窄線寬的太赫茲探測器的制造方法

窄線寬的太赫茲探測器的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種窄線寬的太赫茲探測器包括第一激光器(1)、第一光纖耦合器(2)、第一光開關(3)、第一移頻環(4)、第二關開關(5)或第一濾波器、第三光纖耦合器(6)和太赫茲探測部；其中，所述第一激光器(1)連接所述第一光纖耦合器(2)；所述第一光纖耦合器(2)一方面通過所述第三光纖耦合器(6)連接所述太赫茲探測部，另一方面依次通過第一移頻環(4)、第二關開關(5)或第二濾波器、所述第三光纖耦合器(6)連接所述太赫茲探測部。本發明探測靈敏度高，由于采用相干探測，靈敏度較高；本發明結構簡單，所用器件成熟、性能穩定、體積小，經組裝后，整個裝置體積小，重量輕。
【專利說明】窄線寬的太赫茲探測器

【技術領域】
[0001] 本發明涉及探測器，具體地，涉及一種窄線寬的太赫茲探測器。

【背景技術】
[0002] 太赫茲波是頻率0. 1?10THz(lTHz = 1012Hz)范圍內的電磁波，它對應的波長范 圍為3mm?30 y m，位于暈米波（亞暈米波）與紅外波之間。太赫茲光子對應能量范圍為 0. 414?41. 4meV，與分子和材料的低頻振動和轉動能量范圍相匹配。這些決定了太赫茲 波在電磁頻譜中的特殊位置以及在傳播、散射、反射、吸收、穿透等方面與毫米波、紅外線顯 著不同的特點和應用。而太赫茲技術也將為人們對物質的表征和操控提供很大的自由空 間。例如太赫茲輻射具有良好的時空相干特性，這為實現量子相干和量子控制提供了新的 手段。而在高分辨率連續測量和時域測量兩個方面的能力也極大地擴展了太赫茲光譜在天 體物理和大氣科學中的作用。此外，太赫茲技術在軍事領域的應用前景廣闊，主要包括目標 探測（太赫茲雷達）、保密通信、對抗、敵我識別、隱藏武器探測、武器精確制導、軍用工具測 試和安全檢測等方面。在太赫茲波段的開發和利用中，檢測太赫茲信號具有舉足輕重的意 義。因為，一方面，與較短波長的光學波段電磁波相比，太赫茲波光子能量低，背景噪聲通常 占據顯著地位；另一方面，隨著太赫茲技術在各領域特別是軍事領域中的應用的深入開展， 不斷提高接收靈敏度成為必然的要求。
[0003]目前，太赫茲信號探測技術從原理上可分為相干脈沖時域連續波探測技術和非相 干直接能量探測技術兩類。基于相干技術的太赫茲脈沖時域連續波探測技術采用與太赫茲 脈沖生成相類似的方式進行相干檢測，一類探測方法稱為太赫茲時域光譜技術（THz-TDS)， 另一類在太赫茲波低頻端選用超外差式檢測器。太赫茲非相干能量探測技術是基于熱輻射 吸收的直接能量檢測，一般只能測出太赫茲輻射強度，而不能提供其相位信息，屬非相干測 量，是一類寬帶檢測技術。由于探測的靈敏度受限于背景輻射，在太赫茲波段的高頻端一般 采用直接檢測器。
[0004] 基于外差法，利用帶太赫茲探測天線的光電轉換器可以實現太赫茲的探測。此種 探測方法具有窄線寬、靈敏度高、結構簡單、室溫工作及價格低等優點。


【發明內容】

[0005] 針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種窄線寬的太赫茲探測器。
[0006] 根據本發明的一個方面提供的窄線寬的太赫茲探測器包括第一激光器1、第一光 纖奉禹合器2、第一光開關3、第一移頻環4、第二關開關5或第一濾波器、第三光纖稱合器6和 太赫茲探測部；
[0007] 其中，所述第一激光器1連接所述第一光纖稱合器2 ;所述第一光纖稱合器2 -方 面通過所述第三光纖耦合器6連接所述太赫茲探測部，另一方面依次通過第一光開關3、第 一移頻環4、第二關開關5或第二濾波器、所述第三光纖耦合器6連接所述太赫茲探測部。
[0008] 所述第一激光器1用于輸出光，所述第一光纖稱合器2用于將光分為第一路光和 第二路光；第一光開關3用于將第一路光轉換為光脈沖并輸入第一移頻環4 ;第一移頻環 4用于將光脈沖轉換為一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的光脈沖；第二光開 5或第二濾波器用于將輸入的一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的光脈沖生成 一系列固定頻率的光脈沖；所述太赫茲探測部用于探測太赫茲波的輻射功率。
