[發(fā)明專利]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

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110050183.4
• 申請日: 2011-02-21
• 公開（公告）號: CN102255222A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐陽征標(biāo);祁春超
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué);歐陽征標(biāo)
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 44248
• 代理人: 胡吉科

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，1THz＝10¹²Hz)波是指工作頻率處于0.1～10THz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(xué)廣泛的應(yīng)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(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30.48×15.24×10.16cm³，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(Internal?Cavity?Optical?Parametric?Oscillator，ICOPO)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In_0.53Ga_0.47As)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0.9THz。在日本，H.Ito小組利用UTC-PD(Uni-Traveling-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(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ICOPO產(chǎn)生太赫茲波的研究和設(shè)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(shè)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(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實現(xiàn)了30.48×15.24×10.16cm³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。