專利名稱：太赫茲輻射源以及用于生成太赫茲輻射的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太赫茲輻射源、一種成像系統(tǒng)和/或光譜系統(tǒng)、一種用于生成太 赫茲輻射的方法、一種用于利用這種系統(tǒng)對(duì)生物、物體和材料進(jìn)行探測(cè)和/或檢查的方法 以及這種源和這種系統(tǒng)的使用。
背景技術(shù)：
電磁頻譜在太赫茲頻帶范圍內(nèi)可以提供與物質(zhì)的復(fù)雜化學(xué)成分以及與物體的介 電特性有關(guān)的信息。在這方面首先關(guān)注的是在不直接接觸的情況下來識(shí)別爆炸物。在此一 個(gè)太赫茲輻射源照射到相應(yīng)的樣品上，并分析所反射的、透射的以及散射的輻射。用于頻譜識(shí)別爆炸物的系統(tǒng)可以基于一個(gè)太赫茲輻射源和一個(gè)寬帶太赫茲探測(cè) 器，其中該太赫茲輻射源生成在寬的頻范圍內(nèi)可調(diào)的太赫茲輻射。在這種系統(tǒng)中通過太赫 茲頻率的連續(xù)調(diào)諧以及同時(shí)對(duì)相應(yīng)所接收強(qiáng)度的記錄來實(shí)現(xiàn)頻譜分解。與時(shí)域光譜相反， 其中在時(shí)域光譜中需要尤其寬帶的太赫茲輻射源，這種系統(tǒng)需要窄帶的并且可連續(xù)調(diào)諧的 太赫茲輻射源。已知的是，對(duì)于這種窄帶的、可調(diào)諧的太赫茲輻射源可以采用非線性的光學(xué)效應(yīng)、 比如差頻(Differenzfrequenz)生成。但是，為了能夠利用差頻生成，需要至少兩個(gè)不同頻率的光學(xué)脈沖。通常這種不同頻率的光學(xué)脈沖通過一種光學(xué)參數(shù)振蕩器來生成，并在一個(gè)非線性 晶體中通過差頻生成而轉(zhuǎn)換為太赫茲輻射，其中該太赫茲頻率對(duì)應(yīng)于脈沖的差頻。然而在 此成問題的是，光學(xué)參數(shù)振蕩器對(duì)于溫度波動(dòng)和沖擊是極其敏感的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的太赫茲輻射源包含有 -一個(gè)脈沖飛秒光纖激光器，
-一個(gè)脈沖形成器，
-一個(gè)光學(xué)放大器，尤其光纖放大器，以及 -一個(gè)非線性晶體，
它的激光器、脈沖形成器、光學(xué)放大器和非線性晶體被構(gòu)造和/或被設(shè)置為使得由該 激光器所生成的激光脈沖首先經(jīng)過該脈沖形成器，然后是光學(xué)放大器，然后是非線性晶體， 這一方面所具有的優(yōu)點(diǎn)是，全部部件具有尤其對(duì)于溫度波動(dòng)和沖擊的更微小的干擾敏感 性。此外，全部部件都可以是在電信頻帶內(nèi)在1550nm處運(yùn)行的部件，其從長(zhǎng)期考慮可以在 低的單位生產(chǎn)成本下來制造，這實(shí)現(xiàn)了在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用。


本發(fā)明的主題的其他優(yōu)點(diǎn)和有利的擴(kuò)展通過附圖來示出并在下文說明中來解釋。 在此要注意的是，附圖僅具有描述性特征并且其意圖并不在于將本發(fā)明局限于任何的形式。其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種太赫茲輻射源的示意性框圖；以及 圖2示出了用于描繪激光脈沖在經(jīng)過具有高斯形濾波特征的脈沖形成器之前和之后 的頻域圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出，根據(jù)本發(fā)明的太赫茲輻射源包含有脈沖飛秒光纖激光器1、脈沖形成器 2、光學(xué)放大器3和非線性晶體4。根據(jù)本發(fā)明，其如圖1所示如此來構(gòu)造和/或布置，使得 由該激光器1所生成的激光脈沖I、II、III、IV首先經(jīng)過脈沖形成器2、然后經(jīng)過光學(xué)放大 器3，然后經(jīng)過非線性晶體4。