窄线宽的太赫兹探测器制造技术

本发明专利技术提供了一种窄线宽的太赫兹探测器包括第一激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、第一光开关(3)、第一移频环(4)、第二关开关(5)或第一滤波器、第三光纤耦合器(6)和太赫兹探测部；其中，所述第一激光器(1)连接所述第一光纤耦合器(2)；所述第一光纤耦合器(2)一方面通过所述第三光纤耦合器(6)连接所述太赫兹探测部，另一方面依次通过第一移频环(4)、第二关开关(5)或第二滤波器、所述第三光纤耦合器(6)连接所述太赫兹探测部。本发明专利技术探测灵敏度高，由于采用相干探测，灵敏度较高；本发明专利技术结构简单，所用器件成熟、性能稳定、体积小，经组装后，整个装置体积小，重量轻。

【技术实现步骤摘要】
窄线宽的太赫兹探测器
本专利技术涉及探测器，具体地，涉及一种窄线宽的太赫兹探测器。
技术介绍
太赫兹波是频率0. 1?10THz(lTHz = 1012Hz)范围内的电磁波，它对应的波长范 围为3mm?30 y m，位于晕米波（亚晕米波）与红外波之间。太赫兹光子对应能量范围为 0. 414?41. 4meV，与分子和材料的低频振动和转动能量范围相匹配。这些决定了太赫兹 波在电磁频谱中的特殊位置以及在传播、散射、反射、吸收、穿透等方面与毫米波、红外线显 著不同的特点和应用。而太赫兹技术也将为人们对物质的表征和操控提供很大的自由空 间。例如太赫兹辐射具有良好的时空相干特性，这为实现量子相干和量子控制提供了新的 手段。而在高分辨率连续测量和时域测量两个方面的能力也极大地扩展了太赫兹光谱在天 体物理和大气科学中的作用。此外，太赫兹技术在军事领域的应用前景广阔，主要包括目标 探测（太赫兹雷达）、保密通信、对抗、敌我识别、隐藏武器探测、武器精确制导、军用工具测 试和安全检测等方面。在太赫兹波段的开发和利用中，检测太赫兹信号具有举足轻重的意 义。因为，一方面，与较短波长的光学波段电磁波相比，太赫兹波光子能量低，背景噪声通常 占据显著地位；另一方面，随着太赫兹技术在各领域特别是军事领域中的应用的深入开展， 不断提高接收灵敏度成为必然的要求。 目前，太赫兹信号探测技术从原理上可分为相干脉冲时域连续波探测技术和非相 干直接能量探测技术两类。基于相干技术的太赫兹脉冲时域连续波探测技术采用与太赫兹 脉冲生成相类似的方式进行相干检测，一类探测方法称为太赫兹时域光谱技术（THz-TDS)， 另一类在太赫兹波低频端选用超外差式检测器。太赫兹非相干能量探测技术是基于热辐射 吸收的直接能量检测，一般只能测出太赫兹辐射强度，而不能提供其相位信息，属非相干测 量，是一类宽带检测技术。由于探测的灵敏度受限于背景辐射，在太赫兹波段的高频端一般 采用直接检测器。 基于外差法，利用带太赫兹探测天线的光电转换器可以实现太赫兹的探测。此种 探测方法具有窄线宽、灵敏度高、结构简单、室温工作及价格低等优点。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种窄线宽的太赫兹探测器。 根据本专利技术的一个方面提供的窄线宽的太赫兹探测器包括第一激光器1、第一光 纤奉禹合器2、第一光开关3、第一移频环4、第二关开关5或第一滤波器、第三光纤稱合器6和 太赫兹探测部； 其中，所述第一激光器1连接所述第一光纤稱合器2 ;所述第一光纤稱合器2 -方 面通过所述第三光纤耦合器6连接所述太赫兹探测部，另一方面依次通过第一光开关3、第 一移频环4、第二关开关5或第二滤波器、所述第三光纤耦合器6连接所述太赫兹探测部。 所述第一激光器1用于输出光，所述第一光纤稱合器2用于将光分为第一路光和 第二路光；第一光开关3用于将第一路光转换为光脉冲并输入第一移频环4 ;第一移频环 4用于将光脉冲转换为一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲；第二光开 5或第二滤波器用于将输入的一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲生成 一系列固定频率的光脉冲；所述太赫兹探测部用于探测太赫兹波的辐射功率。 优选地，所述太赫兹探测部包括第二光学延迟线7、第三光学延迟线8、第一带太 赫兹探测天线的光电转换器9、第二带太赫兹探测天线的光电转换器10、第一太赫兹聚焦 元件11、第二太赫兹聚焦元件12、第四光学延迟线13以及第一太赫兹分光器14 ; 其中，所述第三光纤耦合器6 -方面依次通过第二光学延迟线7、第一带太赫兹探 测天线的光电转换器9、第一太赫兹聚焦元件11、第四光学延迟线13连接所述第一太赫兹 分光器14,另一方面进依次通过第三光学延迟线8、第二带太赫兹探测天线的光电转换器 10、第二太赫兹聚焦元件12连接所述第一太赫兹分光器14 ; 所述第三光纤耦合器6用于将一系列固定频率的光脉冲和第二路光耦合后分为 两路在同一时刻分别辐射在第一带太赫兹探测天线的光电转换器9和第二带太赫兹探测 天线的光电转换器10上，从而产生光生载流子；所述第一太赫兹分光器14用于将被探测的 太赫兹波分为第一路太赫兹波和第二路太赫兹波；第一路太赫兹波经第四光学延迟线13、 第一太赫兹聚焦元件11辐射在第一带太赫兹探测天线的光电转换器9上，第二路太赫兹波 经第二太赫兹聚焦元件12辐射在第二带太赫兹探测天线的光电转换器10上。 