[發(fā)明專利]一種高速太赫茲相干測(cè)量裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911283513.7
• 申請(qǐng)日: 2019-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN111044486A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 諶貝;謝文;龔鵬偉;姜河;劉爽;程晴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京無線電計(jì)量測(cè)試研究所
• 主分類號(hào): G01N21/39
• 分類號(hào): G01N21/39;G01N21/17;G01N21/21
• 代理公司: 北京國(guó)昊天誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11315
• 代理人: 馬驥

1.一種高速太赫茲相干測(cè)量裝置，其特征在于，包括：第一激光器、第二激光器、光選擇調(diào)制模塊、發(fā)射天線、探測(cè)天線、數(shù)據(jù)處理模塊：

所述第一激光器，輸出端連接所述光選擇調(diào)制模塊的第一輸入端，用于產(chǎn)生第一波長(zhǎng)光信號(hào)；

所述第二激光器，輸出端連接所述光選擇調(diào)制模塊的第二輸入端，用于產(chǎn)生第二波長(zhǎng)光信號(hào)，所述第一波長(zhǎng)光信號(hào)和第二波長(zhǎng)光信號(hào)的頻率差位于太赫茲頻段；

所述光選擇調(diào)制模塊，用于將所述第一波長(zhǎng)光信號(hào)和第二波長(zhǎng)光信號(hào)進(jìn)行合束，再分光獲得兩路合波信號(hào)；對(duì)第一路合波信號(hào)中的第一波長(zhǎng)光信號(hào)分量進(jìn)行相位調(diào)制，第二波長(zhǎng)光信號(hào)分量透?jìng)鳎@得部分調(diào)制光信號(hào)，從第一輸出端發(fā)送到發(fā)射天線；第二路合波信號(hào)從第二輸出端發(fā)送到探測(cè)天線；產(chǎn)生時(shí)間參考信號(hào)，從參考輸出端發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊；

所述發(fā)射天線，用于將所述部分調(diào)制光信號(hào)中不同波長(zhǎng)的激光進(jìn)行光混頻，產(chǎn)生太赫茲信號(hào)，并發(fā)射到所述探測(cè)天線；所述探測(cè)天線，用于接收所述發(fā)射天線發(fā)射的信號(hào)，在所述第二路合波信號(hào)作用下對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣，輸出探測(cè)信號(hào)。

2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括波長(zhǎng)測(cè)量模塊，用于對(duì)第一激光器和第二激光器的輸出激光波長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括第一光放大器和第二光放大器，分別位于所述光選擇調(diào)制模塊的第一輸出端和第二輸出端之后，用于實(shí)現(xiàn)激光功率的放大。

4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括第一偏振控制器和第二偏振控制器，分別位于發(fā)射天線和探測(cè)天線的輸入端之前，用于對(duì)光纖中傳輸?shù)募す馄駪B(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

5.如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，各單元之間的有線連接使用保偏光纖。

6.如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，第一激光器和第二激光器是可調(diào)諧激光器。

7.一種光選擇調(diào)制模塊，用于權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，包括：2×2光耦合器、相位調(diào)制器、任意波形發(fā)生器：

所述2×2光耦合器，第一輸入端輸入第一波長(zhǎng)光信號(hào)，第二輸入端輸入第二波長(zhǎng)光信號(hào)；所述2×2光耦合器，用于將所述第一波長(zhǎng)光信號(hào)和第二波長(zhǎng)光信號(hào)進(jìn)行合束，再分光獲得兩路合波信號(hào)；第一路合波信號(hào)發(fā)送到相位調(diào)制器；第二路合波信號(hào)從第二輸出端輸出；

所述相位調(diào)制器，用于對(duì)接收的第一路合波信號(hào)中的第一波長(zhǎng)光信號(hào)分量進(jìn)行相位調(diào)制，第二波長(zhǎng)光信號(hào)分量透?jìng)鳎@得部分調(diào)制光信號(hào)，從第一輸出端輸出；

所述任意波形發(fā)生器，用于生成進(jìn)行相位調(diào)制時(shí)使用的調(diào)制信號(hào)，并且將所述調(diào)制信號(hào)作為時(shí)間參考信號(hào)從參考輸出端輸出。

8.一種快速太赫茲相干測(cè)量方法，使用權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，包括以下步驟：

用第一激光器和第二激光器分別產(chǎn)生第一波長(zhǎng)光信號(hào)和第二波長(zhǎng)光信號(hào)，所述第一波長(zhǎng)光信號(hào)和第二波長(zhǎng)光信號(hào)的頻率差位于太赫茲頻段，將兩路太赫茲信號(hào)的偏振方向調(diào)節(jié)為相互垂直，分別輸出至光選擇調(diào)制模塊的第一輸入端和第二輸入端；

用光選擇調(diào)制模塊將所述第一波長(zhǎng)光信號(hào)和第二波長(zhǎng)光信號(hào)進(jìn)行合束，再分光獲得兩路合波信號(hào)，第二路合波信號(hào)從第二輸出端發(fā)送到探測(cè)天線，對(duì)第一路合波信號(hào)中的第一波長(zhǎng)光信號(hào)分量進(jìn)行相位調(diào)制，第二波長(zhǎng)光信號(hào)分量透?jìng)?，獲得部分調(diào)制光信號(hào)，從第一輸出端發(fā)送到發(fā)射天線；產(chǎn)生時(shí)間參考信號(hào)，從參考輸出端發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊；

用發(fā)射天線將所述部分調(diào)制光信號(hào)中不同波長(zhǎng)的激光進(jìn)行光混頻，產(chǎn)生太赫茲信號(hào)，并發(fā)射到探測(cè)天線；

將待測(cè)樣品放置在從發(fā)射天線到探測(cè)天線的信號(hào)傳播路徑上；

用數(shù)據(jù)處理模塊，以所述時(shí)間參考信號(hào)作為時(shí)間基準(zhǔn)，記錄和測(cè)量所述探測(cè)信號(hào)的特征，以表示所述待測(cè)樣品的特性。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟：

對(duì)所述部分調(diào)制光信號(hào)和所述第二路合波信號(hào)進(jìn)行功率放大。

10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟：

對(duì)所述部分調(diào)制光信號(hào)和所述第二路合波信號(hào)的激光偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。