專利名稱：廉價太赫脈沖波生成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在太赫頻率(terahertz frequency)范圍內(nèi)電》茲波脈沖的 產(chǎn)生。
背景技術(shù)：
在所謂的"太赫區(qū)域，，，也被稱為"太赫鴻溝"(例如在300千 兆赫與10太赫之間)中的信號脈沖對各種應(yīng)用(例如頻譜分析儀和成像 應(yīng)用)很有用?，F(xiàn)有技術(shù)太赫脈沖波生成器采用鈦寶石(Ti:Sapphire)激 光器，該鈦寶石激光器一般在相應(yīng)于大約400太赫的780nm載波波長 上生成光脈沖，每一個脈沖具有一般在50到300飛秒之間的周期， 即每一個脈沖的譜寬大約為3太赫。隨后脈沖被引至分光器(optical splitter),分光器產(chǎn)生該脈沖的兩個復(fù)制(replica)。復(fù)制之一的脈沖被 才是供纟合偏置Auston開關(guān)(biased Auston switch),偏置Auston開關(guān)響應(yīng) 輸入光脈沖而產(chǎn)生具有大約1至2太赫譜寬的電磁脈沖。該Auston 開關(guān)包括天線或者可能透鏡(例如硅透鏡)以聚焦太赫脈沖。
這類太赫脈沖的一種使用是通過使該太赫脈沖對準被測材料(例 如藥品)從而它們一皮從那里反射回接收，非偏置Auston開關(guān)來實現(xiàn)的。 所述非偏置Auston開關(guān)具有由鈦寶石激光器生成的光脈沖的第二復(fù) 制的不同延遲版本。 一般地，機械可調(diào)諧的光延遲線路實現(xiàn)該延遲。 非偏置Auston開關(guān)響應(yīng)于反射的太赫信號而生成電輸出，所述非偏置 Auston開關(guān)在其由太赫光信號激發(fā)時接收反射的太赫信號。
第二復(fù)制的延遲光脈沖用于控制Auston開關(guān)產(chǎn)生輸出的時間。 換言之，第二復(fù)制的延遲光脈沖為Auston開關(guān)的輸出"設(shè)置門檻"(只 有當(dāng)接收到第二復(fù)制的光脈沖時才從那里生成輸出)。改變延遲從而使所研究的部分反射太赫脈沖與門脈沖(gating pulse)同時到達Austin開 關(guān)。請注意，如果沒有對第一復(fù)制作過改動或者改變被測材料的位置， 那么每一個反射脈沖應(yīng)當(dāng)是相同的。因此，為了獲得反射太赫脈沖整 體的總體印象，改變每一個太赫脈沖序列在第二復(fù)制路徑中的延遲以 在反射脈沖之一的整個寬度上掃描。
缺點在于鈦寶石激光器的使用太過昂貴。同樣，機械可調(diào)諧的延 遲線路的使用也使測量緩慢且相對昂貴。而且，由于所述延遲線路是 機械的，所以該器件不如所期望的穩(wěn)定，并且因此而不適用于移動應(yīng) 用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人已認識到，根據(jù)本發(fā)明的原理通過由光耦合至偏置Auston 開關(guān)的具有小占空比的模式鎖定的半導(dǎo)體激光二極管(mode-locked semiconductor laser diode)組成的設(shè)備，可以改進在太赫區(qū)域信號脈沖 的產(chǎn)生。為了改進性能，例如為了增加太赫脈沖的頻寬，即為了使它 們的持續(xù)時間更短，來自模式鎖定的半導(dǎo)體激光二極管的輸出可以首 先提供給脈沖壓縮器，而所產(chǎn)生的壓縮脈沖提供給Auston開關(guān)以生成 太赫脈沖。優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體激光二極管的模式鎖定是可控的，即 它是有源的模式鎖定半導(dǎo)體激光器，由此來自激光器的輸出光信號相 位鎖定于輸入控制信號的相位。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，研究材料可以使用包括如下器件的設(shè) 備a)第一模式鎖定的半導(dǎo)體激光二極管，其輸出耦合至偏置Auston 開關(guān)以生成提供給被測材料的太赫脈沖；和b)第二模式鎖定的半導(dǎo)體 激光二極管，所述第二模式鎖定的半導(dǎo)體激光二極管光耦合至非偏置 Auston開關(guān)，所述非偏置Auston開關(guān)響應(yīng)于已經(jīng)接觸被測材料(即已
