一種太赫茲脈寬調(diào)制器裝置及調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)領(lǐng)域調(diào)制器的設(shè)計，具體地涉及一種太赫茲脈寬調(diào)制器裝置及調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲(THz)輻射是指振蕩頻率在0.1THz-1OTHz (ITHz = 112Hz)的電磁波，此波段的電磁輻射具有很多獨特的性質(zhì):I) THz波對很多介電材料和非極性液體有很好的穿透性，因此太赫茲波可以對不透明物體進行透視成像；2)THz波另一個顯著特點是它的安全性，它的光子能量很低，對生物體安全；3)THz波段還包含了豐富的光譜信息，具有良好的光譜分辨特性。
[0003]由于在相當(dāng)長時間里太赫茲波源的問題未能很好解決，太赫茲波科學(xué)技術(shù)的發(fā)展受到很大的限制，從而使其應(yīng)用潛能未能發(fā)揮出來。太赫茲波科學(xué)技術(shù)現(xiàn)在已得到國際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，在世紀(jì)之交短短數(shù)年內(nèi)，國際上關(guān)于太赫茲波的研究機構(gòu)大量涌現(xiàn)，并取得了很多研究成果。當(dāng)前太赫茲波的功能器件是太赫茲波科學(xué)技術(shù)應(yīng)用中的重點和難點，國內(nèi)外對于太赫茲波的功能器件研究也已逐漸展開。
[0004]脈寬調(diào)制技術(shù)主要用于電力傳動或通信領(lǐng)域，常用集成芯片為核心的模擬電路對輸入信號進行調(diào)制，或者基于數(shù)字信號處理器控制載波的通斷來實現(xiàn)脈寬調(diào)制，而太赫茲領(lǐng)域的脈寬調(diào)制，由于受到調(diào)制材料的限制，調(diào)制深度和調(diào)制速度受到很大程度制約。
[0005]太赫茲波脈寬調(diào)制器是一種非常重要的太赫茲波器件，研究發(fā)現(xiàn)太赫茲波脈寬調(diào)制器在太赫茲波成像、太赫茲波醫(yī)學(xué)診斷、太赫茲波通信、太赫茲波空間天文學(xué)等太赫茲波應(yīng)用領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景，但是現(xiàn)有的太赫茲波脈寬調(diào)制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作困難、價格昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有太赫茲脈寬調(diào)制方法中調(diào)制深度不夠和調(diào)制速度慢的問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的太赫茲間接脈寬調(diào)頻裝置和方法。
[0007]太赫茲脈寬調(diào)制器裝置包括太赫茲波源(I)、準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)、高阻硅片(3)、可調(diào)諧氬離子激光器(4)、太赫茲波探測器(5)、A/D轉(zhuǎn)換器￠)、計算機(7);所述太赫茲波源(I)依次連接準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)、高阻硅片(3)、太赫茲波探測器(5)、A/D轉(zhuǎn)換器(6)和計算機(7);所述可調(diào)諧氬離子激光器(4)與太赫茲波探測器(5)并接在高阻硅片(3)和A/D轉(zhuǎn)換器
(6)之間。
[0008]所述的太赫茲波源(I)為返波振蕩器、量子級聯(lián)激光器或co2激光抽運連續(xù)波太赫茲福射源。
[0009]所述的太赫茲波源(I)工作頻率為0.1ΤΗζ-8ΤΗζο
[0010]所述的準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)為開普勒型或伽利略型準(zhǔn)直系統(tǒng)。
[0011]所述的高阻娃片⑶厚度h = 400 μ m，半徑r = 25mm，電阻率10000 Ω cm。
[0012]所述的可調(diào)諧氬離子激光器(4)工作波長514nm，光束直徑0.75mm，功率2W。
[0013]所述的太赫茲波探測器(5)為焦平面陣列探測器。
[0014]一種太赫茲脈寬調(diào)制器調(diào)制方法，包括以下步驟:
[0015]a.太赫茲波源(I)發(fā)射出太赫茲信號，經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)后到達高阻硅片(3);
[0016]b.透過高阻硅片(3)的太赫茲信號經(jīng)太赫茲波探測器(5)和A/D轉(zhuǎn)換器(6)輸入到計算機⑵；
[0017]c.通過太赫茲波探測器(5)自帶軟件對脈寬調(diào)制信號在計算機(7)上實時顯示；
[0018]d.通過可調(diào)諧氬離子激光器(4)是否照射到高阻硅片上，實現(xiàn)對太赫茲波的開、關(guān)控制，進而實現(xiàn)脈寬調(diào)制。
[0019]本發(fā)明的太赫茲脈寬調(diào)制器裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊，響應(yīng)速度快，調(diào)整方便，成本低，滿足太赫茲在成像、醫(yī)學(xué)診斷、安全檢查、信息通信、空間天文學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用的要求。
【附圖說明】
[0020]圖1太赫茲脈寬調(diào)制器裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是無外加調(diào)諧的氬離子激光時，太赫茲波通過太赫茲脈寬調(diào)制器的功率示意圖；
[0022]圖3是有外加調(diào)諧的氬離子激光時，太赫茲波通過太赫茲脈寬調(diào)制器的功率示意圖；
[0023]圖中:太赫茲波源(I)、準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)、高阻硅片(3)、可調(diào)諧氬離子激光器(4)、太赫茲波探測器(5)、A/D轉(zhuǎn)換器(6)、計算機(7) ο
【具體實施方式】
