窄线宽太赫兹发生器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种窄线宽的太赫兹发生器包括第一激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、第一光开关(3)、第一移频环(4)、第二关开关(5)或第一滤波器、第三光纤耦合器(6)和第一带太赫兹辐射天线；其中，所述第一激光器(1)连接所述第一光纤耦合器(2)；所述第一光纤耦合器(2)一方面通过第三光纤耦合器(6)连接所述第一带太赫兹辐射天线；所述第一光纤耦合器(2)另一方面依次通过第一移频环(4)、第二关开关(5)或第二滤波器、第三光纤耦合器(6)连接所述第一带太赫兹辐射天线。在本发明中，器件之间都是通过光纤连接，便于集成。
【专利说明】窄线宽太赫兹发生器
【技术领域】
[0001]本发明涉及太赫兹发生器，具体地，涉及一种窄线宽太赫兹发生器。
【背景技术】
[0002]太赫兹(terahertz, THz)波介于毫米波与红外光两者之间,对应的波长从3mm到30m，通常是指频率从10GHz到1THz的宽频谱电磁波。近年来，由于THz波在材料科学、物理学、生命科学、信息技术、天文学和国防安全等多个领域所展示的广阔的应用前景，THz科学与技术研究获得了飞速的发展，而THz源是THz发展的一个主要限制因素。
[0003]根据工作原理可以将太赫兹波产生技术划分为三类:首先，太赫兹辐射可以由激光器产生，量子级联激光器、P型锗激光器和远红外气体激光器等都可以辐射太赫兹波。其次，太赫兹辐射可以在非线性介质中产生，光整流、差频和倍频都属于这一类方法。其中光整流方法可以实现脉冲太赫兹辐射，差频和倍频方法可以实现太赫兹辐射。最后，太赫兹辐射可以由加速电子产生，利用真空中的自由电子如电子加速器可以实现宽带太赫兹辐射，返波管和自由电子激光器则可以实现太赫兹辐射。利用半导体中的光电流如光电导发射天线可以分别实现脉冲和太赫兹辐射。
[0004]在上述众多方法中，基于光子混频，在光电导发射天线中实现太赫兹辐射的方法具有线宽窄、结构简单、室温工作及价格低等优点。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种窄线宽太赫兹发生器。
[0006]根据本发明的一个方面提供的窄线宽的太赫兹发生器包括第一激光器1、第一光纤率禹合器2、第一光开关3、第一移频环4、第二关开关5或第一滤波器、第三光纤稱合器6和第一带太赫兹辐射天线的光电转换器7 ；
[0007]其中,所述第一激光器I连接所述第一光纤稱合器2 ;所述第一光纤稱合器2 —方面通过第三光纤耦合器6连接所述第一带太赫兹辐射天线的光电转换器7 ;所述第一光纤耦合器2另一方面依次通过第一移频环4、第二关开关5或第二滤波器、第三光纤耦合器6连接所述第一带太赫兹辐射天线的光电转换器7 ;
[0008]所述第一激光器I用于输出光，所述第一光纤稱合器2用于将光分为第一路光和第二路光；第一光开关2用于将第一路光转换为光脉冲并输入第一移频环4 ;第一移频环4用于将光脉冲转换为一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲；第二光开5或第二滤波器用于将输入的一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲生成一系列固定频率的光脉冲；所述第一带太赫兹辐射天线的光电转换器7用于将一系列固定频率的光脉冲和第二路光混频并辐射出一系列固定频率的太赫兹脉冲。
[0009]优选地,所述第一移频环4包括第二光纤稱合器41、第一光学延迟线42、第一光放大器43、第一移频器44、第二滤波器45以及第一光隔离器46 ；
[0010]所述第二光纤耦合器41的输出端一方面依次通过所述第一光学延迟线42、第一光放大器43、第一移频器44、第二滤波器45以及第一光隔离器46连接所述第二光纤耦合器41的输入端，另一方面连接所述第二光开5 ;所述第二光纤耦合器41的输入端连接所述第一光开关3。
