[发明专利]一种基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器

说明书

技术领域

本发明涉及信号探测技术领域，特别是指一种基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器。

背景技术

太赫兹探测是太赫兹技术发展的一项关键技术，是太赫兹技术投入到实际应用的关键环节。目前太赫兹辐射源的功率普遍都较低，因此发展高灵敏度、高信噪比的太赫兹探测技术尤为重要。太赫兹的探测方法比较多，依据太赫兹辐射的形式不同，可以将它们大致分为太赫兹脉冲辐射的探测和太赫兹连续波信号的探测两类。其中对于太赫兹脉冲的探测，电光取样是目前应用最广的相干太赫兹脉冲探测方法。现有的太赫兹探测采用传统的硅光二极管将激光能量转化成电信号的转换效率较低，使得太赫兹信号信噪比教低，这将影响对太赫兹的探测能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器，以解决太赫兹信号信噪比低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器,所述基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器包括：电光晶体、λ/4波片、偏振分束镜和差分探测器，所述差分探测器包括雪崩二极管和配阻，所述雪崩二极管与所述配阻连接。

优选的，所述雪崩二极管上施加反向偏压。

优选的，所述施加反向偏压的电压为10V至60V。

优选的，所述施加反向偏压的电压为20V。

优选的，所述施加反向偏压的电压为30V。

优选的，所述雪崩二极管的阻值为所述配阻阻值的2至400倍。

优选的，所述雪崩二极管的阻值为所述配阻阻值的200倍。

优选的，所述雪崩二极管与电流前置放大器连接。

优选的，所述差分探测器包括两个雪崩二极管，所述雪崩二极管与配阻并联。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过在差分探测器中设置雪崩二极管和配阻，并将所述雪崩二极管与所述配阻连接，大大提升太赫兹信号的信噪比和动态范围。

附图说明

图1为本发明的基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器结构图；

图2为本发明的基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器的雪崩二极管加压测试电路图；

图3为本发明的基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器的雪崩二极管加偏压信噪比分析；

图4为本发明的基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器的配阻测试电路原理图及实物图；

图5本发明的基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器的二极管接不同电阻信噪比分析图；

图6本发明的基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器的二极管接前置放大器的探测性能比较示意图；

图7为本发明太赫兹探测器(S2384)与自平衡探测器(ABL)的信噪比比较示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

电光取样方法对太赫兹脉冲进行探测，利用激光光束和太赫兹脉冲共线经过晶面取向为<110>的电光晶体，太赫兹脉冲照射到电光晶体上，电光晶体的折射率椭球将会被其改变，这种改变将会引起探测激光的偏振状态由线偏振变为椭圆偏振，再经偏振分束镜(常用的是渥拉斯顿棱镜)，分为s偏振和p偏振两束，而这两束光的光强差则正比于太赫兹电场。使用差分探测器可以将这两束光的光强差转换为电流差，从而探测到太赫兹电磁辐射脉冲的电场信息。

如图1所示，本发明的实施例的一种基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器，所述基于电光取样原理的太赫兹脉冲探测器包括：电光晶体1、λ/4波片、偏振分束镜2和差分探测器3，λ/4波片位于电光晶体1和偏振分束镜2之间，所述差分探测器包括雪崩二极管4和配阻5，所述雪崩二极管4与所述配阻5连接。

优选的，所述雪崩二极管4上施加反向偏压。

优选的，所述施加反向偏压的电压为10V至60V。

优选的，所述施加反向偏压的电压为20V。

优选的，所述施加反向偏压的电压为30V。

其中，雪崩二极管自身在加反向偏压时具有放大效应，利用这种放大效应，可以将太赫兹信号放大。实验选用雪崩二极管进行测试，其测试电路如图2所示；将两个雪崩二极管同向串联，并加反向偏压。为了研究雪崩二极管探测性能，通过改变偏压，观察探测到的太赫兹信号。通过图3可知，当所加偏压为20V时，此时测得的信号值最大。同时，结合噪声一起考虑，发现所加偏压为30V时，此时信噪比最优，约900：1。