[发明专利]一种太赫兹波段频率标准、标准实现及进行量值传递方法

权利要求书

1.一种太赫兹波段频率标准，其特征在于，由近红外可调谐波长源、近红外固定波长源、第一飞秒光梳及第二飞秒光梳、第一拍频模块及第二拍频模块、第一伺服环路及第二伺服环、以及一个混频器组成；

其中，第一飞秒光梳，用于提供对近红外可调谐波长源进行稳频锁定所需的标准光波长信号；第一拍频模块，用于实现近红外可调谐波长源输出波长与第一飞秒光梳特定梳齿的拍频，并将拍频后得到的误差锁定电信号通过第一伺服环路实现对近红外可调谐波长源输出波长的稳定控制，近红外可调谐波长用于产生窄线宽的近红外光；

第二飞秒光梳，用于提供近红外固定波长源进行稳频锁定所需的标准光波长信号；第二拍频模块，用于实现近红外固定波长源输出波长与第二飞秒光梳特定梳齿的拍频，并将拍频后得到的误差锁定电信号通过第二伺服环路实现对近红外固定波长源输出波长的稳定控制，近红外固定波长源可在1610nm附近的波长点输出窄线宽的近红外光；

混频器用于将入射到其上的近红外可调谐波长产生的窄线宽的近红外光，以及近红外固定波长源可在1610nm附近的波长点输出窄线宽的近红外光进行混频，从而产生单色太赫兹波。

2.如权利要求1所述的太赫兹波段频率标准，其特征在于，所述近红外可调谐波长源基于外腔半导体技术产生窄线宽的近红外光，输出波长的调谐范围为1520nm～1630nm。

3.如权利要求2所述的太赫兹波段频率标准，其特征在于，所述第一飞秒光梳和所述第二飞秒光梳均基于掺铒光纤振荡器实现，其重复频率fr和系统频移f0锁定到微波频率标准上，可精确获得光梳中每一个梳齿对应的波长值，分别用于提供对近红外可调谐波长源和近红外固定波长源进行稳频锁定所需的标准光波长信号。

4.如权利要求3所述的太赫兹波段频率标准，其特征在于，所述第一伺服环路，用于驱动近红外可调谐波长源内部的腔长控制部件，即使在外界存在干扰的情况下仍然将腔长控制在稳定状态，从而实现对近红外可调谐波长源输出波长的稳定控制。

5.如权利要求4所述的太赫兹波段频率标准，其特征在于，所述第二伺服环路，用于驱动近红外固定波长源内部的腔长控制部件，将固定波长源的输出波长进行稳定控制。

6.如权利要求5所述的太赫兹波段频率标准，其特征在于，所述混频器是非线性晶体或带偏压的光开关。

7.如权利要求6所述的太赫兹波段频率标准，其特征在于，所述混频器的输出频率范围覆盖了0.1THz～10THz的完整太赫兹波段，可通过调节近红外可调谐波长源的输出波长控制混频器输出单色太赫兹波的频率。

8.一种如权利要求1所述的太赫兹波段频率标准实现方法，包括以下步骤：

步骤1：将从近红外可调谐波长源输出的光分出一路，使其与第一飞秒光梳输出的光梳信号合束后入射至第一拍频模块，从而产生出误差锁定电信号并通过第一伺服环路，实现对近红外可调谐波长源输出频率f1的锁定控制；

步骤2：将从近红外固定波长源输出的光分出一路，使其与第二飞秒光梳输出的光梳信号合束，然后入射至第二拍频模块，产生的误差锁定电信号通过第二伺服环路，实现对近红外固定波长源输出频率f2的锁定控制；

步骤3：锁定后的频率分别为f1和f2的两束光进行合束后共同入射到混频器中，在混频器作用下产生出频率为f1-f2的太赫兹波。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤1及步骤2没有先后顺序。

10.一种利用如权利要求1所述的太赫兹频率标准进行量值传递的方法，包括步骤A或步骤B：

步骤A：在对傅里叶变换太赫兹光谱仪、太赫兹波长计等频率测量类设备进行校准时，将太赫兹源的输出频率调节至需要校准的频点，然后直接对频率测量设备进行校准；

步骤B：在对普通太赫兹源的输出频率进行校准时，将需要校准的太赫兹源输出信号与本发明所述的太赫兹频率标准产生的单色太赫兹波进行拍频，通过读取拍频信号的频率以及计算其标准偏差，即实现对被测太赫兹源输出频率以及相位噪声参数的校准。