一种双侧输入型里德堡原子太赫兹混频器及探测系统技术方案

本发明专利技术提出了一种双侧输入型里德堡原子太赫兹混频器及探测系统，涉及太赫兹波探测技术领域，将波导中的太赫兹波高效耦合至双侧输入型里德堡原子太赫兹混频器的里德堡原子气室，本振信号经本振信号端波导传输至里德堡原子气室兼太赫兹波腔体，被测太赫兹波与本振信号发生混频，混频结果体现在探测光经过里德堡原子气室兼太赫兹波腔体之后的光强上，并被光电探测器探测得到，实现太赫兹波的超外差探测，在提升探测灵敏度的同时，获得太赫兹电场强度和相位，为太赫兹技术的应用提供一种高效的探测手段

【技术实现步骤摘要】
一种双侧输入型里德堡原子太赫兹混频器及探测系统


[0001]本专利技术属于太赫兹波探测
，具体涉及一种双侧输入型里德堡原子太赫兹混频器及探测系统
。

技术介绍

[0002]太赫兹波是指频率为
0.1THz
到
10THz
之间的电磁波，在电磁波谱上处于红外和微波之间
。
这一波段的电磁波具有较多独特的性质：第一，可以穿透衣物
、
纸张
、
木材等非极性材料；第二，多种物质在太赫兹波段具有特征吸收峰；第三，水对太赫兹波具有强烈的吸收作用，水分子在太赫兹波段有多个特征吸收峰；第四，相比于微波毫米波，频段更高，更易实现大带宽的通信系统；第五，相比于红外和可见光，更易穿透雨雪雾霾等不良天气
。
由于太赫兹波在电磁波谱上所处的特殊位置和拥有的这些特殊物理属性，使得它在公共安全
、
生物医学
、
通信
、
无损检测等许多领域具有独特的应用价值和广阔的市场前景
。
但是，在太赫兹
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双侧输入型里德堡原子太赫兹混频器，其特征在于，包括：本振信号端法兰
、
本振信号端波导
、
本振信号端波导气室过度结构
、
里德堡原子气室兼太赫兹波腔体
、
被测信号端波导气室过度结构
、
被测信号端波导和被测信号端法兰；所述本振信号端法兰与本振信号端波导连接，用于接入本振信号；所述本振信号端波导气室过度结构将所述本振信号过度至里德堡原子气室兼太赫兹波腔体；所述被测信号端法兰与被测信号端波导连接，用于接入被测太赫兹波；所述被测信号端波导气室过度结构将所述被测太赫兹波过度至里德堡原子气室兼太赫兹波腔体，在密封腔体内形成稳定的太赫兹电磁场；所述里德堡原子气室兼太赫兹波腔体为具有透光窗口的空心密封腔体，其中充满碱金属原子气体，耦合光和探测光从所述透光窗口穿过；所述本振信号和被测太赫兹波在里德堡气室兼太赫兹波腔体中形成驻波，透光窗口的位置与驻波波腹重合，从而使驻波波腹位置与探测光及耦合光光束传播空间位置重合，以达到最优的探测效率
。2.
一种太赫兹混频探测系统，其特征在于，包括：二向色镜
、
光电探测器及如权利要求1所述的双侧输入型里德堡原子太赫兹混频器；本振信号经本振信号端波导传输至里德堡原子气室兼太赫兹波腔体，被测太赫兹波经被测信号端波导传输至里德堡原子气室兼太赫兹波腔体，与所述本振信号发生混频；所述二向色镜设置于耦合光入射进入透光窗口前的光路上，用于透射耦合光并反射从透光窗口射出的探测光；所述光电探测器正对所述二向色镜设置，用于测量被所述二向色镜反射的探测光的光强；所述光电探测器输出正弦波，正弦波的幅值正比于被测太赫兹波的幅值，正弦波的频率为本振信号和被测太赫兹波的频率差
。3.
根据权利要求2所述的太赫兹混频探测系统，其特征在于，所述双侧输入型里德堡原子太赫兹混频器的里德堡原子气室兼太赫兹波腔体中充入碱金属原子气体，探测光将碱金属原子从基态激发到中间态，耦合光将碱金属原子从中间态激发到里德堡态，所述里德堡态原子在本振信号和被测太赫兹波的作用下跃迁至相邻里德堡态
。4.
根据权利要求3所述的太赫兹混频探测系统，其特征在于，里德堡态决定了耦合光的波长，里德堡态与相邻里德堡态之间的能级差决定了被测太赫兹波的频率，根据被测太赫兹波的频率选择里德堡原子的主量子数，根据中间态和里德堡态的能级差选择耦合光的波长
。5.
一种太赫兹超外差探测系统，其特征在于，包括：第一太赫兹混频器，第二太赫兹混频器，第一反射镜，第二反射镜，第一分束镜，第二分束镜，第一太赫兹功分器，第二太赫兹功分器，太赫兹

【专利技术属性】
技术研发人员：冯辉，武帅，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：