[發明專利]基于多普勒頻率調制器循環移頻的寬調諧太赫茲波發生器

有效

• 申請號: 201110050185.3
• 申請日: 2011-02-21
• 公開（公告）號: CN102244335A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 歐陽征標;祁春超
• 申請（專利權）人: 深圳大學;歐陽征標
• 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權事務所 44248
• 代理人: 胡吉科

技術領域

本發明涉及一種寬帶調諧太赫茲波發生器，特別涉及一種基于多普勒頻率調制器移頻、循環移頻和拍頻原理的寬帶調諧太赫茲波光源。

背景技術

太赫茲(THz，1THz＝10¹²Hz)波是指工作頻率處于0.1～10THz范圍內的電磁波。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，正是這些獨特的性質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主要表現在：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境監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，所以不會發生電離反應，即不會破壞化合物分子結構，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，大量的分子，尤其是有機分子的振動和轉動的躍遷譜，均處于太赫茲頻譜范圍內，因而可以利用光譜分辨率特性實現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，尤其是關于可調諧相干太赫茲波的產生方面的研究。在韓國，N.J.Kim小組于2009年實現了基于雙波長分布式反饋激光二極管(Distributed?Feedback?Laser?Diodes，DFB?LDs)泵浦的可調諧連續波太赫茲輻射，并于2010年將太赫茲波的調諧寬度擴大到0.5THz。在加拿大，S.L.Pan小組于2009年實現了基于雙波長摻餌光纖激光(Erbium-Doped?Fiber?Laser，EDFL)的可調諧微波信號輸出。在美國，Y.J.Ding小組于2010年實現了基于雙波長差頻(Difference?Frequency，DF)產生了緊湊、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腔光學參量振蕩器(Internal?Cavity?Optical?Parametric?Oscillator，ICOPO)的可調諧太赫茲波產生方案，最終其調諧寬度達到2THz，但加熱爐的溫度穩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In_0.53Ga_0.47As)的光混合器(PM)產生可調諧連續太赫茲波的研究，最大調諧寬度為0.9THz。在日本，H.Ito小組利用UTC-PD(Uni-Traveling-Carrier?Photodioed)光混合器實現了連續太赫茲波的產生，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，目前產生可調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，基于非線性級聯過程的ICOPO產生太赫茲波的研究和設計。第三類是基于PM的可調諧太赫茲輻射源。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諧相干太赫茲輻射源研究和設計。利用DFB?LDs產生的太赫茲調諧范圍較窄，一般不到0.5THz；利用EDFLs方式產生的太赫茲調諧范圍雖然可以達到0.5THz，但其結構相當復雜；而利用DF方式產生的太赫茲調諧范圍雖然較寬，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實現了30.48×15.24×10.16cm³緊湊的太赫茲輻射源，然而卻不可調諧。對于第二類而言，雖然目前其調諧寬度可以達到2THz，但由于溫度穩定性原因，滿足準相位匹配條件并不是件容易的事，從而使得調諧效率較低。對于第三類而言，目前最高調諧寬度為0.9THz，顯然其調諧寬度較窄。

總之，上述方法或調諧寬度較窄，或體積龐大，或調諧效率低，或轉換效率低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種緊湊、便攜，易于集成，寬調諧且調諧效率高的寬帶調諧太赫茲發生器。