[发明专利]快速检测返波管太赫兹输出频率不稳定性的装置及其方法

权利要求书

1.快速检测返波管太赫兹输出频率不稳定性的装置，用于对返波管的输出频率进行检测，所述返波管具有固定于尾端的反光漫反射体，其特征在于，包括：

可见激光器，用于发出激光，使得该激光到达所述反光漫反射体；

离轴抛物面镜，设于所述反光漫反射体的同一水平线上，用于对所述反光漫反射体反射所述激光而形成的散射光进行收集与准直，得到平行光束；

探测器，设于所述离轴抛物面镜后方，对所述平行光束进行探测并将所述平行光束的光信号转变为电信号；

示波器，与所述探测器电连接，对所述探测器检测到所述电信号进行导出从而得到信号幅度的位置；以及

三维手动平台，用于承载所述探测器并对所述探测器的三维空间位置进行调整。

2.根据权利要求1所述的快速检测返波管太赫兹输出频率不稳定性的装置，其特征在于：

其中，所述可见激光器为635nm可见激光器且出口处贴有一张漫反射纸片，该漫反射纸片用于辅助校准所述离轴抛物面镜和所述探测器。

3.根据权利要求1所述的快速检测返波管太赫兹输出频率不稳定性的装置，其特征在于：

其中，所述探测器为高电子迁移率场效应管太赫兹探测器且响应时间小于3ns。

4.使用如权利要求1所述的快速检测返波管太赫兹输出频率不稳定性的装置对返波管太赫兹输出频率的不稳定度进行检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，利用所述635nm可见激光器校准光路，精确测量所述返波管出口到所述探测器接收面的光路长度L；

步骤2，将所述探测器安装到所述三维手动平台上，并调整所述三维手动平台使得所述探测器位于所述离轴抛物面镜后方；

步骤3，采用所述635nm可见激光器发出635nm可见激光，使得该激光通过所述反光漫反射体的漫反射后经过所述离轴抛物面镜的收集与准直得到平行光束，所述探测器将所述平行光束由光信号转变为电信号后通过所述示波器来显示信号；

步骤4，调整所述三维手动平台从而前后移动所述探测器，导出所述示波器上信号幅度最大与最小位置，在一段距离中朝一个方向缓慢移动所述三维手动平台，记录N组信号最强与最弱值的示波器数据；

步骤5，将导出的数据进行处理，根据法布里-珀罗干涉原理计算返波管发光面的反射系数r₂；

步骤6，利用法布里-珀罗干涉原理，以频率改变量作为拟合参数，将所述步骤5处理所得数据为依据进行拟合，从而得到所述返波管输出频率的不稳定度。

5.根据权利要求4所述的使用快速检测返波管太赫兹输出频率不稳定性的装置对返波管太赫兹输出频率的不稳定度进行检测的方法，其特征在于：

其中，所述步骤5包括如下子步骤：

步骤5-1，根据法布里-珀罗干涉原理，得到透射光强度

步骤5-2，根据Stoke定律，知tt′＝1-r′²＝1-R，其中令为精巧系数，由式(1)简化得到

根据式(2)则有I_Tmax=I₀,

步骤5-3，通过所述步骤4记录的N组信号最强与最弱值，即可得到最强平均值与最弱平均值

步骤5-4，将已知探测器硅透镜表面系数r₁代入中可得到所述返波管发光面的反射系数为r₂，

其中，所述式(1)和式(2)中，U_T表示透射振幅，U^*_T表示共轭透射振幅，E₀表示电矢量振幅，t表示光波从周围媒介到平板的透射系数，该透射系数为透射波振幅与入射振幅之比，t’表示光波从平板到周围媒介的透射系数，R表示平板的反射率，r’表示光波从平板到周围媒介的反射系数，表示经过平板一个往返的积累相位，表示积累相位的共轭数，δ表示各相邻光束之间的位相差，I₀表示入射光的强度。

6.根据权利要求5所述的使用快速检测返波管太赫兹输出频率不稳定性的装置对返波管太赫兹输出频率的不稳定度进行检测的方法，其特征在于：

其中，所述步骤6包括如下子步骤：

步骤6-1，根据所述式(1)和式(2)建立仿真模型；

步骤6-2，根据与所述透射光强度函数相关的参数对光路折射率、波长、波长变化百分数、最小光路长度、最大光路长度、探测器硅透镜表面系数r₁、返波管发光面的反射系数r₂进行设定，从而得到所述仿真模型的输出频率在规定范围内变化的跟时间相关的波形图；

步骤6-3，将所述步骤6-2中得到的所述波形图与所述示波器导出数据进行拟合，从而得到所述返波管太赫兹输出频率不稳定度。