CN104330160B

CN104330160B - 一种太赫兹频谱分析仪

Info

Publication number: CN104330160B
Application number: CN201410549087.8A
Authority: CN
Inventors: 俞旭辉; 邹锶; 潘鸣; 侯丽伟; 谢巍; 臧元章; 周德亮; 王晓东; 王兵兵; 刘素芳; 关冉; 鲁斌; 汪瑞
Original assignee: CETC 50 Research Institute
Current assignee: CETC 50 Research Institute
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: CN104330160A

Abstract

一种太赫兹频谱分析仪，包括激光器、三个光纤耦合器，分别为第一光纤耦合器、第三光纤耦合器、第四光纤耦合器，光开关、移频环、三个光学延迟线，分别为第二光学延迟线、第三光学延迟线、第四光学延迟线、光电探测器、两个带太赫兹探测天线的光电转换器、两个太赫兹聚焦元件、太赫兹分光器；在太赫兹电场的加速下，光生载流子加速运动产生电流，此电流正比于太赫兹波的电场幅值；分别测得电流，然后平方后求和，记为太赫兹波的辐射功率，从电流的时序中获得太赫兹波的频率，即可获得太赫兹波的频谱。本发明所述太赫兹频谱分析仪探测频谱范围宽、频谱分辨率高、室温工作，具有重要的科学意义和应用价值。

Description

一种太赫兹频谱分析仪

技术领域

本发明涉及一种太赫兹频谱分析仪，特别涉及一种基于光子混频以及带太赫兹探测天线的光电转换器的太赫兹频谱分析仪。

背景技术

太赫兹(terahertz,THz)波介于毫米波与红外光两者之间，对应的波长从3mm到30μm，通常是指频率从100GHz到10THz的宽频谱电磁波。近年来，由于THz波在材料科学、物理学、生命科学、信息技术、天文学和国防安全等多个领域所展示的广阔的应用前景，THz科学与技术研究获得了飞速的发展。目前THz技术的日益发展对测量设备提出了向更高频率扩展的要求，频谱分析仪是测量信号频率的有效设备。

太赫兹波段处于微波波段与光波波段之间，这种特殊性给它的信号测量带来了很多困难，尤其是频率测量更为困难。THz波相对传统微波信号频率太高，无法使用频谱仪或者示波器直接测量；而它相对于光波信号频率又太低，无法采用干涉的方法来测量频率。目前太赫兹长波段频率测量普遍应用的是外差法，它是将被测信号与频率相当的本地振荡信号差频，通过分析输出的中频信号来获得被测太赫兹波的频率。

基于外差法，利用带太赫兹探测天线的光电转换器可以实现太赫兹的探测，并可以给出太赫兹波的频率。此种方法具有探测频谱范围宽、频谱分辨率高、室温工作及价格低等优点。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种太赫兹频谱分析仪，探测频谱范围宽、频谱分辨率高、室温工作。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种太赫兹频谱分析仪，包括激光器、三个光纤耦合器，分别为第一光纤耦合器、第三光纤耦合器、第四光纤耦合器，光开关、移频环、三个光学延迟线，分别为第二光学延迟线、第三光学延迟线、第四光学延迟线、光电探测器、两个带太赫兹探测天线的光电转换器、两个太赫兹聚焦元件、太赫兹分光器；其中：激光器输出的连续光经第一光纤耦合器分为第一路和第二路，第一路输入光开关产生光脉冲后，输入移频环后产生一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲，这些光脉冲经第三光纤耦合器被分为第三、四路光脉冲；第三路辐射在光电探测器上产生电流，用于控制第四光学延迟线的运动，第四路光脉冲通过第四光纤耦合器与第二路光一起分别经过第二光学延迟线和第三光学延迟线后，在同一时刻分别辐射在两个带太赫兹探测天线的光电转换器上，产生光生载流子；被探测的太赫兹波被太赫兹分光器分为两路，第一路太赫兹波经第四光学延迟线、太赫兹聚焦元件辐射在带太赫兹探测天线的光电转换器上，第二路太赫兹波经另一个太赫兹聚焦元件辐射在另一个带太赫兹探测天线的光电转换器上，两路太赫兹波分别给两个带太赫兹探测天线的光电转换器提供电场；在太赫兹电场的加速下，光生载流子加速运动产生电流，此电流正比于太赫兹波的电场幅值；分别测得电流，然后平方后求和，记为太赫兹波的辐射功率，从电流的时序中获得太赫兹波的频率，即可获得太赫兹波的频谱。

