一种基于DAST晶体的太赫兹偏振电光调制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于DAST晶体的太赫兹偏振电光调制装置及其调制方法，调制装置包括调制器和输入匹配电路，所述调制器由有机电光DAST晶体和金属电极构成，所述输入匹配电路由输入电源和可调谐电阻器构成，所述输入电源的正负电极分别与所述调制器上的金属电极相连接。本发明专利技术利用有机电光DAST晶体的电光特性进行太赫兹辐射波的偏振态调制，实现具有驱动电压低、响应速度快、输出偏振态稳定，可以在不同得电压下实现太赫兹波相应的线偏振到线偏振的偏振方向旋转功能和线偏振到任意的偏振状态转化功能。此外本发明专利技术装置具有调制带宽高、传输损耗和插入损耗小、驱动功率小、制作工艺简单的优点，可用于太赫兹辐射通信和信息处理领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太赫兹波调制领域，具体的说，是涉及一种基于有机电光DAST晶体对传输太赫兹波偏振态进行电光调制的装置和方法，利用DAST晶体晶轴折射率在不同电场电压下会发生改变，从而影响太赫兹波在晶体内的延时相位差，对传输太赫兹波的偏振状态进行调制。
技术介绍
太赫兹波在无损检测、安全成像、通讯和传感等领域内都经历着飞速的发展和各式各样的应用方式。近年来，太赫兹波的偏振态控制可以应用于很多领域中，包括通信编码、高速光开关、传感、检测和成像等等与人们生活息息相关的领域中。这些有价值的应用不仅需要高效的太赫兹发射源和高灵敏度的太赫兹探测器，还需要高效的光学器件来调控太赫兹波，如调幅器、棱镜、波片、高速开关盒偏振旋转器等。但由于技术的限制，人类对太赫兹波段的偏振研究还处于比较真空的状态，对太赫兹波段的偏振态调控器件的研究是少之又少。因此，实现任意掌控太赫兹波的偏振状态就成为了紧迫和开创性的任务。目前，在太赫兹波段内的偏振态调控器件主要是金属线栅偏振片，这种结构已经实现商用，但是还存在着许多的不足和缺陷，包括其价格昂贵、偏振调制方式单一、金属结构的脆弱性等等。太赫兹偏振片和波片也是比较常用的太赫兹偏振元件，偏振片可实现太赫兹波的线偏振起偏和检偏作用，波片起位相延迟和偏振态转换的功能。采用双面刻槽或开口谐振环超材料的太赫兹波片也可以实现大于99％的圆偏振，但也只能单频工作。各向同性手性超材料的偏振转换对入射偏振方向不敏感，一般需要通过三维结构来实现，制作过程较复杂。双各向异性超材料可以通过太赫兹波的斜入射实现其偏振转换，但适用条件和实际操作较复杂。除了上述的偏振片器件以外，在太赫兹领域内再没有更实用和有效的偏振调制器件了。晶体电光调制器件主要使用的是电光晶体，如KTP晶体、铌酸锂铁电晶体以及DAST晶体等，在外加电场作用下产生电光效应来达到调制的目的。有机非线性光学晶体4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲基苯磺酸盐(DAST)晶体，属于单斜晶系，空间群Cc，点群m，与无机非线性光学晶体(如KTP、LiNbO3等)相比，DAST晶体的非线性光学系数和电光系数都比较大，低的介电常数，以及在相干长度和响应时间方面都占有优势。因此，DAST晶体不仅能够利用差频相位匹配以此来产生太赫兹波辐射，并且能够对太赫兹波进行调制。由于DAST晶体的非线性极化效应，当晶体上有外加电场作用时，晶体输出太赫兹波信号的相位会随着晶体折射率的变化而发生变化，这样就使得输出两个分量之间的相位差随着外加电场的变化而变化，从而实现电光调制。他可以在不同得电压下实现太赫兹波相应的线偏振到线偏振的偏振方向旋转功能和线偏振到椭圆偏振的偏振状态转化功能。实际上可以根据应用的需求来设计相应的偏振转化器件，从而大大提高了这种转化器件的使用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于DAST晶体的太赫兹偏振电光调制装置及方法，将有机电光DAST晶体设计成为电光调制器，能将输入的线偏振太赫兹波转变成任意指定的偏振态输出。同时该调制方法所用的器件具有工艺简单、价格低廉、小型化等高技术性能，使之更具有使用价值和产业化。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于DAST晶体的太赫兹偏振电光调制装置，包括调制器和输入匹配电路，所述调制器由有机电光DAST晶体和金属电极构成，所述输入匹配电路由输入电源和可调谐电阻器构成，所述输入电源的正负电极分别与所述调制器上的金属电极相连接。