太赫兹激光的偏振调制调解装置及其实现方法_2

文档序号:9665808阅读:来源:国知局
线偏振激光响应后随时间变化的信号波形。
[0039]元件标号说明
[0040]11驱动电源
[0041]12太赫兹量子级联激光器
[0042]121器件衬底
[0043]122器件脊条
[0044]123出光端面
[0045]13第一离轴抛物面镜
[0046]2 线偏振激光调制器
[0047]21线偏振片
[0048]211 基底
[0049]212衍射光栅
[0050]22旋转座[0051 ]23驱动器
[0052]31第二离轴抛物面镜
[0053]32太赫兹量子阱探测器
[0054]33电流放大器
[0055]34示波器
【具体实施方式】
[0056]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0057]请参阅图1至图8。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0058]实施例一
[0059]请参阅图1,本发明提供一种太赫兹激光的偏振调制调解装置,所述太赫兹激光的偏振调制调解装置至少包括:驱动电源11、太赫兹量子级联激光器12、第一离轴抛物面镜13、线偏振激光调制器2、第二离轴抛物面镜31、太赫兹量子阱探测器32、电流放大器33及示波器34;所述太赫兹量子级联激光器12与所述驱动电源11相连接,适于在所述驱动电源12的驱动信号下辐射出太赫兹线偏振激光;所述第一离轴抛物面镜13位于所述太赫兹量子级联激光器12的一侧,适于收集所述太赫兹量子级联激光器12发出的线偏振激光,并将收集的所述线偏振激光改变成平行的线偏振激光传输至所述线偏振激光调制器2;所述线偏振激光调制器2适于接收所述第一离轴抛物面镜13反射的平行的线偏振激光,并将接收的所述线偏振激光进行调制;所述第二离轴抛物面镜31适于收集所述线偏振激光调制器2调制后的线偏振激光,并将收集到的调制后的线偏振激光会聚于所述太赫兹量子阱探测器32的敏感面上;所述太赫兹量子阱探测器32适于接收所述第二离轴抛物面镜31会聚的调制后的线偏振激光,并产生相应的光电流信号;所述电流放大器33与所述太赫兹量子阱探测器32相连接,适于提取所述太赫兹量子阱探测器32产生的光电流信号,并将提取的光电流信号放大为电压信号输出;所述示波器34与所述电流放大器33相连接,适于接收并显示所述电流放大器33输出的放大电压信号。
[0060]作为示例,所述太赫兹量子级联激光器12为端面发射结构。所述太赫兹量子级联激光器12福射出的太赫兹线偏振激光的偏振方向与所述太赫兹量子级联激光器12的厚度方向相同,本实施例中,如图2所示,所述太赫兹量子级联激光器12包括器件衬底121及位于所示器件衬底121表面的器件脊条122,所述太赫兹线偏振激光自所示器件脊条122的出光端面123辐射出,其传输方向如图2中的水平方向的箭头所示,所述太赫兹线偏振激光的偏振方向为竖直方向,如图2中竖直箭头所示。[0061 ]作为示例,所述太赫兹量子级联激光器12的激射频率可以为2THz?5THz,优选地,本实施例中,所述太赫兹量子级联激光器12的激射频率为2.9THz。图3所示为采用线偏振片与DTGS-FIR热探测器相结合测量得到的太赫兹量子级联激光器输出激光的线偏振特性曲线,由图3可知器件输出激光的偏振消光比为185。
[0062]作为示例,所述驱动电源11为直流电源,所述驱动电源11驱动所述太赫兹量子级联激光器12工作时,实际加载在所述太赫兹量子级联激光器12上的电压幅度为8V。