自第二激光二極管的激光脈沖的接收而生成電信號。激光器中至少一 個的模式鎖定控制的相位可以是可控地變化以掃描接觸脈沖之一的整個寬度，從而實現(xiàn)與由使用機械可調(diào)諧的光延遲線路的現(xiàn)有技術(shù)所 實現(xiàn)的同樣的功能。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個方面，研究材料可以使用在其中來自第 一模 式鎖定的半導(dǎo)體激光二極管的脈沖輸出被引至分光器的設(shè)備，所述分 光器生成所述脈沖的兩個復(fù)制。使用固定延遲(例如光纖延遲或者自由 空間延遲)來延遲復(fù)制中的 一個。延遲的復(fù)制和沒有延遲的復(fù)制分別被
耦合至各自的Auston開關(guān)，其中的一個是偏置的而其中的一個不是。 掃描是由以周期的方式些微地(slightly)重復(fù)地改變由激光二極管生成 的脈沖的重復(fù)頻率來執(zhí)行的。結(jié)果是在延遲線路的輸出處的脈沖在每 一個周期上相應(yīng)于未延遲復(fù)制改變(shift)。
為了改進性能(例如增加太赫脈沖的頻寬，即使它們的持續(xù)時間 更短)，來自每一個模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管的輸出可以先提供給脈 沖壓縮器，而所產(chǎn)生的壓縮脈沖提供給各個相關(guān)的Auston開關(guān)。
優(yōu)點是兩個模式鎖定的半導(dǎo)體激光二極管相比于鈦寶石激光器 更便宜、使用更少的功率、更小、需要更少的維護并且更易攜帶。進 一步的優(yōu)點是減少機械可調(diào)諧的光延遲線路的使用使測量更快并且 相對地便宜。此外，該器件更穩(wěn)定且特別適用于移動應(yīng)用。


在圖中
圖1根據(jù)本發(fā)明的原理示出用于生成在太赫區(qū)域內(nèi)的信號脈沖和 研究材料的一個示范裝置；以及
圖2根據(jù)本發(fā)明的原理示出用于生成在太赫區(qū)域內(nèi)的信號脈沖和 研究材料的另一個示范裝置。
具體實施例方式
下文僅闡明了本發(fā)明的原理。因此應(yīng)該明白，本領(lǐng)域技術(shù)人員將 能設(shè)計各種裝置，所述裝置雖然沒有在文中明確描述或者示出，但包含了本發(fā)明的原理并且包括在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。而且，本文 所敘述的所有示例以及條件語言主要只用于教育目的以幫助讀者詳
且被構(gòu)造為不限于這種特定敘述的實施例和條件。此外，本文敘述的
括它們的結(jié)構(gòu)性等同物和功能性等同物。而且，意圖是這種等同物既 包括現(xiàn)有已知的等同物又包括在將來所開發(fā)的等同物(即無論其結(jié)構(gòu) 如何，所開發(fā)的執(zhí)行相同功能的任何元件)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，本文的任何框圖只表示包含本發(fā)明原理 的示例性電路的概念圖。圖中所示出的各種元件的功能(包括標為"處 理器"的任何功能模塊)可以通過使用專用的硬件以及能夠運行與合適 軟件相關(guān)聯(lián)的軟件的硬件來提供。當(dāng)由處理器來提供，功能可以由單 個專用處理器、單個共享處理器或者其中的一些可以共享的多個單獨 處理器來提供。
在權(quán)利要求中，用于執(zhí)行特定功能表述為部件的任何元件用于包
括執(zhí)行該功能的任何方式。這可以包括例如，a)執(zhí)行上述功能的電氣 元件或者機械元件的組合或者b)任何形式的軟件(因此包括固件、微代
的話，耦合至軟件所控制電路的機械元件。由這些權(quán)利要求所定義的
本發(fā)明基于這樣如下事實各種所述部件所提供的功能被組合并且以
權(quán)利要求的方式提出。因此，申請人將能夠提供那些功能的任何部件
視為本文所示部件的等同物。
除非本文另明確說明，附圖不按比例繪制。同樣地，除本文另明
確說明，對本公開來說，在本文所公開的全部實施例中能夠提供特定
功能的所有光元件或者系統(tǒng)彼此等同。
在說明中，在不同的圖中標相同數(shù)字的部件指的是相同的部件。 根據(jù)本發(fā)明的原理通過由光耦合至偏置Auston開關(guān)的具有小占
空比的模式鎖定的半導(dǎo)體激光二極管組成的設(shè)備實現(xiàn)了在太赫區(qū)域信號脈沖的產(chǎn)生。為了改進性能，例如為了增加太赫脈沖的頻寬，即 為了使它們的持續(xù)時間更短，來自模式鎖定的半導(dǎo)體激光二極管的輸
