[发明专利]太赫兹激光的偏振调制调解装置及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹应用技术领域，特别是涉及一种太赫兹激光的偏振调制调解装置及其实现方法。

背景技术

随着人类活动的日益频繁，人们对通信速率和通信容量的需求日益增加，人类通信的频率也逐渐向太赫兹(THz)频段靠近，THz无线通信技术被认为是下一代通信应用的重要发展方向。偏振调制是光通信中的常用手段，由于缺乏有效的外调制器和相应的调制手段，到目前为止，THz频段的通信技术均采用直接调制(内调制)方式，THz频段的偏振调制技术一直未能实现，尤其是在2-5THz频段。

THz量子级联激光器(THzQCL)是一种半导体二维材料中电子从上能级跃迁到下能级而辐射出光的电子器件，具有能量转换效率高、体积小、可调制速度快以及使用寿命长等特点，由于器件发光是基于子带间的电子跃迁，THzQCL输出的激光具有很强的线偏振特性。THz量子阱探测器(THzQWP)是与THzQCL频率非常匹配的一种快速探测器，根据选择定则，二维量子阱材料中的电子只对沿生长方向有偏振分量的入射光有吸收，进而跃迁到准连续态，形成光生电流。因此，THzQWP通常采用45度斜面入射或者光栅正入射的波导结构，这使得器件对入射激光的偏振具有一定的选择性，尤其是光栅正入射的波导结构，其对入射激光偏振的选择接近线偏振特性。THzQCL和THzQWP的线偏振特性使得二者成为未来THz频段偏振调制解调技术研究中最具潜力的发射源和探测器。

以THzQCL为发射源，THzQWP为探测端，通过调节光路中线偏振片的角度，实现对THzQCL出射激光的偏振调制，再利用THzQWP对线偏振激光的选择特性完成对调制偏振激光的解调，最终实现了对线偏振激光的调制、传输和解调过程，为实现基于偏振调制的THz无线通信技术奠定基础。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种太赫兹激光的偏振调制调解装置及其实现方法，该装置及实现方法利用具有线偏振激光特性的激光源和探测器从原理上实现了对线偏振激光的调制和解调，为太赫兹频段的无线通信技术提供了一种颇具潜力的调制解调手段。

为实现上述目的及其他相关目的，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包括：驱动电源、太赫兹量子级联激光器、第一离轴抛物面镜、线偏振激光调制器、第二离轴抛物面镜、太赫兹量子阱探测器、电流放大器及示波器；

所述太赫兹量子级联激光器与所述驱动电源相连接，适于在所述驱动电源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位于所述太赫兹量子级联激光器的一侧，适于收集所述太赫兹量子级联激光器发出的线偏振激光，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；

所述线偏振激光调制器适于接收所述第一离轴抛物面镜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适于收集所述线偏振激光调制器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的敏感面上；

所述太赫兹量子阱探测器适于接收所述第二离轴抛物面镜会聚的调制后的线偏振激光，并产生相应的光电流信号；

所述电流放大器与所述太赫兹量子阱探测器相连接，适于提取所述太赫兹量子阱探测器产生的光电流信号，并将提取的光电流信号放大为电压信号输出；

所述示波器与所述电流放大器相连接，适于接收并显示所述电流放大器输出的放大电压信号。

作为本发明的太赫兹激光的偏振调制调解装置的一种优选方案，所述太赫兹量子级联激光器为端面发射结构。

作为本发明的太赫兹激光的偏振调制调解装置的一种优选方案，所述太赫兹量子级联激光器的激射频率为2THz～5THz。

作为本发明的太赫兹激光的偏振调制调解装置的一种优选方案，所述线偏振激光调制器包括线偏振片、旋转座及驱动器；

所述线偏振片固定于所述旋转座的表面；所述旋转座与所述驱动器相连接，适于在所述驱动器驱动下带动所述线偏振片旋转，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。

作为本发明的太赫兹激光的偏振调制调解装置的一种优选方案，所述线偏振片包括基底及位于所述基底表面的衍射光栅。

作为本发明的太赫兹激光的偏振调制调解装置的一种优选方案，所述基底为聚乙烯基底，所述衍射光栅为金属线形成的衍射光栅。