[发明专利]异步光学采样和双光梳集成的太赫兹波谱系统

权利要求书

1.一种异步光学采样和双光梳集成的太赫兹波谱系统，基于多频外差原理生成射频域外差光梳信号，其特征在于，包括：

第一飞秒激光源，用于发射在频域上间隔为第一预定重复频率的飞秒级的激光脉冲，并对所述第一预定重复频率进行锁定，从而形成泵浦激光光梳；

第二飞秒激光源，用于发射在频域上间隔为第二预定重复频率的飞秒级的激光脉冲，并对所述第二预定重复频率进行锁定，从而形成探测激光光梳；

太赫兹波生成组件，设置在所述泵浦激光光梳的光路上，用于产生发射太赫兹波光梳，包含第一光电导天线；

太赫兹波汇聚组件，设置在所述发射太赫兹波光梳的光路上，用于改变该发射太赫兹波光梳的传播方向并平行传递再形成汇聚点；以及

射频域外差信号生成组件，设置在所述探测激光光梳的光路上，用于产生射频域外差光梳信号，包括第二光电导天线，该第二光电导天线位于所述聚焦点上，

其中，在所述第一光电导天线上施加有第一偏置电压，从而使得所述泵浦激光光梳通过所述第一光电导天线时，使得所述第一预定重复频率下降到太赫兹频段，进而形成所述发射太赫兹波光梳，

所述发射太赫兹波光梳和所述探测激光光梳在第二光导天线上的所述汇聚点上重合，通过多频外差过程产生射频域外差光梳信号。

2.根据权利要求1所述的异步光学采样和双光梳集成的太赫兹波谱系统，其特征在于，还包括：

双光子探测器，与所述第一飞秒激光源和所述第二飞秒激光源电连接，用于产生系统触发脉冲信号，将该系统触发脉冲信号作为系统信号采集起始点。

放大器，与所述第二光电导天线电连接，用于将射频域外差信号进行信号放大，

数据采集转换模块，与所述放大器和所述双光子探测器电连接，在触发信号的作用下进行时域信号采集，再通过对所述时域探测波谱进行傅里叶变换得到频域探测波谱，该频域探测波谱为全频域波谱。

3.根据权利要求2所述的异步光学采样和双光梳集成的太赫兹波谱系统，其特征在于，还包括：

频谱分析仪，与所述放大器电连接，用于对预定频谱段的所述频域探测波谱或全频域谱进行示波显示并分析。

4.根据权利要求1所述的异步光学采样和双光梳集成的太赫兹波谱系统，其特征在于：

其中，所述太赫兹波生成组件还包含第一聚焦透镜，

所述第一聚焦透镜和所述第一光电导天线沿所述泵浦激光光梳的传播方向依次设置，

所述第一聚焦透镜用于对所述泵浦激光光梳的光路进行聚焦从而形成第一焦点光斑，该第一焦点光斑位于第一光电导天线上。

5.根据权利要求1所述的异步光学采样和双光梳集成的太赫兹波谱系统，其特征在于：

其中，所述太赫兹波汇聚组件包含第一离轴抛面镜和第二离轴抛面镜，

所述发射太赫兹波光梳通过所述第一离轴抛面镜改变方向后平行传递至所述第二离轴抛面镜，再由该第二离轴抛面镜汇聚形成所述汇聚点，

所述第一离轴抛面镜和所述第二离轴抛面镜的镜面镀膜材料为金或银中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的异步光学采样和双光梳集成的太赫兹波谱系统，其特征在于：

其中，所述射频域外差信号生成组件包含多个反光镜和第二聚焦透镜，

所述反光镜、所述第二聚焦透镜以及所述第二光电导天线沿所述探测激光光梳的传播方向依次设置，

所述多个反光镜用于调整该探测激光光梳的光路的方向，

所述第二聚焦透镜用于对所述探测激光光梳的光路进行聚焦从而形成第二焦点光斑，该第二焦点光斑位于第二光电导天线上。

7.根据权利要求1所述的异步光学采样和双光梳集成的太赫兹波谱系统，其特征在于：

其中，所述第一预定重复频率的范围为0赫兹至100兆赫兹，

所述第一预定重复频率和所述第二预定重复频率的频率差值的范围为10赫兹至10000赫兹。

8.根据权利要求7所述的异步光学采样和双光梳集成的太赫兹波谱系统，其特征在于：

其中，所述频率差值为25赫兹。