基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器

摘要

本发明提供了一种基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其包括激光器、环行器、光分束器、基于调制器移频的循环移频环节、光束合成器、光隔离器及带太赫兹辐射天线的光电转换器，所述激光器输出的光经过环行器后被光分束器分为第一路和第二路，第一路为参考光，第二路输入到所述循环移频环节后产生循环移频光，光束合成器中将所述参考光和循环移频光叠加后产生太赫兹频率范围内的拍频光，所述拍频光经光隔离器后再经带太赫兹辐射天线的光电转换器接收并辐射出相干太赫兹波。本发明提供的发生器体积小，光学元件少因而易集成，调谐范围大，调谐效率高，太赫兹产生效率高。

主权项

一种基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：其包括激光器（1）、第一环行器（2）、光分束器（3）、基于调制器移频的循环移频环节（4）、第一光束合成器（5）、光隔离器（6）及带太赫兹辐射天线的光电转换器（7），所述激光器（1）输出的光经过第一环行器（2）后被光分束器（3）分为第一路和第二路，第一路为参考光，第二路输入到所述循环移频环节（4）后产生循环移频光，第一光束合成器（5）将所述参考光和循环移频光叠加后产生太赫兹频率范围内的拍频光，所述拍频光经光隔离器（6）后再经带太赫兹辐射天线的光电转换器（7）接收并辐射出相干太赫兹波；所述基于调制器移频的循环移频环节（4）包括第二光束合成器（41）、调制器（42）、第二环行器（43）、第一反馈式布喇格光栅（44）、可调谐滤波器（45）、第一光放大器（46）和光幅度衰减器（47），所述第一光放大器（46）和光幅度衰减器（47）组成增益可调的光放大器； 所述可调谐滤波器（45）为窄带滤波器，其允许一频率可调的窄带光输出到第一光束合成器（5）的输入端，而将其它频率的光反射到第一光放大器（46）的输入端，所述可调谐滤波器（45）的窄带输出光的频率与所述激光器（1）的输出光的频率之差等于所需要的太赫兹波的频率，输出的太赫兹波的频率调节范围不大于可调谐滤波器（45）的窄带输出光的频率可调范围。2、根据权利要求1所述基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：所述激光器（1）为工作波长在600nm‑2000nm波段内的半导体激光器、气体激光器、固体激光器或光纤激光器。3、根据权利要求1所述基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：所述第一环行器（2）为三端口环行器，其第一端口连接激光器（1），第二端口连接光分束器（3），第三端口连接吸收负载，所述吸收负载吸收光分束器（3）的反射光。4、根据权利要求1所述基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：所述带太赫兹辐射天线的光电转换器（7）为带太赫兹辐射天线的基于外光电效应的光电管单元、带太赫兹辐射天线的基于内光电效应的光电二极管单元、带太赫兹辐射天线的基于光变电阻效应的光电导单元。5、根据权利要求1所述基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：所述基于调制器移频的循环移频环节（4）的闭环增益系数的最佳值为1，次佳值为1以外的其它正整数值，再次佳值为1以外的其它正整数的倒数值。6、根据权利要求1所述基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：所述光分束器（3）的分光比最佳值为1，次佳值为1以外的其它正整数的倒数值，再次佳值为1以外的其它正整数值，所述光分束器（3）的分光比为参考光功率除以基于调制器移频的循环移频环节（4）的输入光功率。7、根据权利要求1所述基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：所述调制器（42）为相位调制器、频率调制器或幅度调制器。8、根据权利要求1所述基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：所述第二环行器（43）为三端口环行器，其第一端口连接调制器（42），第二端口连接第一反馈式布喇格光栅（44），第三端口连接吸收负载，所述吸收负载吸收第一反馈式布喇格光栅（44）的反射光。9、根据权利要求1所述基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：所述基于调制器移频的循环移频环节（4）中各部件、第一光束合成器（5）、光隔离器（6）和带太赫兹辐射天线的光电转换器（7）的工作频率带宽不小于输出的太赫兹波的最高频率。10、根据权利要求1所述基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：所述第一环行器（2）、光分束器（3）、基于调制器移频的循环移频环节（4）中各部件、第一光束合成器（5）、光隔离器（6）和带太赫兹辐射天线的光电转换器（7）的工作波段与激光器（1）的工作波段一致。11、根据权利要求1所述基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：所述可调谐滤波器（45）为带缺陷层的一维光子晶体可调谐滤波器或布喇格光栅‑全反射镜组合体。12、根据权利要求11所述基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：所述一维光子晶体的光子禁带区不小于系统输出的太赫兹波的频率调谐范围，所述一维光子晶体包含一层折射率可调缺陷层，所述缺陷层的折射率的调节方式包括电致折变、磁致折变、声致折变、光致折变、力致折变或热致折变，所述一维光子晶体具有一缺陷模，所述缺陷模随所述缺陷层的折射率的变化而变化，所述一维光子晶体可调谐滤波器的表面与其入射波的方向成45度夹角，所述一维光子晶体可调谐滤波器的窄带透射波进入到第一光束合成器（5）的输入端，所述一维光子晶体可调谐滤波器的反射光进入到第一光放大器（46）的输入端。13、根据权利要求11所述基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器，其特征在于：所述布喇格光栅‑全反射镜组合体包括一个与入射光方向成45度夹角的第二反馈式布喇格光栅和一个反射面与入射光方向成45度夹角的全反射镜，在所述第二反馈式布喇格光栅和全反射镜之间为一空气或介质层，所述第二反馈式布喇格光栅的窄带反射光为该可调谐滤波器的窄带输出光，所述第二反馈式布喇格光栅的窄带反射光进入第一光束合成器（5）中，所述全反射镜的反射光沿另一光路进入到第一光放大器（46）的输入端，所述第二反馈式布喇格光栅的晶格参数通过压电效应、磁致伸缩效应、热胀冷缩效应、电致折变、磁致折变、声致折变、光致折变、力致折变或热致折变方式来进行调节，以实现所述第二反馈式布喇格光栅的窄带反射光的频率的调节。