CN110927092B - 一种双电光频率梳式中红外光谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种双电光频率梳式中红外光谱仪，包括近红外连续波激光器、光纤放大器、光纤耦合器、周期性极化非线性晶体、电光频率梳生成器和滤光片各两个，以及声光移频器、光电探测器和数据采集单元；两近红外连续波激光器分别通过光纤放大器与第一光纤耦合器和声光移频器连接；第一光纤耦合器和声光移频器的各输出端分别接入两周期性极化非线性晶体，得到不等频的两路中红外激光，两周期性极化非线性晶体分别依次通过电光频率梳生成器和滤光片接入第二光纤耦合器，输出的光谱信号被光电探测器转换为电信号后由数据采集单元采集。本发明可获得被测物质中红外频段的光谱信息，且具有分辨率高、体积小、稳定性好、测量速度快的优势。
Description
技术领域
本发明属于光谱仪技术领域，尤其涉及一种双电光频率梳式中红外光谱仪。
背景技术
物质吸收光子从低能级跃迁到高能级将产生吸收光谱，不同结构的原子、分子的吸收光谱不同。研究吸收光谱可以了解原子、分子和其他许多物质的结构和运动形态，以及他们同电磁场和粒子相互作用的情况。光谱检测技术即是一种通过吸收光谱进行物质检测的技术，可以实现物质的无损检测，尤其是在宇宙物质探测，金属冶炼过程物质探测等领域，光谱技术具有其他物质探测技术不可替代的优势。
传统的用于对物质的吸收光谱进行探测的光谱仪包括基于棱镜、光栅等色散元件的色散型光谱仪和基于迈克尔逊干涉仪结构的傅里叶变换光谱仪，同时这两种也是目前商品化最成熟的两类光谱仪。色散型光谱仪受光学元件分光能力的限制，分辨率往往较低。傅里叶变换光谱仪原理上可以达到极高的分辨率，但分辨率和迈克尔逊干涉仪动臂的移动距离成正比，阻碍了光谱仪的小型化，且动臂的存在增加了光谱仪的不稳定性。
随着光频梳技术的不断成熟，光频梳技术逐渐被应用于光谱测量领域。在多种基于光频梳的光谱仪中，双光频梳光谱仪得到了最为广泛的应用。双光频梳光谱仪由两个重频略有差别的光频梳组合。当双光频梳输出频梳信号中的一个或两个通过待测物质后，这两个频梳信号通过拍频形成一个射频梳信号。该射频梳信号的轮廓包含待测物质的光谱信息，并易于被光电探测器所探测。双光频梳光谱仪不包含任何运动组件，可实现高分辨率、高稳定性的光谱探测。
目前双光频梳光谱仪主要基于以下方式产生光频梳：基于锁模激光器的飞秒光学频率梳，基于三阶非线性的克尔光学频率梳以及基于二阶非线性的电光频率梳。其中，相较于前两种光频梳，电光频率梳最大的优势在于重频调节方便，电光频率梳的这一优势可实现对双光频梳光谱仪的精度和量程的快速调谐。因此，基于片上电光频率梳的双光频梳光谱仪逐渐得到了越来越多研究者的关注，但受激光源以及非线性材料的限制，目前基于片上双电光频率梳光谱仪的研究大多集中在近红外波段，无法探测大量吸收峰位于中红外的物质。
综上，亟需开发一种中红外双电光频率梳式光谱仪，以拓宽物质吸收光谱的测量范围。
发明内容
本发明是为了解决上述存在的问题而进行的，提出一种双电光频梳式中红外光谱仪，本发明具有分辨率高，体积小、稳定性好、测量速度快、光谱分辨率和光谱测量范围可调以及可以工作在中红外频段等优势。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提出的一种双电光频率梳式中红外光谱仪，其特征在于，包括近红外连续波激光器、光纤放大器、光纤耦合器、周期性极化非线性晶体、电光频率梳生成器和滤光片各两个，以及声光移频器、光电探测器和数据采集单元；各器件之间的连接关系如下：
两近红外连续波激光器的输出端分别通过一个光纤放大器与第一光纤耦合器和声光移频器的输入端连接，第一光纤耦合器和声光移频器均具有两个输出端，第一光纤耦合器输出频率均为f1的两路近红外激光，声光移频器输出频率分别为f2和f2+Δf的两路近红外激光，Δf即为通过声光移频器对输入的光频进行偏移的频率；第一光纤耦合器和声光移频器的第一输出端均接入第一周期性极化非线性晶体的输入端，第一光纤耦合器和声光移频器的第二输出端均接入第二周期性极化非线性晶体的输入端，通过两周期性极化非线性晶体实现对输入的相应两路近红外激光的差频，分别得到频率f1-f2和f1-(f2+Δf)的两路中红外激光，两周期性极化非线性晶体的输出端分别接入一个电光频率梳生成器，通过两电光频率梳生成器分别生成沿输入的中红外激光的频率对称的一路电光频率梳，两路电光频率梳的重频不等；两电光频率梳生成器的输出端分别通过一个滤光片共同接入第二光纤耦合器，该光纤耦合器输出的光谱信号被所述光电探测器转换为电信号后由所述数据采集单元采集。
本发明的特点及有益效果：
1、相较于传统的色散型光谱仪和傅里叶变换型光谱仪，本发明提出的双电光频率梳式中红外光谱仪。其大部分器件可实现片上集成，片上尺寸在毫米到厘米级，具有体积小、重量轻、结构简单紧凑、成本低的优势。
2、本发明的双光频率梳式中红外光谱仪具有梳齿级的分辨率，分辨率高，且电光频率梳的重频越小，光谱仪的分辨率越高；该双电光频率梳光谱仪无需设置傅里叶变换光谱仪的机械式动臂，因此测量速度更快，稳定性更好，应用范围广泛。
