專利名稱：基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，特別涉及一種基于調(diào)制器移頻、循環(huán)移頻和拍頻原理的寬帶調(diào)諧太赫茲波光源。
背景技術(shù)：
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(xué)工作者濃厚的研究興趣，并不是因?yàn)樗衩囟r為人知的電磁輻射，更主要是因?yàn)樗哂泻芏嗒?dú)特的性質(zhì)，正是這些獨(dú)特的性質(zhì)賦予了太赫茲科學(xué)廣泛的應(yīng)用前景。太赫茲波的獨(dú)特的性質(zhì)主要表現(xiàn)在透視性、安全性、光譜分辨本領(lǐng)。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(jìn)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(zāi)救護(hù)或風(fēng)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(xué)鍵的鍵能都低，所以不會發(fā)生電離反應(yīng)，即不會破壞化合物分子結(jié)構(gòu)，因此可以應(yīng)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(jī)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(shí)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(yīng)用前景，目前國際上已有多個小組開展了相干太赫茲波領(lǐng)域的科學(xué)研究工作，尤其是關(guān)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(shí)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(kuò)大到0. 5THz。在加拿大，S. L. Pan小組于2009年實(shí)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(shí)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(xué)的I. Breunig小組從2007年至2010年期間不斷完善基于內(nèi)腔光學(xué)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(dá)到2THz，但加熱爐的溫度穩(wěn)定性成為影響準(zhǔn)相位匹配(QPM)的關(guān)鍵問題。在法國，法國科學(xué)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(shí)現(xiàn)了連續(xù)太赫茲波的產(chǎn)生，最高頻率可以達(dá)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)。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(shè)計(jì)。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(dá)到0. 5THz，但其結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)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(dá)到20THz，但這種方式的太赫茲輻射源裝置相當(dāng)龐大，盡管2010年，Y. J. Ding實(shí)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(dá)到2THz，但由于溫度穩(wěn)定性原因，滿足準(zhǔn)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(shù)問題是提供一種緊湊、便攜，易于集成，寬調(diào)諧且調(diào)諧效率高的寬帶調(diào)諧太赫茲發(fā)生器。解決本發(fā)明技術(shù)問題的技術(shù)方案是提供一種基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(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、光隔離器及帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器，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，第一光束合成器將所述參考光和循環(huán)移頻光疊加后產(chǎn)生太赫茲頻率范圍內(nèi)的拍頻光，所述拍頻光經(jīng)光隔離器后再經(jīng)帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器接收并輻射出相干太赫茲波。進(jìn)一步地，所述激光器為工作波長在600nm-2000nm波段內(nèi)的半導(dǎo)體激光器、氣體激光器、固體激光器或光纖激光器。進(jìn)一步地，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(fù)載，所述吸收負(fù)載吸收光分束器的反射光。進(jìn)一步地，所述帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器為帶太赫茲輻射天線的基于外光電效應(yīng)的光電管單元、帶太赫茲輻射天線的基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電二極管單元、帶太赫茲輻射天線的基于光變電阻效應(yīng)的光電導(dǎo)單元或光電導(dǎo)天線單元。進(jìn)一步地，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。進(jìn)一步地，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。進(jìn)一步地，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。進(jìn)一步地，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。進(jìn)一步地，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(fù)載，所述吸收負(fù)載吸收第一反饋式布喇格光柵的反射光。
進(jìn)一步地，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、光隔離器和帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器的工作頻率帶寬不小于輸出的太赫茲波的最高頻率。進(jìn)一步地，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、光隔離器和帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器的工作波段與激光器的工作波段一致。進(jìn)一步地，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光束合成器 (5)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。進(jìn)一步地，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。進(jìn)一步地，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(jìn)入到光束合成器(5)的輸入端，所述一維光子晶體可調(diào)諧濾波器的反射光進(jìn)入到光放大器G6)的輸入端。 進(jìn)一步地，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(jìn)入光束合成器(5)中，所述全反射鏡的反射光沿另一光路進(jìn)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(yīng)、磁致伸縮效應(yīng)、熱脹冷縮效應(yīng)、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(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)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)明提供的寬帶調(diào)諧太赫茲發(fā)生器體積小，光學(xué)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。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1為本發(fā)明基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻環(huán)節(jié)的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻環(huán)節(jié)的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器的第一個實(shí)施例的示意圖。圖3為本發(fā)明基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻環(huán)節(jié)的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器的另一個實(shí)施例的示意圖，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為本發(fā)明基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻環(huán)節(jié)的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器的再一個實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，如圖 1所示，其包括激光器1、環(huán)行器2、光分束器3、基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)4、光束合成器5、光隔離器6及帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器7。激光器1輸出的光經(jīng)過環(huán)行器2 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，光束合成器5將所述參考光和循環(huán)移頻光疊加后產(chǎn)生太赫茲頻率范圍內(nèi)的拍頻光，所述拍頻光經(jīng)光隔離器6后再經(jīng)帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器7接收并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(dǎo)體激光器、氣體激光器、固體激光器或光纖激光器。環(huán)行器2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(fù)載，所述吸收負(fù)載吸收光分束器3的反射光。帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器7為帶太赫茲輻射天線的基于外光電效應(yīng)的光電管單元、帶太赫茲輻射天線的基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電二極管單元、帶太赫茲輻射天線的基于光變電阻效應(yīng)的光電導(dǎo)單元或光電導(dǎo)天線單元。基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)4包括光束合成器41、調(diào)制器42、環(huán)行器43、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。環(huán)行器2、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、光束合成器5、光隔離器6和帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器7的工作波段與激光器1的工作波段一致?；谡{(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(dǎo)數(shù)變化。不失一般性，設(shè)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