[0011]优选地，所述第一移频环4包括第二光纤耦合器41和包括第一光学延迟线42、第一光放大器43、第一移频器44、第二滤波器45以及第一光隔离器46任意依次连接构成的处理电路；
[0012]所述第二光纤耦合器41的输出端一方面连接所述处理电路的输入端，所述处理电路的输出端连接所述第二光纤耦合器41的输入端，另一方面连接所述第二光开5 ;所述第二光纤耦合器41的输入端连接所述第一光开关3。
[0013]优选地，所述第一移频环4包括多个级联的移频环。
[0014]优选地，第一激光器I采用工作波长在300?2100nm的连续激光器。
[0015]优选地,所述第一光开关2和第二光开关5米用机械式光开关、微电子机械系统式光开关、半导体光开关、液晶光开关、电光开关、声光开关、磁光开关或热光开关；
[0016]第一滤波器5采用光纤光栅型可调谐滤波器、F-P腔型可调谐滤波器或声光可调谐滤波器；
[0017]第一光放大器43米用半导体放大器、掺铒光纤放大器或者拉曼光纤放大器；
[0018]所述第一移频器44采用电光移频器或者声光移频器；
[0019]所述第二滤波器45采用干涉型带通滤波器、光纤光栅型带通滤波器、F-P腔型带通滤波器、光纤光栅型可调谐滤波器、F-P腔型可调谐滤波器或声光可调谐滤波器。
[0020]根据本发明的另一个方面提供的窄线宽的太赫兹发生器包括第二激光器8、第三光开关9、第四光纤耦合器10、第二移频环11、第三移频环12、第七光纤耦合器13、第四光开关14以及第二带太赫兹辐射天线的光电转换器15 ；
[0021]其中，所述第二激光器8通过所述第三光开关9连接所述第四光纤耦合器10 ;所述第四光纤耦合器10 —方面顺次连接第二移频环11、第七光纤耦合器13、第四光开关14和第二带太赫兹辐射天线的光电转换器15，另一方面顺次连接第三移频环12、第七光纤耦合器13、第四光开关14和第二带太赫兹辐射天线的光电转换器15 ；
[0022]所述第二激光器8用于输出光,第三光开关9用于将光生成光脉冲,所述第四光纤率禹合器10用于将光分为第一路光脉冲和第二路光脉冲；第二移频环11用于将第一光脉冲转换为一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的第一光脉冲；第三移频环12用于将第二光脉冲转换为一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的第二光脉冲；所述第四光开关14用于将所述一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的第一光脉冲和所述一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的第二光脉冲生成一系列固定频率的光脉冲；所述第二带太赫兹辐射天线的光电转换器15用于将一系列固定频率的光脉冲进行混频，福射出一系列固定频率的太赫兹脉冲。
[0023]优选地，所述第二移频环11包括第五光纤耦合器111和包括第二光学延迟线112、第二光放大器113、第二移频器114、第三滤波器115以及第二光隔离器116任意依次连接构成的处理电路；
[0024]所述第五光纤耦合器111的输出端一方面连接所述处理电路的输入端，所述处理电路的输出端连接所述第五光纤耦合器111的输入端，另一方面连接所述第七光纤耦合器13 ;所述第五光纤I禹合器111的输入端连接所述第四光纤I禹合器10的输出端；
[0025]所述第三移频环12包括第六光纤耦合器121和包括第三光学延迟线122、第三光放大器123、第三移频器124、第四滤波器125以及第三光隔离器126任意依次连接构成的处理电路；
[0026]所述第六光纤耦合器121的输出端一方面连接所述处理电路的输入端，所述处理电路的输出端连接所述第五光纤耦合器121的输入端，另一方面连接所述第七光纤耦合器13 ;所述第六光纤I禹合器121的输入端连接所述第四光纤I禹合器10的输出端。
