本发明专利技术公开了一种太赫兹波产生装置及产生方法，公开的装置包括锁模激光器、光路耦合器和多波混频装置，锁模激光器与多波混频装置通过光路耦合器耦合连接，锁模激光器作为光频梳源产生一系列相干的等间距光频梳，光路耦合器将锁模激光器产生的等间距光频梳耦合至多波混频装置中，多波混频装置将输入的等间距光频梳进行过滤，筛选出目标光频，使用多波混频技术对目标光频进行拍频以产生太赫兹波。所述太赫兹波产生装置结构简单，在常温下也可以工作，可以高效且可靠的产生太赫兹波。可以高效且可靠的产生太赫兹波。可以高效且可靠的产生太赫兹波。
【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹波产生装置及产生方法
[0001]本专利技术主要涉及太赫兹波
，具体地说，涉及一种太赫兹波的产生装置及产生方法。
技术介绍
[0002]太赫兹波是指频率在0.1THz—10THz波段内的电磁波，其频段位于红外和微波之间，处于宏观电子学与微观光子学的过渡区。太赫兹波信号具有独特的高穿透、高带宽、低光子能量、优异的光谱分辨能力等特点，在成像、雷达、安全检测及高速通信领域均有重要的研究价值和广泛的应用前景。太赫兹技术的发展逐渐填补了曾经的“太赫兹空隙”，进一步推动了太赫兹在各个领域的应用。然而，目前的太赫兹波段仍缺乏高效的太赫兹波源、灵敏的太赫兹探测器及相关调节元器件。这极大程度地限制了太赫兹波的进一步应用，导致其丰富的频谱未被充分的开发。而可靠且高效的太赫兹波源在整个太赫兹技术研究中占据至关重要的位置，是该领域的研究热点。
[0003]目前市面上存在的基于光子学技术的太赫兹辐射源主要为量子级联激光器、气体激光器和自由电子激光器，它们存在以下缺点：1.通常需要在低温环境下工作；2.产生太赫兹波的装置结构复杂，成本高；3.输出功率有限。
技术实现思路
[0004]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种太赫兹波产生装置以及产生方法，以解决现有产生太赫兹波的装置结构复杂，需要在低温下工作且输出功率有限的缺点。
[0005]本专利技术中的太赫兹波产生装置，包括锁模激光器、光路耦合器和多波混频装置，所述锁模激光器与所述多波混频装置通过所述光路耦合器耦合连接，锁模激光器，作为光频梳源产生一系列相干的等间距光频梳；光路耦合器，将锁模激光器产生的等间距光频梳耦合至多波混频装置中；多波混频装置，用于将输入的等间距光频梳进行过滤，筛选出目标光频，使用多波混频技术对目标光频进行拍频以产生太赫兹波。
[0006]优选地，所述锁模激光器由量子点材料设计而成，其能产生100GHz及以上的重频。
[0007]优选地，所述锁模激光器为超高频光学频率梳量子点锁模激光器，所述超高频光学频率梳量子点锁模激光器是采用GaAs衬底或硅基GaAs衬底制成。
[0008]优选地，所述多波混频装置包括一个微环谐振器，所述微环谐振器与所述锁模激光器通过所述光路耦合器耦合连接，所述微环谐振器用于将输入的等间距光频梳进行过滤，筛选出目标光频，使用多波混频技术对目标光频进行拍频以产生太赫兹波。
[0009]优选地，所述多波混频装置包括两个微环谐振器和一个Y形波导，所述两个微环谐振器的输入端分别和所述光路耦合器耦合连接，输出端分别和所述Y形波导的输入端光路连接，所述两个微环谐振器用于从光学频率梳中过滤出所需的不同频率的备选光频，所述Y
形波导将输入的不同频率的备选光频进行混合，输出目标光频，使用多波混频技术对目标光频进行拍频以产生太赫兹波。
[0010]优选地，所述微环谐振器的半径为：其中，r为微环谐振器的半径,FSR为微环谐振器的自由空间射程，为制造微环谐振器的材料反射系数，为目标光的波长。
[0011]优选地，所述微环谐振器或Y形波导由氮化硅(SiNx)或硅基SOI材料制成。
[0012]本专利技术中的太赫兹波产生装置包括锁模激光器、光路耦合器以及多波混频装置，首先锁模激光器作为光频梳源产生一系列相干的等间距且基础重复频率大于或等于100GHz的光频梳，接着通过光路耦合器将锁模激光器产生的等间距光频梳耦合至多波混频装置中，然后通过多波混频装置将输入的等间距光频梳进行过滤，筛选出目标光频，最后通过多波混频技术将得到的目标光频进行拍频以产生太赫兹波。上述太赫兹波产生装置结构简单，成本低，在常温下也可以工作，可以高效且可靠地产生太赫兹波，从而促进太赫兹技术的发展与应用。
[0013]本专利技术的另一个方面，还提供一种太赫兹波产生方法，使用上述的太赫兹波产生装置，该方法包括如下步骤：S1.使用锁模激光器产生基础重复频率大于或等于100GHz的光频梳；S2.将得到的光频梳通过光路耦合器耦合到多波混频装置中过滤，筛选出目标光频；S3.通过多波混频技术将得到的目标光频进行拍频以产生太赫兹波。
