專利名稱：循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種差頻方式產(chǎn)生的寬帶調(diào)諧太赫茲波裝置，尤其涉及一種基于調(diào)制器移頻、循環(huán)移頻和差頻原理的寬帶調(diào)諧太赫茲波光源。
背景技術：
太赫茲(THz，ITHz = IO12Hz)波是指工作頻率處于0. 1 IOTHz范圍內(nèi)的電磁波。 太赫茲波之所以能引起科學工作者濃厚的研究興趣，并不是因為它神秘而鮮為人知的電磁輻射，更主要是因為它具有很多獨特的性質(zhì)，正是這些獨特的性質(zhì)賦予了太赫茲科學廣泛的應用前景。太赫茲波的獨特的性質(zhì)主要表現(xiàn)在透視性、安全性、光譜分辨本領。太赫茲輻射對很多介電材料和非極性的液體有良好的穿透性，因此可以對非透明物體進行透視成像，另外由于太赫茲的波長大于空氣中懸浮煙霧顆粒的尺度，瑞利散射損耗極小，所以能較好地穿透煙塵和濃霧，是火災救護或風塵環(huán)境監(jiān)測中成像的理想光源。相比X射線具有千電子伏的光子能量，太赫茲輻射的光子能量只有毫電子伏，該能量比各種化學鍵的鍵能都低，所以不會發(fā)生電離反應，即不會破壞化合物分子結(jié)構(gòu)，因此可以應用到安檢和生物檢測等場所，這是太赫茲的安全性的體現(xiàn)，大量的分子，尤其是有機分子的振動和轉(zhuǎn)動的躍遷譜，均處于太赫茲頻譜范圍內(nèi)，因而可以利用光譜分辨率特性實現(xiàn)物體形貌和組成成分的分析。由于太赫茲波具有上述重要的應用前景，目前國際上已有多個小組開展了相干太赫茲波領域的科學研究工作，尤其是關于可調(diào)諧相干太赫茲波的產(chǎn)生方面的研究。在韓國， N. J.Kim小組于2009年實現(xiàn)了基于雙波長分布式反饋激光二極管(Distributed Feedback Laser Diodes,DFB LDs)泵浦的可調(diào)諧連續(xù)波太赫茲輻射，并于2010年將太赫茲波的調(diào)諧寬度擴大到0. 5THz。在加拿大，S. L. Pan小組于2009年實現(xiàn)了基于雙波長摻餌光纖激光 (Erbium-Doped Fiber Laser,EDFL)的可調(diào)諧微波信號輸出。在美國，Y. J. Ding小組于2010 年實現(xiàn)了基于雙波長差頻(Difference Frequency,DF)產(chǎn)生了緊湊、便攜式太赫茲輻射源， 其體積可以縮小到30. 48X15. 24X10. 16cm3，唯一不足的是不可調(diào)諧。在德國，波恩大學的I. Breunig小組從2007年至2010年期間不斷完善基于內(nèi)腔光學參量振蕩器Gnternal Cavity Optical Parametric Oscillator, IC0P0)的可調(diào)諧太赫茲波產(chǎn)生方案，最終其調(diào)諧寬度達到2THz，但加熱爐的溫度穩(wěn)定性成為影響準相位匹配(QPM)的關鍵問題。在法國，法國科學研究中心(CNRS)的J. Mangeney小組最近幾年一直致力于利用某些非線性材料(如Ina53G^47As)的光混合器(PM)產(chǎn)生可調(diào)諧連續(xù)太赫茲波的研究，最大調(diào)諧寬度為 0·9ΤΗζ。在日本，H. Ito 小組利用 UTC-PD (Uni-iTraveling-Carrier Photodioed)光混合器實現(xiàn)了連續(xù)太赫茲波的產(chǎn)生，最高頻率可以達到1. 5THz。獲得太赫茲波的方式很多，原理也各異，目前產(chǎn)生可調(diào)諧相干太赫茲波的方式大致可以分為三大類。第一類是基于雙波長泵浦源研究和設計的可調(diào)諧相干太赫茲輻射；第二類是泵浦源波長固定，基于非線性級聯(lián)過程的IC0P0產(chǎn)生太赫茲波的研究和設計。第三類是基于PM的可調(diào)諧太赫茲輻射源。對于第一類而言，目前主要涉及基于DFB LDs、EDFLs、DF雙波長泵浦源的可調(diào)諧相干太赫茲輻射源研究和設計。利用DFB LDs產(chǎn)生的太赫茲調(diào)諧范圍較窄，一般不到0. 5THz ；利用EDFLs方式產(chǎn)生的太赫茲調(diào)諧范圍雖然可以達到0. 5THz，但其結(jié)構(gòu)相當復雜；而利用DF方式產(chǎn)生的太赫茲調(diào)諧范圍雖然較寬，可以達到20THz，但這種方式的太赫茲輻射源裝置相當龐大，盡管2010年，Y. J. Ding實現(xiàn)了 30. 48X15. 24X10. 16cm3緊湊的太赫茲輻射源，然而卻不可調(diào)諧。對于第二類而言，雖然目前其調(diào)諧寬度可以達到2THz，但由于溫度穩(wěn)定性原因，滿足準相位匹配條件并不是件容易的事，從而使得調(diào)諧效率較低。