[發(fā)明專(zhuān)利]快速檢測(cè)返波管太赫茲輸出頻率不穩(wěn)定性的裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710886369.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107727234B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒天嬌;郭旭光;游冠軍;朱亦鳴
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01J3/45
• 分類(lèi)號(hào): G01J3/45
• 代理公司: 上海德昭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發(fā)明公開(kāi)了一種快速檢測(cè)返波管太赫茲輸出頻率不穩(wěn)定性的裝置及其方法，其中，裝置用于對(duì)返波管的輸出頻率進(jìn)行檢測(cè)，返波管具有固定于尾端的反光漫反射體，包括：可見(jiàn)激光器，用于發(fā)出激光，使得該激光到達(dá)反光漫反射體；離軸拋物面鏡，設(shè)于反光漫反射體的同一水平線(xiàn)上，用于對(duì)反光漫反射體反射激光而形成的散射光進(jìn)行收集與準(zhǔn)直，得到平行光束；探測(cè)器，設(shè)于離軸拋物面鏡后方，對(duì)平行光束進(jìn)行探測(cè)并將平行光束的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)；示波器，與探測(cè)器電連接，對(duì)探測(cè)器檢測(cè)到電信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)出從而得到信號(hào)幅度的位置；以及三維手動(dòng)平臺(tái)，用于承載探測(cè)器并對(duì)探測(cè)器的三維空間位置進(jìn)行調(diào)整。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲頻率測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種快速檢測(cè)返波管太赫茲輸出頻率不穩(wěn)定性的裝置及其方法。

背景技術(shù)

太赫茲是指頻率在0.1～10THz之間的電磁波，在電磁波譜中位于微波和紅外之間。由于太赫茲處在特殊電磁波段位置，因而它具有許多獨(dú)特而優(yōu)越的性質(zhì)，在應(yīng)用方面與其它波段的電磁波有非常強(qiáng)的互補(bǔ)特征。隨著人們對(duì)太赫茲輻射光源和探測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，太赫茲技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益拓寬，比如在材料檢測(cè)、安檢成像、生物醫(yī)學(xué)、產(chǎn)品質(zhì)量檢查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、空間通信以及天文學(xué)等領(lǐng)域中都將發(fā)揮重要作用。

太赫茲科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用需要太赫茲輻射源和太赫茲探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也離不開(kāi)太赫茲波各種功能器件的進(jìn)一步完善。隨著應(yīng)用領(lǐng)域?qū)μ掌澕夹g(shù)的迫切需求，對(duì)高功率、低成本、便攜式、常溫下能工作的太赫茲輻射源的需要越來(lái)越緊迫，返波管太赫茲源就是其中一種，而且目前只有返波管振蕩器在0.1THz以上的太赫茲源具有寬帶調(diào)諧和大功率輸出能力。返波管振蕩器是一種由加速電子產(chǎn)生太赫茲輻射的高效率太赫茲輻射源，由加熱的電子槍(陰極)輻射出高速電子，在反向運(yùn)動(dòng)到陽(yáng)極過(guò)程中，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期分布的電勢(shì)場(chǎng)減速系統(tǒng)減速，發(fā)出電磁輻射，產(chǎn)生太赫茲波，可通過(guò)調(diào)節(jié)加速電壓來(lái)調(diào)諧輸出頻率。太赫茲返波管高頻系統(tǒng)的研究就是為了作為太赫茲源而提出的。

太赫茲返波管是公認(rèn)的最穩(wěn)定的可調(diào)諧寬頻的連續(xù)太赫茲源，然而當(dāng)返波管作為太赫茲成像系統(tǒng)或頻譜檢測(cè)的頻率振蕩器時(shí)，為了獲得可靠穩(wěn)定的信號(hào)圖譜，要求太赫茲源具有較高的頻率穩(wěn)定性。目前為止未能有簡(jiǎn)便方法測(cè)量返波管的不穩(wěn)定性度的方法，即使有少數(shù)太赫茲探測(cè)器能觀察到源的不穩(wěn)定性的現(xiàn)象，但未有方法標(biāo)定其不穩(wěn)定度。本發(fā)明提出理論分析，將觀察到的現(xiàn)象歸咎為頻率振蕩的結(jié)果，并結(jié)合法布里-珀羅干涉原理對(duì)其不穩(wěn)定度進(jìn)行分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行的，目的在于提供一種快速檢測(cè)返波管太赫茲輸出頻率不穩(wěn)定性的裝置及其方法。

本發(fā)明提供了一種快速檢測(cè)返波管太赫茲輸出頻率不穩(wěn)定性的裝置，用于對(duì)返波管的輸出頻率進(jìn)行檢測(cè)，返波管具有固定于尾端的反光漫反射體，具有這樣的特征，包括：可見(jiàn)激光器，用于發(fā)出激光，使得該激光到達(dá)反光漫反射體；離軸拋物面鏡，設(shè)于反光漫反射體的同一水平線(xiàn)上，用于對(duì)反光漫反射體反射激光而形成的散射光進(jìn)行收集與準(zhǔn)直，得到平行光束；探測(cè)器，設(shè)于離軸拋物面鏡后方，對(duì)平行光束進(jìn)行探測(cè)并將平行光束的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)；示波器，與探測(cè)器電連接，對(duì)探測(cè)器檢測(cè)到電信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)出從而得到信號(hào)幅度的位置；以及三維手動(dòng)平臺(tái)，用于承載探測(cè)器并對(duì)探測(cè)器的三維空間位置進(jìn)行調(diào)整。

在本發(fā)明提供的快速檢測(cè)返波管太赫茲輸出頻率不穩(wěn)定性的裝置及中，還可以具有這樣的特征：其中，可見(jiàn)激光器為635nm可見(jiàn)激光器且出口處貼有一張漫反射紙片，該漫反射紙片用于輔助校準(zhǔn)離軸拋物面鏡和探測(cè)器。

在本發(fā)明提供的快速檢測(cè)返波管太赫茲輸出頻率不穩(wěn)定性的裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，探測(cè)器為高電子遷移率場(chǎng)效應(yīng)管太赫茲探測(cè)器且響應(yīng)時(shí)間小于3ns。

本發(fā)明還提供了一種使用快速檢測(cè)返波管太赫茲輸出頻率不穩(wěn)定性的裝置對(duì)返波管太赫茲輸出頻率的不穩(wěn)定度進(jìn)行檢測(cè)的方法，具有這樣的特征，包括如下步驟：

步驟1，利用635mm可見(jiàn)激光器校準(zhǔn)光路，精確測(cè)量返波管出口到探測(cè)器接收面的光路長(zhǎng)度L；