一种太赫兹频谱分析仪，包括激光器、三个光纤耦合器，分别为第五光纤耦合器、第八光纤耦合器、第九光纤耦合器、光开关、两个移频环、三个光学延迟线，分别为第七光学延迟线、第八光学延迟线、第九光学延迟线、光电探测器、两个带太赫兹探测天线的光电转换器、两个太赫兹聚焦元件、太赫兹分光器；其中，激光器输出的连续光经光开关产生光脉冲，经第五光纤耦合器分为第一路和第二路，第一路通过第六光纤耦合器输入移频环后产生一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲，第二路通过第七光纤耦合器输入另一个移频环后产生一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔减小的光脉冲；第一路光脉冲经第八光纤耦合器被分为第三、四路光脉冲；第三路辐射在光电探测器上产生电流用于控制第九光学延迟线的运动，第四路光脉冲通过第九光纤耦合器与第二路光一起分别经过第七、八光学延迟线后，在同一时刻分别辐射在两个带太赫兹探测天线的光电转换器上，产生光生载流子；被探测的太赫兹波经过太赫兹分光器分为第一路和第二路太赫兹波，第一路太赫兹波经第九光学延迟线和太赫兹聚焦元件辐射在带太赫兹探测天线的光电转换器上，第二路太赫兹波经另一个太赫兹聚焦元件辐射在另一个带太赫兹探测天线的光电转换器上，且这两路太赫兹波分别给两个带太赫兹探测天线的光电转换器提供电场；在太赫兹电场的加速下，光生载流子加速运动产生电流，此电流正比于太赫兹波的电场幅值；分别测得电流，然后平方后求和，记为太赫兹波的辐射功率，从电流的时序中获得太赫兹波的频率，即可获得太赫兹波的频谱。

所述的激光器为工作波长在300～2100nm的连续激光器。

所述的光开关为机械式、微电子机械系统式、半导体、液晶光开关的一种或者电光、声光、磁光、热光开关的一种。

所述的第一光学延迟线为光纤或基于电动平移台的固定延迟线，第二光学延迟线、第三光学延迟线为光纤、基于电动平移台或基于电光晶体的可调谐延迟线，第四光学延迟线为基于电动平移台的可调谐延迟线，或所述的第五光学延迟线、第六光学延迟线、第七光学延迟线、第八光学延迟线为光纤、基于电动平移台或基于电光晶体的可调谐延迟线，第九光学延迟线为基于电动平移台的可调谐延迟线。

所述的光脉冲分别经过第二、三光学延迟线同时到达两个带太赫兹探测天线的光电转换器，或所述的光脉冲分别经过第七、八光学延迟线同时到达两个带太赫兹探测天线的光电转换器。

所述的两路太赫兹脉冲到达两个带太赫兹探测天线的光电转换器的相位相差π/2+2nπ，n为整数。

所述带太赫兹探测天线的光电转换器为带太赫兹探测天线的基于外光电效应的光电管单元、带太赫兹探测天线的基于内光电效应的光电二极管单元或者带太赫兹探测天线的基于光变电阻效益的光电导单元。

所述的太赫兹聚焦元件为金属抛物面镜或聚四氟乙烯、TPX、高阻Si透镜。

所述的移频环主要由任意连接顺序的光纤耦合器、光学延迟线、光放大器、移频器、滤波器、第一光隔离器组成，在所述第一路光或者第二路光中级联移频环以增加或减小辐射太赫兹的带宽。

