[發明專利]一種高速太赫茲相干測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201911283513.7
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN111044486A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 諶貝;謝文;龔鵬偉;姜河;劉爽;程晴
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/17;G01N21/21
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 馬驥

本申請公開了一種高速太赫茲相干測量裝置及方法。所述裝置，包括：第一激光器、第二激光器，用于產生太赫茲信號。光選擇調制模塊，用于光信號合束和分光、相位調制。發射天線，用于光混頻以及發射信號。探測天線，用于接收信號并對太赫茲信號進行同步和采樣。數據處理模塊，用于對所述探測天線所得信號進行分析，獲得待測樣品的特性。本申請還提供了一個使用以上裝置的方法。與現有太赫茲相干測量裝置及方法比較，本申請具有避免振動和溫度變化等影響造成信號抖動、測量速度快的優點。

技術領域

本發明涉及無線電計量和測試技術領域，尤其涉及一種高速太赫茲相干測量裝置和方法。

背景技術

當前的太赫茲相干測量裝置大多采用機械平移臺，其掃描速度受機械器件的限制，無法實現很高的速度，制約了這類裝置的發展與應用。而電光調制器等光學器件基于完全不同的原理，能夠實現機械器件無法達到的高速度。而且，光學的調制器不會受到機械應力、振動、空氣擾動等影響，更加可靠和易于使用。如果能夠應用至太赫茲相干測量裝置中，將會大幅提高太赫茲相干測量裝置的性能和應用潛力。

發明內容

本申請提出了一種高速太赫茲相干測量裝置和方法，解決現有太赫茲相干測量裝置和方法中機械器件易受振動和溫度變化等影響造成信號抖動的問題。

本申請實施例采用下述技術方案：

本申請實施例提供一種高速太赫茲相干測量裝置，包括：第一激光器、第二激光器、光選擇調制模塊、發射天線、探測天線、數據處理模塊：所述第一激光器，輸出端連接所述光選擇調制模塊的第一輸入端，用于產生第一波長光信號。所述第二激光器，輸出端連接所述光選擇調制模塊的第二輸入端，用于產生第二波長光信號，所述第一波長光信號和第二波長光信號的頻率差位于太赫茲頻段。所述光選擇調制模塊，用于將所述第一波長光信號和第二波長光信號進行合束，再分光獲得兩路合波信號，第二路合波信號從第二輸出端發送到探測天線，對第一路合波信號中的第一波長光信號分量進行相位調制，第二波長光信號分量透傳，獲得部分調制光信號，從第一輸出端發送到發射天線。產生時間參考信號，從參考輸出端發送到數據處理模塊。所述發射天線，用于將所述部分調制光信號中不同波長的激光進行光混頻，產生太赫茲信號，并發射到所述探測天線。所述探測天線，用于接收所述發射天線發射的信號，在所述第二路合波信號作用下對接收信號進行采樣，輸出探測信號。所述數據處理模塊，用于對所述探測天線所得的探測信號進行分析，當待測樣品放置在從發射天線到探測天線的信號傳播路徑上時，獲得所述待測樣品的特性。

優選地，所述裝置還包括波長測量模塊，用于對第一激光器和第二激光器的輸出激光波長進行監測。

優選地，所述裝置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制模塊的第一輸出端和第二輸出端之后，用于實現激光功率的放大。

優選地，所述裝置還包括第一偏振控制器和第二偏振控制器，分別位于發射天線和探測天線的輸入端之前，用于對光纖中傳輸的激光偏振態進行調節。

優選地，各單元之間的有線連接使用保偏光纖。

優選地，第一激光器和第二激光器是可調諧激光器。

本申請實施例還提供一種光選擇調制模塊，用于以上裝置，包括2×2光耦合器、相位調制器、任意波形發生器：所述2×2光耦合器，第一輸入端輸入第一波長光信號，第二輸入端輸入第二波長光信號。所述2×2光耦合器，用于將所述第一波長光信號和第二波長光信號進行合束，再分光獲得兩路合波信號，第二路合波信號從第二輸出端輸出，第一路合波信號發送到相位調制器。所述相位調制器，用于對接收的第一路合波信號中的第一波長光信號分量進行相位調制，第二波長光信號分量透傳，獲得部分調制光信號，從第一輸出端輸出。所述任意波形發生器，用于生成進行相位調制時使用的調制信號，并且將所述調制信號作為時間參考信號從參考輸出端輸出。

本申請實施例還提供一種快速太赫茲相干測量方法，使用以上裝置，包括以下步驟：