[0014]优选地，所述步骤S2包括：S21.将得到的光频梳通过光路耦合器耦合到多波混频装置中的微环谐振器中过滤，筛选出目标光频；或，所述步骤S2包括：S22.将得到的光频梳通过光路耦合器耦合到多波混频装置中的两个微环谐振器中过滤，筛选出备选光频；S23.将备选光频通过Y形波导进行混频，得到目标光频。
[0015]优选地，所述步骤S2中将得到的光频梳通过光路耦合器耦合，所述耦合方式具体为混合集成。
[0016]优选地，所述混合集成具体为透镜耦合或光纤耦合。
[0017]上述太赫兹波产生方法简单便捷，可以在常温下高效且可靠地产生太赫兹波，从而促进太赫兹技术的发展与应用。
附图说明
[0018]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术一实施例的太赫兹波产生装置的示意图；
图2是本专利技术一实施例中的多波混频装置包括一个微环谐振器时的光路搭接示意图；图3是本专利技术一实施例中多波混频装置包括两个微环谐振器和一个Y形波导时的光路搭接示意图；图4是本专利技术一实施例中多波混频装置包括两个微环谐振器和一个Y形波导时的另一种光路搭接示意图；图5是本专利技术一实施例的太赫兹波产生装置图；图6是本专利技术一实施例所用的半导体量子点锁模激光器的光谱图；图7是本专利技术一实施例的太赫兹波产生流程图。
[0019]附图标记说明：锁模激光器
‑
1光路耦合器
‑
2多波混频装置
‑
3微环谐振器
‑
31，32，33Y形波导
‑
34。
具体实施方式
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0021]参考图1，图1所示是本专利技术一实施例的太赫兹波产生装置的示意图。
[0022]该实施例的太赫兹波产生装置包括锁模激光器1、光路耦合器2以及多波混频装置3，所述锁模激光器1与所述多波混频装置3通过所述光路耦合器2耦合连接。通过使用锁模激光器1，可以使激光器内不同纵模之间相位锁定，能在其发出的光频域里得到一系列等间距、相干的频梳，也就是不同的波长，即光频梳。而相邻光梳之间的频率间隔可以通过设计来改变；光路耦合器2将锁模激光器产生的等间距光频梳耦合至多波混频装置3中；多波混频装置3用于将输入的等间距光频梳进行过滤，筛选出目标光频，使用多波混频技术对目标光频进行拍频以产生太赫兹波。
[0023]进一步地，所述锁模激光器1由量子点材料设计而成，其能产生100GHz及以上的重频。
[0024]激光器采用量子点材料制成，由于量子点材料具有宽谱源、高增益的特性，高增益可以保证激光器具有较高的功率，在此条件下，将激光器本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种太赫兹波产生装置，其特征在于，包括锁模激光器（1）、光路耦合器（2）和多波混频装置（3），所述锁模激光器（1）与所述多波混频装置（3）通过所述光路耦合器（2）耦合连接，锁模激光器（1），作为光频梳源产生一系列相干的等间距光频梳；光路耦合器（2），将锁模激光器产生的等间距光频梳耦合至多波混频装置中；多波混频装置（3），用于将输入的等间距光频梳进行过滤，筛选出目标光频，使用多波混频技术对目标光频进行拍频以产生太赫兹波。2.如权利要求1所述的太赫兹波产生装置，其特征在于，所述锁模激光器（1）由量子点材料设计而成，其能产生100GHz及以上的重频。3.如权利要求2所述的太赫兹波产生装置，其特征在于，所述锁模激光器（1）为超高频光学频率梳量子点锁模激光器，所述超高频光学频率梳量子点锁模激光器是采用GaAs衬底或硅基GaAs衬底制成。4.如权利要求3所述的太赫兹波产生装置，其特征在于，所述多波混频装置（3）包括一个微环谐振器，所述微环谐振器与所述锁模激光器（1）通过所述光路耦合器（2）耦合连接，所述微环谐振器用于将输入的等间距光频梳进行过滤，筛选出目标光频，使用多波混频技术对目标光频进行拍频以产生太赫兹波。5.如权利要求3所述的太赫兹波产生装置，其特征在于，所述多波混频装置（3）包括两个微环谐振器和一个Y形波导（34），所述两个微环谐振器的输入端分别和所述光路耦合器（2）耦合连接，输出端分别和所述Y形波导（34）的输入端光路连接，所述两个微环谐振器用于从光学频率梳中过滤出所需的不同频率的备选光频，所述Y形波导...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘淑洁，陈思铭，
申请(专利权)人：湖南汇思光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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