[發明專利]基于相位光柵的太赫茲多波段相干接收系統

有效

• 申請號: 202110259647.6
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113078956B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 任遠;劉冬;周康敏;史生才
• 申請（專利權）人: 中國科學院紫金山天文臺
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61;H04B10/90
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 金子娟

1.一種基于相位光柵的太赫茲多波段相干接收系統，其特征在于，包括相位光柵信號耦合系統和低溫離軸拋物面鏡背向耦合系統兩個子系統，其中：

相位光柵信號耦合系統由本振信號源和反射式相位光柵組成，所述本振信號源又包括1.9 THz本振信號源、2.5THz本振信號源和4.7 THz本振信號源；

低溫離軸拋物面鏡背向耦合系統由制冷機、低溫離軸拋物面鏡和超導HEB混頻器組成，所述低溫離軸拋物面鏡和超導HEB混頻器均安裝在制冷機的杜瓦內，超導HEB混頻器位于所述低溫離軸拋物面鏡的旁側；

所述制冷機的杜瓦側壁上設有本振信號入射窗口和探測信號入射窗口；

所述超導HEB混頻器包括混頻器芯片和用于探測待測信號的超半球透鏡，所述混頻器芯片安裝在所述超半球透鏡的背面；

待測信號通過超半球透鏡從正面耦合至混頻器芯片；

分別由1.9 THz本振信號源、2.5 THz本振信號源和4.7 THz本振信號源發出的1.9THz、2.5 THz、4.7 THz本振信號，基于不同的入射角度耦合至反射式相位光柵的表面，反射式相位光柵通過調控入射信號的波前相位，將三個波段反射信號由同一角度反射輸出，其輸出的反射信號隨后經過所述本振信號入射窗口，投射到位于制冷機內的低溫離軸拋物面鏡的弧形反射面上，經過所述低溫離軸拋物面鏡的再次反射，本振信號由背面耦合至混頻器芯片上，與待測信號在超導HEB混頻器中實現混頻。

2.根據權利要求1所述的一種基于相位光柵的太赫茲多波段相干接收系統，其特征在于：

所述1.9 THz本振信號源為1.9 THz半導體倍頻信號源；

所述2.5THz本振信號源為2.5 THz量子級聯激光器；

所述4.7 THz本振信號源為4.7 THz量子級聯激光器。

3.根據權利要求1所述的一種基于相位光柵的太赫茲多波段相干接收系統，其特征在于：

所述反射式相位光柵通過Gerchberg-Saxton相位反演算法設計，實現將不同入射角度的多個波段的本振信號由同一角度反射輸出。

4.根據權利要求3所述的一種基于相位光柵的太赫茲多波段相干接收系統，其特征在于：

所述4.7 THz本振信號的入射角度為20度，2.5 THz本振信號的入射角度為28度，1.9THz本振信號的入射角度為32度；

三個波段本振信號的反射角度統一為25度。

5.根據權利要求1所述的一種基于相位光柵的太赫茲多波段相干接收系統，其特征在于：

所述低溫離軸拋物面鏡采用90度離軸拋物面鏡。

6.根據權利要求1所述的一種基于相位光柵的太赫茲多波段相干接收系統，其特征在于：

所述制冷機為4K閉環制冷機。