出可以首先提供給脈沖壓縮器，而所產(chǎn)生的壓縮脈沖提供給Auston 開關(guān)以生成太赫脈沖。優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體激光二極管的模式鎖定是 可控的，即它是有源的模式鎖定半導(dǎo)體激光器，來自激光器的輸出光 信號相位鎖定于輸入控制信號的相位。
圖1示出包括模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管101和偏置Auston開 關(guān)103的用于在太赫區(qū)域內(nèi)生成信號脈沖的示范裝置。同樣示出模式 鎖定正弦生成器109，可選的脈沖壓縮器113以及可選的光放大器 121。
模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管101 —般以無線電通信應(yīng)用所采用的 載波波長(例如1.5(om或者1.3lam)產(chǎn)生光的脈沖(即光脈沖)，脈沖具有 小占空比。在1.5pm處由作為激光二極管輸出所提供的光脈沖的載波 頻率大約為200太赫。同樣地，為無線電通訊應(yīng)用而設(shè)計的現(xiàn)有激光 二極管一般能生成一系列(a train of)光脈沖，在所述光脈沖中每一個脈 沖有1皮秒左右的寬度并且脈沖重復(fù)頻率大約為40吉赫，盡管可以 設(shè)計具有更小占空比的傳統(tǒng)激光二極管。在頻域，來自模式鎖定半導(dǎo) 體激光二極管101的輸出是中心位于200太赫的光載波頻率并且具有 大約1太赫寬度的凸出部分(lobe)。優(yōu)選地，模式鎖定半導(dǎo)體激光二極 管101的模式鎖定是可控的，即它是有源的模式鎖定半導(dǎo)體激光器， 從而來自激光器的輸出光信號的相位鎖定于輸入控制信號的相位。
模式鎖定正弦生成器109生成正弦模式鎖定信號，所述正弦模式 鎖定信號作為輸入控制信號提供給模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管101。 正弦模式鎖定信號的頻率一般在40吉赫左右。正弦模式鎖定信號控 制由模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管IOI產(chǎn)生的脈沖相位。模式鎖定半導(dǎo) 體激光二極管IOI(例如通過光纖、自由空間或其組合)光耦合至偏置 Auston開關(guān)103。
偏置Auston開關(guān)103響應(yīng)到其上的光脈沖入射來在太赫區(qū)域產(chǎn)生電^茲脈沖。更具體地，偏置Auston開關(guān)103通過產(chǎn)生具有與鎖定信 號的正弦模式頻率一樣的重復(fù)頻率和大約1皮秒寬度并因此在太赫范 圍內(nèi)具有頻率分量的脈沖電》茲信號來響應(yīng)光脈沖。偏置Auston開關(guān) 103可以用連續(xù)電壓偏置。偏置Auston開關(guān)103的輸出可以耦合至天 線(例如天線125)，從而所產(chǎn)生的電信號導(dǎo)致在太赫范圍內(nèi)具有頻率的 電磁波從天線125中傳送(例如輻射入空間)。備選地，所產(chǎn)生的電信 號可以由聚焦器件(例如透鏡或者天線)捕獲并提供給波導(dǎo)(例如為了 包含在芯片上產(chǎn)生的太赫波)。
可選的脈沖壓縮器113使脈沖的持續(xù)時間更短，因此相應(yīng)地，增 加它們的可以增加性能的頻寬?？蛇x的脈沖壓縮器113接收來自模式 鎖定半導(dǎo)體激光二極管101的光脈沖并將壓縮脈沖提供給偏置Auston 開關(guān)103。在現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知，脈沖壓縮器113可以由耦合至色 散補償器(chromatic dispersion compensator)的非線性光波導(dǎo)組成。