[0009] 優選地，所述太赫茲探測部包括第二光學延遲線7、第三光學延遲線8、第一帶太 赫茲探測天線的光電轉換器9、第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器10、第一太赫茲聚焦 元件11、第二太赫茲聚焦元件12、第四光學延遲線13以及第一太赫茲分光器14 ;
[0010] 其中，所述第三光纖耦合器6 -方面依次通過第二光學延遲線7、第一帶太赫茲探 測天線的光電轉換器9、第一太赫茲聚焦元件11、第四光學延遲線13連接所述第一太赫茲 分光器14,另一方面進依次通過第三光學延遲線8、第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器 10、第二太赫茲聚焦元件12連接所述第一太赫茲分光器14 ;
[0011] 所述第三光纖耦合器6用于將一系列固定頻率的光脈沖和第二路光耦合后分為 兩路在同一時刻分別輻射在第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9和第二帶太赫茲探測 天線的光電轉換器10上，從而產生光生載流子；所述第一太赫茲分光器14用于將被探測的 太赫茲波分為第一路太赫茲波和第二路太赫茲波；第一路太赫茲波經第四光學延遲線13、 第一太赫茲聚焦元件11輻射在第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9上，第二路太赫茲波 經第二太赫茲聚焦元件12輻射在第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器10上。
[0012] 優選地，所述第一移頻環4包括第二光纖耦合器41、第一光學延遲線42、第一光放 大器43、第一移頻器44、第二濾波器45以及第一光隔離器46 ;
[0013] 所述第二光纖耦合器41的輸出端一方面依次通過所述第一光學延遲線42、第一 光放大器43、第一移頻器44、第二濾波器45以及第一光隔離器46連接所述第二光纖耦合 器41的輸入端，另一方面連接所述第二光開5 ;所述第二光纖耦合器41的輸入端連接所述 第一光開關3。
[0014] 優選地，第一路太赫茲波到達第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9時與第二路 太赫茲波到達第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器10時的相位相差n/2+2n Jr，n為整數。
[0015] 優選地，所述第一移頻環4包括第二光纖耦合器41和包括第一光學延遲線42、第 一光放大器43、第一移頻器44、第二濾波器45以及第一光隔離器46任意依次連接構成的 處理電路；
[0016]所述第二光纖耦合器41的輸出端一方面連接所述處理電路的輸入端，所述處理 電路的輸出端連接所述第二光纖耦合器41的輸入端，另一方面連接所述第二光開5 ;所述 第二光纖耦合器41的輸入端連接所述第一光開關3。
[0017] 優選地，所述第一光開關2和第二光開關5米用機械式光開關、微電子機械系統式 光開關、半導體光開關、液晶光開關、電光開關、聲光開關、磁光開關或熱光開關；
[0018] 第一濾波器采用光纖光柵型可調諧濾波器、F-P腔型可調諧濾波器或聲光可調諧 濾波器；
[0019] 第一光放大器43米用半導體放大器、摻鉺光纖放大器或者拉曼光纖放大器；
[0020] 所述第一移頻器44采用電光移頻器或者聲光移頻器；
[0021] 所述第二濾波器45采用干涉型帶通濾波器、光纖光柵型帶通濾波器、F-P腔型帶 通濾波器、光纖光柵型可調諧濾波器、F-P腔型可調諧濾波器或聲光可調諧濾波器；
[0022] 所述的第一光學延遲線42采用光纖固定延遲線或基于電動平移臺的固定延遲 線.
