基于光子混频的可调谐连续太赫兹波辐射系统-论文.pdf

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1、第4l卷第4期中国激光V01．41，No．42014年4月CHINESEJ0URNALOFLASERSApril，2014基于光子混频的可调谐连续太赫兹波辐射系统史同璐刘建军洪治(中国计量学院太赫兹技术与应用研究所，浙江杭州310018)摘要基于光子混频原理及相干探测技术，利用外腔半导体激光器及一种蝶形交指结构低温砷化镓光电导天线，搭建了一个可调谐连续太赫兹波辐射探测系统。在室温条件下，实现了连续太赫兹波的产生及探测，其连续太赫兹波输出的线宽优于1MHz。在频率小于0．70THz时，实验获得的系统信噪比均在50dB以上。在频率为0．50THz处，

2、系统信噪比为64dB。另外，还实验研究了辐射太赫兹波电场强度与光电导天线偏置电场的关系，讨论了外腔半导体激光器模式对连续太赫兹波辐射的影响。关键词光谱学；连续太赫兹波辐射；光子混频；光电导天线；成像中图分类号O436文献标识码Adoi：10．3788／CJL2O1441．0411o0lTunableContinuous-WaveTerahertzRadiationSystemBasedonPhotomixingShiTongluLiuJianjunHongZhi(CentreforTHzResearch，ChinaJiliangUniversit

3、y，Hangzhou，Zhejiang310018，China)AbstractAroom—temperatureoperationtunablecontinuous．waveterahertz(THz)radiationanddetectionsystem．whichconsistsoftwoexterna1cavitysemiconductorlasersandaninterdigitedfingerboW-tieantennaonlowtemperatureGaAssubstrate，isestablishedbasedonphotomix

4、ingandcoherentdetectiontechnology．Thegenerationanddetectionofcontinuous—waveTHzwavearerealized。andthespectralpurityofsystemisbetterthan1MHz．Thesignal—to—noiseratio(SNR)ofthesystemisbetterthan50dBwithfrequencybelow0．70THz，andthemaximumSNRof64dBiSachievedatO．50THz．Inaddition，th

5、erelationbetweentheelectricfieldintensityoftheradiatedterahertzwaveandthebiasedelectricalfieldforthephotoconductiveantennaisexperimentallygiven，andtheimpactofmulti—longitudinalmodeoperationoftheexternalcavitysemiconductorlaseroncontinuous—waveTHzradiationiSdiscussed．Keywordss

6、pectroscopy；continuous—waveterahertzradiation；photomixing；phOtocOnductiveantenna；imagingOCIScodes300．6495；120．4820；040．5150；11O．67951引言(BWO)、量子级联激光器(QCI)和光子混频光电导太赫兹波(THz)具有许多优良特性，如良好的天线等。返波振荡器受电子束直径的限制，只能产生低频段的太赫兹波辐射，而且寿命较短。穿透性、较低的光子能量以及丰富的光谱信息等，已2002年，Kohler等们首次实现太赫兹波段的量子级逐渐

7、应用于安检、生物组织的检测、材料的无损探伤以及环境监控等方面l】]。低成本、高效的连续可联激光输出，但需要在低温环境下工作。到目前为调谐太赫兹波辐射源是影响太赫兹技术发展的一个止，其可实现的最高工作温度为186K，且主要工作在高频段(大于1．5THz)]。利用光子混频光电导重要因素，备受国内外研究者的关注，特别是对窄带光谱研究应用而言，具有重要应用价值。天线作为辐射源可以在常温下实现连续可调谐太赫连续(CW)太赫兹波辐射源主要有返波振荡器兹波的输出，采用相干探测技术，还可以同时获得相收稿日期：2013—10—25；收到修改稿日期：2013—12-

8、02基金项目：国家自然科学基金(60576042，61377108)作者简介：史同璐(1989)，女，硕士研究生，主要从事太赫兹波辐射源