對于第三類而言，目前最高調(diào)諧寬度為0.9THZ，顯然其調(diào)諧寬度較窄。總之，上述方法或調(diào)諧寬度較窄，或體積龐大，或調(diào)諧效率低，或轉(zhuǎn)換效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種緊湊、便攜，易于集成，寬調(diào)諧且調(diào)諧效率高的差頻方式產(chǎn)生的太赫茲波裝置。解決本發(fā)明技術問題的技術方案是提供一種循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其包括激光器、第一環(huán)行器、光分束器、基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)、第一光束合成器、光隔離器、非線性元件及太赫茲濾波片，所述激光器輸出的光經(jīng)過第一環(huán)行器后被光分束器分為第一路和第二路，第一路為參考光，第二路輸入到所述循環(huán)移頻環(huán)節(jié)后產(chǎn)生循環(huán)移頻光，所述參考光和循環(huán)移頻光經(jīng)第一光束合成器合束后，再經(jīng)過光隔離器在非線性元件中進行差頻，最后經(jīng)過太赫茲濾波片濾波輻射出相干太赫茲波。所述激光器為工作波長在600nm-2000nm波段內(nèi)的半導體激光器、氣體激光器、固體激光器或光纖激光器。所述第一環(huán)行器為三端口環(huán)行器，其第一端口連接激光器，第二端口連接光分束器，第三端口連接吸收負載，所述吸收負載吸收光分束器的反射光。所述非線性元件為非線性材料和線性材料交替排列的周期結(jié)構(gòu)，或由非線性材料和線性材料交替排列構(gòu)成的光學超晶格結(jié)構(gòu)，或由非線性材料和線性材料交替排列構(gòu)成的慢變周期結(jié)構(gòu)，或由非線性材料和線性材料排列構(gòu)成的斐波納契(Fibonacci)結(jié)構(gòu)，它滿足系統(tǒng)的太赫茲輸出波頻率調(diào)諧范圍所對應的非線性差頻過程所要求的相位匹配條件范圍。所述太赫茲濾波片為太赫茲帶通透射式濾波器或太赫茲帶阻反射式濾波器；對于帶通透射式濾波器，透射波輸出為太赫茲波，其它波長的波會被該濾波器反射；對于帶阻反射式濾波器，反射波輸出為太赫茲波，其它波長的波會透過該濾波器。所述基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)的閉環(huán)增益系數(shù)的最佳值為1，次佳值為1 以外的其它正整數(shù)值，再次佳值為1以外的其它正整數(shù)的倒數(shù)值。所述光分束器的分光比最佳值為1，次佳值為1以外的其它正整數(shù)的倒數(shù)值，再次佳值為1以外的其它正整數(shù)值，所述光分束器的分光比為參考光功率除以基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)的輸入光功率。所述基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)包括第二光束合成器、調(diào)制器、第二環(huán)行器、 第一反饋式布喇格光柵、可調(diào)諧濾波器、光放大器和光幅度衰減器，所述光放大器和光幅度衰減器組成增益可調(diào)的光放大器。
所述調(diào)制器為相位調(diào)制器、頻率調(diào)制器或幅度調(diào)制器。所述第二環(huán)行器為三端口環(huán)行器，其第一端口連接調(diào)制器，第二端口連接第一反饋式布喇格光柵，第三端口連接吸收負載，所述吸收負載吸收第一反饋式布喇格光柵的反射光。所述基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)中各部件、第一光束合成器、光隔離器的工作頻率帶寬不小于輸出的太赫茲波的最高頻率。所述第一環(huán)行器、光分束器、基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)中各部件、第一光束合成器、光隔離器的工作波段與激光器的工作波段一致。所述可調(diào)諧濾波器為窄帶濾波器，其允許一窄帶光輸出到第一光束合成器的輸入端，而將其它頻率的光反射到光放大器的輸入端，所述可調(diào)諧濾波器的窄帶輸出光的頻率與所述激光器的輸出光的頻率之差等于所需要的太赫茲波的頻率，輸出的太赫茲波的頻率調(diào)節(jié)范圍不大于可調(diào)諧濾波器的窄帶輸出光的頻率調(diào)諧范圍。所述可調(diào)諧濾波器為帶缺陷層的一維光子晶體可調(diào)諧濾波器或布喇格光柵-全反射鏡組合體。