[发明专利]太赫兹量子级联激光器锁相系统及方法

权利要求书

1.一种太赫兹量子级联激光器锁相系统，其特征在于，包括：

太赫兹光源模块，包括太赫兹量子级联激光器，用于实现太赫兹信号的输出；

太赫兹信号下变频模块，与所述太赫兹光源模块相连接，用于接收所述太赫兹信号并产生所述太赫兹信号的拍频信号，以实现下变频功能，其中，所述太赫兹信号下变频模块包括太赫兹量子阱探测器，所述太赫兹量子阱探测器作为混频器，用于获取所述太赫兹信号的拍频信号；

锁相模块，与所述太赫兹信号下变频模块相连接，用于接收所述拍频信号，并依据所述拍频信号产生驱动补偿信号，所述驱动补偿信号输入至所述太赫兹光源模块，用于实现所述太赫兹量子级联激光器的锁相。

2.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联激光器锁相系统，其特征在于，所述太赫兹量子阱探测器为AlGaAs/GaAs材料体系的多量子阱结构探测器。

3.根据权利要求2所述的太赫兹量子级联激光器锁相系统，其特征在于，所述太赫兹信号下变频模块还包括微带线，所述微带线设置于所述太赫兹量子阱探测器顶端，用于导出所述拍频信号，所述拍频信号的频率小于50GHz。

4.根据权利要求2所述的太赫兹量子级联激光器锁相系统，其特征在于，所述太赫兹信号下变频模块还包括依次连接的放大器及偏置器，其中，所述放大器一端与所述太赫兹量子阱探测器相连接，用于放大所述拍频信号，所述偏置器一端与所述锁相模块相连接，用于将经所述放大器放大的所述拍频信号传输至所述锁相模块。

5.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联激光器锁相系统，其特征在于，所述锁相模块包括拍频信号下变频单元，所述拍频信号下变频单元包括混频器及本振源，其中，所述混频器接收所述太赫兹信号下变频模块产生的所述拍频信号，并将其与所述本振源进行混频得到差频信号，以实现所述拍频信号的下变频，所述本振源的频率与所述拍频信号的频率的差值低于500MHz。

6.根据权利要求5所述的太赫兹量子级联激光器锁相系统，其特征在于，所述锁相模块还包括相位补偿单元，所述相位补偿单元为PID控制器；所述相位补偿单元与所述拍频信号下变频单元相连接以接收所述差频信号，并将所述差频信号与预设参考信号进行比较，以产生所述驱动补偿信号。

7.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联激光器锁相系统，其特征在于，所述太赫兹量子级联激光器为AlGaAs/GaAs材料体系的多量子阱结构的激光器，其有源区为具有共振声子散射束缚态向连续态跃迁机制的有源区；所述太赫兹量子级联激光器激光光谱为双模模式或多模模式。

8.一种太赫兹量子级联激光器锁相方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供一如权利要求1～7中任意一项所述的太赫兹量子级联激光器锁相系统；

2)向所述太赫兹量子级联激光器加载驱动信号，以使其产生太赫兹信号；

3)将所述太赫兹信号传输至所述太赫兹信号下变频模块，并产生所述太赫兹信号的拍频信号，实现下变频；

4)将所述拍频信号传输至所述锁相模块，并依据所述拍频信号产生驱动补偿信号，将所述驱动补偿信号叠加至所述驱动信号，所述驱动信号与所述驱动补偿信号共同作用于所述太赫兹量子级联激光器，以实现所述太赫兹量子级联激光器的锁相。

9.根据权利要求8所述的太赫兹量子级联激光器锁相方法，其特征在于，步骤2)中，产生所述太赫兹信号的方式为：将所述太赫兹量子级联激光器置于低温冷头中，于所述低温冷头的温度小于20K时，向所述太赫兹量子级联激光器加载所述驱动信号，以使所述太赫兹量子级联激光器发射所述太赫兹信号。