[发明专利]太赫兹量子级联激光器系统、气体鉴定系统及方法

权利要求书

1.一种太赫兹量子级联激光器系统，其特征在于，所述太赫兹量子级联激光器系统包括：

直流源，用于向所述太赫兹量子级联激光器系统供电；

与所述直流源连接的T型偏置器，当射频源关闭时，用于将直流源提供的信号进行偏置，并将偏置信号提供给太赫兹量子级联激光器，以及耦合太赫兹量子级联激光器的拍频信号并将该拍频信号引出到环形器；当射频源开启时，用于将直流源提供的信号进行偏置，并将偏置信号与射频信号叠加后输入到太赫兹量子级联激光器；

与所述T型偏置器一端连接的环形器，用于隔离射频信号和拍频信号；

与所述环形器一端连接的频率检测装置，用于检测拍频信号的频率；

与所述环形器另一端连接的射频源，用于提供与所述拍频信号频率相等的射频信号；以及

与所述T型偏置器另一端连接的太赫兹量子级联激光器，当射频源关闭时，用于发生多纵模激射并产生拍频信号；当射频源开启时，用于产生宽光谱的太赫兹波。

2.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联激光器系统，其特征在于，所述环形器与频率检测装置之间还连接有放大器，其中，所述放大器为低噪声放大器。

3.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联激光器系统，其特征在于，所述太赫兹量子级联激光器采用长腔结构。

4.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联激光器系统，其特征在于，所述太赫兹量子级联激光器的有源区为GaAs/AlGaAs多量子阱材料。

5.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联激光器系统，其特征在于，所述太赫兹量子级联激光器采用液氦制冷或压缩机制冷。

6.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联激光器系统，其特征在于，所述太赫兹量子级联激光器系统采用高频传输线连接。

7.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联激光器系统，其特征在于，所述频率检测装置为频谱分析仪。

8.一种利用权利要求1～7任一项所述的太赫兹量子级联激光器系统产生宽光谱的方法，其特征在于，所述方法包括：

S11：射频源处于关闭状态，直流源通过T型偏置器将偏置信号加载到太赫兹量子级联激光器上；

S12：当偏置信号超过太赫兹量子级联激光器的阈值时，太赫兹量子级联激光器发生多纵模激射，产生拍频信号；

S13：T型偏置器耦合该拍频信号并将所述拍频信号引出到环形器，并通过环形器将所述拍频信号传输到频率检测装置；

S14：通过频率检测装置测得所述拍频信号的频率；

S15：开启射频源，对所述射频源进行设置，得到具有预设功率，频率为S14测得的所述拍频信号频率的射频信号，并通过环形器将所述射频信号传输到所述T型偏置器；

S16：T型偏置器将所述射频信号及偏置信号叠加后输入到太赫兹量子级联激光器，使所述太赫兹量子级联激光器相邻纵模之间的纵模间距锁定到射频信号的频率，实现太赫兹量子级联激光器的宽谱成谱。

9.根据权利要求8所述的产生宽光谱的方法，其特征在于，S13中所述拍频信号经过环形器后，还经过放大器对其进行放大，之后传输到所述频率检测装置。

10.根据权利要求8所述的产生宽光谱的方法，其特征在于，所述预设功率为20～30dBm。

11.根据权利要求8所述的产生宽光谱的方法，其特征在于，所述拍频信号的频率与所述纵模间距相等。

12.根据权利要求8所述的产生宽光谱的方法，其特征在于，所述偏置信号为电压信号或电流信号。

13.一种气体鉴定系统，其特征在于，所述气体鉴定系统包括：

如权利要求1～7任一项所述的太赫兹量子级联激光器系统；以及

与所述太赫兹量子级联激光器系统配合使用的光谱仪。