所述一維光子晶體的光子禁帶區(qū)不小于系統(tǒng)輸出的太赫茲波的頻率調(diào)諧范圍，所述一維光子晶體包含一層折射率可調(diào)缺陷層，所述缺陷層的折射率的調(diào)節(jié)方式包括電致折變、磁致折變、聲致折變、光致折變、力致折變或熱致折變，所述一維光子晶體具有一缺陷模，所述缺陷模隨所述缺陷層的折射率的變化而變化，所述一維光子晶體可調(diào)諧濾波器的表面與其入射波的方向成45度夾角，所述一維光子晶體可調(diào)諧濾波器的窄帶透射波進入到第一光束合成器的輸入端，所述一維光子晶體可調(diào)諧濾波器的反射光進入到光放大器的輸入端。所述布喇格光柵-全反射鏡組合體包括一個與入射光方向成45度夾角的第二反饋式布喇格光柵和一個反射面與入射光方向成45度夾角的全反射鏡，在所述第二反饋式布喇格光柵和全反射鏡之間為一空氣或介質(zhì)層，所述第二反饋式布喇格光柵的窄帶反射光為該可調(diào)諧濾波器的窄帶輸出光，所述第二反饋式布喇格光柵的窄帶反射光進入第一光束合成器中，所述全反射鏡的反射光沿另一光路進入到光放大器的輸入端，所述第二反饋式布喇格光柵的晶格參數(shù)通過壓電效應、磁致伸縮效應、熱脹冷縮效應、電致折變、磁致折變、 聲致折變、光致折變、力致折變或熱致折變方式來進行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)所述第二反饋式布喇格光柵的窄帶反射光的頻率的調(diào)節(jié)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是(1)緊湊、便攜。循環(huán)超聲光柵移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器利用市售組件組裝后的體積不超過40 X 10 X 35cm3，重量不超過^g。(2)光路簡單。在整個裝置中，只有光分束器及L” L2透鏡為可動光學元件，其它部分均已固定，優(yōu)選光束合成器為光纖耦合器。該裝置方便光集成。(3)調(diào)諧范圍或調(diào)諧寬度大。即便中心波長(例如，1550nm)受可調(diào)諧濾波器和光放大器的帶寬限制。對于工作帶寬為40nm的可調(diào)諧濾波器和光放大器，即能獲得5THz太赫茲波的調(diào)諧寬度。這比以往大多數(shù)太赫茲輻射源的調(diào)諧寬度都要大。隨著可調(diào)諧濾波器和帶通放大器的調(diào)諧寬度的增大，輸出太赫茲波的波長調(diào)節(jié)范圍會相應地增加。(4)調(diào)諧效率高。該方案中的調(diào)諧主要通過超聲光柵實現(xiàn)頻率移動，當調(diào)節(jié)后的信號頻率達到可調(diào)諧濾波器的選取頻率時，可調(diào)諧濾波器的窄帶光輸出端便輸出一窄帶光到第一光束合成器的輸入端，否則信號光被反射進入光放大器，經(jīng)過放大后，再反饋到超聲光柵的輸入端，經(jīng)過超聲光柵再次進行頻率移動。這個過程不需要人工或計算機干預，其調(diào)諧效率相當高。(5)太赫茲產(chǎn)生效率高。由于循環(huán)移頻節(jié)中存在增益可調(diào)部分，所以移頻光的輸出功率會比較高，這比以往任何一種移頻方式的效率都要高，進而太赫茲輻射的轉(zhuǎn)換效率也相應比較高。
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述。

圖1是本發(fā)明循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器的第一種實施方式的示意圖。圖3是本發(fā)明循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器的第二種實施方式的示意圖，其中的短虛線框內(nèi)的斜條紋填充框和黑色填充框分別為反饋式布喇格光柵和全反射鏡。圖4是本發(fā)明循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器的第三種實施方式的示意圖。圖5是本發(fā)明循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器的差頻原理圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，如圖1 所示，其包括激光器1、第一環(huán)行器、光分束器3、基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)4、第一光束合成器、光隔離器6、非線性元件7和太赫茲濾波片8。激光器1輸出的光經(jīng)過第二環(huán)行器后被光分束器3分為第一路和第二路，第一路為參考光，第二路輸入到所述循環(huán)移頻環(huán)節(jié)4 后產(chǎn)生循環(huán)移頻光，所述參考光和循環(huán)移頻光經(jīng)引一光束合成器合束后，再經(jīng)過光隔離器6 在非線性元件7中進行差頻，最后經(jīng)過太赫茲濾波片8濾波輻射出相干太赫茲波。