[发明专利]基于非相干光源的太赫兹互相关系统

权利要求书

1.一种基于非相干光源的太赫兹互相关系统，其特征是，包括光源模块、准太赫兹模块、电学模块和电源供应模块；准太赫兹模块包括光纤延时线、发射光混频天线和接收光混频天线，光纤延时线：用于产生光程差；发射光混频天线:在泵浦光和偏置电压的作用下产生太赫兹辐射；接收光混频天线：在太赫兹辐射和探测光的作用下生成电流信号；光源模块发出的光分为两路，一路作为泵浦光输入发射光混频天线，另一路输出到光纤延时线经延时后输出到接收光混频天线，发射光混频天线发出的太赫兹辐射也聚焦到接收光混频天线，实现信号的相干探测；电学模块包括锁相放大器:用于提高太赫兹信号的信噪比；数据采集卡:将锁相放大器输出的模拟信号转换为数字信号输出给计算机；计算机：用于光纤延时线的运动控制和数据采集卡的数据输出接收，并对采集的数据进行可视化处理；电源供应模块是指给光源模块、准太赫兹模块和电学模块三个部分提供电源的供应电源。

2.如权利要求1所述的基于非相干光源的太赫兹互相关系统，其特征是，光源模块包括放大自发辐射ASE光源：用作产生宽带光的光源；光纤隔离器：用于减少反射光对光源模块输出功率稳定性产生的不良影响；光纤滤波器：选取合适的光谱带宽，进而提高光波到太赫兹波的转换效率；放大自发辐射ASE光源控制器：用于放大自发辐射ASE光源的功率和温度控制；偏置电压源：用于为发射光混频天线提供偏置电压和锁相放大器提供参考信号。

3.如权利要求1所述的基于非相干光源的太赫兹互相关系统，其特征是，发射光混频天线和接收光混频天线是基于连续波差频产生太赫兹辐射，适用于中心波长1550nm的激光激励，其使用的材料是铟镓砷InGaAs；其将天线芯片、高阻硅半球形透镜进行集成封装，得到封装后的模块一端是光纤输入，另一端是半球形硅透镜；

4.如权利要求1所述的基于非相干光源的太赫兹互相关系统，其特征是，对于发射光混频天线，其接口除了泵浦光光纤输入接口，还有偏置电压输入接口；对于接收光混频天线，其接口除了探测光光纤输入接口，还有光电流输出接口；发射光混频天线、接收光混频天线、偏置电压源和锁相放大器联合使用进行工作。

5.如权利要求2所述的基于非相干光源的太赫兹互相关系统，其特征是，当放大自发辐射ASE光源的光辐射照射到发射光混频天线，将产生自由载流子，在偏置电压源施加外加电压的作用下，产生太赫兹辐射。接收光混频天线在放大自发辐射ASE光源的光辐射和发射光混频天线产生的太赫兹辐射的共同作用下，将产生微弱电流信号；对于接收光混频天线得到的电流信号，跨阻放大器将其进行放大并转换为电压信号进行输出；由于输出信号微弱，淹没在噪声信号之中，其需连接到锁相放大器；锁相放大器结合偏置电压源输出的参考信号，实现太赫兹信号的提取。

6.如权利要求1所述的基于非相干光源的太赫兹互相关系统，发射光混频天线和接收光混频天线之间的太赫兹传播光路根据使用需要利用太赫兹透镜或者离轴抛物面镜搭建透射式或者发射式光路。

7.如权利要求1所述的基于非相干光源的太赫兹互相关系统，其特征是，上位机与光纤延时线和数据采集卡进行通讯，从而对系统进行控制，其具体过程如下：

上位机与光纤延时线进行通讯，控制光纤延时线内部的线性导轨式平移台快速运动来对太赫兹脉冲和探测光之间的光程差进行调整，同时上位机与数据采集卡进行通讯，控制数据采集卡利用等效采样原理逐点扫描得到太赫兹脉冲的整个时域波形。

8.如权利要求1所述的基于非相干光源的太赫兹互相关系统，其特征是，将太赫兹传播光路，放置于有机玻璃罩中，通过充入干燥空气来降低空气湿度，减小空气中水蒸汽对太赫兹的吸收效果，提高信噪比。

9.如权利要求1所述的基于非相干光源的太赫兹互相关系统，其特征是，引入二维旋转扫描系统，实现角分辨扫描功能，具体方式如下：

将发射光混频天线和接收光混频天线固定在二维电动旋转台的两臂，实验样品放在二维电动旋转台的中心位置，实验中，旋转发射光混频天线所在臂，测量样品不同角度入射的效果；或者旋转接收光混频天线所在臂，测量样品不同角度出射的效果；同时也可以同步旋转两臂的角度，使得系统的太赫兹光路在反射式和透射式两种模式之间相互转换。