[0023] 所述第二光學延遲線7和所述第三光學延遲線8均采用光纖可調諧延遲線、基于 電動平移臺的可調諧延遲線或基于電光晶體的可調諧延遲線；
[0024] 第四光學延遲線13采用基于電動平移臺的可調諧延遲線；
[0025] 所述的第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9和所述第二帶太赫茲探測天線的 光電轉換器10均采用帶太赫茲探測天線的基于外光電效應的光電管單元、帶太赫茲探測 天線的基于內光電效應的光電二極管單元、帶太赫茲探測天線的基于光變電阻效益的光電 導單元；
[0026] 所述的第一太赫茲聚焦元件11和第二太赫茲聚焦元件12均采用金屬拋物面鏡、 聚四氟乙烯透鏡、TPX透鏡或高阻Si透鏡。
[0027] 根據本發明的另一個方面提供的窄線寬的太赫茲探測器包括第二激光器15、第三 光開關16、第四光纖耦合器17、第二移頻環18、第三移頻環19、第七光纖耦合器20、第四光 開關21以及太赫茲探測部；
[0028] 其中，所述第二激光器15通過所述第三光開關16連接所述第四光纖耦合器17 ; 所述第四光纖耦合器17-方面順次連接第二移頻環18、第七光纖耦合器20、第四光開關21 和太赫茲探測部，另一方面順次連接第三移頻環19、第七光纖耦合器20、第四光開關21和 太赫茲探測部；
[0029] 所述第二激光器15用于輸出光，第三光開關16用于將光生成光脈沖，所述第四光 纖耦合器17用于將光分為第一路光脈沖和第二路光脈沖；第二移頻環18用于將第一光脈 沖轉換為一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的第一光脈沖；第三移頻環19用 于將第二光脈沖轉換為一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的第二光脈沖；所述 第四光開關21用于將所述一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的第一光脈沖和 所述一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的第二光脈沖生成一系列固定頻率的 光脈沖；所述太赫茲探測部用于探測太赫茲波的輻射功率。
[0030] 優選地，所述太赫茲探測部包括第八光纖耦合器22第七光學延遲線23、第八光學 延遲線24、第三帶太赫茲探測天線的光電轉換器25、第四帶太赫茲探測天線的光電轉換器 26、第三太赫茲聚焦元件27、第四太赫茲聚焦元件28、第九光學延遲線29以及第二太赫茲 分光器30 ;
[0031] 其中，所述第八光纖耦合器22 -方面依次通過第七光學延遲線23、第三帶太赫茲 探測天線的光電轉換器25、第三太赫茲聚焦元件27、第九光學延遲線29連接所述第二太赫 茲分光器30,另一方面進依次通過第八光學延遲線24、第四帶太赫茲探測天線的光電轉換 器26、第四太赫茲聚焦元件28連接所述第二太赫茲分光器30 ;所述第八光纖耦合器22連 接所述第四光開關21。
[0032] 所述第八光纖耦合器22用于將一系列固定頻率的光脈沖和第二路光耦合后分為 兩路在同一時刻分別輻射在第三帶太赫茲探測天線的光電轉換器25和第四帶太赫茲探測 天線的光電轉換器26上，從而產生光生載流子；所述第二太赫茲分光器30用于將被探測的 太赫茲波分為第一路太赫茲波和第二路太赫茲波；第一路太赫茲波經第九光學延遲線29、 第三太赫茲聚焦元件27輻射在第三帶太赫茲探測天線的光電轉換器25上，第二路太赫茲 波經第四太赫茲聚焦元件28輻射在第四帶太赫茲探測天線的光電轉換器26上。
[0033] 優選地，所述第二移頻環18包括第五光纖耦合器181和包括第五光學延遲線182、 第二光放大器183、第二移頻器184、第三濾波器185以及第二光隔離器186任意依次連接 構成的處理電路；
[0034] 所述第五光纖耦合器181的輸出端一方面連接所述處理電路的輸入端，所述處理 電路的輸出端連接所述第五光纖耦合器181的輸入端，另一方面連接所述第七光纖耦合器 20;所述第五光纖f禹合器181的輸入端連接所述第四光纖f禹合器17的輸出端；