7Ec = Ec0 exp[/( c0i - kcz + φα0)],(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，隊(duì)0為載波信號的初相位；設(shè)微波調(diào)制信號為= EmtlS in (ω mt)，(2)其中，Emtl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 = Ec0 exp{,[ c(/ - kcz + (pc0 + amEm0 sin( J)]} ,(3)其中為相位調(diào)制靈敏度，通常ω。Qt > > afflEffl0.從式⑶可以看到，調(diào)相波的頻率ω= d[ac0t - kcz + cpc0 + amEm0 sin( J)] / dt ①⑷+ 五· ^0^ /)在("c0-amEm0 m) (《c0+amEm0 m)之間連續(xù)變化，變化值有一最大值&11^(1 1，即一次調(diào)相后最大可以獲得^^-^^頻移，N次移相后最大就可以獲得 NamEmciComW頻移。在這種處理方式下，每次調(diào)相產(chǎn)生的最大頻移是一個有限值。但是這種分析未給出各頻率分量的幅度，只適合作為定性分析，因?yàn)樽罱K某一頻率的信號必須用濾波器取出來，因此需要采用基于諧波分析的方法來做準(zhǔn)確分析。利用貝塞爾函數(shù)恒等式
OOexp {iw sin 0} = X 人(w)em0,(4)其中Jn(W)為以w為自變量的第一類η階貝塞爾函數(shù)，將式(3)寫成
OO
E= X 盡。人(^^m。)expp[( e。+ ncojt-kcz + φe。]},(5)
η=—co即也可以認(rèn)為經(jīng)過一次調(diào)相后，輸入的載波信號被變成包含有COc^ ωε0+ωπ, ω。。+2ωω，ωε0+3ωπ, ... , ω ^+η ω m，...，共存在無窮多個頻率分量的波形信號。在這種處理方式下，一次調(diào)相的頻移最大值為無窮大，但是考慮到η > 2的頻率分量的幅度要比η = 1的頻率分量的幅度小很多，則可以忽略η > 2的頻率分量部分。這樣，信號每經(jīng)過相位調(diào)制器調(diào)制一次，只需考慮移動量為頻移。因此，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，載波信號經(jīng)過相位調(diào)制器調(diào)制N次后，就產(chǎn)生了一個頻率為COc^NCOmW波分量，只要該頻移量未達(dá)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(dá)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(shí)現(xiàn)頻移。對應(yīng)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 sin( ~Κζ + φα0]},(6)其中bm為頻率調(diào)制靈敏度，通常ω。。>> bmEm。-由式(6)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(dá)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(dá)到可調(diào)諧濾波器的選取頻率為止。同調(diào)相器的分析類似，這里的分析只適合作為定性，因?yàn)檫@里沒有給出某個頻率的波的幅度。同樣利用式(4)，將式(6)變換為
權(quán)利要求
1.一種基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于其包括激光器(1)、環(huán)行器O)、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)及帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器(7)，所述激光器(1)輸出的光經(jīng)過環(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，光束合成器( 將所述參考光和循環(huán)移頻光疊加后產(chǎn)生太赫茲頻率范圍內(nèi)的拍頻光，所述拍頻光經(jīng)光隔離器(6)后再經(jīng)帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器(7)接收并輻射出相干太赫茲波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(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(dǎo)體激光器、氣體激光器、 固體激光器或光纖激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述環(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(fù)載，所述吸收負(fù)載吸收光分束器(3)的反射光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器(7)為帶太赫茲輻射天線的基于外光電效應(yīng)的光電管單元、帶太赫茲輻射天線的基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電二極管單元、帶太赫茲輻射天線的基于光變電阻效應(yīng)的光電導(dǎo)單元或光電導(dǎo)天線單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述光分束器⑶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。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(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)包括光束合成器Gl)、調(diào)制器0 、環(huán)行器(43)、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。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(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。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述環(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(fù)載，所述吸收負(fù)載吸收第一反饋式布喇格光柵G4)的反射光。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(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)中各部件、光束合成器(5)、光隔離器(6)和帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器(7)的工作頻率帶寬不小于輸出的太赫茲波的最高頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其特征在于所述環(huán)行器O)、光分束器(3)、基于調(diào)制器移頻的循環(huán)移頻環(huán)節(jié)中各部件、 光束合成器( 、光隔離器(6)和帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器(7)的工作波段與激光器 (1)的工作波段一致。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(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)的窄帶光輸出到光束合成器(5)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可調(diào)范圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(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。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(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、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(jìn)入到光束合成器(5)的輸入端，所述一維光子晶體可調(diào)諧濾波器的反射光進(jìn)入到光放大器 (46)的輸入端。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(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(jìn)入光束合成器(5)中，所述全反射鏡的反射光沿另一光路進(jìn)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(yīng)、磁致伸縮效應(yīng)、熱脹冷縮效應(yīng)、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(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)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)明提供了一種基于調(diào)制器移頻和循環(huán)移頻的寬帶調(diào)諧太赫茲波發(fā)生器，其包括激光器、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)、光束合成器、光隔離器及帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器，所述激光器輸出的光經(jīng)過環(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，光束合成器中將所述參考光和循環(huán)移頻光疊加后產(chǎn)生太赫茲頻率范圍內(nèi)的拍頻光，所述拍頻光經(jīng)光隔離器后再經(jīng)帶太赫茲輻射天線的光電轉(zhuǎn)換器接收并輻射出相干太赫茲波。本發(fā)明提供的發(fā)生器體積小，光學(xué)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H01S1/02GK102255222SQ20111005018
公開日2011年11月23日 申請日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者歐陽征標(biāo), 祁春超 申請人:歐陽征標(biāo), 深圳大學(xué)