在本發(fā)明的范疇內(nèi)，光纖激光器理解為一種固體激光器，其激光激發(fā)介質(zhì)形成了 一個(gè)比如鉺、鐿和/或釹摻雜的玻璃纖維。這種激光器有利地生成了高輻射強(qiáng)度的光線，并 具有穩(wěn)定的構(gòu)造、轉(zhuǎn)換過程的高效率以及通過纖維大表面的良好冷卻。在本發(fā)明的范疇內(nèi)，飛秒光纖激光器理解為一種光纖激光器，其生成時(shí)長(zhǎng)在飛秒 范圍內(nèi)的激光脈沖。在此該飛秒范圍理解為從> 50fs到< 500fs的范圍。在本發(fā)明的范疇內(nèi)，脈沖形成器理解為一種裝置，其把激光脈沖I轉(zhuǎn)換為其頻譜 在不同頻率處具有至少兩個(gè)最大值的激光脈沖II，和/或其把一個(gè)激光脈沖I轉(zhuǎn)換為至少 兩個(gè)不同頻率的激光脈沖II。比如脈沖形成器理解為一種裝置，其把激光脈沖I轉(zhuǎn)換為其 頻譜在不同頻率上具有兩個(gè)最大值的激光脈沖II，或者其把一個(gè)激光脈沖I轉(zhuǎn)換為兩個(gè)不 同頻率的激光脈沖II。這種裝置還尤其被稱作“脈沖成形器”。該脈沖形成器可以但不必須 包含有光學(xué)元件或組件以進(jìn)行脈沖擴(kuò)展、脈沖壓縮或啁啾聲補(bǔ)償。在本發(fā)明的范疇內(nèi)，所述 概念“啁啾聲”理解為由于光學(xué)元件(光纖、棱鏡等)的分散特征而產(chǎn)生的脈沖的時(shí)間失真。在本發(fā)明的范疇內(nèi)，光學(xué)放大器理解為一種裝置，其把一個(gè)波長(zhǎng)或一個(gè)波長(zhǎng)范圍 的輸入光學(xué)信號(hào)進(jìn)行放大，并作為同一波長(zhǎng)或同一波長(zhǎng)范圍的光學(xué)信號(hào)來再現(xiàn)。該光學(xué)放 大器可以但不必須包含有光學(xué)元件或組件以進(jìn)行脈沖擴(kuò)展、脈沖壓縮或啁啾聲補(bǔ)償。通過本發(fā)明的太赫茲輻射源可以有利地生成窄帶的、在一個(gè)寬的頻率范圍內(nèi)可調(diào) 的太赫茲輻射。在此在本發(fā)明的范疇內(nèi)，太赫茲輻射理解為在> 15 4!11至< 1000 μ m范圍 內(nèi)的電磁輻射。作為窄帶可以理解為具有> 1千兆赫茲至< 1太赫茲寬度、尤其>20千兆 赫茲至< 200千兆赫茲寬度的一種太赫茲輻射。》0. 3太赫茲至< 20太赫茲、比如> 0. 3 太赫茲或> 0. 5太赫茲或> 1太赫茲至< 3太赫茲或至< 5太赫茲或至< 10太赫茲的頻 率范圍可以理解為寬的。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的范疇內(nèi)，該光學(xué)放大器3是一種比如鉺摻雜的光 纖放大器。在此在本發(fā)明的范疇內(nèi)，光纖放大器理解為用于在玻璃光纖光波導(dǎo)(光導(dǎo))中傳 導(dǎo)的光信號(hào)的光學(xué)泵式(g印umpter)功率放大器。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案的范疇內(nèi)，該光纖激光器1生成時(shí)長(zhǎng)從> 50fs至 (500fs、比如為IOOfs的激光脈沖。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案的范疇內(nèi)，該光纖激光器1的中心波長(zhǎng)處于從 彡1500nm至彡1600nm的范圍內(nèi)，比如從彡1530nm至彡1570nm。比如該激光器的中心波長(zhǎng) 可以為1550nm。另外該光纖激光器1可以是一種雙套光纖激光器。