所述的光放大器为半导体、掺铒光纤或者拉曼光纤放大器。

所述的移频器为电光或声光移频器。

所述的滤波器为干涉型、光纤光栅型、F-P腔型带通滤波器的一种或光纤光栅型、F-P腔型、声光可调谐滤波器的一种。

所述的第四、第二路光脉冲在同一时刻到达第九光纤耦合器。

本发明相对于现有技术，具有以下特点：

1)频谱分辨率高

该方案中移频器的移频量非常稳定，可以控制在MHz或者更小的KHz量级。那么该方案探测THz的频谱分辨率也在MHz或者更小的KHz量级。

2)频谱范围宽

如：移频器的移频量为200MHz，使用可调谐滤波器，滤波器的调谐范围为40nm，在移频环内循环20000次，那么探测的太赫兹频谱宽度为4THz。

3)室温工作

该方案所有器件都工作在室温环境，所以整个装置适合室温工作。

附图说明

图1是本发明的实施例一的结构示意图；

图2是本发明的实施例二的结构示意图；

图3是图1的时序图；

图4是图2的时序图。

其中：第一激光器1、第一光纤耦合器2、第一光开关3、第一移频环4、第三光纤耦合器5、第四光纤耦合器6、第二光学延迟线7、第三光学延迟线8、第一光电探测器9、第一带太赫兹探测天线的光电转换器10、第二带太赫兹探测天线的光电转换器11、第一太赫兹聚焦元件12、第二太赫兹聚焦元件13、第四光学延迟线14、第一太赫兹分光器15、第二光纤耦合器41、第一光学延迟线42、第一光放大器43、第一移频器44、第一滤波器45、第一光隔离器46

第二激光器16、第二光开关17、第五光纤耦合器18、第二移频环19、第三移频环20、第八光纤耦合器21、第九光纤耦合器22、第七光学延迟线23、第八光学延迟线24、第二光电探测器25、第三带太赫兹探测天线的光电转换器26、第四带太赫兹探测天线的光电转换器27、第三太赫兹聚焦元件28、第四太赫兹聚焦元件29、第九光学延迟线30、第二太赫兹分光器31、第六光纤耦合器191、第五光学延迟线192、第二光放大器193、第二移频器194、第二滤波器195、第二光隔离器196、第七光纤耦合器201、第六光学延迟线202、第三光放大器203、第三移频器204、第三滤波器205、第三光隔离器206。

具体实施方式

下面结合具体实施例以及附图对本发明技术方案作详细说明：

如图1所示，本发明所提供的太赫兹频谱分析仪实施例一，包括第一激光器1、第一光纤耦合器2、第一光开关3、第一移频环4、第三光纤耦合器5、第四光纤耦合器6、第二光学延迟线7、第三光学延迟线8、第一光电探测器9、第一带太赫兹探测天线的光电转换器10、第二带太赫兹探测天线的光电转换器11、第一太赫兹聚焦元件12、第二太赫兹聚焦元件13、第四光学延迟线14、第一太赫兹分光器15；第一移频环4包括：第二光纤耦合器41、第一光学延迟线42、第一光放大器43、第一移频器44、第一滤波器45、第一光隔离器46。图中实线为光纤或者光线，虚线为电线。