[0024]如圖1所示連續(xù)波源(I)發(fā)出信號后，經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)準(zhǔn)直，到達高阻硅片(3)，由可調(diào)諧氬離子激光器(4)是否照射到高阻硅片實現(xiàn)對該裝置的通、斷控制，計算機(7)將控制信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(6)輸入到可調(diào)諧氬離子激光器(4)控制脈寬變化情況，太赫茲波探測器(5)接收到脈寬調(diào)制信號后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(6)輸入到計算機(7)進行顯示和存儲。
[0025]太赫茲脈寬調(diào)制方法是由可調(diào)諧氬離子激光器(4)是否照射到高阻硅片上，來決定太赫茲波能否通過高阻硅片，以實現(xiàn)對太赫茲波的開、關(guān)，當(dāng)無外加氬離子激光時，高阻硅片對太赫茲波無衰減，太赫茲波可以通過高阻硅片；當(dāng)有外加的氬離子激光時，由于高阻硅片內(nèi)部產(chǎn)生光激發(fā)載流子，載流子對太赫茲波產(chǎn)生吸收作用，此時高阻硅片對太赫茲波有衰減，太赫茲波不能通過高阻硅片，通過可調(diào)諧氬離子激光器(4)實現(xiàn)脈寬調(diào)制。
[0026]實施例
[0027]選擇美國相干公司的SIFIR-50co2激光抽運連續(xù)波太赫茲輻射源，調(diào)節(jié)頻率到
2.52THzo設(shè)計的高阻硅厚度h = 400 μπι，高阻硅片的半徑為r = 25mm，高阻硅電阻率10000 Ω Cm，可調(diào)諧氬離子激光器工作波長514nm，光束直徑0.75mm,功率2W。使相應(yīng)頻率的太赫茲波聚焦在預(yù)設(shè)的高阻硅中間位置。獲得的無外加調(diào)諧的氬離子激光時，太赫茲波通過太赫茲脈寬調(diào)制器的功率如附圖2 ;有外加調(diào)諧的氬離子激光時，太赫茲波通過太赫茲脈寬調(diào)制器的功率如附圖3。
【主權(quán)項】
1.一種太赫茲脈寬調(diào)制器裝置，其特征在于:包括太赫茲波源(I)、準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)、高阻硅片(3)、可調(diào)諧氬離子激光器(4)、太赫茲波探測器(5)、A/D轉(zhuǎn)換器(6)和計算機(7); 所述太赫茲波源(I)依次連接準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)、高阻硅片(3)、太赫茲波探測器(5)、A/D轉(zhuǎn)換器(6)和計算機(7); 所述可調(diào)諧氬離子激光器(4)與太赫茲波探測器(5)并接在高阻硅片(3)和A/D轉(zhuǎn)換器(6)之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太赫茲脈寬調(diào)制器裝置，其特征在于:所述的太赫茲波源(I)為返波振蕩器、量子級聯(lián)激光器或co2激光抽運連續(xù)波太赫茲輻射源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太赫茲脈寬調(diào)制器裝置，其特征在于:所述的太赫茲波源(I)工作頻率為0.1ΤΗζ-8ΤΗζο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太赫茲脈寬調(diào)制器裝置，其特征在于:所述的準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)為開普勒型或伽利略型準(zhǔn)直系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太赫茲脈寬調(diào)制器裝置，其特征在于:所述的高阻硅片(3)厚度h = 400 μ m，半徑 r = 25mm，電阻率 10000 Ω cm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太赫茲脈寬調(diào)制器裝置，其特征在于:所述的可調(diào)諧氬離子激光器(4)工作波長514nm，光束直徑0.75mm，功率2W。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太赫茲脈寬調(diào)制器裝置，其特征在于:所述的太赫茲波探測器(5)為焦平面陣列探測器。8.一種太赫茲脈寬調(diào)制器調(diào)制方法，包括以下步驟: a.太赫茲波源(I)發(fā)射出太赫茲信號，經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)后到達高阻硅片(3); b.透過高阻硅片(3)的太赫茲信號經(jīng)太赫茲波探測器(5)和A/D轉(zhuǎn)換器(6)輸入到計算機(7); c.通過太赫茲波探測器(5)自帶軟件對脈寬調(diào)制信號在計算機(7)上實時顯示； d.通過可調(diào)諧氬離子激光器(4)是否照射到高阻硅片上，實現(xiàn)對太赫茲波的開、關(guān)控制，進而實現(xiàn)脈寬調(diào)制。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太赫茲脈寬調(diào)制器裝置及調(diào)制方法。裝置包括：太赫茲波源、準(zhǔn)直系統(tǒng)、高阻硅片、可調(diào)諧氬離子激光器、太赫茲波探測器、A/D轉(zhuǎn)換器、計算機。本發(fā)明利用準(zhǔn)直系統(tǒng)將太赫茲波準(zhǔn)直為平行光束，利用可調(diào)諧氬離子激光器控制高阻硅片上太赫茲波的通、斷，可調(diào)諧氬離子激光器經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器與計算機相連，太赫茲波探測器將探測到的脈寬調(diào)制信號送入計算機進行顯示和存儲。本發(fā)明的太赫茲脈寬調(diào)制器裝置具有系統(tǒng)簡單，響應(yīng)速度快，調(diào)整方便，制作成本低等特點，可廣泛應(yīng)用于太赫茲成像、太赫茲通信等領(lǐng)域。
【IPC分類】G02F1/01
【公開號】CN105116565
【申請?zhí)枴緾N201510593330
【發(fā)明人】申彥春, 趙國忠, 王佳, 張新群
【申請人】首都師范大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月18日