在本發(fā)明的范疇內(nèi)，該脈沖形成器2可以把該激光脈沖I不僅對(duì)稱地、而且非對(duì)稱 地劃分為不同頻率的至少兩個(gè)激光脈沖II。如果由該光纖激光器1所生成的激光脈沖I是 對(duì)稱的，那么就比如可以采用對(duì)稱劃分的脈沖形成器2。如果由該光纖激光器1所生成的激 光脈沖I是非對(duì)稱的，那么就可以有利地如此來采用非對(duì)稱劃分的脈沖形成器2，使得它通 過它的非對(duì)稱性來消除由該光纖激光器1所生成的激光脈沖I的非對(duì)稱性。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案的范疇內(nèi)，該脈沖形成器2是一種基于光柵的脈沖 形成器、基于棱鏡的脈沖形成器或具有集成的法布里-珀羅(Fabry-P6r0t)過濾器的馬 赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉儀。優(yōu)選地該馬赫-曾德干涉儀在此包含有一個(gè)第一分束器(也稱作“分光鏡”)、比如 一個(gè)第一 Y光纖耦合器，以把該激光脈沖I劃分為一個(gè)第一和一個(gè)第二激光脈沖，還包含 有一個(gè)第一法布里-珀羅過濾器，以從該第一激光脈沖中濾出一個(gè)頻率，還包含有一個(gè)第 二法布里-珀羅過濾器，以從該第二激光脈沖中濾出另一頻率，并包含有一個(gè)第二分束器 (“分光鏡”)、比如一個(gè)第二 Y光纖耦合器，以把該第一和第二激光脈沖相疊加。在本發(fā)明的范疇內(nèi)，分束器理解為一種裝置，該裝置把入射的光束劃分為兩個(gè)光 束，或者把兩個(gè)入射光束相疊加。在本發(fā)明的范疇內(nèi)，Y光纖耦合理解為一種元件，該元件 把位于玻璃光纖中的光信號(hào)劃分到兩個(gè)玻璃光纖，或者把來自兩個(gè)玻璃光纖的信號(hào)疊加到 一個(gè)唯一的玻璃光纖中。在這種馬赫-曾德干涉儀中，最初的激光脈沖I通過該第一分束器被劃分到馬 赫-曾德干涉儀的兩個(gè)干涉儀分支中。在這兩個(gè)分支中存在各一個(gè)法布里-珀羅過濾器， 該過濾器分別從激光光譜中濾出一個(gè)頻率。這兩個(gè)比如洛倫茲形的線接著在第二分束器中 又被疊加，并傳輸?shù)皆摴鈱W(xué)放大器3。該法布里-珀羅過濾器在此可以是常規(guī)的、比如基于固體介電結(jié)構(gòu)的法布里-珀 羅過濾器。在這種情況下，在兩個(gè)被劃分的激光脈沖之間的頻差比如可以通過法布里-珀 羅過濾器的傾斜來調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施方案的范疇內(nèi)，該法布里-珀羅過濾器是微電機(jī) 械法布里-珀羅過濾器或者M(jìn)EMS諧振器(MEMS:microelectro mechanical System，微電機(jī) 械系統(tǒng))。在這種情況下，在兩個(gè)被劃分的激光脈沖之間的頻差比如可以通過在法布里-珀 羅過濾器的鏡面單元之間距離的、尤其電控的變化來調(diào)節(jié)。該微電機(jī)械法布里-珀羅過濾器在此可以集成在一個(gè)玻璃光纖元件中。在一個(gè)實(shí) 施方案的范疇內(nèi)，該馬赫-曾德干涉儀比如包含有一個(gè)第一 Y光纖耦合器，以把該激光脈沖 I劃分為一個(gè)第一和一個(gè)第二激光脈沖，并包含有一個(gè)第一微電機(jī)械的、集成在一個(gè)玻璃光 纖元件中的法布里-珀羅過濾器，以從該第一激光脈沖中濾出一個(gè)頻率，還包含有一個(gè)第 二微電機(jī)械的、集成在玻璃光纖元件中的法布里-珀羅過濾器，以從該第二激光脈沖中濾 出另一頻率，還包含有一個(gè)第二 Y光纖耦合器，以把該第一和第二激光脈沖相疊加。在本發(fā)明的范疇內(nèi)，作為非線性晶體比如可以采用一種DAST晶體(DAST: 4’ -dim ethylamino-N-methyl-4-stilbazolium tosylate)、ZnTe 晶體、CdTe 晶體或 GaAs 晶體。本發(fā)明的另一主題是用于利用根據(jù)本發(fā)明的一種太赫茲輻射源來生成太赫茲輻 射的一種方法，其中該方法包含有以下的方法步驟
1.通過該激光器1來生成尤其具有寬頻分布的激光脈沖I，
62.通過該脈沖形成器2把該激光脈沖I轉(zhuǎn)換為
