基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统，包括光反馈调制增益均衡单元、纵模选择单元、环形谐振腔单元和混频单元；所述光反馈调制增益均衡单元与纵模选择单元的一端相连，纵模选择单元的另一端与环形谐振腔单元相连，环形谐振腔单元的输出端与混频单元相连，环形谐振腔单元的输入端还连接泵浦光源。本发明专利技术将光反馈技术引入到光生太赫兹波系统中，能够实现低相位噪声、高性能、高效率、超窄线宽、超宽带太赫兹波的发生；系统开发成本低、信号谱纯度高、可调谐范围大，无需在系统中引入空间烧孔、偏振烧孔、及非线性效应等复杂机制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光生太赫兹波
，具体涉及一种基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统。
技术介绍
传统的连续太赫兹波源产生技术包括基于电子束产生技术、光泵浦远红外气体激光器、固态辐射源、频率倍频、太赫兹半导体激光器、太赫兹参量振荡和光混频等方式。其中光混频产生太赫兹波是一种光学外差配置方案，是利用两束光激励光电导材料，产生一个光生电流，该电流的频率等于两束光的频率之差，即太赫兹电流，将产生的太赫兹电流耦合到传输线电路或天线结构即可向空间辐射传输太赫兹波，利用光混频技术产生太赫兹波是所有相干太赫兹波源中调谐范围最大的产生方法，且可以工作在室温条件下，并且具有功耗低、体积小、结构紧凑易于集成等诸多特点，而这些特点恰恰是实现未来短距离太赫兹通信和空间卫星间通信所必需的。在光混频太赫兹波辐射技术方面，近年来Sato等以光栅耦合的方法通过差频方法产生了太赫兹辐射，从而解决了银酸锂晶体输出太赫兹辐射的困难；Gregory等搭建了一个信噪比的动态范围高达60dB，辐射频率在0.53THz的连续太赫兹系统。但目前的光混频太赫兹波辐射技术尚未解决覆盖0.1-3THz整个频段的太赫兹波连续可调产生，因此需要专利技术一种系统，其能够针对在0.1-3THz整个频段的太赫兹波连续可调的产生，为超宽带范围太赫兹产生系统的开发和应用提供可能。
技术实现思路
为了达到上述目的，本专利技术提出一种基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统，以实现超宽带可调太赫兹波信号的发生。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统，包括光反馈调制增益均衡单元、纵模选择单元、环形谐振腔单元和混频单元；所述光反馈调制增益均衡单元与纵模选择单元的一端相连，纵模选择单元的另一端与环形谐振腔单元相连，环形谐振腔单元的输出端与混频单元相连，环形谐振腔单元的输入端用于连接泵浦光源。进一步地，所述环形谐振腔单元包括波分复用器、掺铒光纤、光环形器、第一光耦合器，所述波分复用器的输出端与掺铒光纤的一端相连，输入端分别与泵浦光源和光环形器的第三端口相连，掺饵光纤的另一端和光环形器的第一端口均与第一光耦合器相连。进一步地，所述纵模选择单元包括未抽运掺饵光纤、第二光耦合器，所述未抽运掺饵
光纤的一端与光环形器的第二端口相连，未抽运掺饵光纤的另一端与第二光耦合器相连。进一步地，所述未抽运掺饵光纤的掺杂浓度为5.4×1024m-3。进一步地，所述光反馈调制增益均衡单元包括第一光反馈结构和第二光反馈结构，第一光反馈结构和第二光反馈结构均与第二光耦器相连；所述第一光反馈结构包括顺次相连的一组固定波长光纤光栅和第一反馈靶面，所述第二光反馈结构包括顺次相连的一组可调光纤光栅和第二反馈靶面。进一步地，所述混频单元包括光电探测器，其与第一光耦合器的输出端相连。本专利技术的有益效果：本专利技术的基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统，即利用光反馈效应实现单纵模双波长光纤激光器增益均衡，解决超宽带范围内任意频率间隔的双波长振荡模式竞争问题，并以光混频实现超宽带太赫兹波信号发生。利用基于光反馈调制增益均衡技术在实现抑制模式竞争方面具有一定的优势，其无需在系统中引入空间烧孔、偏振烧孔、及非线性效应等复杂机制，使得光纤环形激光在所需宽带范围内双波长间任意频率间隔与对应增益损耗能够相互匹配,从而通过混频实现超宽带连续可调的毫米波信号发生。利用基于光反馈调制增益均衡实现光混频太赫兹波发生技术与传统方案相比，其优点包括：(1)所产生的太赫兹波源频率稳定且可以实现超宽带；(2)产生的太赫兹波相对效率较高；(3)系统抗电子干扰能力强。本专利技术利用一饱和吸收体结构实现纵模选择；利用一光反馈结构实现可调超宽带范围频率间隔的双波长增益损耗均衡；利用一环形器将饱和吸收体及光反馈结构引入掺铒光纤环形谐振腔内实现单激光器双波长单纵模振荡；利用一混频器实现太赫兹波信号发生。该系统为全光结构，无电控器件，具有传输损耗小、抗电磁干扰能力强、结构简单成本低、可实现超宽带等优势，能有效地解决0.1THz-3THz甚至更高频段太赫兹辐射源这一技术难题，满足超宽带太赫兹波源所要求的可调谐范围宽、线宽窄的技术指标。