[0035] 所述第三移頻環19包括第六光纖耦合器191和包括第三光學延遲線192、第三光 放大器193、第三移頻器194、第四濾波器195以及第三光隔離器196任意依次連接構成的 處理電路；
[0036] 所述第六光纖耦合器191的輸出端一方面連接所述處理電路的輸入端，所述處理 電路的輸出端連接所述第五光纖耦合器191的輸入端，另一方面連接所述第七光纖耦合器 20;所述第六光纖f禹合器191的輸入端連接所述第四光纖f禹合器17的輸出端。
[0037] 優選地，第一路太赫茲波到達第三帶太赫茲探測天線的光電轉換器25時與第二 路太赫茲波到達第四帶太赫茲探測天線的光電轉換器26時的相位相差Jr /2+2n Jr，n為整 數。
[0038] 與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
[0039] 1、本發明探測靈敏度高，由于采用相干探測，靈敏度較高；
[0040] 2、體積小、便攜、穩定，本發明結構簡單，所用器件成熟、性能穩定、體積小，經組裝 后，整個裝置體積小，重量輕；
[0041] 3、窄線寬、頻率穩定性高，本發明中移頻器的移頻量非常穩定，可以控制在MHz或 者更小的KHz量級，從而本發明輻射的THz線寬和頻率穩定性也在MHz或者更小的KHz量 級；
[0042] 4、價格低廉且室溫工作，本發明中所有器件都工作在室溫環境，適合室溫工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、 目的和優點將會變得更明顯：
[0044] 圖1為本發明中一種窄線寬的太赫茲探測器的結構示意圖；
[0045] 圖2為本發明中另一種窄線寬的太赫茲探測器的結構示意圖；
[0046] 圖3為本發明中一種窄線寬的太赫茲探測器的時序圖；
[0047] 圖4為本發明中另一種窄線寬的太赫茲探測器的時序圖。
[0048] 圖中：1為第一激光器1 ;2為第一光纖耦合器；3為第一光開關；4為第一移頻環； 5為第二光開關或第一濾波器；6為第三光纖f禹合器；7為第二光學延遲線；8為第三光學延 遲線；9為第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器；10為第二帶太赫茲探測天線的光電轉換 器1 ;11為第一太赫茲聚焦元件；12為第二太赫茲聚焦元件；13為第四光學延遲線；14為第 一太赫茲分光器；41為第二光纖耦合器；42為第一光學延遲線；43為第一光放大器；44為 第一移頻器；45為第二濾波器；46為第一光隔離器；15為第二激光器；16為第三光開關；17 為第四光纖耦合器；18為第二移頻環；19為第三移頻環；20為第七光纖耦合器；21為第四 光開關；22為第八光纖耦合器；23為第七光學延遲線；24為第八光學延遲線；25為第三帶 太赫茲探測天線的光電轉換器；26為第四帶太赫茲探測天線的光電轉換器；27為第三太赫 茲聚焦元件；28為第四太赫茲聚焦元件；29為第九光學延遲線；30為第二太赫茲分光器； 181為第五光纖耦合器；182為第五光學延遲線；183為第二光放大器；184為第二移頻器； 185為第三濾波器；186為第二光隔離器；191為第六光纖耦合器；192為第六光學延遲線； 193為第三光放大器；194為第三移頻器；195為第四濾波器；196為第三光隔離器。

【具體實施方式】
[0049] 下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術 人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明 的保護范圍。
[0050] 如圖1所示，在本實施例中，本發明提供的窄線寬的太赫茲探測器，包括第一激光 器1、第一光纖稱合器2、第一光開關3、第一移頻環4、第二關開關5或第一濾波器、第三光 纖耦合器6和太赫茲探測部；其中，所述第一激光器1連接所述第一光纖耦合器2 ;所述第 一光纖耦合器2 -方面通過所述第三光纖耦合器6連接所述太赫茲探測部，另一方面依次 通過第一光開關3、第一移頻環4、第二關開關5或第二濾波器、所述第三光纖耦合器6連接 所述太赫茲探測部。所述第一激光器1用于輸出光，所述第一光纖稱合器2用于將光分為 第一路光和第二路光；第一光開關2用于將第一路光轉換為光脈沖并輸入第一移頻環4 ;第 一移頻環4用于將光脈沖轉換為一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的光脈沖； 第二光開5或第二濾波器用于將輸入的一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的 光脈沖生成一系列固定頻率的光脈沖；所述太赫茲探測部用于探測太赫茲波的輻射功率。