所述有机电光DAST晶体的尺寸为10mm×10mm×(1～2mm)。所述金属电极的厚度为500nm～1000nm。所述金属电极由金、银、铂或铝金属构成。一种基于DAST晶体的太赫兹偏振电光调制装置的调制方法，包括以下步骤：调节可调谐电阻器使输入电源提供的调制电压加载到有机电光DAST晶体的金属电极上；使太赫兹波入射至有机电光DAST晶体，入射到有机电光DAST晶体的太赫兹波分解为两个相互垂直的偏振分量；通过可调谐电阻器调节输入匹配电路的输入电压，改变有机电光DAST晶体两个感应主轴的折射率，控制太赫兹波在电场作用下两个振动分量之间的相位差，实现对太赫兹波偏振状态的调制。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：本专利技术利用有机电光DAST晶体的电光特性进行太赫兹辐射波的偏振态调制，实现具有驱动电压低、响应速度快、输出偏振态稳定，可以在不同得电压下实现太赫兹波相应的线偏振到线偏振的偏振方向旋转功能和线偏振到任意的偏振状态转化功能。此外本专利技术装置具有调制带宽高、传输损耗和插入损耗小、驱动功率小、制作工艺简单的优点，可用于太赫兹辐射通信和信息处理领域。附图说明图1为有机电光DAST晶体的晶轴和介质轴示意图。图2为太赫兹波偏振态电光调制装置的结构示意图。图3为太赫兹波输出强度调制器装置结构示意图。附图标记：1-有机电光DAST晶体2-金属电极3-可调谐电阻器4-输入电源5-检偏器具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述：以下视图中出现的x1轴、x2轴和x3轴分别为空间直角坐标系对应的坐标轴。一种基于DAST晶体的太赫兹偏振电光调制装置，包括调制器和输入匹配电路，所述调制器由有机电光DAST晶体1和金属电极2构成，输入匹配电路由输入电源4和可调谐电阻器3构成，输入电源4的正负电极分别与调制器上的金属电极2相连接。有机电光DAST晶体1用作太赫兹波偏振电光调制时，该晶体需要进行c切割，切割完成后，标识有机电光DAST晶体的晶轴和介质轴。晶轴为具有光学异构的双折射晶体中的方向(在该方向中，折射率恒定，即使非偏振光入射也不出现双折射，并且普通光线与异常光线重合)，介质轴为普通光线与异常光线的偏离处于最小的方向。如图1所示，非线性光学晶体的光轴可以根据晶体的折射率和晶体结构来唯一确定。图1例示了有机电光DAST晶体的晶轴和介质轴。针对晶轴和介质轴的标识，可以通过测量折射率的方法(诸如测量吸收系数并计算克雷默斯-克朗尼(Kramers-Kronig)关系的方法)来标识。还可以通过利用晶体结构分析根据分子取向来确定晶轴和介质轴的方法进行标识。这些晶轴和介质轴还可以通过在任意条件下将电磁场直接照射到晶体上并且标识使特性最大化的方向来以实验方式标识。而且，取决于该晶体，存在可以通过晶体惯态可视地标识晶轴和介质轴的晶体，所以也可以进行可视本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DAST晶体的太赫兹偏振电光调制装置，其特征在于，包括调制器和输入匹配电路，所述调制器由有机电光DAST晶体和金属电极构成，所述输入匹配电路由输入电源和可调谐电阻器构成，所述输入电源的正负电极分别与所述调制器上的金属电极相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于DAST晶体的太赫兹偏振电光调制装置，其特征在于，包括调制
器和输入匹配电路，所述调制器由有机电光DAST晶体和金属电极构成，所述
输入匹配电路由输入电源和可调谐电阻器构成，所述输入电源的正负电极分别与
所述调制器上的金属电极相连接。
2.根据权利要求1所述一种基于DAST晶体的太赫兹偏振电光调制装置，其
特征在于，所述有机电光DAST晶体的规格尺寸为10mm×10mm×(1～2mm)。
3.根据权利要求1所述一种基于DAST晶体的太赫兹偏振电光调制装置，其
特征在于，所述金属电极的厚度为500nm～1000nm。
4.根据权利要求1或3所述一种基于DAST...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐德刚，严德贤，王与烨，钟凯，闫超，刘鹏翔，石嘉，姚建铨，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12