[0027]优选地，所述第二移频环11和所述第二移频环12均包括多个级联的移频环。
[0028]优选地，所述第二移频环11包括第五光纤耦合器111、第二光学延迟线112、第二光放大器113、第二移频器114、第二滤波器115以及第二光隔离器116 ；
[0029]所述第五光纤耦合器111的输出端一方面依次通过所述第二光学延迟线112、第二光放大器113、第二移频器114、第三滤波器115以及第二光隔离器116连接所述第五光纤耦合器111的输入端，另一方面连接所述第七光纤耦合器13的输入端；所述第五光纤耦合器111的输入端连接所述第四光纤I禹合器10的输出端；
[0030]所述第三移频环12包括第六光纤耦合器121、第二光学延迟线122、第二光放大器123、第二移频器124、第二滤波器125以及第二光隔离器126 ；
[0031]所述第六光纤耦合器121的输出端一方面依次通过所述第三光学延迟线122、第三光放大器123、第三移频器124、第四滤波器125以及第三光隔离器126连接所述第六光纤耦合器121的输入端，另一方面连接所述第七光纤耦合器13的输入端；所述第六光纤耦合器121的输入端连接所述第四光纤I禹合器10的输出端。
[0032]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0033]1、全光纤化，在本发明中，器件之间都是通过光纤连接，便于集成；
[0034]2、体积小、便携、稳定，本发明结构简单，所用器件成熟、性能稳定、体积小，经组装后，整个装置体积小，重量轻；
[0035]3、窄线宽、频率稳定性高，本发明中移频器的移频量非常稳定，可以控制在MHz或者更小的KHz量级，从而本发明辐射的THz线宽和频率稳定性也在MHz或者更小的KHz量级；
[0036]4、价格低廉且室温工作，激光器使用一台分布反馈式1550nm的半导体激光器，由于使用通讯波段激光器，其器件都非常成熟且工作于室温环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0038]图1为本发明中一种窄线宽的太赫兹发生器的结构示意图；
[0039]图2为本发明中另一种窄线宽的太赫兹发生器的结构示意图；
[0040]图3为本发明中一种窄线宽的太赫兹发生器的时序图；
[0041]图4为本发明中另一种窄线宽的太赫兹发生器的时序图。
[0042]图中:1为第一激光器，2为第一光纤耦合器，3为第一光开关，4为第一移频环，41为第二光纤稱合器，42为第一光学延迟线,43为第一光放大器,44为第一移频器,45为第二滤波器，46为第一光隔离器,5为第二光开关或第一滤波器5,6为第三光纤稱合器,7为第一带太赫兹辐射天线的光电转换器，8为第二激光器，9为第三光开关，10为第四光纤耦合器，11为第二移频环，111为第五光纤耦合器，112为第二光学延迟线，113为第二光放大器，114为第二移频器，115为第三滤波器，116为第二光隔离器，12第三移频环，121为第六光纤耦合器，122为第三光学延迟线，123为第三光放大器，124为第三移频器124，125为第四滤波器，126为第三光隔离器，13为第七光纤耦合器，14为第四光开关，15为第二带太赫兹辐射天线的光电转换器15。
【具体实施方式】
[0043]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0044]如图1所示，本发明提供的窄线宽的太赫兹发生器包括第一激光器1、第一光纤耦合器2、第一光开关3、第一移频环4、第二关开关5或第一滤波器、第三光纤稱合器6和第一带太赫兹辐射天线的光电转换器7 ;其中，所述第一激光器I连接所述第一光纤耦合器2 ；所述第一光纤耦合器2 —方面通过第三光纤耦合器6连接所述第一带太赫兹辐射天线的光电转换器7 ;所述第一光纤耦合器2另一方面依次通过第一移频环4、第二关开关5或第二滤波器、第三光纤耦合器6连接所述第一带太赫兹辐射天线的光电转换器7 ；