[0051] 所述太赫茲探測部包括第二光學延遲線7、第三光學延遲線8、第一帶太赫茲探測 天線的光電轉換器9、第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器10、第一太赫茲聚焦元件11、第 二太赫茲聚焦元件12、第四光學延遲線13以及第一太赫茲分光器14 ;
[0052] 其中，所述第三光纖耦合器6 -方面依次通過第二光學延遲線7、第一帶太赫茲探 測天線的光電轉換器9、第一太赫茲聚焦元件11、第四光學延遲線13連接所述第一太赫茲 分光器14,另一方面進依次通過第三光學延遲線8、第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器 10、第二太赫茲聚焦元件12連接所述第一太赫茲分光器14 ;
[0053] 所述第三光纖耦合器6用于將一系列固定頻率的光脈沖和第二路光耦合后分為 兩路在同一時刻分別輻射在第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9和第二帶太赫茲探測 天線的光電轉換器10上，從而產生光生載流子；所述第一太赫茲分光器14用于將被探測的 太赫茲波分為第一路太赫茲波和第二路太赫茲波；第一路太赫茲波經第四光學延遲線13、 第一太赫茲聚焦元件11輻射在第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9上，第二路太赫茲波 經第二太赫茲聚焦元件12輻射在第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器10上。
[0054] 所述第一移頻環4包括第二光纖稱合器41、第一光學延遲線42、第一光放大器43、 第一移頻器44、第二濾波器45以及第一光隔離器46 ;所述第二光纖耦合器41的輸出端一 方面依次通過所述第一光學延遲線42、第一光放大器43、第一移頻器44、第二濾波器45以 及第一光隔離器46連接所述第二光纖耦合器41的輸入端，另一方面連接所述第二光開5 ; 所述第二光纖耦合器41的輸入端連接所述第一光開關3。
[0055] 如圖3所示，第一激光器1的光頻率為，光脈沖的持續時間為Tpl，脈沖間隔時 間為，第一光學延遲線42延遲時間為T, ingl，第一移頻器44的開啟為Tfsml、關閉時間為 TfS()ffi、移頻量為△&，第一移頻器44與第一光開關3的開啟時間相同。如果令第一光開關 3的開啟時間為0、T Q1、2 TQ1、3 TQ1…，關閉時間為Tpl、TQ1+Tpl、2T Q1+Tpl、3TQ1+Tpl…，那么第二光 開關5的開啟時間為義!；_、1' (11+11；_、2 1'(11+11；_、3 1'(11+11；_ -，關閉時間為11；_+1；1、 丁(^1'_1+1； 1、21'(11+4_1+1；1、31'(11+4_ 1+1；1?，其中1為整數（當被探測太赫茲波頻率既 定時，x既定）。第一激光器1輸出的連續光（頻率f\)經第一光纖稱合器2分為第一路光 和第二路光，第一路光輸入第一光開關3產生光脈沖，通過第二光纖稱合器41輸入第一移 頻環后4產生一系列在時間上等間隔〇； ingl)且在頻率上等間隔（Af\)增加的光脈沖，然后 通過第二光開關或第二濾波器產生一系列固定頻率（頻率為A+xAfi)的光脈沖，進而通過 第三光纖耦合器6與第二路光（頻率為f\) 一起分別經過第二光學延遲線7和第三光學延 遲線8,在同一時刻福射在第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9、第二帶太赫茲探測天線 的光電轉換器10上，產生光生載流子；被探測的太赫茲波（頻率為xAf\)經過第一太赫茲 分光器14分為第一路太赫茲波和第二路太赫茲波，第一路太赫茲波經第四光學延遲線13、 