本专利技术中的系统结构简单、成本低、超宽带，同时，本专利技术将光反馈技术引入到光生太赫兹波系统中，能够实现低相位噪声、高性能、高效率、超窄线宽、超宽带太赫兹波的发生；系统开发成本低、信号谱纯度高、可调谐范围大，无需在系统中引入空间烧孔、偏振烧孔、及非线性效应等复杂机制；且由于超宽带范围内任意频率间隔连续可调，系统通过反馈技术调制相应增益均衡，激光器双波长输出在混频后可得到0.1THz-3THz甚至更高频段的超宽带太赫兹波信号发生，在太赫兹波产生、成像、生物化学领域、及通信技术等方面有着广泛的应用前景。附图说明图1为本专利技术一种实施例的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。一种基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统，包括光反馈调制增益均衡单元、纵模选择单元、环形谐振腔单元和混频单元；所述光反馈调制增益均衡单元与纵模选择单元的一端相连，纵模选择单元的另一端与环形谐振腔单元相连，环形谐振腔单元的输出端与混频单元相连，环形谐振腔单元的输入端还连接光源。进一步地，所述环形谐振腔单元包括波分复用器1、掺铒光纤2、光环形器3、第一光耦合器4，所述波分复用器1的输出端分别与掺铒光纤2的一端和光环形器3的第一端口相连，掺饵光纤2的另一端和光环形器3的第三端口均与第一光耦合器4的输入端相连。进一步地，所述纵模选择单元包括未抽运掺饵光纤6、第二光耦合器7，所述未抽运掺饵光纤6的一端与光环形器3的第二端口相连，未抽运掺饵光纤6的另一端与第二光耦合器7的输出端相连。进一步地，所述未抽运掺饵光纤6的掺杂浓度为5.4×1024m-3。进一步地，所述光反馈调制增益均衡单元包括第一光反馈结构8和第二光反馈结构9，第一光反馈结构和第二光反馈结构均与第二光耦器相连；所述第一光反馈结构包括顺次相连的一组固定波长光纤光栅和第一反馈靶面，所述第二光反馈结构包括顺次相连的一组可调光纤光栅和第二反馈靶面。进一步地，所述混频单元包括光电探测器，其与第一光耦合器的输出端相连。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供了一种基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统，请参照图1，该系统包括：一980/1550nm波分复用器1，一掺铒光纤2，一1550nm光环形器3，一1550nm(1×2)3dB第一光耦合器4，一980nm泵浦光源、一未抽运掺铒光纤6，一1550nm(1×2)3dB第二光耦合器7，一组由固定中心波长为1550nm的光纤光栅、光反馈靶构成的第一光反馈结构8，一组由可调波长光纤光栅、光反馈靶构成的第二光反馈结构9，一光电探测器10。以下分别对本实施例基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统的各个组成部分进行详细的说明。980nm泵浦光源5出射980nm泵浦信号，通过98本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统，其特征在于：包括光反馈调制增益均衡单元、纵模选择单元、环形谐振腔单元和混频单元；所述光反馈调制增益均衡单元与纵模选择单元的一端相连，纵模选择单元的另一端与环形谐振腔单元相连，环形谐振腔单元的输出端与混频单元相连，环形谐振腔单元的输入端还连接泵浦光源。

【技术特征摘要】
1.一种基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统，其特征在于：包括光反馈调制增益均衡单元、纵模选择单元、环形谐振腔单元和混频单元；所述光反馈调制增益均衡单元与纵模选择单元的一端相连，纵模选择单元的另一端与环形谐振腔单元相连，环形谐振腔单元的输出端与混频单元相连，环形谐振腔单元的输入端还连接泵浦光源。2.根据权利要求1所述的一种基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统，其特征在于：所述环形谐振腔单元包括波分复用器、掺铒光纤、光环形器、第一光耦合器，所述波分复用器的输出端与掺铒光纤的一端相连，输入端分别与泵浦光源和光环形器的第三端口相连，掺饵光纤的另一端和光环形器的第一端口均与第一光耦合器相连。3.根据权利要求2所述的一种基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统，其特征在于：所述纵模选择单元包括未抽运掺饵光...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俊萍，辛彪，葛益娴，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32