辐射天线的基于光变电阻效应的光电导单元或光电导天线单元。进一步地,所述基于多普勒频率调制器移频的循环移频环节的闭环增益系数的最佳值为1,次佳值为1以外的其它正整数值,再次佳值为1以外的其它正整数的倒数值。进一步地,所述光束分离器的分光比最佳值为1,次佳值为1以外的其它正整数的倒数值,再次佳值为1以外的其它正整数值,所述光束分离器的分光比为参考光功率除以基于多普勒频率调制器移频的循环移频环节的输入光功率。进一步地,所述基于多普勒频率调制器移频的循环移频环节包括第二光束合成器、多普勒频率调制器、平面反光镜、第二环行器、第一反馈式布喇格光栅、可调谐滤波器、 光放大器和光幅度衰减器,所述光放大器和光幅度衰减器组成增益可调的光放大器。进一步地,所述多普勒频率调制器包括一振镜,所述振镜的机械振动由电磁铁驱动,或由压电陶瓷驱动的,或由高频振动电机驱动。进一步地,所述第二环行器为三端口环行器,其第一端口接收平面反射镜的反射光,第二端口连接第一反馈式布喇格光栅,第三端口连接吸收负载,所述吸收负载吸收第一反馈式布喇格光栅的反射光。进一步地,所述基于多普勒频率调制器移频的循环移频环节中各部件、第一光束合成器、光隔离器和带太赫兹辐射天线的光电转换器的工作频率带宽不小于输出的太赫兹波的最高频率。进一步地,所述第一环行器、光束分离器、基于多普勒频率调制器移频的循环移频环节中各部件、第一光束合成器、光隔离器和带太赫兹辐射天线的光电转换器的工作波段与激光器的工作波段一致。进一步地,所述可调谐滤波器为窄带滤波器,其允许一窄带光输出到第一光束合成器的输入端,而将其它频率的光反射到光放大器的输入端,所述可调谐滤波器的窄带输出光的频率与所述激光器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多普勒频率调制器循环移频的宽调谐太赫兹波发生器,其特征在于:其包括激光器(1)、环行器(2)、光束分离器(3)、基于多普勒频率调制器移频的循环移频环节(4)、光束合成器(5)、光隔离器(6)及带太赫兹辐射天线的光电转换器(7),所述激光器(1)输出的光经过环行器(2)后被光束分离器(3)分为第一路和第二路,第一路为参考光,第二路输入到所述循环移频环节(4)后产生循环移频光,光束合成器(5)将所述参考光和循环移频光叠加后产生太赫兹频率范围内的拍频光,所述拍频光经光隔离器(6)后再经带太赫兹辐射天线的光电转换器(7)接收并辐射出相干太赫兹波。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:欧阳征标,祁春超,
申请(专利权)人:深圳大学,欧阳征标,
类型:发明
国别省市:94
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。