-激光脈沖II，其頻譜具有至少兩個(gè)在不同的頻率上的最大值，和/或 -至少兩個(gè)不同頻率的激光脈沖II ；
3.通過該光學(xué)放大器3來放大
-該激光脈沖II，成為一個(gè)放大的激光脈沖III，其中該激光脈沖II的頻譜具有至少兩 個(gè)在不同頻率上的最大值，和/或
-不同頻率的激光脈沖II，成為放大的激光脈沖III，以及
4.通過該非線性晶體4
-通過在放大的激光脈沖III的不同頻率的最大值之間差頻fTHz進(jìn)行差頻生成，和/或 -通過在放大的激光脈沖III的不同頻率之間差頻fTHz進(jìn)行差頻生成， 來生成太赫茲輻射IV。具有“寬頻分布”的激光脈沖I比如可以理解為具有從> 5THz至< IOTHz寬度的 頻率分布的激光脈沖。該激光脈沖I比如可以利用基于光柵的或基于棱鏡的脈沖形成器2而被轉(zhuǎn)換為一 個(gè)激光脈沖II，該激光脈沖II的頻譜具有至少兩個(gè)在不同頻率上的最大值。通過作為脈沖 形成器2的具有集成法布里-珀羅過濾器的馬赫-曾德干涉儀，該激光脈沖I可以被轉(zhuǎn)換 為至少兩個(gè)不同頻率的激光脈沖II。該太赫茲輻射IV的頻率可以通過該脈沖形成器2的連續(xù)調(diào)諧、尤其通過差頻fTHz 的連續(xù)調(diào)諧而被調(diào)節(jié)。如圖2中所示，優(yōu)選地不僅被轉(zhuǎn)換的激光脈沖II、而且被放大的激光脈沖III都具 有對(duì)稱的脈沖形狀。由于光學(xué)放大器3的可能非線性而出現(xiàn)的脈沖形狀的失真都可以通過 該脈沖形成器2通過對(duì)輸入到該光學(xué)放大器3中的脈沖形狀I(lǐng)I所進(jìn)行的相應(yīng)匹配而被均 衡。比如該頻譜分布III、尤其在該光學(xué)放大器3之后所測(cè)量的脈沖形狀可以通過一個(gè)未示 出的邏輯裝置、比如微處理器來計(jì)算出為獲得對(duì)稱脈沖形狀I(lǐng)II所需的脈沖形狀I(lǐng)I，并通 過該邏輯裝置的輸出如此來調(diào)節(jié)該脈沖形成器2，使得該脈沖形成器生成為獲得對(duì)稱脈沖 形狀I(lǐng)II所需的、尤其非對(duì)稱的脈沖形狀I(lǐng)I。根據(jù)本發(fā)明的方法從而有利地適于生成窄帶的、在寬的頻率范圍內(nèi)可調(diào)的太赫茲輻射。圖1示出，在本發(fā)明方法的范疇內(nèi)，由該飛秒光纖激光器1來生成比如具有時(shí)長(zhǎng)在 IOOfs范圍內(nèi)的激光脈沖I。該激光脈沖I被輸入到一個(gè)脈沖形成器2中。該脈沖形成器 2相應(yīng)地把激光脈沖I轉(zhuǎn)換為激光脈沖II，其中該激光脈沖II的頻譜具有至少兩個(gè)在不同 頻率上的最大值，和/或轉(zhuǎn)換為至少兩個(gè)不同頻率的激光脈沖II。在圖2中示出了激光脈沖I的這種轉(zhuǎn)換。圖2在此示出了利用基于高斯的脈沖形 成器在頻域中對(duì)激光脈沖I的轉(zhuǎn)換。圖2示出，從該光纖激光器所生成的激光脈沖I中通過該脈沖形成器2來選擇具 有寬度Y的兩個(gè)頻譜線，其中心頻率相差頻率fTHz。圖2還示出，這兩個(gè)頻譜線在所示的優(yōu) 選實(shí)施方案的范疇內(nèi)對(duì)稱地布置于最初的中心激光波長(zhǎng)I附近。但是，在本發(fā)明的另一實(shí) 施方案的范疇內(nèi)也可以是一種非對(duì)稱的分布，尤其非對(duì)稱的布置。該差頻fTHz可以借助脈 沖形成器2的連續(xù)調(diào)諧來達(dá)到，其中該差頻對(duì)應(yīng)于接著所生成的太赫茲輻射IV的頻率。在經(jīng)過該脈沖形成器2之后，由該脈沖形成器2所構(gòu)造的脈沖形狀I(lǐng)I在該光學(xué)放大器3、尤其 光纖放大器中如此被放大，使得在非線性晶體4的非線性材料中的電場(chǎng)足以通過該非線性 晶體4來激發(fā)非線性效應(yīng)。被放大的激光脈沖III最后到達(dá)該非線性晶體4，通過該非線性 晶體借助非線性效應(yīng)來生成具有太赫茲fTHz的太赫茲輻射IV。