第一太赫茲聚焦元件11輻射在第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9上，第二路太赫茲波 經第二太赫茲聚焦元件12輻射在第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器上10,兩路太赫茲 波分別到達第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9、第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器 10的相位相差為^1/2+21^，n為整數，且這第一路太赫茲波換給第一帶太赫茲探測天線的 光電轉換器9提供電場、第二路太赫茲波換分別給第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器10 提供電場；在太赫茲電場的加速下，太赫茲探測天線中的光生載流子加速運動產生電流，此 電流正比于太赫茲波的電場幅值；分別測得電流，然后平方后求和，記為太赫茲波的輻射功 率。
[0056] 帶太赫茲探測天線的光電轉換器測得電流與光脈沖和太赫茲波到達帶太赫茲探 測天線的光電轉換器的相位差有關，即Zcos如），A為探測到太赫茲電場的幅值，爐為相位 差，為了避免測得的電流為零，使用兩個相同的帶太赫茲探測天線的光電轉換器。調節第二 光學延遲線7、第三光學延遲線8,使光脈沖在同一時刻分別經過第二光學延遲線7輻射在 第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9和第三光學延遲線8福射在第二帶太赫茲探測天線 的光電轉換器10上。第一路太赫茲波到達第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器9與第二路 太赫茲波到達第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器10的相位相差為/2+2nJr，n為整數， 那么測得的電流的平方和為

【權利要求】
1. 一種窄線寬的太赫茲探測器，其特征在于，包括第一激光器（1)、第一光纖稱合器 (2) 、第一光開關（3)、第一移頻環（4)、第二關開關（5)或第一濾波器、第三光纖稱合器（6) 和太赫茲探測部； 其中，所述第一激光器（1)連接所述第一光纖耦合器（2);所述第一光纖耦合器（2) - 方面通過所述第三光纖耦合器（6)連接所述太赫茲探測部，另一方面依次通過第一光開關 (3) 、第一移頻環（4)、第二關開關（5)或第二濾波器、所述第三光纖耦合器（6)連接所述太 赫茲探測部； 所述第一激光器（1)用于輸出光，所述第一光纖f禹合器（2)用于將光分為第一路光和 第二路光；第一光開關（3)用于將第一路光轉換為光脈沖并輸入第一移頻環（4);第一移頻 環（4)用于將光脈沖轉換為一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的光脈沖；第二 光開（5)或第二濾波器用于將輸入的一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的光 脈沖生成一系列固定頻率的光脈沖；所述太赫茲探測部用于探測太赫茲波的輻射功率。
2. 根據權利要求1所述的窄線寬的太赫茲探測器，其特征在于，所述太赫茲探測部包 括第二光學延遲線（7)、第三光學延遲線（8)、第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器（9)、第 二帶太赫茲探測天線的光電轉換器（10)、第一太赫茲聚焦元件（11)、第二太赫茲聚焦元件 (12) 、第四光學延遲線（13)以及第一太赫茲分光器（14); 其中，所述第三光纖耦合器（6) -方面依次通過第二光學延遲線（7)、第一帶太赫茲探 測天線的光電轉換器（9)、第一太赫茲聚焦元件（11)、第四光學延遲線（13)連接所述第一 太赫茲分光器（14)，另一方面進依次通過第三光學延遲線（8)、第二帶太赫茲探測天線的 光電轉換器（10)、第二太赫茲聚焦元件（12)連接所述第一太赫茲分光器（14); 