可選的光放大器121(例如摻鉺光纖放大器或者半導(dǎo)體光放大器) 放大它接收的光信號并將放大版本提供給偏置Auston開關(guān)103。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，研究材料(例如圖1中示出的被測材料 117)可以通過將由偏置Auston開關(guān)103生成的電磁太赫脈沖引入"接 觸"被測材料117并在接觸后分析電磁太赫脈沖的至少一部分來實現(xiàn)。 請注意當(dāng)脈沖已經(jīng)從材料中反射和/或通過至少部分材料時，脈沖已經(jīng) 接觸到所研究的材料。對研究材料有用的圖1中示出的部件是l)第二 模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管107; 2)非偏置Auston開關(guān)125; 3)可選 的相位調(diào)諧器119; 4)可選的脈沖壓縮器115;以及5)可選的光放大器 123。
優(yōu)選地，與模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管101相同，模式鎖定半導(dǎo) 體激光二極管107 —般以無線電通信應(yīng)用所采用的載波波長(例如 1.5(im或者1.3i!m)產(chǎn)生光脈沖和具有小占空比的脈沖。在1.5jim處由 作為激光二極管輸出提供的光脈沖的載波頻率大約為200太赫。正如 本文之前所提到的，為無線電通訊應(yīng)用而設(shè)計的現(xiàn)有激光二極管一般能生成一系列光脈沖，在所述光脈沖中每一個脈沖有l(wèi)皮秒左右的寬 度并且脈沖重復(fù)頻率大約為40吉赫。在頻域，來自模式鎖定半導(dǎo)體
激光二極管107的輸出是中心位于200太赫的光載波頻率并且具有大 約1太赫寬度的凸出部分。優(yōu)選地，模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管107 的模式鎖定是可控的，即它是有源的模式鎖定半導(dǎo)體激光器，從而來 自激光器的輸出光信號的相位鎖定于輸入控制信號的相位。
在其由可選的相位調(diào)諧器119修改之后，由模式鎖定正弦生成器 109產(chǎn)生的正弦模式鎖定信號被提供給模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管 107。因此，正是修改后的正弦模式鎖定信號被作為輸入控制信號提 供給模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管107以控制其產(chǎn)生的脈沖的相位。模 式鎖定半導(dǎo)體激光二極管107(例如通過光纖、自由空間或其組合)光耦 合至非偏置Auston開關(guān)105。
非偏置Auston開關(guān)105響應(yīng)于如下而產(chǎn)生電輸出l)到其上的光 脈沖入射，以及2)電磁脈沖能量一部分的電磁信號，所述電磁脈沖由 偏置Auston開關(guān)103生成并且與材料117接觸。通過可選的天線127 接收與材料117接觸的電石茲信號，所述天線127集中能量并將其引至 非偏置Auston開關(guān)105。
更具體地，每一個在非偏置Auston開關(guān)105上的光脈沖入射使 載波在那里發(fā)展(develop)。 一般地，直到飽和，入射光脈沖越強，產(chǎn) 生的載波越多。這些載波響應(yīng)于由此從被測材料117所接收的信號被 在非偏置Auston開關(guān)105中產(chǎn)生的電磁場掃過(sweep)至輸出(即讀出 111)。因此，由非偏置Auston開關(guān)105產(chǎn)生輸出的時間由模式鎖定半 導(dǎo)體激光二極管107來控制，因為即使當(dāng)電-茲信號正在被接收從而引 起在非偏置Auston開關(guān)105內(nèi)電磁場的產(chǎn)生，除非存在其中生成的載 波，否則將不會產(chǎn)生輸出。類似地，即使響應(yīng)于光脈沖而產(chǎn)生載波， 如果非偏置Auston開關(guān)105沒有接收到電磁信號，那么將不會生成輸 出。請注意，所產(chǎn)生的將會到達輸出的載波的密度是(例如)與所接收 的電磁信號的強度成比例的函數(shù)。在非偏置Auston開關(guān)105處接收的電磁信號一般比接觸被測材 料的電磁信號寬。為了表示在非偏置Auston開關(guān)105處接收的整個電 磁信號，有必要獲取在不同時間點上來自非偏置Auston開關(guān)105的所 接收的信號輸出值。在概念上，這可以理解為對電》茲信號采樣。然而， 對激光二極管107的每一個脈沖只采一個樣點，因此整個所接收的電 ,茲信號的即時快照無法獲得。這個問題可以這樣的克服，即通過認識 到一般就從偏置Auston開關(guān)103發(fā)射的一組基本相同的太赫脈沖的每 一個而言，非偏置Auston開關(guān)105將會接收互相之間基本相同的一組 電磁信號。因此，在不同時間處對這些所接收的電;茲信號的許多不同 種的一致信號中的每一個進行采樣以構(gòu)造單個接收脈沖的表示是可 能的。