該非線性效應(yīng)在此尤其可以 是差頻生成。在此該太赫茲輻射IV的線寬度Y基本等于在該脈沖形成器中所過濾的兩個(gè)頻率 II的寬度Y。通過改變一個(gè)或兩個(gè)頻譜線的頻率，可以在一個(gè)非常寬的范圍內(nèi)改變?cè)摬铑l fTHz，并從而改變?cè)撎掌澼椛銲V的頻率。根據(jù)本發(fā)明的太赫茲輻射源的最小頻率在此近 似通過該寬度Y來給出。根據(jù)本發(fā)明的太赫茲輻射源的最大頻率按照數(shù)量級(jí)由最初的激 光脈沖I在頻率空間中的寬度而得出。另外本發(fā)明還涉及一種成像系統(tǒng)和/或光譜系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含有根據(jù)本發(fā)明的一 種太赫茲輻射源和用作探測(cè)器的一種太赫茲輻射傳感器。在此根據(jù)本發(fā)明的太赫茲輻射源 和太赫茲輻射傳感器針對(duì)要檢查的對(duì)象不僅被設(shè)置為使得該太赫茲輻射傳感器對(duì)透射過 該對(duì)象之后所剩余的輻射進(jìn)行探測(cè)，而且該太赫茲輻射傳感器還對(duì)由該對(duì)象所反射的和/ 或散射的輻射進(jìn)行探測(cè)。因此該太赫茲輻射源、太赫茲輻射傳感器以及該對(duì)象不僅可以沿 著一個(gè)軸來布置，其中該對(duì)象設(shè)置在該太赫茲輻射源和太赫茲輻射傳感器之間，而且還可 以相互不沿著一個(gè)軸對(duì)著設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)有利地實(shí)現(xiàn)了在太赫茲范圍中的實(shí)時(shí)光 譜以及在太赫茲范圍內(nèi)的成像探測(cè)。在根據(jù)本發(fā)明的成像系統(tǒng)和/或光譜系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的范疇內(nèi)涉及一種多 頻譜成像系統(tǒng)和/或光譜系統(tǒng)，該系統(tǒng)除了太赫茲輻射傳感器之外還包含有其他的輻射傳 感器、尤其是用于不可見的、近紅外、和/或紅外范圍的輻射的傳感器。此外本發(fā)明還涉及一種用于利用本發(fā)明的系統(tǒng)來探測(cè)和/或檢查生物、尤其人和 動(dòng)物、物體和材料的方法。該方法尤其可以基于頻率范圍光譜。優(yōu)選地根據(jù)本發(fā)明的太赫茲 輻射源在根據(jù)本發(fā)明的方法中輻射出一個(gè)窄的太赫茲帶，該太赫茲帶比如具有從> 1千兆 赫茲至< 1太赫茲、尤其從> 20千兆赫茲至< 200千兆赫茲的寬度，該太赫茲帶在一個(gè)寬 的頻率范圍內(nèi)、比如在> 0.3太赫茲至彡20太赫茲的范圍內(nèi)、比如從> 0.3太赫茲或從 ^ 0. 5太赫茲或者從> 1太赫茲至< 3太赫茲或至< 5太赫茲或至< 10太赫茲的范圍內(nèi) 進(jìn)行變化，其中透射的、反射的和/或散射的輻射通過尤其寬帶的太赫茲輻射傳感器而被 探測(cè)、尤其被測(cè)量。在此寬帶太赫茲輻射傳感器比如理解為一種太赫茲輻射傳感器，其探測(cè) 間隔為> 0. 3太赫茲至< 20太赫茲，尤其> 0. 3太赫茲或> 0. 5太赫茲或者> 1太赫茲或 者> 1. 5太赫茲至< 2. 5太赫茲或至< 3太赫茲或至< 5太赫茲或至< 10太赫茲。該太 赫茲輻射傳感器的測(cè)量結(jié)果在本發(fā)明方法的范疇內(nèi)可以通過一個(gè)輸出設(shè)備、比如顯示器、 屏幕或打印機(jī)而被輸出。另外本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的太赫茲輻射源、根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和/或根據(jù)本 發(fā)明方法在監(jiān)控/安保技術(shù)、運(yùn)輸、生產(chǎn)、包裝、生命、科學(xué)和/或醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用。