[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

说明书

本发明公开了一种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，其中，装置用于对返波管的输出频率进行检测，返波管具有固定于尾端的反光漫反射体，包括：可见激光器，用于发出激光，使得该激光到达反光漫反射体；离轴抛物面镜，设于反光漫反射体的同一水平线上，用于对反光漫反射体反射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，设于离轴抛物面镜后方，对平行光束进行探测并将平行光束的光信号转变为电信号；示波器，与探测器电连接，对探测器检测到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，用于承载探测器并对探测器的三维空间位置进行调整。

技术领域

本发明涉及太赫兹频率测量领域，具体涉及一种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。

背景技术

太赫兹是指频率在0.1～10THz之间的电磁波，在电磁波谱中位于微波和红外之间。由于太赫兹处在特殊电磁波段位置，因而它具有许多独特而优越的性质，在应用方面与其它波段的电磁波有非常强的互补特征。随着人们对太赫兹辐射光源和探测技术的不断发展和创新，太赫兹技术的应用领域日益拓宽，比如在材料检测、安检成像、生物医学、产品质量检查、环境监测、空间通信以及天文学等领域中都将发挥重要作用。

太赫兹科学技术的应用需要太赫兹辐射源和太赫兹探测技术的发展，同时也离不开太赫兹波各种功能器件的进一步完善。随着应用领域对太赫兹技术的迫切需求，对高功率、低成本、便携式、常温下能工作的太赫兹辐射源的需要越来越紧迫，返波管太赫兹源就是其中一种，而且目前只有返波管振荡器在0.1THz以上的太赫兹源具有宽带调谐和大功率输出能力。返波管振荡器是一种由加速电子产生太赫兹辐射的高效率太赫兹辐射源，由加热的电子枪(阴极)辐射出高速电子，在反向运动到阳极过程中，经过一个周期分布的电势场减速系统减速，发出电磁辐射，产生太赫兹波，可通过调节加速电压来调谐输出频率。太赫兹返波管高频系统的研究就是为了作为太赫兹源而提出的。

太赫兹返波管是公认的最稳定的可调谐宽频的连续太赫兹源，然而当返波管作为太赫兹成像系统或频谱检测的频率振荡器时，为了获得可靠稳定的信号图谱，要求太赫兹源具有较高的频率稳定性。目前为止未能有简便方法测量返波管的不稳定性度的方法，即使有少数太赫兹探测器能观察到源的不稳定性的现象，但未有方法标定其不稳定度。本发明提出理论分析，将观察到的现象归咎为频率振荡的结果，并结合法布里-珀罗干涉原理对其不稳定度进行分析。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种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。

本发明提供了一种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，返波管具有固定于尾端的反光漫反射体，具有这样的特征，包括：可见激光器，用于发出激光，使得该激光到达反光漫反射体；离轴抛物面镜，设于反光漫反射体的同一水平线上，用于对反光漫反射体反射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，设于离轴抛物面镜后方，对平行光束进行探测并将平行光束的光信号转变为电信号；示波器，与探测器电连接，对探测器检测到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，用于承载探测器并对探测器的三维空间位置进行调整。

在本发明提供的快速检测返波管太赫兹输出频率不稳定性的装置及中，还可以具有这样的特征：其中，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离轴抛物面镜和探测器。

在本发明提供的快速检测返波管太赫兹输出频率不稳定性的装置中，还可以具有这样的特征：其中，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。

本发明还提供了一种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，具有这样的特征，包括如下步骤：

步骤1，利用635mm可见激光器校准光路，精确测量返波管出口到探测器接收面的光路长度L；