每一次測量所占用的時間是由激光二極管107生成它的光脈沖的 時間來設(shè)置的，因此導(dǎo)致在非偏置Auston開關(guān)105中產(chǎn)生載波。相位 調(diào)諧器119又控制時間，在所述時間上激光二極管107生成其光脈沖 的每一個。因此，通過改變提供給激光二極管107的正弦模式鎖定信 號的相位，相位調(diào)諧器119可以導(dǎo)致在反射脈沖整個寬度上延展的時 間上進行采樣，因而取得與由使用機械可調(diào)諧光延遲線路的現(xiàn)有技術(shù) 所取得的同樣效果。因為在實際中相位基本可以是連續(xù)變化的，所以 獲取電磁信號的基本連續(xù)的波形是可能的。正如本領(lǐng)域一般技術(shù)人員 將容易明白的，讀出lll可以執(zhí)行采樣以用于數(shù)字化和隨后分析的目 的。
盡管示出以及描述了改變提供給模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管107 的模式鎖定信號的相位，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易明白該模式鎖定信號 的相位可以被保持為恒定，而提供給模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管101 的模式鎖定信號的相位可以是變化的。因此，只要求至少一個激光器 的模式鎖定控制的相位可以是可控地變化以在反射脈沖之一的整個 寬度上掃描。
請注意，為了改進整體測量并且減少噪聲，期望在多個所接收的電磁信號期間取得相同時間的讀數(shù)并在移動到下 一 個時間之前 一起平均那些讀數(shù)。
可選的脈沖壓縮器115使脈沖的持續(xù)時間更短，因此相應(yīng)地，增加它們的頻寬可以增加性能?？蛇x的脈沖壓縮器U5接收來自模式鎖
定半導(dǎo)體激光二極管107的光脈沖并將壓縮脈沖提供給非偏置Auston開關(guān)105。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將容易明白，優(yōu)選地，所給定的實施例應(yīng)當(dāng)包括可選的脈沖壓縮器113和115,所述脈沖壓縮器113和115應(yīng)當(dāng)具有相同的性能。在現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知，脈沖壓縮器115可以由耦合至色散補償器的非線性光波導(dǎo)組成。
可選的光放大器123(例如摻鉺光纖放大器或者半導(dǎo)體光放大器)放大它接收的光信號并將所放大的版本提供給非偏置Auston開關(guān)105。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將容易明白，優(yōu)選地，所給定的實施例應(yīng)當(dāng)包含可選的光放大器121和123，所述光;^文大器121和123應(yīng)當(dāng)具有相同的性能。
優(yōu)點是兩個模式鎖定的半導(dǎo)體激光二極管相比于如現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)所要求的鈦寶石激光器更便宜、使用更少的功率、更小、要求更少的維護并且更易攜帶。進一步的優(yōu)點是減少機械可調(diào)諧的光延遲線路的使用使測量更快并且相對地便宜。更進一步的優(yōu)點是該器件更穩(wěn)定且特別適用于移動應(yīng)用。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明原理用于研究(investigating)材料的另一個實施例。圖2中所示的是l)模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管101; 2)偏置Auston開關(guān)103; 3)非偏置Auston開關(guān)105; 4)可調(diào)諧頻率生成器209;5)光延遲231; 6)可選的脈沖壓縮器113; 7)光放大器121; 8)分光器233; 9)被測材料117以及讀出器111。