[0045]所述第一激光器I用于输出光，所述第一光纤稱合器2用于将光分为第一路光和第二路光；第一光开关2用于将第一路光转换为光脉冲并输入第一移频环4 ;第一移频环4用于将光脉冲转换为一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲；第二光开5或第二滤波器用于将输入的一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲生成一系列固定频率的光脉冲；所述第一带太赫兹辐射天线的光电转换器7用于将一系列固定频率的光脉冲和第二路光混频并辐射出一系列固定频率的太赫兹脉冲。
[0046]所述第一移频环4包括第二光纤稱合器41和包括第一光学延迟线42、第一光放大器43、第一移频器44、第二滤波器45以及第一光隔离器46任意依次连接构成的处理电路；所述第二光纤耦合器41的输出端一方面连接所述处理电路的输入端，所述处理电路的输出端连接所述第二光纤耦合器41的输入端，另一方面连接所述第二光开5 ;所述第二光纤耦合器41的输入端连接所述第一光开关3。在变形例中，所述第一移频环4包括多个级联的移频环，可以在第一路光中级联移频环以增加或减小辐射太赫兹的带宽。
[0047]在本实施例中，所述第一移频环4包括第二光纤稱合器41、第一光学延迟线42、第一光放大器43、第一移频器44、第二滤波器45以及第一光隔离器46 ;所述第二光纤耦合器41的输出端一方面依次通过所述第一光学延迟线42、第一光放大器43、第一移频器44、第二滤波器45以及第一光隔离器46连接所述第二光纤耦合器41的输入端，另一方面连接所述第二光开5 ;所述第二光纤稱合器41的输入端连接所述第一光开关3。
[0048]如图3所不,第一激光器I的光频率为，光脉冲的持续时间为Tpl,脉冲间隔时间为Ttll，第一光学延迟线42延迟时间为I；ingl，第一移频器4的开启时间为Tfsml、关闭时间为Tfstjffl、移频量为△ fp第一移频器4与第一光开关3的开启时间相同，如果令第一光开关3的开启时间为O、1^21^31^...，关闭时间为Tpl、1^+1^21^+1^31^+1^"，那么第二光开关 5 的开启时间为 XTringlJc^xTringlJUxTringlJUxTringlH*，关闭时间为 xTringl+Tpl、Tcu+xT^^+I^dl^+xI^i+T^SI^+xI^i+IV..，其中X为整数。第一激光器I输出的连续光(光频率为f\)经第一光纤耦合器2分为第一路光和第二路光，第一路光输入第一光开关3产生光脉冲，光脉冲通过第二光纤稱合器41输入第一移频环4后产生一系列在时间上等间隔(IVingl)且在频率上等间隔(Af1)增加的光脉冲(周期为Ttll),然后经过第二关开关5或者第二滤波器输出一系列固定频率^+XAf1)的光脉冲(周期为Ttll),这些光脉冲通过第三光纤耦合器6与第二路光(连续光，频率为f\)在第一带太赫兹辐射天线的光电转换器7上混频，福射出一系列固定频率(XAf1)的太赫兹脉冲(周期为Ttll)。
[0049]选择适当的Tpl、T01, Tringl, Tfsonl, Tfsoffl 和 Af1，太赫兹波的带宽应为 Af1Tfsml/T
1ringlο
[0050]第一路光经过第一光开关3和第一移频环4后输出为光脉冲,第二路光为连续光，两路光在时间上一直是相干的，所以在第一带太赫兹辐射天线的光电转换器7可以实现混频辐射出太赫兹脉冲。
[0051]使用脉冲光是为了保证在时间Ttll内，只有一个频率的光信号在第一移频环4内作用，避免不同频率的光信号之间的干扰，确保第一移频环4的稳定性。
[0052]第一光学延迟线42的作用是增加相邻两个光脉冲的间隔时间，确保器件能响应光脉冲。第一光放大器43的作用是补偿光脉冲能量的损失，使光脉冲可以多次通过第一移频环4，而能量基本保持稳定。第一滤波器45的作用是抑制第一光放大器43的噪声，增加光脉冲在移频环内的循环次数，以增加THz发射器的带宽。