如图3所示，第一激光器1的光频率为f₁，光脉冲的持续时间为T_p1，脉冲间隔时间为T₀₁，第一光学延迟线42延迟时间为T_ring1，第一移频器44的开启为T_fson1、关闭时间为T_fsoff1、移频量为Δf₁，第一移频器44与第一光开关3的开启时间相同。第一激光器1输出的连续光(频率为f₁)经第一光纤耦合器2分为第一路和第二路，第一路输入第一光开关3产生光脉冲，通过第二光纤耦合器41输入第一移频环4后产生一系列在时间上等间隔(T_ring1)且在频率上等间隔(Δf₁)增加的光脉冲(周期为T₀₁)，这些光脉冲经第三光纤耦合器5被分为第三、四路光脉冲；第三路辐射在第一光电探测器9上产生电流用于控制第四光学延迟线14的运动，第四路光脉冲通过第四光纤耦合器6与第二路光一起分别经过第二光学延迟线7和第三光学延迟线8后，在同一时刻分别辐射在第一、二带太赫兹探测天线的光电转换器10、11上，产生光生载流子；被探测的太赫兹波被第一太赫兹分光器15分为两路，第一路太赫兹波经第四光学延迟线14、第一太赫兹聚焦元件12辐射在第一带太赫兹探测天线的光电转换器10上，第二路太赫兹波经第二太赫兹聚焦元件13辐射在第二带太赫兹探测天线的光电转换器11上，两路太赫兹波相位相差π/2+2nπ(n为整数)，且这两路太赫兹波分别给第一、二带太赫兹探测天线的光电转换器10、11提供电场；在太赫兹电场的加速下，光生载流子加速运动产生电流，此电流正比于太赫兹波的电场幅值；分别测得电流，然后平方后求和，记为太赫兹波的辐射功率，从电流的时序中获得太赫兹波的频率，即可获得太赫兹波的频谱。

带太赫兹探测天线的光电转换器测得电流与光脉冲和太赫兹波到达带太赫兹探测天线的光电转换器的相位差有关()，A为探测到太赫兹电场的幅值，为相位差)，为了避免测得的电流为零，使用两个相同的带太赫兹探测天线的光电转换器。调节第二、三光学延迟线7、8，使光脉冲分别经过第二、三光学延迟线7、8在同一时刻辐射在第一、二带太赫兹探测天线的光电转换器10、11上。两路太赫兹波到达第一、二带太赫兹探测天线的光电转换器的相位相差为π/2+2nπ，n为整数。那么测得的电流的平方和为即为探测到太赫兹波的功率。

第四光学延迟线14为基于电控平移台的可调延迟线，它通过第一光电探测器的信号来指示运动的时间，当第一光电探测器9检测到第一个光脉冲(频率为f₁)，第四光学延迟线的位置为零(此时，两路太赫兹光程相等)，延迟线运动，检测到第二个光脉冲(频率为f₁+Δf₁)时，延迟线已经运动到c/4Δf₁位置；检测到第二个光脉冲后，延迟线运动，在检测到第三个光脉冲(频率为f₁+2Δf₁)之前，延迟线已经运动到c/8Δf₁位置；依次类推，延迟线在检测到第1，2，3。。。n个脉冲后，开始运动，每次运动到的位置为c/4Δf₁，c/8Δf₁，c/16Δf₁。。。c/4nΔf₁，运动的间隔时间小于T_ring1。

第四路光脉冲序列(频率为f₁、f₁+Δf₁、f₁+2Δf₁。。。f₁+pΔf₁,p为整数)与第二路光(频率为f₁)在带太赫兹探测天线的光电转换器上混频，混频后的频率为0、Δf₁、2Δf₁。。。pΔf₁,p为整数。太赫兹两路光光程相差π/2，针对的频率即为Δf₁、2Δf₁。。。pΔf₁,p为整数。

选择适当的T_p1、T₀₁、T_ring1、T_fson1、T_fsoff1和Δf₁，探测太赫兹波的频率宽度应为Δf₁T_fson1/T_ring1。

使用脉冲光是为了保证在时间T01内，只有一个频率的光信号在第一移频环4内作用，避免不同频率的光信号之间的干扰，确保第一移频环4的稳定性。

第一光学延迟线42的作用是增加两个光脉冲的间隔时间，确保器件能响应光脉冲。第一光放大器43的作用是补偿光脉冲能量的损失，使光脉冲可以多次通过第一移频环4，而能量基本保持稳定。第一滤波器45的作用是抑制第一光放大器43的噪声，增加光脉冲在移频环内的循环次数，增加THz频谱分析仪的探测带宽。

