[發明專利]窄線寬的太赫茲探測器

有效

• 申請號: 201410550230.5
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104330154A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 鄒鍶;俞旭輝;潘鳴;侯麗偉;謝巍;臧元章;周德亮;王曉東;王兵兵;劉素芳;關冉;魯斌;汪瑞
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十研究所
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及探測器，具體地，涉及一種窄線寬的太赫茲探測器。

背景技術

太赫茲波是頻率0.1～10THz(1THz＝10¹²Hz)范圍內的電磁波，它對應的波長范圍為3mm～30μm，位于毫米波(亞毫米波)與紅外波之間。太赫茲光子對應能量范圍為0.414～41.4meV，與分子和材料的低頻振動和轉動能量范圍相匹配。這些決定了太赫茲波在電磁頻譜中的特殊位置以及在傳播、散射、反射、吸收、穿透等方面與毫米波、紅外線顯著不同的特點和應用。而太赫茲技術也將為人們對物質的表征和操控提供很大的自由空間。例如太赫茲輻射具有良好的時空相干特性，這為實現量子相干和量子控制提供了新的手段。而在高分辨率連續測量和時域測量兩個方面的能力也極大地擴展了太赫茲光譜在天體物理和大氣科學中的作用。此外，太赫茲技術在軍事領域的應用前景廣闊，主要包括目標探測(太赫茲雷達)、保密通信、對抗、敵我識別、隱藏武器探測、武器精確制導、軍用工具測試和安全檢測等方面。在太赫茲波段的開發和利用中，檢測太赫茲信號具有舉足輕重的意義。因為，一方面，與較短波長的光學波段電磁波相比，太赫茲波光子能量低，背景噪聲通常占據顯著地位；另一方面，隨著太赫茲技術在各領域特別是軍事領域中的應用的深入開展，不斷提高接收靈敏度成為必然的要求。

目前，太赫茲信號探測技術從原理上可分為相干脈沖時域連續波探測技術和非相干直接能量探測技術兩類。基于相干技術的太赫茲脈沖時域連續波探測技術采用與太赫茲脈沖生成相類似的方式進行相干檢測，一類探測方法稱為太赫茲時域光譜技術(THz-TDS)，另一類在太赫茲波低頻端選用超外差式檢測器。太赫茲非相干能量探測技術是基于熱輻射吸收的直接能量檢測，一般只能測出太赫茲輻射強度，而不能提供其相位信息，屬非相干測量，是一類寬帶檢測技術。由于探測的靈敏度受限于背景輻射，在太赫茲波段的高頻端一般采用直接檢測器。

基于外差法，利用帶太赫茲探測天線的光電轉換器可以實現太赫茲的探測。此種探測方法具有窄線寬、靈敏度高、結構簡單、室溫工作及價格低等優點。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種窄線寬的太赫茲探測器。

根據本發明的一個方面提供的窄線寬的太赫茲探測器包括第一激光器1、第一光纖耦合器2、第一光開關3、第一移頻環4、第二關開關5或第一濾波器、第三光纖耦合器6和太赫茲探測部；

其中，所述第一激光器1連接所述第一光纖耦合器2；所述第一光纖耦合器2一方面通過所述第三光纖耦合器6連接所述太赫茲探測部，另一方面依次通過第一光開關3、第一移頻環4、第二關開關5或第二濾波器、所述第三光纖耦合器6連接所述太赫茲探測部。

所述第一激光器1用于輸出光，所述第一光纖耦合器2用于將光分為第一路光和第二路光；第一光開關3用于將第一路光轉換為光脈沖并輸入第一移頻環4；第一移頻環4用于將光脈沖轉換為一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的光脈沖；第二光開5或第二濾波器用于將輸入的一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的光脈沖生成一系列固定頻率的光脈沖；所述太赫茲探測部用于探測太赫茲波的輻射功率。

優選地，所述太赫茲探測部包括第二光學延遲線7、第三光學延遲線8、第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9、第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器10、第一太赫茲聚焦元件11、第二太赫茲聚焦元件12、第四光學延遲線13以及第一太赫茲分光器14；

其中，所述第三光纖耦合器6一方面依次通過第二光學延遲線7、第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9、第一太赫茲聚焦元件11、第四光學延遲線13連接所述第一太赫茲分光器14，另一方面進依次通過第三光學延遲線8、第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器10、第二太赫茲聚焦元件12連接所述第一太赫茲分光器14；

所述第三光纖耦合器6用于將一系列固定頻率的光脈沖和第二路光耦合后分為兩路在同一時刻分別輻射在第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9和第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器10上，從而產生光生載流子；所述第一太赫茲分光器14用于將被探測的太赫茲波分為第一路太赫茲波和第二路太赫茲波；第一路太赫茲波經第四光學延遲線13、第一太赫茲聚焦元件11輻射在第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9上，第二路太赫茲波經第二太赫茲聚焦元件12輻射在第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器10上。

優選地，所述第一移頻環4包括第二光纖耦合器41、第一光學延遲線42、第一光放大器43、第一移頻器44、第二濾波器45以及第一光隔離器46；