激光器1為工作波長在600nm-2000nm波段內(nèi)的半導體激光器、氣體激光器、固體激光器或光纖激光器。第一環(huán)行器為三端口環(huán)行器，其第一端口連接激光器1，第二端口連接光分束器3，第三端口連接吸收負載，所述吸收負載吸收光分束器3的反射光?；谡{(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)4包括第二光束合成器、調(diào)制器42、第二環(huán)行器、 第一反饋式布喇格光柵44、可調(diào)諧濾波器45、光放大器46和光幅度衰減器47，光放大器46 和光幅度衰減器47組成增益可調(diào)的光放大器。第一環(huán)行器、光分束器3、基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)4中各部件、第一光束合成器和光隔離器6的工作波段與激光器1的工作波段一致。基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)4的閉環(huán)增益系數(shù)(或稱整體增益系數(shù))的最佳值為1，次佳值為1以外的其它正整數(shù)值，再次佳值為1以外的其它正整數(shù)的倒數(shù)值?；谡{(diào)制器移頻的循環(huán)頻移環(huán)節(jié)4的輸出光的幅度最佳值等于參考光的幅度，即光分束器3的分光比最佳值為1，次佳值為1以外的其它正整數(shù)的倒數(shù)值，再次佳值為1以外的其它正整數(shù)值，也即光分束器3的分光比與基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)的閉環(huán)增益系數(shù)的乘積最佳值為1。光分束器3的分光比等于參考光功率除以基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)4 的輸入功率。調(diào)制器42可為相位調(diào)制器、頻率調(diào)制器或幅度調(diào)制器，其用高頻微波信號驅(qū)動。 調(diào)制器42為相位調(diào)制器時的頻移原理是將微波信號作為相位調(diào)制器的調(diào)制信號，則輸入到相位調(diào)制器的光經(jīng)過相位調(diào)制器后，從相位調(diào)制器出來的光的相位會隨所加的微波調(diào)制信號變化，而從相位調(diào)制器出來的光的頻率則隨所加的微波調(diào)制信號的時間導數(shù)變化。不失一般性，設相位調(diào)制器的輸入信號沿ζ方向傳播，該輸入信號也稱之為載波信號，該載波信號的電矢量為
Ec = Ec0 exppC 。。
- kcz + 扎。)],(1)其中，Ec0為載波信號的幅度，ω。。為載波信號的圓頻率，t為時間，k。為載波信號的波矢，仏為載波信號的初相位；設微波調(diào)制信號為Em = Em0sin(omt),(2)其中，Rmtl為微波調(diào)制信號的幅度，ωω為微波調(diào)制信號的圓頻率。則經(jīng)過相位調(diào)制器的一次調(diào)制后，從相位調(diào)制器輸出的光的電矢量為
E = Eco exp{/[ c0 — Kz + Ψοο + amEm0 sin( m )]} ,(3)其中\(zhòng)為相位調(diào)制靈敏度，通常ω^ >> afflEffl0.改寫式(3)成如下形式Δ ω ⑴=comamEm0cos(comt)·(4)由式(4)可見，載波在通過調(diào)制器一次后的最大頻移為《mamEm(l.在基于相位調(diào)制器的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)中，光波經(jīng)過N次循環(huán)移頻后獲得NcomamEmtlW 最大頻移量，只要該頻移量未使光的頻率達到可調(diào)諧濾波器的選取頻率，則光波會被反饋回循環(huán)移頻環(huán)節(jié)中不斷循環(huán)，直到頻移量使光的頻率達到濾波器的選取頻率為止。調(diào)制器42為頻率調(diào)制器時則直接實現(xiàn)頻移。對應式(1)給出的載波信號和式(2)
給出的調(diào)制信號，經(jīng)過頻率調(diào)制器的一次調(diào)制后，從頻率調(diào)制器輸出的光的電矢量為
E = Ec0 exp{/[( c0 + bmEm0 sm(amt))t - kcz + φ^]} ,(5)其中bm為頻率調(diào)制靈敏度，通?！盯?gt;> bmEmQ.由式( 可見，載波在通過頻率調(diào)制器一次后的最大頻移為bmEm(l.在基于頻率調(diào)制器的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)中，經(jīng)過N次循環(huán)移頻后獲得NbmEmtl的最大頻移量，只要該頻移量未使光的頻率達到可調(diào)諧濾波器的選取頻率，則光波會被反饋回循環(huán)移頻環(huán)節(jié)中不斷循環(huán)，直到頻移量時光的頻率達到可調(diào)諧濾波器的選取頻率為止。調(diào)制器42為幅度調(diào)制器時對輸入的載波信號的幅度進行調(diào)制。調(diào)制后的信號含有兩個邊帶信號，這兩個邊帶信號相對于輸入的載波信號有一個頻移，從而實現(xiàn)移頻作用。