模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管101產(chǎn)生光脈沖，所述光脈沖被光耦合至偏置Auston開關(guān)103。為了此目的，光脈沖通過分路器(splitter)233，所述分路器將光脈沖分為兩路，因而產(chǎn)生了原始接收的脈沖序列的兩個復(fù)制，其中的第一個傳播至偏置Auston開關(guān)103。在到達分光器233之前，光脈沖可以通過可能被采用的可選的脈沖壓縮器113和/或可選的放大器121。由分光器產(chǎn)生的第二復(fù)制的光脈沖傳輸通過光延遲231,并隨后傳輸至非偏置Auston開關(guān)105之上。優(yōu)選地，光延遲231具有大約10ns的延遲。光延遲231可以由光纖或者自由空間延遲實現(xiàn)。
可調(diào)諧頻率生成器209將正弦模式鎖定信號提供給模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管101。正弦模式鎖定信號的頻率一般在40吉赫范圍，但它是可控地變化的。正弦模式鎖定信號控制由模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管101產(chǎn)生的脈沖的頻率。
可操作地，從激光二極管101至偏置Auston開關(guān)103的路徑與圖1中相應(yīng)的路徑起同樣的功能，除了只有部分所生成的光因為分光器233的出現(xiàn)到達偏置Auston開關(guān)103。類似地，光脈沖通過延遲231到達在分光器233之后的非偏置Auston開關(guān)105。
掃描的電,茲信號(其在偏置Auston開關(guān)103處接收從而以類似于本文之前結(jié)合圖1所描述的方式發(fā)展輸出的)通過些微地(slightly)改變由可調(diào)諧頻率生成器209生成的模式鎖定信號的頻率來執(zhí)行以產(chǎn)生輸出，其又些微地改變由激光二極管101生成的脈沖的重復(fù)頻率。請注意，優(yōu)選地，延遲光延遲231的時間延遲與最大頻率偏移的積(product)應(yīng)當(dāng)大約為1,從而當(dāng)光延遲231的延遲為10ns時，頻率改變?yōu)?00MHz。頻率的些微改變是以周期的方式重復(fù)地執(zhí)行。換言之，最初在標稱值上的頻率被改變，增加或減少(例如)100MHz。隨后，它可以跳回至它的原始值，或者它可以反向掃回至它的原始值。在頻率改變的每一個周期上，在延遲線路輸出的脈沖相應(yīng)于沒有延遲的復(fù)制的脈沖表現(xiàn)為在時間上連續(xù)移動。
請注意，雖然光延遲231以在提供給非偏置Auston開關(guān)105的復(fù)制的路徑中示出，但正如本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所容易明白的，備選地，光延遲231可以^皮耦合在提供給偏置Auston開關(guān)103的復(fù)制的路徑中。
權(quán)利要求
1.一種用于生成太赫區(qū)域內(nèi)的信號脈沖的方法，所述方法包括如下步驟提供來自第一模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管的光脈沖；以及在偏置Auston開關(guān)中生成所述太赫區(qū)域內(nèi)的電磁脈沖，在太赫區(qū)域開關(guān)中的所述電磁脈沖的每一個響應(yīng)于所述光脈沖中的相應(yīng)一個而生成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括處理所述光脈沖的步驟， 所述處理是包含放大和壓縮的組的功能中的至少 一 個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟在非偏置Auston開關(guān)處接收所述太赫區(qū)域內(nèi)的所述電^t脈沖的 至少一部分；以及在所述非偏置Auston開關(guān)處接收由第二模式鎖定半導(dǎo)體激光二 極管提供的光脈沖。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括處理由所述第二模式鎖定 半導(dǎo)體激光二極管提供的所述光脈沖的步驟，所述處理是包含放大和 壓縮的組的功能中的至少一個。
