[发明专利]基于非共振射频注入产生超宽带太赫兹双光梳装置及方法

权利要求书

1.一种基于非共振射频注入产生超宽带太赫兹双光梳方法，其特征在于，采用基于非共振射频注入产生超宽带太赫兹双光梳装置，所述基于非共振射频注入产生超宽带太赫兹双光梳装置包括处于真空环境下的第一太赫兹量子级联激光器和第二太赫兹量子级联激光器，所述第一太赫兹量子级联激光器和第二太赫兹量子级联激光器独立工作，所述第一太赫兹量子级联激光器与第一T型偏置器相连，所述第一T型偏置器与第一射频源相连，所述第一太赫兹量子级联激光器和第一T型偏置器分别与第一直流源相连；所述第二太赫兹量子级联激光器与第二T型偏置器相连，所述第二T型偏置器分别与第二射频源和频谱分析仪相连，所述第二太赫兹量子级联激光器和第二T型偏置器分别与第二直流源相连，所述第一太赫兹量子级联激光器和第二太赫兹量子级联激光器放置在同一高度上，且两者之间具有一定距离，其中第一太赫兹量子级联激光器的光通过抛物面镜进入第二太赫兹量子级联激光器，并在所述第二太赫兹量子级联激光器的谐振腔内进行光耦合；所述第一太赫兹量子级联激光器和第二太赫兹量子级联激光器的直流偏置电流不同，并且所述第一太赫兹量子级联激光器和第二太赫兹量子级联激光器的发射频谱重叠但是其频率不同；包括以下步骤：

(1)两个直流源分别同时给所述第一太赫兹量子级联激光器和第二太赫兹量子级联激光器供电；

(2)所述第一射频源向所述第一太赫兹量子级联激光器注入射频信号，注入的射频信号频率接近所述第一太赫兹量子级联激光器的腔内往返频率，此时所述第二太赫兹量子级联激光器不进行射频注入，在所述频谱分析仪上观察到下转换光谱；

(3)逐渐增加注入的射频信号的功率，同时根据频谱分析仪上双光梳光谱的变化改变注入的射频信号的频率，产生比共振注入情况下更宽的双光梳谱；

(4)第二射频源向所述第二太赫兹量子级联激光器注入的射频信号，注入的射频信号接近所述第二太赫兹量子级联激光器的腔内往返频率，此时所述第一太赫兹量子级联激光器不进行射频注入，逐渐增加注入的射频信号功率和频率，也产生比共振注入情况下更宽的双光梳谱。

2.根据权利要求1所述的基于非共振射频注入产生超宽带太赫兹双光梳方法，其特征在于，所述第一太赫兹量子级联激光器和第二太赫兹量子级联激光器之间的间距为15～30cm。

3.根据权利要求1所述的基于非共振射频注入产生超宽带太赫兹双光梳方法，其特征在于，所述第一太赫兹量子级联激光器后端面2～5mm位置处放置有用于阻抗匹配的第一微带线；所述第二太赫兹量子级联激光器后端面2～5mm位置处放置有用于阻抗匹配的第二微带线。

4.根据权利要求1所述的基于非共振射频注入产生超宽带太赫兹双光梳方法，其特征在于，所述第一太赫兹量子级联激光器的上电极通过金线引线与陶瓷片键合，所述陶瓷片与所述第一直流源的正极一端连接，所述第一太赫兹量子级联激光器的下电极与第一直流源的负极连接；所述第二太赫兹量子级联激光器的上电极通过金线引线与陶瓷片键合，所述陶瓷片与所述第二直流源的正极一端连接，所述第二太赫兹量子级联激光器的下电极与所述第二直流源的负极连接。

5.根据权利要求3所述的基于非共振射频注入产生超宽带太赫兹双光梳方法，其特征在于，所述第一太赫兹量子级联激光器的上电极通过金线引线与第一微带线键合；所述第二太赫兹量子级联激光器的上电极通过金线引线与第二微带线键合。

6.根据权利要求1所述的基于非共振射频注入产生超宽带太赫兹双光梳方法，其特征在于，所述第一T型偏置器具有一个直流偏置端口、一个射频端口和一个射频与直流混合端口，所述直流偏置端口与所述第一直流源连接，所述射频端口与所述第一射频源连接，所述混合端口通过第一高频同轴线缆与所述第一太赫兹量子级联激光器连接；所述第二T型偏置器具有一个直流偏置端口、一个射频端口和一个射频与直流混合端口，所述直流偏置端口与所述第二直流源连接，所述射频端口分别与所述第二射频源和所述频谱分析仪连接，所述混合端口通过第二高频同轴线缆与所述第二太赫兹量子级联激光器连接。