【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及精密測量。更具體地，涉及一種基于太赫茲拓撲絕緣體的電光取樣裝置。
技術介紹
1、目前，得益于帶寬廣、穿透性好、安全性高和無損檢測等優點，太赫茲電磁波在物質檢測、成像安全、無損探傷、超寬帶無線通信、材料電磁參數測量、計量校準、空間探測、雷達和武器裝備等民用和軍用領域的廣闊的應用有效推動了太赫茲電磁波形參數測量技術的飛速發展。
2、眾所周知，目前已有的太赫茲傳輸互聯結構基本都是基于金屬材料的，而金屬材料對太赫茲電磁波具有較強的吸收，頻率越高吸收損耗越強，這就導致太赫茲電光取樣系統損耗極大。并且，隨著太赫茲電磁波工作頻率的增加，太赫茲傳輸互聯結構的金屬腔體加工缺陷越敏感，對工藝的精度要求也更高。不僅如此，受限于現有的技術體系，在需要電磁波方向轉換的應用場景中，為避免引起較大的散射損耗，通常整個系統的空間體積大、局限性強。
3、拓撲絕緣體是一種表面導電，內部絕緣體的新型量子材料，而太赫茲拓撲絕緣體是電子拓撲絕緣體的泛式，可以看作是對電子拓撲絕緣體的模擬，其中最直接的性質就是作為太赫茲的“絕緣體”——不透太赫茲電磁波，但是邊界卻可支持一種太赫茲電磁波傳輸。
4、本專利技術提出一種用于測量太赫茲波形參數的基于太赫茲拓撲絕緣體的電光取樣裝置，使用片上太赫茲拓撲波導結構代替傳統太赫茲傳輸互聯金屬腔體結構，可有效降低太赫茲傳輸互聯結構的傳輸損耗和加工難度，提供一種寬頻帶、小體積、可集成、低色散、抗干擾能力強的太赫茲波電光取樣模塊，實現對太赫茲脈沖信號的高保真實時在線測量。
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1、本專利技術的目的在于提供一種測量太赫茲電磁波形參數的光學拓撲絕緣體電光取樣裝置，以解決現有技術存在的問題中的至少一個。
2、為達到上述目的，本專利技術采用下述技術方案：
3、本專利技術提供
4、一種基于太赫茲拓撲絕緣體的電光取樣裝置，包括：太赫茲電磁波鏈路結構、電光取樣芯片、光學鏈路結構和平衡光電探測器，
5、所述太赫茲電磁波鏈路結構，用于實現輸入太赫茲電磁波和輸出太赫茲電磁波的傳輸；
6、所述光學鏈路結構，用于實現輸入采樣光和輸出采樣光的傳輸；
7、所述電光取樣芯片，用于將輸入太赫茲電磁波在電光取樣芯片表面的太赫茲拓撲波導結構中傳輸，得到輸出太赫茲電磁波；還用于將輸入采樣光和輸入太赫茲電磁波在電光取樣芯片中產生電光作用，得到輸出采樣光；
8、所述平衡光電探測器，用于將輸出采樣光轉換為電流信號。
9、可選地，所述輸入采樣光的傳播方向與所述輸入太赫茲電磁波的傳輸方向正交；
10、所述輸出采樣光的傳播方向與所述輸出太赫茲電磁波的傳輸方向正交。
11、可選地，所述太赫茲電磁波鏈路結構包括太赫茲電磁波輸入端口和太赫茲電磁波輸出端口，
12、所述太赫茲電磁波輸入端口，用于將太赫茲電磁波發生器所產生的輸入太赫茲電磁波傳輸到電光取樣芯片；
13、所述太赫茲電磁波輸出端口，用于將輸出太赫茲電磁波輸出。
14、可選地，所述太赫茲電磁波輸入端口和所述太赫茲電磁波輸出端口，通過柔性介質波導與電光取樣芯片互連。
15、可選地，所述太赫茲電磁波鏈路結構還包括匹配負載，
16、所述匹配負載與所述太赫茲電磁波輸出端口相連，用于吸收輸出太赫茲電磁波以減少輸出太赫茲電磁波的反射。
17、可選地，所述光學鏈路結構包括光纖耦合式結構或空間光傳輸式結構；
18、所述光纖耦合式結構，用于將輸入采樣光光纖耦合入射至所述電光取樣芯片，還用于將輸出采樣光分離為偏振方向正交的兩束光，并傳輸至平衡光電探測器；
19、所述空間光傳輸式結構，用于對在自由空間中傳輸的輸入采樣光進行調節方向和整形處理，還用于將輸出采樣光分離為兩束正交的偏振光，并傳輸至平衡光電探測器。
20、可選地，所述空間光傳輸式光學鏈路結構包括
21、起偏器、1/2波片、光束聚焦準直系統、1/4波片、沃拉斯頓棱鏡和反射鏡組，
22、所述起偏器、1/2波片和1/4波片，用于調節輸入采樣光的偏振態和偏振方向，使其與電光取樣芯片中太赫茲電磁波傳輸方向呈第一夾角；
23、所述光束聚焦準直系統，用于將入射至電光取樣芯片的輸入采樣光整形為平行光；
24、所述沃拉斯頓棱鏡，用于將透過電光取樣芯片的輸出采樣光分離為兩束正交的偏振光，