如图2所示，本发明提供的太赫兹频谱分析仪实施例二，包括第二激光器16、第二光开关17、第五光纤耦合器18、第二移频环19、第三移频环20、第八光纤耦合器21、第九光纤耦合器22、第七光学延迟线23、第八光学延迟线24、第二光电探测器25、第三带太赫兹探测天线的光电转换器26、第四带太赫兹探测天线的光电转换器27、第三太赫兹聚焦元件28、第四太赫兹聚焦元件29、第九光学延迟线30、第二太赫兹分光器31。第二移频环19包括：第六光纤耦合器191、第五光学延迟线192、第二光放大器193、第二移频器194、第二滤波器195、第二光隔离器196。第三移频环20包括：第七光纤耦合器201、第六光学延迟线202、第三光放大器203、第三移频器204、第三滤波器205、第三光隔离器206。图中实线为光纤或者光线，虚线为电线。

如图4所示，第二激光器的光频率为f₂，光脉冲的持续时间为T_p2，脉冲间隔时间为T₀₂，第五、六光学延迟线延迟时间为T_ring2，第二、三移频器的开启为T_fson2、关闭时间为T_fsoff2、移频量分别为Δf₂、-Δf₂，第二、三移频器与第二光开关的开启时间相同。第二激光器输出的连续光(频率为f₂)经第二光开关产生光脉冲，经第五光纤耦合器分为第一路和第二路，第一路通过第六光纤耦合器输入第二移频环后产生一系列在时间上等间隔(T_ring2)且在频率上等间隔(Δf₂)增加的光脉冲(周期为T₀₂)，第二路通过第七光纤耦合器输入第三移频环后产生一系列在时间上等间隔(T_ring2)且在频率上等间隔(Δf₂)减小的光脉冲(周期为T₀₂)；第一路光脉冲经第八光纤耦合器被分为第三、四路光脉冲；第三路辐射在第二光电探测器上产生电流用于控制第九光学延迟线的运动，第四路光脉冲通过第九光纤耦合器与第二路光一起分别经过第七、八光学延迟线后，在同一时刻分别辐射在第三、四带太赫兹探测天线的光电转换器上，产生光生载流子；被探测的太赫兹波经过第二太赫兹分光器分为第一路和第二路太赫兹波，第一路太赫兹波经第九光学延迟线、第三太赫兹聚焦元件辐射在第三带太赫兹探测天线的光电转换器上，第二路太赫兹波经第四太赫兹聚焦元件辐射在第四带太赫兹探测天线的光电转换器上，两路太赫兹波相位相差π/2+2mπ(m为整数)，且这两路太赫兹波分别给第三、四带太赫兹探测天线的光电转换器提供电场；在太赫兹电场的加速下，光生载流子加速运动产生电流，此电流正比于太赫兹波的电场幅值；分别测得电流，然后平方后求和，记为太赫兹波的辐射功率，从电流的时序中获得太赫兹波的频率，即可获得太赫兹波的频谱。

带太赫兹探测天线的光电转换器测得电流与光脉冲和太赫兹波到达带太赫兹探测天线的光电转换器的相位差有关(Bcos(φ)，B为探测到太赫兹电场的幅值，φ为相位差)，为了避免测得的电流为零，使用两个相同的带太赫兹探测天线的光电转换器。调节第七、八光学延迟线，使光脉冲分别经过第七、八光学延迟线在同一时刻辐射在第三、四带太赫兹探测天线的光电转换器上。两路太赫兹波到达第三、四带太赫兹探测天线的光电转换器的相位相差2/π+2mπ，m为整数。那么测得的电流的平方和为B²co²s(φ)+B²co²s(φ+π/2)＝B²，即为探测到太赫兹波的功率。

第九光学延迟线为基于电控平移台的可调延迟线，它通过第二光电探测器的信号来指示运动的时间，当第二光电探测器检测到第一个光脉冲(频率为f₂)，第九光学延迟线的位置为零(此时，两路太赫兹光程相等)，延迟线运动，检测到第二个光脉冲(频率为f₂+Δf₂)时，延迟线已经运动到c/8Δf₂位置；检测到第二个光脉冲后，延迟线运动，在检测到第三个光脉冲(频率为f₂+2Δf₂)之前，延迟线已经运动到c/16Δf₂位置；依次类推，延迟线在检测到第1，2，3。。。n个脉冲后，开始运动，每次运动到的位置为c/8Δf₂，c/16Δf₂，c/32Δf₂。。。c/8nΔf₂，运动的间隔时间小于T_ring2。

