太赫茲激光的偏振調制調解裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供一種太赫茲激光的偏振調制調解裝置，包括：驅動電源、太赫茲量子級聯激光器、第一離軸拋物面鏡、線偏振激光調制器、第二離軸拋物面鏡、太赫茲量子阱探測器、電流放大器及示波器。采用太赫茲激光的量子級聯激光器作為理想的線偏振激光源，并利用太赫茲量子阱探測器對線偏振激光的選擇特性，整個裝置無需額外的起偏器和解偏器，裝置的偏振消光比大于1000，使得采用該偏振調制裝置的通信系統具有優異的信噪比；此外通過以一定的速度快速旋轉線偏振片，將偏振方向的周期變化轉化為偏振光信號隨時間的變化，可充分滿足偏振調制解調的速度，實現信號的快速調制解調，從而為太赫茲頻段提供一種基于偏振調制解調的無線通信技術手段。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于太赫茲應用
，特別是涉及一種太赫茲激光的偏振調制調解裝置。
技術介紹
隨著人類活動的日益頻繁，人們對通信速率和通信容量的需求日益增加，人類通信的頻率也逐漸向太赫茲(THz)頻段靠近，THz無線通信技術被認為是下一代通信應用的重要發展方向。偏振調制是光通信中的常用手段，由于缺乏有效的外調制器和相應的調制手段，到目前為止，THz頻段的通信技術均采用直接調制(內調制)方式，THz頻段的偏振調制技術一直未能實現，尤其是在2-5THz頻段。THz量子級聯激光器(THzQCL)是一種半導體二維材料中電子從上能級躍遷到下能級而輻射出光的電子器件，具有能量轉換效率高、體積小、可調制速度快以及使用壽命長等特點，由于器件發光是基于子帶間的電子躍遷，THzQCL輸出的激光具有很強的線偏振特性。THz量子阱探測器(THzQWP)是與THzQCL頻率非常匹配的一種快速探測器，根據選擇定則，二維量子阱材料中的電子只對沿生長方向有偏振分量的入射光有吸收，進而躍遷到準連續態，形成光生電流。因此，THzQWP通常采用45度斜面入射或者光柵正入射的波導結構，這使得器件對入射激光的偏振具有一定的選擇性，尤其是光柵正入射的波導結構，其對入射激光偏振的選擇接近線偏振特性。THzQCL和THzQWP的線偏振特性使得二者成為未來THz頻段偏振調制解調技術研究中最具潛力的發射源和探測器。以THzQCL為發射源，THzQWP為探測端，通過調節光路中線偏振片的角度，實現對THzQCL出射激光的偏振調制，再利用THzQWP對線偏振激光的選擇特性完成對調制偏振激光的解調，最終實現了對線偏振激光的調制、傳輸和解調過程，為實現基于偏振調制的THz無線通信技術奠定基礎。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本技術的目的在于提供一種太赫茲激光的偏振調制調解裝置，該裝置利用具有線偏振激光特性的激光源和探測器從原理上實現了對線偏振激光的調制和解調，為太赫茲頻段的無線通信技術提供了一種頗具潛力的調制解調手段。為實現上述目的及其他相關目的，本技術提供一種太赫茲激光的偏振調制調解裝置，所述太赫茲激光的偏振調制調解裝置包括：驅動電源、太赫茲量子級聯激光器、第一離軸拋物面鏡、線偏振激光調制器、第二離軸拋物面鏡、太赫茲量子阱探測器、電流放大器及示波器；所述太赫茲量子級聯激光器與所述驅動電源相連接，適于在所述驅動電源的驅動信號下輻射出太赫茲線偏振激光；所述第一離軸拋物面鏡位于所述太赫茲量子級聯激光器的一側，適于收集所述太赫茲量子級聯激光器發出的線偏振激光，并將收集的所述線偏振激光改變成平行的線偏振激光傳輸至所述線偏振激光調制器；所述線偏振激光調制器適于接收所述第一離軸拋物面鏡反射的平行的線偏振激光，并將接收的所述線偏振激光進行調制；所述第二離軸拋物面鏡適于收集所述線偏振激光調制器調制后的線偏振激光，并將收集到的調制后的線偏振激光會聚于所述太赫茲量子阱探測器的敏感面上；所述太赫茲量子阱探測器適于接收所述第二離軸拋物面鏡會聚的調制后的線偏振激光，并產生相應的光電流信號；所述電流放大器與所述太赫茲量子阱探測器相連接，適于提取所述太赫茲量子阱探測器產生的光電流信號，并將提取的光電流信號放大為電壓信號輸出；所述示波器與所述電流放大器相連接，適于接收并顯示所述電流放大器輸出的放大電壓信號。作為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置的一種優選方案，所述太赫茲量子級聯激光器為端面發射結構。作為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置的一種優選方案，所述太赫茲量子級聯激光器的激射頻率為2THz～5THz。作為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置的一種優選方案，所述線偏振激光調制器包括線偏振片、旋轉座及驅動器；所述線偏振片固定于所述旋轉座的表面；所述旋轉座與所述驅動器相連接，適于在所述驅動器驅動下帶動所述線偏振片旋轉，以將接收到的線偏振激光調制為線偏振強度周期性變化的線偏振激光。作為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置的一種優選方案，所述線偏振片包括基底及位于所述基底表面的衍射光柵。作為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置的一種優選方案，所述基底為聚乙烯基底，所述衍射光柵為金屬線形成的衍射光柵。