优选地，所述第一移频环4包括第二光纤耦合器41、第一光学延迟线42、第一光放 大器43、第一移频器44、第二滤波器45以及第一光隔离器46 ; 所述第二光纤耦合器41的输出端一方面依次通过所述第一光学延迟线42、第一 光放大器43、第一移频器44、第二滤波器45以及第一光隔离器46连接所述第二光纤耦合 器41的输入端，另一方面连接所述第二光开5 ;所述第二光纤耦合器41的输入端连接所述 第一光开关3。 优选地，第一路太赫兹波到达第一带太赫兹探测天线的光电转换器9时与第二路 太赫兹波到达第二带太赫兹探测天线的光电转换器10时的相位相差n/2+2n Jr，n为整数。 优选地，所述第一移频环4包括第二光纤耦合器41和包括第一光学延迟线42、第 一光放大器43、第一移频器44、第二滤波器45以及第一光隔离器46任意依次连接构成的 处理电路； 所述第二光纤耦合器41的输出端一方面连接所述处理电路的输入端，所述处理 电路的输出端连接所述第二光纤耦合器41的输入端，另一方面连接所述第二光开5 ;所述 第二光纤耦合器41的输入端连接所述第一光开关3。 优选地，所述第一光开关2和第二光开关5米用机械式光开关、微电子机械系统式 光开关、半导体光开关、液晶光开关、电光开关、声光开关、磁光开关或热光开关； 第一滤波器采用光纤光栅型可调谐滤波器、F-P腔型可调谐滤波器或声光可调谐 滤波器； 第一光放大器43米用半导体放大器、掺铒光纤放大器或者拉曼光纤放大器； 所述第一移频器44采用电光移频器或者声光移频器； 所述第二滤波器45采用干涉型带通滤波器、光纤光栅型带通滤波器、F-P腔型带 通滤波器、光纤光栅型可调谐滤波器、F-P腔型可调谐滤波器或声光可调谐滤波器； 所述的第一光学延迟线42采用光纤固定延迟线或基于电动平移台的固定延迟 线. 所述第二光学延迟线7和所述第三光学延迟线8均采用光纤可调谐延迟线、基于 电动平移台的可调谐延迟线或基于电光晶体的可调谐延迟线； 第四光学延迟线13采用基于电动平移台的可调谐延迟线； 所述的第一带太赫兹探测天线的光电转换器9和所述第二带太赫兹探测天线的 光电转换器10均采用带太赫兹探测天线的基于外光电效应的光电管单元、带太赫兹探测 天线的基于内光电效应的光电二极管单元、带太赫兹探测天线的基于光变电阻效益的光电 导单元； 所述的第一太赫兹聚焦元件11和第二太赫兹聚焦元件12均采用金属抛物面镜、 聚四氟乙烯透镜、TPX透镜或高阻Si透镜。 根据本专利技术的另一个方面提供的窄线宽的太赫兹探测器包括第二激光器15、第三 光开关16、第四光纤耦合器17、第二移频环18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种窄线宽的太赫兹探测器，其特征在于，包括第一激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、第一光开关(3)、第一移频环(4)、第二关开关(5)或第一滤波器、第三光纤耦合器(6)和太赫兹探测部；其中，所述第一激光器(1)连接所述第一光纤耦合器(2)；所述第一光纤耦合器(2)一方面通过所述第三光纤耦合器(6)连接所述太赫兹探测部，另一方面依次通过第一光开关(3)、第一移频环(4)、第二关开关(5)或第二滤波器、所述第三光纤耦合器(6)连接所述太赫兹探测部；所述第一激光器(1)用于输出光，所述第一光纤耦合器(2)用于将光分为第一路光和第二路光；第一光开关(3)用于将第一路光转换为光脉冲并输入第一移频环(4)；第一移频环(4)用于将光脉冲转换为一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲；第二光开(5)或第二滤波器用于将输入的一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲生成一系列固定频率的光脉冲；所述太赫兹探测部用于探测太赫兹波的辐射功率。

【技术特征摘要】