本發(fā) 明尤其涉及根據(jù)本發(fā)明的太赫茲輻射源、根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和/或根據(jù)本發(fā)明的方法為了 探測(cè)和/或檢查生物尤其人和動(dòng)物、物體和材料尤其爆炸物、比如在邊界安全控制中、在過 境建筑物如機(jī)場(chǎng)和車站中、在交通工具如火車、汽車、飛機(jī)和/或輪船中、和/或在大型活動(dòng) 中、為了建筑、房間和移動(dòng)工具的防盜保險(xiǎn)、為了醫(yī)療目的和/或?yàn)榱藷o損檢驗(yàn)工件(“無損檢驗(yàn)”)、尤其由塑料構(gòu)成的工件而進(jìn)行的應(yīng)用。比如根據(jù)本發(fā)明的太赫茲輻射源、根據(jù)本發(fā) 明的系統(tǒng)和/或根據(jù)本發(fā)明的方法可以應(yīng)用在一種多頻譜照相機(jī)中以用于敏感基礎(chǔ)設(shè)施 和邊界的出入控制、用于無損工件檢驗(yàn)、用于監(jiān)控包裝機(jī)器或用于確定生物組織的化學(xué)成 分。
權(quán)利要求
1.一種太赫茲輻射源，尤其用于生成窄帶的、在寬的頻率范圍內(nèi)可調(diào)的太赫茲輻射，其 包含有-脈沖飛秒光纖激光器(1)，-脈沖形成器(2)，-光學(xué)放大器(3)，以及-非線性晶體(4)，其中該激光器(1)、脈沖形成器(2)、光學(xué)放大器(3)和非線性晶體(4)被構(gòu)造和/或設(shè) 置為使得由該激光器(1)所生成的激光脈沖(I，II, III，IV)首先經(jīng)過該脈沖形成器(2)、然 后經(jīng)過該光學(xué)放大器(3)，并然后經(jīng)過該非線性晶體(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲輻射源，其特征在于，該光學(xué)放大器(3)是光纖放大ο
3 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太赫茲輻射源，其特征在于，該激光器(1)生成時(shí)長(zhǎng)從 彡50fs至< 500fs的激光脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的太赫茲輻射源，其特征在于，該激光器(1)的中心波 長(zhǎng)位于從彡1500nm至；^ 1600nm的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的太赫茲輻射源，其特征在于，該脈沖形成器(2)是 基于光柵的脈沖形成器、基于棱鏡的脈沖形成器或者具有集成的法布里-珀羅過濾器的馬 赫-曾德干涉儀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的太赫茲輻射源，其特征在于，該馬赫-曾德干涉儀包 含有-第一分束器，用于把該激光脈沖劃分為一個(gè)第一和一個(gè)第二激光脈沖，-第一法布里-珀羅過濾器，用于從該第一激光脈沖中濾出一個(gè)頻率，以及第二法布 里-珀羅過濾器，用于從該第二激光脈沖中濾出另一頻率，以及-第二分束器，用于把該第一和第二激光脈沖相疊加。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的太赫茲輻射源，其特征在于，該第一和/或第二分束 器是Y光纖耦合器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的太赫茲輻射源，其特征在于，該法布里-珀羅過濾器 是微電機(jī)械法布里-珀羅過濾器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的太赫茲輻射源，其特征在于，該太赫茲輻射源生成 寬度從> 1千兆赫茲至< 1太赫茲的太赫茲輻射，其中該太赫茲輻射在從>0.3太赫茲至 (20太赫茲的頻率范圍內(nèi)是可調(diào)的。