[0053]如图2所示，本发明提供的另一种窄线宽的太赫兹发生器，包括第二激光器8、第三光开关9、第四光纤耦合器10、第二移频环11、第三移频环12、第七光纤耦合器13、第四光开关14以及第二带太赫兹辐射天的线光电转换器15 ;其中，所述第二激光器8通过所述第三光开关9连接所述第四光纤耦合器10 ;所述第四光纤耦合器10 —方面顺次连接第二移频环11、第七光纤耦合器13、第四光开关14和第二带太赫兹辐射天线的线光电转换器15，另一方面顺次连接第三移频环12、第七光纤耦合器13、第四光开关14和第二带太赫兹辐射天线的线光电转换器15 ；
[0054]所述第二激光器8用于输出光,第三光开关9用于将光生成光脉冲,所述第四光纤率禹合器10用于将光分为第一路光脉冲和第二路光脉冲；第二移频环11用于将第一光脉冲转换为一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的第一光脉冲；第三移频环12用于将第二光脉冲转换为一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的第二光脉冲；所述第四光开关14用于将所述一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的第一光脉冲和所述一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的第二光脉冲生成一系列固定频率的光脉冲；所述第二带太赫兹辐射天线的线光电转换器15用于将一系列固定频率的光脉冲进打混频，福射出一系列固定频率的太赫兹脉冲。
[0055]所述第二移频环11包括第五光纤耦合器11和包括第二光学延迟线112、第二光放大器113、第二移频器114、第三滤波器115以及第二光隔离器116任意依次连接构成的处理电路；
[0056]所述第五光纤耦合器111的输出端一方面连接所述处理电路的输入端，所述处理电路的输出端连接所述第五光纤耦合器111的输入端，另一方面连接所述第七光纤耦合器13 ;所述第五光纤I禹合器111的输入端连接所述第四光纤I禹合器10的输出端。
[0057]在变形例中，所述第二移频环11和所述第二移频环12包括多个级联的移频环，即可以在第一路光脉冲中级联移频环以增加或减小辐射太赫兹的带宽，可以在第二路光脉冲中级联移频环以增加或减小辐射太赫兹的带宽。
[0058]在本实施例中，所述第二移频环11包括第五光纤耦合器111、第二光学延迟线112、第二光放大器113、第二移频器114、第二滤波器115以及第二光隔离器116 ;所述第五光纤稱合器111的输出端一方面依次通过所述第二光学延迟线112、第二光放大器113、第二移频器114、第三滤波器115以及第二光隔离器116连接所述第五光纤耦合器111的输入端，另一方面连接所述第七光纤耦合器13的输入端；所述第五光纤耦合器111的输入端连接所述第四光纤耦合器10的输出端；
[0059]所述第三移频环12包括第六光纤耦合器121、第二光学延迟线122、第二光放大器123、第二移频器124、第二滤波器125以及第二光隔离器126 ；
[0060]所述第六光纤耦合器121的输出端一方面依次通过所述第三光学延迟线122、第三光放大器123、第三移频器124、第四滤波器125以及第三光隔离器126连接所述第六光纤耦合器121的输入端，另一方面连接所述第七光纤耦合器13的输入端；所述第六光纤耦合器121的输入端连接所述第四光纤I禹合器10的输出端；