1. 一种窄线宽的太赫兹探测器，其特征在于，包括第一激光器（1)、第一光纤稱合器 (2) 、第一光开关（3)、第一移频环（4)、第二关开关（5)或第一滤波器、第三光纤稱合器（6) 和太赫兹探测部； 其中，所述第一激光器（1)连接所述第一光纤耦合器（2);所述第一光纤耦合器（2) - 方面通过所述第三光纤耦合器（6)连接所述太赫兹探测部，另一方面依次通过第一光开关 (3) 、第一移频环（4)、第二关开关（5)或第二滤波器、所述第三光纤耦合器（6)连接所述太 赫兹探测部； 所述第一激光器（1)用于输出光，所述第一光纤f禹合器（2)用于将光分为第一路光和 第二路光；第一光开关（3)用于将第一路光转换为光脉冲并输入第一移频环（4);第一移频 环（4)用于将光脉冲转换为一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲；第二 光开（5)或第二滤波器用于将输入的一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光 脉冲生成一系列固定频率的光脉冲；所述太赫兹探测部用于探测太赫兹波的辐射功率。2. 根据权利要求1所述的窄线宽的太赫兹探测器，其特征在于，所述太赫兹探测部包 括第二光学延迟线（7)、第三光学延迟线（8)、第一带太赫兹探测天线的光电转换器（9)、第 二带太赫兹探测天线的光电转换器（10)、第一太赫兹聚焦元件（11)、第二太赫兹聚焦元件 (12) 、第四光学延迟线（13)以及第一太赫兹分光器（14); 其中，所述第三光纤耦合器（6) -方面依次通过第二光学延迟线（7)、第一带太赫兹探 测天线的光电转换器（9)、第一太赫兹聚焦元件（11)、第四光学延迟线（13)连接所述第一 太赫兹分光器（14)，另一方面进依次通过第三光学延迟线（8)、第二带太赫兹探测天线的 光电转换器（10)、第二太赫兹聚焦元件（12)连接所述第一太赫兹分光器（14); 所述第三光纤耦合器（6)用于将一系列固定频率的光脉冲和第二路光耦合后分为两 路在同一时刻分别辐射在第一带太赫兹探测天线的光电转换器（9)和第二带太赫兹探测 天线的光电转换器（10)上，从而产生光生载流子；所述第一太赫兹分光器（14)用于将被探 测的太赫兹波分为第一路太赫兹波和第二路太赫兹波；第一路太赫兹波经第四光学延迟线 (13) 、第一太赫兹聚焦元件（11)辐射在第一带太赫兹探测天线的光电转换器（9)上，第二 路太赫兹波经第二太赫兹聚焦元件（12)辐射在第二带太赫兹探测天线的光电转换器（10) 上。3. 根据权利要求1或所述的窄线宽的太赫兹探测器，其特征在于，所述第一移频环（4) 包括第二光纤耦合器（41)、第一光学延迟线（42)、第一光放大器（43)、第一移频器（44)、第 二滤波器（45)以及第一光隔离器（46); 所述第二光纤耦合器（41)的输出端一方面依次通过所述第一光学延迟线（42)、第一 光放大器（43)、第一移频器（44)、第二滤波器（45)以及第一光隔离器（46)连接所述第二 光纤稱合器（41)的输入端，另一方面连接所述第二光开（5);所述第二光纤稱合器（41)的 输入端连接所述第一光开关（3)。4. 根据权利要求2所述的窄线宽的太赫兹探测器，其特征在于，第一路太赫兹波到达 第一带太赫兹探测天线的光电转换器（9)时与第二路太赫兹波到达第二带太赫兹探测天 线的光电转换器（10)时的相位相差n /2+2n Jr，n为整数。5. 根据权利要求1所述的窄线宽的太赫兹探测器，其特征在于，所述第一移频环（4) 包括第二光纤f禹合器（41)和包括第一光学延迟线（42)、第一光放大器（43)、第一移频器 (44)、第二滤波器（45)以及第一光隔离器（46)任意依次连接构成的处理电路； 所述第二光纤耦合器（41)的输出端一方面连接所述处理电路的输入端，所述处理电 路的输出端连接所述第二光纤耦合器（41)的输入端，另一方面连接所述第二光开（5);所 述第二光纤稱合器（41)的输入端连接所述第一光开关（3)。6. 根据权利要求1所述的窄线宽的太赫兹探测器，其特征在于，所述第一光开关（2) 和第二光开关（5)米用机械式光开关、微电子机械系统式光开关、半导体光开关、液晶光开 关、电光开关、声光开关、磁光开关或热光开关； 第一滤波器采用光纤光栅型可调谐滤波器、F-P腔型可调谐滤波器或声光可调谐滤波 器； 第一光放大器（43)采用半导体放大器、掺铒光纤放大器或者拉曼光纤放大器； 所述第一移频器（44)采用电光移频器或者声光移频器； 所述第二滤波器（45)采用干涉型带通滤波器、光纤光栅型带通滤波器、F-P腔型带通 滤波器、光纤光栅型可调谐滤波器、F-P腔型可调谐滤波器或声光可调谐滤波器； 所述的第一光学延迟线（42)采用光纤固定延迟线或基于电动平移台的固定延迟线； 所述第二光学延迟线（7)和所述第三光学延迟线（8)均采用光纤可调谐延迟线、基于 电动平移台...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹锶，俞旭辉，潘鸣，侯丽伟，谢巍，臧元章，周德亮，王晓东，王兵兵，刘素芳，关冉，鲁斌，汪瑞，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31