[發明專利]太赫茲量子級聯激光器系統、氣體鑒定系統及方法

在審

• 申請號: 201610971330.4
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號: CN108023272A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 黎華;萬文堅;曹俊誠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01S5/06
• 分類號: H01S5/06;H01S5/10;G01N21/3586;G01N21/3504
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

1.一種太赫茲量子級聯激光器系統，其特征在于，所述太赫茲量子級聯激光器系統包括：

直流源，用于向所述太赫茲量子級聯激光器系統供電；

與所述直流源連接的T型偏置器，當射頻源關閉時，用于將直流源提供的信號進行偏置，并將偏置信號提供給太赫茲量子級聯激光器，以及耦合太赫茲量子級聯激光器的拍頻信號并將該拍頻信號引出到環形器；當射頻源開啟時，用于將直流源提供的信號進行偏置，并將偏置信號與射頻信號疊加后輸入到太赫茲量子級聯激光器；

與所述T型偏置器一端連接的環形器，用于隔離射頻信號和拍頻信號；

與所述環形器一端連接的頻率檢測裝置，用于檢測拍頻信號的頻率；

與所述環形器另一端連接的射頻源，用于提供與所述拍頻信號頻率相等的射頻信號；以及

與所述T型偏置器另一端連接的太赫茲量子級聯激光器，當射頻源關閉時，用于發生多縱模激射并產生拍頻信號；當射頻源開啟時，用于產生寬光譜的太赫茲波。

2.根據權利要求1所述的太赫茲量子級聯激光器系統，其特征在于，所述環形器與頻率檢測裝置之間還連接有放大器，其中，所述放大器為低噪聲放大器。

3.根據權利要求1所述的太赫茲量子級聯激光器系統，其特征在于，所述太赫茲量子級聯激光器采用長腔結構。

4.根據權利要求1所述的太赫茲量子級聯激光器系統，其特征在于，所述太赫茲量子級聯激光器的有源區為GaAs/AlGaAs多量子阱材料。

5.根據權利要求1所述的太赫茲量子級聯激光器系統，其特征在于，所述太赫茲量子級聯激光器采用液氦制冷或壓縮機制冷。

6.根據權利要求1所述的太赫茲量子級聯激光器系統，其特征在于，所述太赫茲量子級聯激光器系統采用高頻傳輸線連接。

7.根據權利要求1所述的太赫茲量子級聯激光器系統，其特征在于，所述頻率檢測裝置為頻譜分析儀。

8.一種利用權利要求1～7任一項所述的太赫茲量子級聯激光器系統產生寬光譜的方法，其特征在于，所述方法包括：

S11：射頻源處于關閉狀態，直流源通過T型偏置器將偏置信號加載到太赫茲量子級聯激光器上；

S12：當偏置信號超過太赫茲量子級聯激光器的閾值時，太赫茲量子級聯激光器發生多縱模激射，產生拍頻信號；

S13：T型偏置器耦合該拍頻信號并將所述拍頻信號引出到環形器，并通過環形器將所述拍頻信號傳輸到頻率檢測裝置；

S14：通過頻率檢測裝置測得所述拍頻信號的頻率；

S15：開啟射頻源，對所述射頻源進行設置，得到具有預設功率，頻率為S14測得的所述拍頻信號頻率的射頻信號，并通過環形器將所述射頻信號傳輸到所述T型偏置器；

S16：T型偏置器將所述射頻信號及偏置信號疊加后輸入到太赫茲量子級聯激光器，使所述太赫茲量子級聯激光器相鄰縱模之間的縱模間距鎖定到射頻信號的頻率，實現太赫茲量子級聯激光器的寬譜成譜。

9.根據權利要求8所述的產生寬光譜的方法，其特征在于，S13中所述拍頻信號經過環形器后，還經過放大器對其進行放大，之后傳輸到所述頻率檢測裝置。

10.根據權利要求8所述的產生寬光譜的方法，其特征在于，所述預設功率為20～30dBm。

11.根據權利要求8所述的產生寬光譜的方法，其特征在于，所述拍頻信號的頻率與所述縱模間距相等。

12.根據權利要求8所述的產生寬光譜的方法，其特征在于，所述偏置信號為電壓信號或電流信號。

13.一種氣體鑒定系統，其特征在于，所述氣體鑒定系統包括：

如權利要求1～7任一項所述的太赫茲量子級聯激光器系統；以及

與所述太赫茲量子級聯激光器系統配合使用的光譜儀。