[实用新型]一种新型的太赫兹四波束分离器测试系统

说明书

本实用新型公开了一种新型的太赫兹四波束分离器测试系统。包括红外气体激光器和主控器，所述主控器的一端电性连接有监测器，所述主控器的另一端通过旋转台转动连接有探测器。该实用新型采用编码超表面结构替换傅里叶相位光栅波束分离器，具有转换率高、易调控、加工的特点，可实现射电望远镜阵列接收机本振信号的分束功能。通过设计1×4和2×2两种基于金属结构的反射式编码超表面排列的分束器，实现了四个波束的分裂，波束分离器的相对工作带宽可达到52％，分裂的四个波束信号功率基本均等，相差不超过10％。该实用新型装置可实现太赫兹直至红外波段阵列接收机本振信号的分束功能，也为太赫兹频段功能器件相对匮乏的窘境提供新的思路和技术方法。

技术领域

本实用新型涉及射电天文的技术领域，特别涉及一种新型的太赫兹四波束分离器测试系统。

背景技术

太赫兹是波动频率单位之一，等于1,000,000,000,000Hz，通常用于表示电磁波频率；太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源；太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇；电磁超材料，是将具有特定几何形状的宏观基本单元周期或非周期性的排列，或者植入基体材料内(或表面)所构成的一种人工电磁材料；

目前较为通用的射电望远镜阵列接收机本振信号功率分配方法是采用傅里叶相位光栅技术，其相位光栅由基本单元组成周期性结构，由此每个单元调制入射电磁波的相位以产生具有不同入射角度的一系列衍射波束，衍射波束的强度和角度分布由基本单元的调制图案和尺寸决定；傅里叶相位光栅技术具有转换效率高和衍射波束方向可控等优点，但是光栅的二维微结构尺寸随着工作频率的升高而减小，导致加工难度越来越大，衍射波束的性能与加工精度密不可分。因此需要找到一种转换效率高、宽带、易调控、结构简单易加工的本振信号分配技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种新型的太赫兹四波束分离器测试系统，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种新型的太赫兹四波束分离器测试系统，包括红外气体激光器和主控器，所述主控器的一端电性连接有监测器，所述主控器的另一端通过旋转台转动连接有探测器，所述监测器的下端设置有第二聚焦透镜，所述第二聚焦透镜的下端设置有波束分离器，所述波束分离器的一端设置有第一聚焦透镜，所述第一聚焦透镜的一端设置有编码超表面，所述编码超表面由聚酰亚胺膜、金属圆环和金属背板组成。

进一步地，所述编码超表面分为两组编码排布设定，1×4波束编码超表面，2×2波束编码超表面，所述编码超表面的表面尺寸为10λ×10λ，相邻两条边的编码位数均为10，因此编码超表面被划分成10×10个栅格，每个栅格的大小为λ×λ，由一个编码位占据，所述编码超表面的编码位由两种单元交替组合，0单元由下到上，金属背板和聚酰亚胺膜；1单元由下到上，金属背板、聚酰亚胺膜和金属圆环。

进一步地，所述聚酰亚胺膜为30-50μm厚的聚酰亚胺薄膜。

进一步地，所述金属圆环为金材质，厚度为0.2-0.3μm，宽度w＝5-6μm，内半径r＝31-33μm。

进一步地，所述金属背板为0.2-0.5μm厚的金材质，所述金属背板保证编码超表面在透射率为0的同时具有高反射率。

进一步地，所述红外气体激光器采用氦氖激光器，所述红外气体激光器产生的激光波长是632.8nm。

进一步地，所述主控器在获取监测器信号后，需调节旋转台来控制探测器来获取编码超表面从不同入射角度的波束频谱和相位信息。