[0063]作为示例,所述线偏振激光调制器2包括线偏振片21、旋转座22及驱动器23;所述线偏振片21固定于所述旋转座22的表面;所述旋转座22与所述驱动器23相连接,适于在所述驱动器23驱动下带动所述线偏振片21旋转,以将接收到的线偏振激光调制为线偏振强度周期性变化的线偏振激光。在所述驱动器23的驱动下,所述线偏振片21随着所述旋转座22进行匀速旋转,对线偏振激光的线偏振强度进行调制,所述线偏振片21每旋转一周,经过所述线偏振片21的激光强度周期性变化2次,即线偏振激光强度变化的周期是所述线偏振片21旋转一周所需时间的一半。优选地,本实施例中,所述线偏振片21的旋转速度可以为但不仅限于10转/秒。
[0064]作为示例,所述线偏振片21的表面与所述第一离轴抛物面镜13反射的平行的线偏振激光的传播方向相垂直。
[0065]作为示例,所述线偏振片21包括基底211及位于所述基底211表面的衍射光栅212,如图4所示。所述基座可以为但不仅限于聚乙烯基座,所述衍射光栅可以为但不仅限于金属线形成的衍射光栅。
[0066]作为示例,所述旋转座22为圆形旋转盘,在所述驱动器23的驱动下,所述旋转座22的最大转速可达20转/秒。
[0067]作为示例,所述第二离轴抛物面镜31放置于所述太赫兹量子阱探测器32—侧,用于收集经过线偏振片21后的线偏振激光,并将其会聚于太赫兹量子阱探测器32的敏感面上。本实施例中,所述第二离轴抛物面镜31的有效焦距优选为127mm。
[0068]作为示例,所述太赫兹量子阱探测器32用于探测经线偏振片21调制后的线偏振激光,并产生随被调制线偏振激光强度变化的光电流。所述太赫兹量子阱探测器32的探测频率范围为2THz?7THz,优选的,本实施例中,所述太赫兹量子阱探测器32的峰值探测频率优选为3.2THz,其在2.9THz频点处的归一化响应幅度为0.22,如图5所示;图6所示为所述线偏振片21旋转半周时所述太赫兹量子阱探测器32对所述太赫兹量子级联激光器12输出激光的响应强度随所述线偏振片21偏振角度的变化,由图6可知,采用所述太赫兹量子阱探测器32进行探测的偏振消光比可达到1594。
[0069]作为示例,所述电流放大器33用于对所述太赫兹量子阱探测器32供电并将回路电流提取和放大为电压信号。所述电流放大器33为低噪声电流放大器,本实施例中使用的放大灵敏度可以为但不仅限于2μΑ/ν,放大带宽可以为但不仅限于0.3Hz-100kHz。
[0070]所述示波器34与所述电流放大器33连接,用于对所述电压信号进行显示和读取。所述示波器34为数字示波器,包括至少两个可测量通道,作为示例,其参数包括4个可测量通道、500MHz测量带宽。
[0071 ]作为不例,所述太赫兹量子级联激光器12输出激光的偏振方向与所述太赫兹量子阱探测器32对激光的偏振选择方向相平行。
[0072]本发明装置中以所述太赫兹量子级联激光器12作为理想的线偏振激光源,并利用所述太赫兹量子阱探测器32对线偏振激光的选择特性,整个装置无需额外的起偏器和解偏器,装置的偏振消光比大于1000,使得采用这种偏振调制装置的通信系统具有优异的信噪比。
[0073]实施例二
[0074]请参阅图7,本发明还提供一种采用如实施例一中所述的太赫兹激光的偏振调制调解装置对太赫兹激光进行偏振调制调解的实现方法,其特征在于:所述实现方法包括步骤:
[0075]1)将所述太赫兹量子级联激光器12输出激光偏振方向与所述太赫兹量子讲探测器32对激光的偏振选择方向保持平行,并放置于光路的发射端和接收端,本实施例中,二者的偏振方向均为竖直方向;采用所述驱动电源给所述太赫兹量子级联激光器施加稳定的8V直流偏压,使所述太赫兹量子级联激光器输出稳定的竖直方向的线偏振激光,所述线偏振激光的频率为2.9THz;
[0076]2)输出的所述线偏振激光经过所述第一离轴抛物面镜反射后改变成平行的线偏振激光,并被传输至包括线偏振片、旋转座及驱动器的所述线偏振激光调制器;
[0077]3)安装
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