[0061]如图4所示，第二激光器8的光频率为f2，光脉冲的持续时间为Tp2，脉冲间隔时间为Ttl2，第二光学延迟线112和第三光学延迟线延122的迟时间均为THng2，第二移频器114和第三移频器124的开启为Tfsm2、关闭时间为Tfst5ff2、移频量分别为Af2、-Af2，第二移频器114和第三移频器124与第三光开关9的开启时间相同，如果令第三光开关9的开启时间为(KTci2JTci2JIV",关闭时间为Tp2UTp^UTp2JUTy，那么第四光开关14的开启时间为 yTring2、T02+yTring2、2T02+yTring2、3T02+yTring2…，关闭时间为 yTring2+Tp2、T02+yTring2+Tp2、ZUyTringJTp2UyTring2+!^-，其中y为整数。第二激光器8输出的连续光(光频率为f2)经第三光开关9产生光脉冲，再经第四光纤耦合器10分为第一路光脉冲和第二路光脉冲，第一路光脉冲通过第五光纤稱合器111输入第二移频环后产生一系列在时间上等间隔OVing2)且在频率上等间隔(Af2)增加的光脉冲(周期为TJ，第二路光脉冲通过第六光纤耦合器121输入第三移频环后产生一系列在时间上等间隔(THng2)且在频率上等间隔(Af2)减小的光脉冲(周期为TJ，第二路光脉冲通过第七光纤耦合器与第一路光脉冲一起经过第四光开关输出一系列固定频率的光脉冲(频率分别为f2+y Δ f2、f2-y Δ f2)，然后在第二带太赫兹辐射天线的光电转换器上混频15，辐射出一系列固定频率(2yAf2)的太赫兹脉冲(周期为TJ。
[0062]选择适当的Tp2、T02, Tring2, Tfson2, Tfsoff2 和 Af2，太赫兹波的带宽应为 2 Af2Tfsm2/T
1 ring2°
[0063]第一路光脉冲和第二路光脉冲光程相等或者两路光脉冲在时间上相干，所以在第二带太赫兹辐射天线的光电转换器15可以实现混频辐射出太赫兹脉冲。
[0064]使用脉冲光是为了保证在时间Ttl2内，只有一个频率的光信号在第二移频环11、第三移频环12内作用，避免不同频率的光信号之间的干扰，确保第二移频环11、第三移频环12的稳定性。
[0065]第二光学延迟线112和第三光学延迟线122的作用是增加两个光脉冲的间隔时间，确保器件能响应光脉冲，并确保第一路光脉冲、第二路光毛糙在时间上可以相干。第二光放大器、第三光放大器的作用分别是补偿第一路光脉冲、第二路光脉冲能量的损失，使光脉冲可以分别多次通过第二移频环、第三移频环，而能量基本保持稳定。第三滤波器、第四滤波器的作用是分别抑制第二光放大器、第三光放大器的噪声，增加光脉冲在第二移频环和第三移频环内的循环次数，以增加THz发射器的带宽。
[0066]在本实施例中，第一激光器I和第二激光器8均为工作波长在300?2100nm的连续激光器。
[0067]所述第一光开关2、第二光开关5、第三光开关9和第四光开关14采用机械式光开关、微电子机械系统式光开关、半导体光开关、液晶光开关、电光开关、声光开关、磁光开关或热光开关；
[0068]第一滤波器5采用光纤光栅型可调谐滤波器、F-P腔型可调谐滤波器或声光可调谐滤波器；
[0069]第一光放大器43、第二光放大器113和第三光放大器123米用半导体放大器、掺铒光纤放大器或者拉曼光纤放大器；
[0070]第一移频器44、第二移频器114以及第三移频器124采用电光移频器或者声光移频器；所述第二滤波器45、第三滤波器115、第四滤波器125采用干涉型带通滤波器、光纤光栅型带通滤波器、F-P腔型带通滤波器、光纤光栅型可调谐滤波器、F-P腔型可调谐滤波器或声光可调谐滤波器。
[0071]第一带太赫兹辐射天线的光电转换器7和第二带太赫兹辐射天线的光电转换器15采用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或带太赫兹辐射天线的基于光变电阻效益的光电导单元；
[0072]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【权利要求】