第四路光脉冲序列(频率为f₂、f₂+Δf₂、f₂+2Δf₂。。。f₂+qΔf₂,q为整数)与第二路光(频率为f₂、f₂-Δf₂、f₂-2Δf₂。。。f₂-qΔf₂,q为整数)在带太赫兹探测天线的光电转换器上混频，混频后的频率为0、2Δf₂、4Δf₂。。。2qΔf₂,q为整数。太赫兹两路光光程相差π/2，针对的频率即为2Δf₂、4Δf₂。。。2qΔf₂,q为整数。

选择适当的T_p2、T₀₂、T_ring2、T_fson2、T_fsoff2和Δf₂，探测太赫兹波的频率宽度应为2Δf₂T_fson2/T_ring2。

使用脉冲光是为了保证在时间T₀₂内，只有一个频率的光信号在第二、三移频环内作用，避免不同频率的光信号之间的干扰，确保第二、三移频环的稳定性。

第五、六光学延迟线的作用是增加两个光脉冲的间隔时间，确保器件能响应光脉冲。第二、三光放大器的作用是补偿光脉冲能量的损失，使光脉冲可以多次通过第二、三移频环，而能量基本保持稳定。第二、三滤波器的作用是抑制第二、三光放大器的噪声，增加光脉冲在移频环内的循环次数，增加THz频谱分析仪的探测带宽。

本发明中未详细阐述的部分属于本领域内的公知技术。以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制在具体的实施范围内，对于本领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在权利要求限定和确定的本发明的精神范围之内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明的构思创造均在保护之列。

Claims

1.一种太赫兹频谱分析仪，其特征在于，包括激光器、三个光纤耦合器，分别为第一光纤耦合器、第三光纤耦合器、第四光纤耦合器，光开关、第一移频环、三个光学延迟线，分别为第二光学延迟线、第三光学延迟线、第四光学延迟线、光电探测器、两个带太赫兹探测天线的光电转换器、两个太赫兹聚焦元件、太赫兹分光器；其中：激光器输出的连续光经第一光纤耦合器分为第一路和第二路，第一路输入光开关产生光脉冲后，输入第一移频环后产生一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲，这些光脉冲经第三光纤耦合器被分为第三、四路光脉冲；第三路辐射在光电探测器上产生电流，用于控制第四光学延迟线的运动，第四路光脉冲通过第四光纤耦合器与第二路光一起分别经过第二光学延迟线和第三光学延迟线后，在同一时刻分别辐射在两个带太赫兹探测天线的光电转换器上，产生光生载流子；被探测的太赫兹波被太赫兹分光器分为两路，第一路太赫兹波经第四光学延迟线、太赫兹聚焦元件辐射在带太赫兹探测天线的光电转换器上，第二路太赫兹波经另一个太赫兹聚焦元件辐射在另一个带太赫兹探测天线的光电转换器上，两路太赫兹波分别给两个带太赫兹探测天线的光电转换器提供电场；在太赫兹电场的加速下，光生载流子加速运动产生电流，此电流正比于太赫兹波的电场幅值；分别测得电流，然后平方后求和，记为太赫兹波的辐射功率，从电流的时序中获得太赫兹波的频率，即可获得太赫兹波的频谱。