5. 才艮據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，由所述非偏置Auston開 關(guān)接收的所述太赫區(qū)域脈沖的能量的所述至少 一部分已經(jīng)接觸所研 究的材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，由所述第一和第二激光二 極管輸出所產(chǎn)生的所述光脈沖相對于彼此在相位上偏移。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括改變所述偏移的步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟 生成所述光脈沖的兩個復(fù)制；相應(yīng)于所述復(fù)制中的另 一個而延遲所述復(fù)制中的一個； 在非偏置Auston開關(guān)處接收所述復(fù)制中的所述延遲的一個和所述復(fù)制中的所述非延遲的一個中的一個；以及在所述偏置Aston開關(guān)處接收所述復(fù)制中的所述延遲的一個和所 述復(fù)制中的所述非延遲的一個中的另 一個。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在所述非偏置Auston開 關(guān)處接收所述太赫區(qū)域內(nèi)的所迷電磁脈沖的至少一部分的步驟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，由所述非偏置Auston開 關(guān)接收的所述太赫區(qū)域內(nèi)的所述電磁脈沖中的每一個的能量的所述 至少 一部分已經(jīng)接觸所研究的材料。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括改變所述光脈沖的頻率 的步驟。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在生成所述復(fù)制之前壓 縮所述光脈沖的步驟。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在生成所述復(fù)制之前放 大所述光脈沖的步驟。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在所述延遲步驟中，所 述復(fù)制的所述第 一個相應(yīng)于所述復(fù)制的所述第二個而延遲固定量。
15. —種用于生成太赫區(qū)域內(nèi)的信號脈沖的設(shè)備，包括 提供第一光脈沖的第一模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管；以及用于生成太赫區(qū)域內(nèi)的電磁脈沖的部件，所述太赫區(qū)域開關(guān)內(nèi)的 所述電磁脈沖的每一個響應(yīng)于所述光脈沖中的相應(yīng)一個而生成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，還包括生成部件，所述生成部件用于在太赫區(qū)域內(nèi)的所述電磁脈沖接觸 -敗測材料之后響應(yīng)于太赫區(qū)域內(nèi)的所述電石茲脈沖的至少 一部分的接 收而生成電信號，和相應(yīng)于所述第一光脈沖可控地^皮延時的第二光脈 沖。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，還包括用于控制相應(yīng)于所述第 一光脈沖的所述第二光脈沖的所述延遲的部件。
全文摘要
在太赫區(qū)域內(nèi)的信號脈沖使用由被光耦合至偏置Auston開關(guān)、具有小占空比的模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管組成的設(shè)備生成。來自模式鎖定半導(dǎo)體激光二極管的輸出可以首先提供給脈沖壓縮器，而所產(chǎn)生的壓縮脈沖提供給Auston開關(guān)。優(yōu)選地，半導(dǎo)體激光二極管的模式鎖定是可控的，即它是有源的模式鎖定半導(dǎo)體激光器，使得來自激光器的輸出光信號的相位鎖定于輸入控制信號的相位。
文檔編號G01N21/35GK101517396SQ200780034603
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月22日
發(fā)明者L·B·默勒 申請人:盧森特技術(shù)有限公司