[發(fā)明專利]一種異步掃頻THz時域光譜系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710994497.7
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN109696242A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 崔海林;張存林;周慶莉;蘇波;鄧朝
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G01J3/12
• 分類號: G01J3/12;G01J3/28
• 代理公司: 北京智匯東方知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 康正德;孫曉芳

本發(fā)明涉及一種異步掃頻THz時域光譜系統(tǒng)，包括：控制器和分別與控制器通信的第一激光器和第二激光器,以及用于產(chǎn)生及探測太赫茲波的光電導天線；第一激光器輸出第一光路和第二光路，第一光路產(chǎn)生太赫茲波；第二光路上設置有第一光探測裝置；第二激光器輸出第三光路和第四光路，第三光路探測太赫茲波；第四光路上設置有第二光探測裝置；第一光探測裝置和第二光探測裝置分別與控制器通信；控制器監(jiān)測第一光探測裝置和第二光探測裝置的脈沖重復頻率，并實時反饋控制第一激光器和第二激光器，使激光器輸出的脈沖重復頻率穩(wěn)定且始終相差一個定值。本發(fā)明利用兩臺飛秒激光器高速異步控制，可在毫秒量級完成一個太赫茲脈沖波形采集。

技術領域

本發(fā)明涉及太赫茲(THz)光譜控制技術領域，具體涉及一種異步掃頻THz時域光譜系統(tǒng)。

背景技術

本部分向讀者介紹可能與本發(fā)明的各個方面相關的背景技術，相信能夠向讀者提供有用的背景信息，從而有助于讀者更好地理解本發(fā)明的各個方面。因此，可以理解，本部分的說明是用于上述目的，而并非構成對現(xiàn)有技術的承認。

太赫茲波是指頻率在0.1THz到10THz范圍的電磁波，波長大概在3mm到30um范圍，介于微波與紅外之間。在電磁頻譜上，太赫茲波段兩側的紅外和微波技術已經(jīng)非常成熟，但是涉及太赫茲波段的研究結果和數(shù)據(jù)非常少，主要是受到有效太赫茲產(chǎn)生源和靈敏探測器的限制，因此這一波段也被稱為THz間隙。隨著80年代一系列新技術、新材料的發(fā)展，特別是超快技術的發(fā)展，使得獲得寬帶穩(wěn)定的脈沖THz源成為一種準常規(guī)技術，THz技術得以迅速發(fā)展，并在實際范圍內掀起一股THz研究熱潮。2004年，美國政府將THz科技評為“改變未來世界的十大技術”之四，而日本于2005年1月8日更是將THz技術列為“國家支柱十大重點戰(zhàn)略目標”之首，舉全國之力進行研發(fā)。許多國家和地區(qū)政府、機構、企業(yè)、大學和研究機構紛紛投入到THz的研發(fā)熱潮之中。它在物理、化學、電子信息、生命科學、材料科學、天文學、大氣與環(huán)境監(jiān)測、通訊雷達、國家安全與反恐等多個重要領域具有的獨特優(yōu)越性和巨大的應用前景逐漸顯露。其中，太赫茲波譜技術構成了太赫茲應用的主要關鍵技術。

近年來，出現(xiàn)了異步光學掃頻太赫茲光譜系統(tǒng)，采用兩臺飛秒激光器分別完成太赫茲波的產(chǎn)生與探測，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械延遲裝置。兩臺激光器產(chǎn)生的飛秒激光脈沖的間隔周期不同，即重復頻率不同，兩者之間有一個微小的重復頻率差，此裝置又叫異步光學采樣。利用此頻率差就可以完成對太赫茲波的逐點采樣，即用另外一臺飛秒激光器的頻率差來代替機械延遲裝置產(chǎn)生的頻率差。

現(xiàn)有的太赫茲時域光譜系統(tǒng)中，機械時間延遲裝置有體積大、速度慢等問題。例如近幾年出現(xiàn)的掃頻太赫茲光譜系統(tǒng)采用鈦藍寶石飛秒激光器，體積非常大。同時激光脈沖重復頻率高達1GHz，這樣高的頻率，異步控制電路就需要許多高頻電路芯片，難以實現(xiàn)穩(wěn)定的異步鎖相控制，兩臺激光器的異步控制電路非常復雜和昂貴。

發(fā)明內容

要解決的技術問題是如何提供一種異步掃頻THz時域光譜系統(tǒng)。

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提供一種異步掃頻THz時域光譜系統(tǒng)，可以使兩臺激光器輸出脈沖的重復頻率保持穩(wěn)定，并始終保持一個穩(wěn)定的頻率差。

第一方面，本發(fā)明提供了一種異步掃頻THz時域光譜系統(tǒng)，包括：

控制器和分別與所述控制器通信的第一激光器和第二激光器；

所述第一激光器輸出第一光路和第二光路，所述第一光路產(chǎn)生太赫茲波；所述第二光路上設置有第一光探測裝置；

所述第二激光器輸出第三光路和第四光路，所述第三光路探測太赫茲波；所述第四光路上設置有第二光探測裝置；

所述第一光探測裝置和所述第二光探測裝置分別與所述控制器通信；

所述控制器監(jiān)測所述第一光探測裝置和所述第二光探測裝置的脈沖重復頻率，并實時反饋控制所述第一激光器和所述第二激光器，使激光器輸出的脈沖重復頻率穩(wěn)定且始終相差一個定值。