25、所述反射鏡組，用于將分離后的正交偏振光入射至平衡光電探測器。
26、可選地，所述光纖耦合式結構包括
27、光纖耦合式芯片腔，輸入單模保偏透鏡光纖、輸出單模保偏透鏡光纖和光纖偏振分束器；
28、所述電光取樣芯片置于所述光纖耦合式芯片腔；
29、所述光纖耦合式芯片腔在垂直于電光取樣芯片表面的腔體兩側設置有光纖耦合封裝孔，分別為輸入光纖耦合封裝孔和輸出光纖耦合封裝孔；
30、所述輸入單模保偏透鏡光纖，用于通過輸入光纖耦合封裝孔將輸入采樣光入射至所述電光取樣芯片，
31、所述輸出單模保偏透鏡光纖，用于通過輸出光纖耦合封裝孔接收透過電光取樣芯片的輸出采樣光；
32、所述光纖偏振分束器與輸出單模保偏透鏡光纖相連，用于將透過電光取樣芯片的輸出采樣光分離成偏振方向正交的兩束光。
33、可選地，所述電光取樣芯片表面太赫茲拓撲波導結構，通過激光打孔或者干法刻蝕半導體工藝得到。
34、可選地，所述電光取樣芯片為襯底材料雙面拋光的電光取樣芯片。
35、本專利技術的有益效果如下：
36、本專利技術所提供的基于太赫茲拓撲絕緣體的電光取樣裝置，相比基于金屬材料的傳統電光采樣系統，具有傳輸損耗小，抗干擾能力強、體積小可集成等優點，可適用于各種復雜測試環境。
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1.一種基于太赫茲拓撲絕緣體的電光取樣裝置，其特征在于，包括：太赫茲電磁波鏈路結構、電光取樣芯片、光學鏈路結構和平衡光電探測器，
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述太赫茲電磁波鏈路結構包括太赫茲電磁波輸入端口和太赫茲電磁波輸出端口，
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述太赫茲電磁波輸入端口和所述太赫茲電磁波輸出端口，通過柔性介質波導與電光取樣芯片互連。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述太赫茲電磁波鏈路結構還包括匹配負載，
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光學鏈路結構包括光纖耦合式結構或空間光傳輸式結構；
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述空間光傳輸式光學鏈路結構包括
8.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述光纖耦合式結構包括光纖耦合式芯片腔，輸入單模保偏透鏡光纖、輸出單模保偏透鏡光纖和光纖偏振分束器；
9.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述電光取樣芯片表面太赫茲拓撲波
10.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電光取樣芯片為襯底材料雙面拋光的電光取樣芯片。
...【技術特征摘要】
1.一種基于太赫茲拓撲絕緣體的電光取樣裝置，其特征在于，包括：太赫茲電磁波鏈路結構、電光取樣芯片、光學鏈路結構和平衡光電探測器，
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述太赫茲電磁波鏈路結構包括太赫茲電磁波輸入端口和太赫茲電磁波輸出端口，
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述太赫茲電磁波輸入端口和所述太赫茲電磁波輸出端口，通過柔性介質波導與電光取樣芯片互連。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述太赫茲電磁波鏈路結構還包括匹配負載，
6.根據權...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李穎，趙珞，龔鵬偉，謝文，劉爽，劉健純，柳國柱，馬紅梅，楊春濤，
申請(專利權)人：北京無線電計量測試研究所，
類型：發明
國別省市：
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