1.一种窄线宽的太赫兹发生器，其特征在于，包括第一激光器(I)、第一光纤稱合器(2)、第一光开关(3)、第一移频环(4)、第二关开关(5)或第一滤波器、第三光纤稱合器(6)和第一带太赫兹辐射天线的光电转换器(7)； 其中，所述第一激光器(I)连接所述第一光纤耦合器(2);所述第一光纤耦合器(2) —方面通过第三光纤耦合器(6)连接所述第一带太赫兹辐射天线的光电转换器(7);所述第一光纤耦合器(2)另一方面依次通过第一移频环(4)、第二关开关(5)或第二滤波器、第三光纤耦合器(6)连接所述第一带太赫兹辐射天线的光电转换器(7)； 所述第一激光器(I)用于输出光，所述第一光纤I禹合器(2)用于将光分为第一路光和第二路光；第一光开关(2)用于将第一路光转换为光脉冲并输入第一移频环(4);第一移频环(4)用于将光脉冲转换为一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲；第二光开(5)或第二滤波器用于将输入的一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲生成一系列固定频率的光脉冲；所述第一带太赫兹辐射天线的光电转换器(7)用于将一系列固定频率的光脉冲和弟~■路光混频并福射出一系列固定频率的太赫兹脉冲。
2.根据权利要求1所述的窄线宽的太赫兹发生器，其特征在于，所述第一移频环(4)包括第二光纤耦合器(41)、第一光学延迟线(42)、第一光放大器(43)、第一移频器(44)、第二滤波器(45)以及第一光隔离器(46)； 所述第二光纤耦合器(41)的输出端一方面依次通过所述第一光学延迟线(42)、第一光放大器(43)、第一移频器(44)、第二滤波器(45)以及第一光隔离器(46)连接所述第二光纤稱合器(41)的输入端，另一方面连接所述第二光开(5);所述第二光纤稱合器(41)的输入端连接所述第一光开关(3)。
3.根据权利要求1所述的窄线宽的太赫兹发生器，其特征在于，所述第一移频环(4)包括第二光纤稱合器(41)和包括第一光学延迟线(42)、第一光放大器(43)、第一移频器(44)、第二滤波器(45)以及第一光隔离器(46)任意依次连接构成的处理电路； 所述第二光纤耦合器(41)的输出端一方面连接所述处理电路的输入端，所述处理电路的输出端连接所述第二光纤耦合器(41)的输入端，另一方面连接所述第二光开(5);所述第二光纤稱合器(41)的输入端连接所述第一光开关(3)。
4.根据权利要求1或3所述的窄线宽的太赫兹发生器，其特征在于，所述第一移频环(4)包括多个级联的移频环。
5.根据权利要求1所述的窄线宽的太赫兹发生器，其特征在于，第一激光器(I)采用工作波长在300?210nm的连续激光器。
6.根据权利要求2所述的窄线宽的太赫兹发生器，其特征在于，所述第一光开关(2)和第二光开关(5)米用机械式光开关、微电子机械系统式光开关、半导体光开关、液晶光开关、电光开关、声光开关、磁光开关或热光开关； 第一滤波器(5)采用光纤光栅型可调谐滤波器、F-P腔型可调谐滤波器或声光可调谐滤波器； 第一光放大器(43)采用半导体放大器、掺铒光纤放大器或者拉曼光纤放大器； 所述第一移频器(44)采用电光移频器或者声光移频器； 所述第二滤波器(45)采用干涉型带通滤波器、光纤光栅型带通滤波器、F-P腔型带通滤波器、光纤光栅型可调谐滤波器、F-P腔型可调谐滤波器或声光可调谐滤波器。
7.—种窄线宽的太赫兹发生器,其特征在于,包括第二激光器(8)、第三光开关(9)、第四光纤耦合器(10)、第二移频环(11)、第三移频环(12)、第七光纤耦合器(13)、第四光开关(14)以及第二带太赫兹辐射天线的光电转换器(15)； 其中，所述第二激光器(8)通过所述第三光开关(9)连接所述第四光纤耦合器(10)；所述第四光纤耦合器(10) —方面顺次连接第二移频环(11)、第七光纤耦合器(13)、第四光开关(14)和第二带太赫兹辐射天线的光电转换器(15)，另一方面顺次连接第三移频环(12)、第七光纤耦合器(13)、第四光开关(14)和第二带太赫兹辐射天线的光电转换器(15)； 