2.一种太赫兹频谱分析仪，其特征在于，包括激光器、三个光纤耦合器，分别为第五光纤耦合器、第八光纤耦合器、第九光纤耦合器、光开关、第二移频环、第三移频环、三个光学延迟线，分别为第七光学延迟线、第八光学延迟线、第九光学延迟线、光电探测器、两个带太赫兹探测天线的光电转换器、两个太赫兹聚焦元件、太赫兹分光器；其中，激光器输出的连续光经光开关产生光脉冲，经第五光纤耦合器分为第一路和第二路，第一路通过第六光纤耦合器输入第二移频环后产生一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔增加的光脉冲，第二路通过第七光纤耦合器输入第三移频环后产生一系列在时间上等间隔且在频率上等间隔减小的光脉冲；第一路光脉冲经第八光纤耦合器被分为第三、四路光脉冲；第三路辐射在光电探测器上产生电流用于控制第九光学延迟线的运动，第四路光脉冲通过第九光纤耦合器与第二路光一起分别经过第七、八光学延迟线后，在同一时刻分别辐射在两个带太赫兹探测天线的光电转换器上，产生光生载流子；被探测的太赫兹波经过太赫兹分光器分为第一路和第二路太赫兹波，第一路太赫兹波经第九光学延迟线和太赫兹聚焦元件辐射在带太赫兹探测天线的光电转换器上，第二路太赫兹波经另一个太赫兹聚焦元件辐射在另一个带太赫兹探测天线的光电转换器上，且这两路太赫兹波分别给两个带太赫兹探测天线的光电转换器提供电场；在太赫兹电场的加速下，光生载流子加速运动产生电流，此电流正比于太赫兹波的电场幅值；分别测得电流，然后平方后求和，记为太赫兹波的辐射功率，从电流的时序中获得太赫兹波的频率，即可获得太赫兹波的频谱。

3.根据权利要求1或2所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述的激光器为工作波长在300～2100nm的连续激光器。

4.根据权利要求1或2所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述的光开关为机械式、微电子机械系统式、半导体、液晶光开关的一种或者电光、声光、磁光、热光开关的一种。

5.根据权利要求1所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述第一移频环包括第一光学延迟线，所述第一光学延迟线为光纤或基于电动平移台的固定延迟线，第二光学延迟线、第三光学延迟线为光纤、基于电动平移台或基于电光晶体的可调谐延迟线，第四光学延迟线为基于电动平移台的可调谐延迟线。

6.根据权利要求2所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述第二移频环包括第五光学延迟线、所述第三移频环包括第六光学延迟线，所述第五光学延迟线、第六光学延迟线、第七光学延迟线、第八光学延迟线为光纤、基于电动平移台或基于电光晶体的可调谐延迟线，第九光学延迟线为基于电动平移台的可调谐延迟线。

7.根据权利要求1所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述的光脉冲分别经过第二、三光学延迟线同时到达两个带太赫兹探测天线的光电转换器。

8.根据权利要求2所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述的光脉冲分别经过第七、八光学延迟线同时到达两个带太赫兹探测天线的光电转换器。

9.根据权利要求1或2所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述的两路太赫兹脉冲到达两个带太赫兹探测天线的光电转换器的相位相差π/2+2nπ，n为整数。

10.根据权利要求1或2所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述带太赫兹探测天线的光电转换器为带太赫兹探测天线的基于外光电效应的光电管单元、带太赫兹探测天线的基于内光电效应的光电二极管单元或者带太赫兹探测天线的基于光变电阻效益的光电导单元。

11.根据权利要求1或2所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述的太赫兹聚焦元件为金属抛物面镜或聚四氟乙烯、TPX、高阻Si透镜。

12.根据权利要求1所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述的第一移频环主要由任意连接顺序的光纤耦合器、光学延迟线、光放大器、移频器、滤波器、第一光隔离器组成，在所述第一路光或者第二路光中级联移频环以增加或减小辐射太赫兹的带宽。

13.根据权利要求2所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述的第二移频环、第三移频环主要由任意连接顺序的光纤耦合器、光学延迟线、光放大器、移频器、滤波器、第一光隔离器组成，在所述第一路光或者第二路光中级联移频环以增加或减小辐射太赫兹的带宽。

14.根据权利要求12或13所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述的光放大器为半导体、掺铒光纤或者拉曼光纤放大器。

15.根据权利要求12或13所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述的移频器为电光或声光移频器。

16.根据权利要求12或13所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述的滤波器为干涉型、光纤光栅型、声光可调谐滤波器的一种。

17.根据权利要求2所述的太赫兹频谱分析仪，其特征在于，所述的第四、第二路光脉冲在同一时刻到达第九光纤耦合器。