8對應式(1)的載波信號和式O)的調(diào)制信號，幅度調(diào)制器的輸出信號為
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于其包括激光器(1)、第一環(huán)行器、光分束器(3)、基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)G)、光束合成器 (5)、光隔離器(6)、非線性元件(7)和太赫茲濾波片⑶；所述激光器⑴輸出的光經(jīng)過第一環(huán)行器后被光分束器C3)分為第一路和第二路，第一路為參考光，第二路輸入到所述循環(huán)移頻環(huán)節(jié)(4)后產(chǎn)生循環(huán)移頻光，第一光束合成器將所述參考光和循環(huán)移頻光合束后經(jīng)光隔離器(6)在非線性元件(7)中進行差頻，然后經(jīng)過太赫茲濾波片(8)濾波輻射出相干太赫茲波。
2.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述激光器(1)為工作波長在600nm-2000nm波段內(nèi)的半導體激光器、氣體激光器、 固體激光器或光纖激光器。
3.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述第一環(huán)行器為三端口環(huán)行器，其第一端口連接激光器(1)，第二端口連接光分束器(3)，第三端口連接吸收負載，所述吸收負載吸收光分束器(3)的反射光。
4.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述非線性元件(7)為非線性材料和線性材料交替排列的周期結(jié)構(gòu)，或由非線性材料和線性材料交替排列構(gòu)成的光學超晶格結(jié)構(gòu)，或由非線性材料和線性材料交替排列構(gòu)成的慢變周期結(jié)構(gòu)，或由非線性材料和線性材料排列構(gòu)成的斐波納契(Fibonacci)結(jié)構(gòu)， 它滿足系統(tǒng)的太赫茲輸出波頻率調(diào)諧范圍所對應的非線性差頻過程所要求的相位匹配條件范圍。
5.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述太赫茲濾波片(8)為太赫茲帶通透射式濾波器或太赫茲帶阻反射式濾波器； 對于帶通透射式濾波器，透射波輸出為太赫茲波，其它波長的波會被該濾波器反射；對于帶阻反射式濾波器，反射波輸出為太赫茲波，其它波長的波會透過該濾波器。
6.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)(4)的閉環(huán)增益系數(shù)的最佳值為1，次佳值為 1以外的其它正整數(shù)值，再次佳值為1以外的其它正整數(shù)的倒數(shù)值。
7.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述光分束器(3)的分光比最佳值為1，次佳值為1以外的其它正整數(shù)的倒數(shù)值， 再次佳值為1以外的其它正整數(shù)值，所述光分束器(3)的分光比為參考光功率除以基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)的輸入光功率。
8.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)(4)包括第二光束合成器、調(diào)制器(42)、第二環(huán)行器、第一反饋式布喇格光柵(44)、可調(diào)諧濾波器(45)、光放大器06)和光幅度衰減器 (47)，所述光放大器06)和光幅度衰減器G7)組成增益可調(diào)的光放大器。
9.按照權(quán)利要求8所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述調(diào)制器0 為相位調(diào)制器、頻率調(diào)制器或幅度調(diào)制器。
10.按照權(quán)利要求8所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述第二環(huán)行器為三端口環(huán)行器，其第一端口連接調(diào)制器(42)，第二端口連接第一反饋式布喇格光柵G4)，第三端口連接吸收負載，所述吸收負載吸收第一反饋式布喇格光柵G4)的反射光。