所述第二激光器(8)用于输出光，第三光开关(9)用于将光生成光脉冲,所述第四光纤耦合器(10)用于将光分为第一路光脉冲和第二路光脉冲；第二移频环(11)用于将第一光脉冲转换为一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的第一光脉冲；第三移频环(12)用于将第二光脉冲转换为一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的第二光脉冲；所述第四光开关(14)用于将所述一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的第一光脉冲和所述一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的第二光脉冲生成一系列固定频率的光脉冲；所述第二带太赫兹辐射天线的光电转换器(15)用于将一系列固定频率的光脉冲进行混频,辐射出一系列固定频率的太赫兹脉冲。
8.根据权利要求7所述的窄线宽的太赫兹发生器，其特征在于，所述第二移频环(11)包括第五光纤耦合器(111)和包括第二光学延迟线(112)、第二光放大器(113)、第二移频器(114)、第三滤波器(115)以及第二光隔离器(116)任意依次连接构成的处理电路； 所述第五光纤耦合器(111)的输出端一方面连接所述处理电路的输入端，所述处理电路的输出端连接所述第五光纤耦合器(111)的输入端，另一方面连接所述第七光纤耦合器(13);所述第五光纤耦合器(111)的输入端连接所述第四光纤耦合器(10)的输出端； 所述第三移频环(12)包括第六光纤耦合器(121)和包括第三光学延迟线(122)、第三光放大器(123)、第三移频器(124)、第四滤波器(125)以及第三光隔离器(126)任意依次连接构成的处理电路； 所述第六光纤耦合器(121)的输出端一方面连接所述处理电路的输入端，所述处理电路的输出端连接所述第五光纤耦合器(121)的输入端，另一方面连接所述第七光纤耦合器(13);所述第六光纤耦合器(121)的输入端连接所述第四光纤耦合器(10)的输出端。
9.根据权利要求7或8所述的窄线宽的太赫兹发生器，其特征在于，所述第二移频环(11)和所述第二移频环(12)均包括多个级联的移频环。
10.根据权利要求7所述的窄线宽的太赫兹发生器，其特征在于，所述第二移频环(11)包括第五光纤耦合器(111)、第二光学延迟线(112)、第二光放大器(113)、第二移频器(114)、第二滤波器(115)以及第二光隔离器(116)； 所述第五光纤耦合器(111)的输出端一方面依次通过所述第二光学延迟线(112)、第二光放大器(113)、第二移频器(114)、第三滤波器(115)以及第二光隔离器(116)连接所述第五光纤稱合器(111)的输入端，另一方面连接所述第七光纤稱合器(13)的输入端；所述第五光纤I禹合器(ill)的输入端连接所述第四光纤I禹合器(?ο)的输出端； 所述第三移频环(12)包括第六光纤耦合器(121)、第二光学延迟线(122)、第二光放大器(123)、第二移频器(124)、第二滤波器(125)以及第二光隔离器(126)； 所述第六光纤耦合器(121)的输出端一方面依次通过所述第三光学延迟线(122)、第三光放大器(123)、第三移频器(124)、第四滤波器(125)以及第三光隔离器(126)连接所述第六光纤耦合器(121)的输入端，另一方面连接所述第七光纤耦合器(13)的输入端；所述第六光纤I禹合器(121)的输入端连接所述第四光纤I禹合器(10)的输出端。
【文档编号】H01S1/02GK104332803SQ201410550278
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】俞旭辉, 邹锶, 潘鸣, 侯丽伟, 谢巍, 臧元章, 周德亮, 王晓东, 王兵兵, 刘素芳, 关冉, 鲁斌, 汪瑞 申请人:中国电子科技集团公司第五十研究所