[发明专利]一种双电光频率梳式中红外光谱仪

权利要求书

1.一种双电光频率梳式中红外光谱仪，其特征在于，包括近红外连续波激光器、光纤放大器、光纤耦合器、周期性极化非线性晶体、电光频率梳生成器和滤光片各两个，以及声光移频器(106)、光电探测器和数据采集单元；各器件之间的连接关系如下：

两近红外连续波激光器(101、102)的输出端分别通过一个光纤放大器(103、104)与第一光纤耦合器(105)和声光移频器(106)的输入端连接，第一光纤耦合器(105)和声光移频器(106)均具有两个输出端，第一光纤耦合器(105)输出频率均为f₁的两路近红外激光，声光移频器(106)输出频率分别为f₂和f₂+Δf的两路近红外激光，Δf即为通过声光移频器(106)对输入的光频进行偏移的频率；第一光纤耦合器(105)和声光移频器(106)的第一输出端均接入第一周期性极化非线性晶体(107)的输入端，第一光纤耦合器(105)和声光移频器(106)的第二输出端均接入第二周期性极化非线性晶体(108)的输入端，通过两周期性极化非线性晶体(107、108)实现对输入的相应两路近红外激光的差频，分别得到频率f₁-f₂和f₁-(f₂+Δf)的两路中红外激光，两周期性极化非线性晶体(107、108)的输出端分别接入一个电光频率梳生成器(109、110)，通过两电光频率梳生成器分别生成沿输入的中红外激光的频率对称的一路电光频率梳，两路电光频率梳的重频不等；两电光频率梳生成器的输出端分别通过一个滤光片(111、112)共同接入第二光纤耦合器(113)，该光纤耦合器(113)输出的光谱信号被所述光电探测器转换为电信号后由所述数据采集单元采集。

2.根据权利要求1所述的中红外光谱仪，其特征在于，两电光频率梳生成器(109和110)的结构相同，均分别包括模拟信号发生器(201)、射频功率放大器(202)、直波导(204)和跑道形波导(205)；所述直波导(204)的输入端和输出端分别作为相应电光频率梳生成器的输入端和输出端；所述直波导(204)与跑道形波导(205)之间通过倏逝波耦合方式进行光信号的传输；所述模拟信号发生器(201)依次通过射频功率放大器(202)和射频探针(203)与位于跑道形波导(205)附近的金属电极(206)连接。

3.根据权利要求1所述的中红外光谱仪，其特征在于，两电光频率梳生成器(109、110)的结构相同，均分别包括模拟信号发生器(201)、射频功率放大器(202)和直波导(204)，所述直波导(204)的输入端和输出端分别作为相应电光频率梳生成器的输入端和输出端；所述模拟信号发生器(201)依次通过射频功率放大器(202)和射频探针(203)与位于直波导(204)附近的金属电极(206)连接。

4.根据权利要求1所述的中红外光谱仪，其特征在于，两近红外连续波激光器(101、102)选用片上可集成的二极管激光器。

5.根据权利要求1所述的中红外光谱仪，其特征在于，两周期性极化非线性晶体(107、108)的结构相同，均为片上结构。

6.根据权利要求5所述的中红外光谱仪，其特征在于，两周期性极化非线性晶体(107、108)选自铌酸锂、氮化铝、氮化镓或磷化镓。

7.根据权利要求1所述的中红外光谱仪，其特征在于，所述光电探测器选用片上可集成的光电探测器。

8.根据权利要求7所述的中红外光谱仪，其特征在于，所述片上可集成的光电探测器采用基于磷化铟的片上光电探测器、片上硅基锗光电探测器或片上硅基砷化镓光电探测器。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的中红外光谱仪，其特征在于，所述第二光纤耦合器(113)采用2×1型光纤耦合器，其输出端设置一台所述光电探测器和一台所述数据采集单元，被测物体位于第一滤光片(111)与第二光纤耦合器(113)之间。

10.根据权利要求1～8中任意一项所述的中红外光谱仪，其特征在于，所述第二光纤耦合器(113)采用2×2型光纤耦合器，其两个输出端均分别设置一台所述光电探测器和一台所述数据采集单元，被测物体位于第二光纤耦合器(113)与第一光电探测器(114)之间。