11.按照權(quán)利要求8所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)中各部件、第一光束合成器、光隔離器 (6)的工作頻率帶寬不小于輸出的太赫茲波的最高頻率。
12.按照權(quán)利要求8所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述第一環(huán)行器、光分束器(3)、基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)(4)中各部件、 第一光束合成器、光隔離器(6)的工作波段與激光器(1)的工作波段一致。
13.按照權(quán)利要求8所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述可調(diào)諧濾波器0 為窄帶濾波器，其允許一頻率可調(diào)的窄帶光輸出到第一光束合成器的輸入端，而將其它頻率的光反射到光放大器G6)的輸入端，所述可調(diào)諧濾波器G5)的窄帶輸出光的頻率與所述激光器(1)的輸出光的頻率之差等于所需要的太赫茲波的頻率，輸出的太赫茲波的頻率調(diào)節(jié)范圍不大于可調(diào)諧濾波器0 的窄帶輸出光的頻率調(diào)諧范圍。
14.按照權(quán)利要求13所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述可調(diào)諧濾波器0 為帶缺陷層的一維光子晶體可調(diào)諧濾波器或布喇格光柵-全反射鏡組合體。
15.按照權(quán)利要求14所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述一維光子晶體的光子禁帶區(qū)不小于系統(tǒng)輸出的太赫茲波的頻率調(diào)諧范圍， 所述一維光子晶體包含一層折射率可調(diào)缺陷層，所述缺陷層的折射率的調(diào)節(jié)方式包括電致折變、磁致折變、聲致折變等折變，所述一維光子晶體具有一缺陷模，所述缺陷模隨所述缺陷層的折射率的變化而變化，所述一維光子晶體可調(diào)諧濾波器的表面與其入射波的方向成 45度夾角，所述一維光子晶體可調(diào)諧濾波器的窄帶透射波進入到第一光束合成器的輸入端，所述一維光子晶體可調(diào)諧濾波器的反射光進入到光放大器G6)的輸入端。
16.按照權(quán)利要求14所述的循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述布喇格光柵-全反射鏡組合體包括一個與入射光方向成45度夾角的第二反饋式布喇格光柵和一個反射面與入射光方向成45度夾角的全反射鏡，在所述第二反饋式布喇格光柵和全反射鏡之間為一空氣或介質(zhì)層，所述第二反饋式布喇格光柵的窄帶反射光為該可調(diào)諧濾波器的窄帶輸出光，所述第二反饋式布喇格光柵的窄帶反射光進入第一光束合成器中，所述全反射鏡的反射光沿另一光路進入到光放大器G6)的輸入端，所述第二反饋式布喇格光柵的晶格參數(shù)通過壓電效應、磁致伸縮效應、電致折變、磁致折變等折變方式來進行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)所述第二反饋式布喇格光柵的窄帶反射光的頻率的調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種循環(huán)調(diào)制移頻非線性差頻式寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其包括激光器、第一環(huán)行器、光分束器、基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)、第一光束合成器、光隔離器、非線性元件及太赫茲濾波片。所述激光器輸出的光經(jīng)過第一環(huán)行器后被光分束器分為第一路和第二路，第一路為參考光，第二路輸入到所述循環(huán)移頻環(huán)節(jié)后產(chǎn)生循環(huán)移頻光，所述參考光和循環(huán)移頻光經(jīng)第一光束合成器合束后經(jīng)光隔離器在非線性元件中進行差頻，最后經(jīng)過太赫茲濾波片濾波輻射出相干太赫茲波。本發(fā)明提供的寬帶調(diào)諧太赫茲發(fā)生器體積小，光學元件少因而易集成，調(diào)諧范圍大，調(diào)諧效率高，太赫茲產(chǎn)生效率高。
文檔編號G02F1/39GK102255223SQ20111010103
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者歐陽征標, 祁春超 申請人:歐陽征標, 深圳大學