10.利用根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的太赫茲輻射源來生成太赫茲輻射、尤其來生成 窄帶的、在寬的頻率范圍內(nèi)可調(diào)的太赫茲輻射的方法，該方法所包含的方法步驟是·1.通過該激光器(1)來生成該激光脈沖(I)，·2.通過該脈沖形成器(2)把該激光脈沖(I)轉(zhuǎn)換為-激光脈沖(II)，其頻譜具有至少兩個(gè)在不同頻率上的最大值，和/或-至少兩個(gè)不同頻率的激光脈沖(II)；·3.通過該光學(xué)放大器(3)來放大-該激光脈沖(II)成為放大的激光脈沖(III)，其中該激光脈沖(II)的頻譜具有至少兩個(gè)在不同頻率上的最大值，和/或-不同頻率的激光脈沖(I I)成為放大的激光脈沖(I II)，以及 .4.通過該非線性晶體(4)-通過在放大的激光脈沖(III)的不同頻率處的最大值之間的差頻(fTHz)進(jìn)行差頻生 成，和/或-通過在放大的激光脈沖(III)的不同頻率之間的差頻(fTHz)進(jìn)行差頻生成，來生成太赫茲輻射(IV)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該太赫茲輻射(IV)的頻率通過該脈沖 形成器(2)的連續(xù)調(diào)諧、尤其通過該差頻(fTHz)的連續(xù)調(diào)諧而被調(diào)節(jié)。
12.—種成像系統(tǒng)和/或光譜系統(tǒng)，其包含有根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的太赫茲輻 射源和太赫茲輻射傳感器。
13.利用根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，用于探測(cè)和/或檢查生物、尤其人和動(dòng)物、物體 和材料的方法，其中該太赫茲輻射源輻射出一個(gè)窄的太赫茲帶，該太赫茲帶在寬的頻率范 圍內(nèi)被改變，其中所透射的、反射的和/或散射的輻射通過該太赫茲輻射傳感器而被探測(cè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的太赫茲源和/或根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)在監(jiān) 控/安保技術(shù)、運(yùn)輸、生產(chǎn)、包裝、生命科學(xué)和/或醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用，尤其用于探測(cè)和/或 檢查生物、物體和材料、比如在邊界安全控制中、在過境建筑物中、在交通工具中、和/或在 大型活動(dòng)中、用于建筑、房間和移動(dòng)工具的防盜保險(xiǎn)、用于醫(yī)療目的和/或用于無損檢驗(yàn)工 件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太赫茲輻射源，其包含有一個(gè)脈沖飛秒光纖激光器(1)、一個(gè)脈沖形成器(2)、一個(gè)光學(xué)放大器(3)、以及一個(gè)非線性晶體(4)，其中該激光器(1)、脈沖形成器(2)、光學(xué)放大器(3)和非線性晶體(4)如此來構(gòu)造和/或設(shè)置，使得由該激光器(1)所生成的激光脈沖I,II,III,IV首先經(jīng)過該脈沖形成器(2)，然后經(jīng)過該光學(xué)放大器(3)，并然后經(jīng)過該非線性晶體(4)；一種成像系統(tǒng)和/或光譜系統(tǒng)；用于生成太赫茲輻射的一種方法；用于利用這種系統(tǒng)來探測(cè)和/或檢查生物、物體和材料的一種方法；以及這種源和這種系統(tǒng)的使用。
文檔編號(hào)G02F1/35GK102119359SQ200980130503
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者M·蒂爾, S·孔德曼, U·卡爾曼 申請(qǐng)人:羅伯特.博世有限公司