作為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置的一種優選方案，所述旋轉座為圓形旋轉盤，在所述驅動器的驅動下，所述旋轉座的最大轉速可達20轉/秒。作為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置的一種優選方案，所述太赫茲量子阱探測器的探測頻率范圍為2THz～7THz。作為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置的一種優選方案，所述太赫茲量子級聯激光器輸出激光的偏振方向與所述太赫茲量子阱探測器對激光的偏振選擇方向相平行。本技術提供太赫茲激光的偏振調制調解裝置的有益效果為：本技術采用太赫茲激光的量子級聯激光器作為理想的線偏振激光源，并利用太赫茲量子阱探測器對線偏振激光的選擇特性，整個裝置無需額外的起偏器和解偏器，裝置的偏振消光比大于1000，使得采用這種偏振調制裝置的通信系統具有優異的信噪比。此外，本技術裝置利用太赫茲量子阱探測器的快速光響應特性，通過以一定的速度快速旋轉線偏振片，將偏振方向的周期變化轉化為偏振光信號隨時間的變化，所用激光探測器具有快速響應特性，可充分滿足偏振調制解調的速度，實現信號的快速調制解調，從而可以為太赫茲頻段提供一種基于偏振調制解調的無線通信技術手段。附圖說明圖1顯示為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置的結構及光路示意圖。圖2顯示為本技術的太赫茲量子級聯激光器激光輸出示意圖圖3顯示為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置中太赫茲量子級聯激光器輸出激光經過線偏振片后到達熱探測器上的激光功率隨線偏振片角度的變化圖。圖4顯示為本技術的線偏振片構成示意圖圖5顯示為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置中太赫茲量子級聯激光器歸一化發射譜與太赫茲量子阱探測器歸一化光電流譜的對比圖。圖6顯示為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置中太赫茲量子級聯激光器輸出激光經過線偏振片后到達太赫茲量子阱探測器上的激光功率隨線偏振片角度的變化圖。圖7顯示為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置的實現方法的流程示意圖。圖8顯示為本技術的太赫茲激光的偏振調制調解裝置的實現方法中太赫茲量子阱探測器對線偏振片調制線偏振激光響應后隨時間變化的信號波形。元件標號本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太赫茲激光的偏振調制調解裝置，其特征在于，所述太赫茲激光的偏振調制調解裝置包括：驅動電源、太赫茲量子級聯激光器、第一離軸拋物面鏡、線偏振激光調制器、第二離軸拋物面鏡、太赫茲量子阱探測器、電流放大器及示波器；所述太赫茲量子級聯激光器與所述驅動電源相連接，適于在所述驅動電源的驅動信號下輻射出太赫茲線偏振激光；所述第一離軸拋物面鏡位于所述太赫茲量子級聯激光器的一側，適于收集所述太赫茲量子級聯激光器發出的線偏振激光，并將收集的所述線偏振激光改變成平行的線偏振激光傳輸至所述線偏振激光調制器；所述線偏振激光調制器適于接收所述第一離軸拋物面鏡反射的平行的線偏振激光，并將接收的所述線偏振激光進行調制；所述第二離軸拋物面鏡適于收集所述線偏振激光調制器調制后的線偏振激光，并將收集到的調制后的線偏振激光會聚于所述太赫茲量子阱探測器的敏感面上；所述太赫茲量子阱探測器適于接收所述第二離軸拋物面鏡會聚的調制后的線偏振激光，并產生相應的光電流信號；所述電流放大器與所述太赫茲量子阱探測器相連接，適于提取所述太赫茲量子阱探測器產生的光電流信號，并將提取的光電流信號放大為電壓信號輸出；所述示波器與所述電流放大器相連接，適于接收并顯示所述電流放大器輸出的放大電壓信號。...

【技術特征摘要】
1.一種太赫茲激光的偏振調制調解裝置，其特征在于，所述太赫茲激光的偏振調制調解裝置
包括：驅動電源、太赫茲量子級聯激光器、第一離軸拋物面鏡、線偏振激光調制器、第二
離軸拋物面鏡、太赫茲量子阱探測器、電流放大器及示波器；
所述太赫茲量子級聯激光器與所述驅動電源相連接，適于在所述驅動電源的驅動信
號下輻射出太赫茲線偏振激光；
所述第一離軸拋物面鏡位于所述太赫茲量子級聯激光器的一側，適于收集所述太赫
茲量子級聯激光器發出的線偏振激光，并將收集的所述線偏振激光改變成平行的線偏振激
光傳輸至所述線偏振激光調制器；
所述線偏振激光調制器適于接收所述第一離軸拋物面鏡反射的平行的線偏振激光，
并將接收的所述線偏振激光進行調制；
所述第二離軸拋物面鏡適于收集所述線偏振激光調制器調制后的線偏振激光，并將
收集到的調制后的線偏振激光會聚于所述太赫茲量子阱探測器的敏感面上；
所述太赫茲量子阱探測器適于接收所述第二離軸拋物面鏡會聚的調制后的線偏振激
光，并產生相應的光電流信號；
所述電流放大器與所述太赫茲量子阱探測器相連接，適于提取所述太赫茲量子阱探
測器產生的光電流信號，并將提取的光電流信號放大為電壓信號輸出；
所述示波器與所述電流放大器相連接，適于接收并顯示所述電流放大器輸出的放大
電壓信號。
2.根據權利要求1所述的太赫茲激光的偏振調制調解裝置，其特征在于：所述太...

【專利技術屬性】
技術研發人員：譚智勇，曹俊誠，
申請(專利權)人：中國科學院上海微系統與信息技術研究所，
類型：新型
國別省市：上海;31