所述第三光纖耦合器（6)用于將一系列固定頻率的光脈沖和第二路光耦合后分為兩 路在同一時刻分別輻射在第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器（9)和第二帶太赫茲探測 天線的光電轉換器（10)上，從而產生光生載流子；所述第一太赫茲分光器（14)用于將被探 測的太赫茲波分為第一路太赫茲波和第二路太赫茲波；第一路太赫茲波經第四光學延遲線 (13) 、第一太赫茲聚焦元件（11)輻射在第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器（9)上，第二 路太赫茲波經第二太赫茲聚焦元件（12)輻射在第二帶太赫茲探測天線的光電轉換器（10) 上。
3. 根據權利要求1或所述的窄線寬的太赫茲探測器，其特征在于，所述第一移頻環（4) 包括第二光纖耦合器（41)、第一光學延遲線（42)、第一光放大器（43)、第一移頻器（44)、第 二濾波器（45)以及第一光隔離器（46); 所述第二光纖耦合器（41)的輸出端一方面依次通過所述第一光學延遲線（42)、第一 光放大器（43)、第一移頻器（44)、第二濾波器（45)以及第一光隔離器（46)連接所述第二 光纖稱合器（41)的輸入端，另一方面連接所述第二光開（5);所述第二光纖稱合器（41)的 輸入端連接所述第一光開關（3)。
4. 根據權利要求2所述的窄線寬的太赫茲探測器，其特征在于，第一路太赫茲波到達 第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器（9)時與第二路太赫茲波到達第二帶太赫茲探測天 線的光電轉換器（10)時的相位相差n /2+2n Jr，n為整數。
5. 根據權利要求1所述的窄線寬的太赫茲探測器，其特征在于，所述第一移頻環（4) 包括第二光纖f禹合器（41)和包括第一光學延遲線（42)、第一光放大器（43)、第一移頻器 (44)、第二濾波器（45)以及第一光隔離器（46)任意依次連接構成的處理電路； 所述第二光纖耦合器（41)的輸出端一方面連接所述處理電路的輸入端，所述處理電 路的輸出端連接所述第二光纖耦合器（41)的輸入端，另一方面連接所述第二光開（5);所 述第二光纖稱合器（41)的輸入端連接所述第一光開關（3)。
6. 根據權利要求1所述的窄線寬的太赫茲探測器，其特征在于，所述第一光開關（2) 和第二光開關（5)米用機械式光開關、微電子機械系統式光開關、半導體光開關、液晶光開 關、電光開關、聲光開關、磁光開關或熱光開關； 第一濾波器采用光纖光柵型可調諧濾波器、F-P腔型可調諧濾波器或聲光可調諧濾波 器； 第一光放大器（43)采用半導體放大器、摻鉺光纖放大器或者拉曼光纖放大器； 所述第一移頻器（44)采用電光移頻器或者聲光移頻器； 所述第二濾波器（45)采用干涉型帶通濾波器、光纖光柵型帶通濾波器、F-P腔型帶通 濾波器、光纖光柵型可調諧濾波器、F-P腔型可調諧濾波器或聲光可調諧濾波器； 所述的第一光學延遲線（42)采用光纖固定延遲線或基于電動平移臺的固定延遲線； 所述第二光學延遲線（7)和所述第三光學延遲線（8)均采用光纖可調諧延遲線、基于 電動平移臺的可調諧延遲線或基于電光晶體的可調諧延遲線； 第四光學延遲線（13)采用基于電動平移臺的可調諧延遲線； 所述的第一帶太赫茲探測天線的光電轉換器（9)和所述第二帶太赫茲探測天線的光 電轉換器（10)均采用帶太赫茲探測天線的基于外光電效應的光電管單元、帶太赫茲探測 天線的基于內光電效應的光電二極管單元、帶太赫茲探測天線的基于光變電阻效益的光電 導單元； 所述的第一太赫茲聚焦元件（11)和第二太赫茲聚焦元件（12)均采用金屬拋物面鏡、 聚四氟乙烯透鏡、TPX透鏡或高阻Si透鏡。
