一种太赫兹波高频调制器及调制方法

本发明涉及光学，尤其是涉及一种太赫兹波高频调制器及调制方法。

背景技术：

1、太赫兹技术在成像、光谱、通信、医学和安全等领域显示出巨大的应用潜力，而太赫兹脉冲调制器在其中发挥着重要作用。在超快光学泵浦-太赫兹探测技术(optp)和太赫兹泵浦-探测技术(tptp)中都需要对太赫兹波进行调制。这些技术由于太赫兹波本身的特性，在对半导体、超导体和拓扑绝缘体等材料的激发态研究上有很好的优势。

2、在这两种技术中，最常见的是采用光学斩波器来调制太赫兹波的频率。光学斩波器是利用机械的方式对光进行调制，其原理是利用带扇形窗的圆盘的高速转动来通过或阻挡光，从而达到调制光波频率的作用。但是，由于圆盘的机械转速会受到电机的限制，因此调制频率一般在千赫兹左右。那么如何高频地调制太赫兹波成为了我们关注的一个问题。

3、在光学泵浦-探测技术(opop)中，我们一般采用声光调制器来调制泵浦光的频率，这是一种利用电信号经由声光晶体从而控制光信号的器件。它通过电压来控制声光晶体的折射率，形成折射率光栅，而声光晶体的晶格间距会受到电压高频信号的影响，这样就实现了电信号对光信号的调制，其最高调制频率可以达到几个兆赫兹。声光调制器主要由两个部分组成：一部分是能产生特定频率信号的射频驱动器，另一部分则主要由声光晶体、压电晶体等构成。受到声光调制器原理和结构的启发，合理利用电信号的转化是获得太赫兹波高频调制的一种可行途径。

4、太赫兹源可分为连续太赫兹源和脉冲太赫兹源，其中连续太赫兹源以太赫兹量子级联激光器(thz-qcl)为例，其频率范围覆盖了0.68thz到5.6thz。由于其线宽窄、输出功率高、频率连续可调等特点，使之在高分辨率光谱的应用中占有优势。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种太赫兹波高频调制器及调制方法，利用具有太赫兹量级磁振子频率的反铁磁材料的逆磁致伸缩效应，实现对太赫兹波的调制。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种太赫兹波高频调制器，包括反铁磁层和射频驱动器，所述反铁磁层一侧设置有压电晶体，所述反铁磁层与所述压电晶体通过粘结层连接，所述压电晶体下方设置有金属电极，所述射频驱动器通过阻抗匹配网络与所述金属电极、所述压电晶体匹配。

3、优选的，所述粘结层包括一层或多层的金属结合层。

4、优选的，所述反铁磁层包括反铁磁材料，反铁磁材料中含有逆磁致伸缩效应，反铁磁材料的磁振子具有太赫兹波段的内秉频率。

5、一种太赫兹波高频调制器的调制方法，步骤包括：

6、s1、太赫兹量子级联激光器发射连续太赫兹波至反铁磁层；

7、s2、射频驱动器发出射频信号，射频信号与金属电极、压电晶体匹配，压电晶体将电信号转换成应力并作用在反铁磁层上，调制反铁磁层中反铁磁材料中的磁振子频率；

8、s3、根据反铁磁磁振子频率，调制连续太赫兹波频率。

9、优选的，步骤s3中包括：

10、当太赫兹波的频率与反铁磁材料的磁振子频率相同时，太赫兹波被完全吸收；

11、当反铁磁材料受到应力作用，其磁振子频率发生偏移后，太赫兹波透过反铁磁；

12、通过“通过-吸收-通过-吸收”的交替方式，连续调制太赫兹波频率。

13、因此，本发明采用上述一种太赫兹波高频调制器及调制方法，解决了传统太赫兹相关实验中太赫兹波的频率调制采用光学斩波器，只能对太赫兹波进行低频调制的技术问题，利用反铁磁材料的逆磁致伸缩效应，将其与压电晶体结合，达到了用电信号调控反铁磁材料磁振子频率的目的，从而进一步实现了对太赫兹波的高频调制。

14、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种太赫兹波高频调制器，其特征在于：包括反铁磁层和射频驱动器，所述反铁磁层一侧设置有压电晶体，所述反铁磁层与所述压电晶体通过粘结层连接，所述压电晶体下方设置有金属电极，所述射频驱动器通过阻抗匹配网络与所述金属电极、所述压电晶体匹配。

2.根据权利要求1所述的一种太赫兹波高频调制器，其特征在于：所述粘结层包括一层或多层的金属结合层。

3.根据权利要求2所述的一种太赫兹波高频调制器，其特征在于：所述反铁磁层包括反铁磁材料，反铁磁材料中含有逆磁致伸缩效应，反铁磁材料的磁振子具有太赫兹波段的内秉频率。

4.根据权利要求3所述的一种太赫兹波高频调制器的调制方法，其特征在于，步骤包括：

5.根据权利要求4所述的一种太赫兹波高频调制器的调制方法，其特征在于，步骤s3中包括：

技术总结本发明公开了一种太赫兹波高频调制器及调制方法，属于光学技术领域，包括反铁磁层和射频驱动器，所述反铁磁层一侧设置有压电晶体，所述反铁磁层与所述压电晶体通过粘结层连接，所述压电晶体下方设置有金属电极，所述射频驱动器通过阻抗匹配网络与所述金属电极、所述压电晶体匹配，还共尅了调制方法。本发明采用上述结构的一种太赫兹波高频调制器及调制方法，利用具有太赫兹量级磁振子频率的反铁磁材料的逆磁致伸缩效应，实现对太赫兹波的调制。技术研发人员：齐静波,朱煦涵受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29