7. -種窄線寬的太赫茲探測器，其特征在于，包括第二激光器（15)、第三光開關（16)、 第四光纖耦合器（17)、第二移頻環（18)、第三移頻環（19)、第七光纖耦合器（20)、第四光開 關（21)以及太赫茲探測部； 其中，所述第二激光器（15)通過所述第三光開關（16)連接所述第四光纖耦合器（17); 所述第四光纖耦合器（17) -方面順次連接第二移頻環（18)、第七光纖耦合器（20)、第四光 開關（21)和太赫茲探測部，另一方面順次連接第三移頻環（19)、第七光纖耦合器（20)、第 四光開關（21)和太赫茲探測部； 所述第二激光器（15)用于輸出光，第三光開關（16)用于將光生成光脈沖，所述第四 光纖耦合器（17)用于將光分為第一路光脈沖和第二路光脈沖；第二移頻環（18)用于將第 一光脈沖轉換為一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的第一光脈沖；第三移頻環 (19)用于將第二光脈沖轉換為一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的第二光脈 沖；所述第四光開關（21)用于將所述一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的第 一光脈沖和所述一系列在時間上等間隔且在頻率上等間隔增加的第二光脈沖生成一系列 固定頻率的光脈沖；所述太赫茲探測部用于探測太赫茲波的輻射功率。
8. 根據權利要求7所述的窄線寬的太赫茲探測器，其特征在于，所述太赫茲探測部包 括第八光纖耦合器（22)第七光學延遲線（23)、第八光學延遲線（24)、第三帶太赫茲探測 天線的光電轉換器（25)、第四帶太赫茲探測天線的光電轉換器（26)、第三太赫茲聚焦元件 (27)、第四太赫茲聚焦元件（28)、第九光學延遲線（29)以及第二太赫茲分光器（30); 其中，所述第八光纖耦合器（22) -方面依次通過第七光學延遲線（23)、第三帶太赫茲 探測天線的光電轉換器（25)、第三太赫茲聚焦元件（27)、第九光學延遲線（29)連接所述第 二太赫茲分光器（30)，另一方面進依次通過第八光學延遲線（24)、第四帶太赫茲探測天線 的光電轉換器（26)、第四太赫茲聚焦元件（28)連接所述第二太赫茲分光器（30);所述第八 光纖耦合器（22)連接所述第四光開關（21)。 所述第八光纖耦合器（22)用于將一系列固定頻率的光脈沖和第二路光耦合后分為兩 路在同一時刻分別輻射在第三帶太赫茲探測天線的光電轉換器（25)和第四帶太赫茲探測 天線的光電轉換器（26)上，從而產生光生載流子；所述第二太赫茲分光器（30)用于將被探 測的太赫茲波分為第一路太赫茲波和第二路太赫茲波；第一路太赫茲波經第九光學延遲線 (29)、第三太赫茲聚焦元件（27)輻射在第三帶太赫茲探測天線的光電轉換器（25)上，第二 路太赫茲波經第四太赫茲聚焦元件（28)輻射在第四帶太赫茲探測天線的光電轉換器（26) 上。
9. 根據權利要求7所述的窄線寬的太赫茲探測器，其特征在于，所述第二移頻環（18) 包括第五光纖耦合器（181)和包括第五光學延遲線（182)、第二光放大器（183)、第二移頻 器（184)、第三濾波器（185)以及第二光隔離器（186)任意依次連接構成的處理電路； 所述第五光纖耦合器（181)的輸出端一方面連接所述處理電路的輸入端，所述處理電 路的輸出端連接所述第五光纖耦合器（181)的輸入端，另一方面連接所述第七光纖耦合器 (20);所述第五光纖f禹合器（181)的輸入端連接所述第四光纖f禹合器（17)的輸出端； 所述第三移頻環（19)包括第六光纖耦合器（191)和包括第三光學延遲線（192)、第三 光放大器（193)、第三移頻器（194)、第四濾波器（195)以及第三光隔離器（196)任意依次 連接構成的處理電路； 所述第六光纖耦合器（191)的輸出端一方面連接所述處理電路的輸入端，所述處理電 路的輸出端連接所述第五光纖耦合器（191)的輸入端，另一方面連接所述第七光纖耦合器 (20);所述第六光纖耦合器（191)的輸入端連接所述第四光纖耦合器（17)的輸出端。
10. 根據權利要求9所述的窄線寬的太赫茲探測器，其特征在于，第一路太赫茲波到達 第三帶太赫茲探測天線的光電轉換器（25)時與第二路太赫茲波到達第四帶太赫茲探測天 線的光電轉換器（26)時的相位相差Jr /2+2n Jr，n為整數。
【文檔編號】G01J1/42GK104330154SQ201410550230
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】鄒鍶, 俞旭輝, 潘鳴, 侯麗偉, 謝巍, 臧元章, 周德亮, 王曉東, 王兵兵, 劉素芳, 關冉, 魯斌, 汪瑞 申請人:中國電子科技集團公司第五十研究所