3、本发明通过对非线性晶体进行周期性极化的设计，在片上实现两个近红外CW激光光源的差频，直接得到中红外的CW激光。这样本发明的双电光频梳式光谱仪只需要目前已经非常成熟的近红外CW激光器作为光源，不需要额外的中红外CW激光源，容易实施。
4、由于所能测量的吸收光谱的频段与激光器输出波长以及周期性极化非线性晶体的差频相关，因此通过调节激光器的输出波长以及周期性极化非线性晶体的极化周期，本发明可以在构成电光频梳非线性晶体的透光窗口内的任意频段，实现对物质吸收光谱的测量。
5、本发明利用非线性晶体的电光效应产生电光频率梳，电光频率梳的重频等于射频信号频率，因此电光频率梳的重频可通过调节射频信号频率实现快速调节。这样的优势有两点，第一，当在片上实现重频稍微不同的两个电光频率梳时，工艺上不需要加工两个结构尺寸不同的非线性晶体的结构，只需要加工结构尺寸相同的两个非线性晶体结构，然后在这两个非线性晶体结构上施加调制频率稍微不同的两个射频信号，这样使片上光频梳的加工工艺更加简单，也使得系统更加对称和稳定；第二，在吸收谱测量中，吸收谱的分辨率和电光频率梳的重频成正比，如果想要得到尽可能高的分辨率，施加低频的电调制信号，得到高吸收谱分辨率，如果想得到尽可能宽的吸收谱测量范围，施加高频的电调制信号，得到更宽的吸收谱测量范围，具体的吸收谱的范围受周期性极化非线性晶体材料本身的透明窗以及色散特性等因素的限制。
附图说明
图1是本发明实施例的一种双电光频率梳式中红外光谱仪的结构及原理示意图；
图2中(a)、(b)是图1中电光频率梳生成器的两种实现方式；
图3中(a)、(b)分别是设置声光移频器和不设置声光移频器得到的拍频信号示意图；
图4中(a)、(b)分别是利用本发明的中红外光谱仪对物体进行分子吸收谱测量的应用实例。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
参见图1，本发明实施例的一种双电光频率梳式中红外光谱仪，主要包括两个近红外连续波激光器(CW Laser)101和102，两个光纤放大器103和104，两个光纤耦合器105和113，声光移频器106，两个周期性极化非线性晶体107和108，两个电光频率梳生成器(E-O)109和110，两个滤光片111和112，两个光电探测器114(PD)和115，两个数据采集单元(DAU)116和117，以及若干光纤、波导、转接头等。图中虚线框内部分表示片上，虚线框外部分表示片外，片上的光信号在设计好的单模光波导传播，片外的光信号在光纤中进行传播，通过透镜光纤将光信号直接耦合进和耦合出片上波导。各器件之间的连接关系如下：
近红外连续波激光器101的输出端通过光纤放大器103与光纤耦合器105的输入端连接，近红外连续波激光器102的输出端通过光纤放大器104与声光移频器106的输入端连接，光纤耦合器105具有两个输出端，均输出频率f1的近红外激光，声光移频器106具有两个输出端，分别输出频率f2和频率f2+Δf的近红外激光，Δf即为通过声光移频器对输入的光频进行偏移的频率；光纤耦合器105和声光移频器106的第一输出端先通过光纤再分别通过第一Y型光波导的两个分支118和119接入周期性极化非线性晶体107的输入端，光纤耦合器105和声光移频器106的第二输出端先通过光纤再分别通过第二Y型光波导的两个分支120和121接入周期性极化非线性晶体108的输入端，通过两周期性极化非线性晶体107和108实现对输入的相应两路近红外激光的差频，分别得到一路频率f1-f2和f1-(f2+Δf)的中红外激光，两周期性极化非线性晶体的输出端分别与一个电光频率梳生成器(109，110)输入端连接，通过各电光频率梳生成器分别生成沿输入的中红外激光的频率对称的电光频率梳，第一电光频率梳的重频为fr1，第二电光频率梳的重频为fr2，|fr1-fr2|的量级为千(kHz)至吉(GHz)赫兹；各电光频率梳生成器分别通过一个滤光片(111，112)共同接入光纤耦合器113的输入端，该光纤耦合器113的输出端输出的光谱信号被光电探测器转换为电信号，然后被数据采集单元采集。通过对采集到的电信号的时域信号进行数字信号处理，最终得到所需的中红外光谱信息。
本发明实施例中各组成部件的具体实现方式及功能分别说明如下：
两近红外连续波激光器101、102可采用商用的近红外连续波激光器，用于产生不同频率的两束近红外激光，频率分别记为f1，f2。两束近红外激光分别由光纤放大器103、104进行光信号放大，本实施例中均采用掺饵光纤放大器。
光纤耦合器105为1×2型光纤耦合器，用于将放大后的第一近红外激光(由近红外连续波激光器101产生)均分为能量相同且频率保持不变(均为f1)的两束近红外激光。声光移频器106为1×2型声光移频器，用于将放大后的第二近红外激光(由近红外连续波激光器102产生)分为能量相同但频率不等的两束近红外激光，第一束近红外激光的频率保持f2不变，第二束近红外激光的频率通过声光移频器106的移频作用变为f2+Δf，Δf的量级在几十兆到几十吉赫兹，具体取值使得拍频后得到的射频频谱的双边谱能够完整的输出，中心频率两边的频谱不发生任何重叠。
两周期性极化非线性晶体107和108的结构相同，均为片上结构，该周期性极化非线性晶体可以做成环形或直波导形，本实施例中周期性极化非线性晶体的材料相同，可采用铌酸锂、氮化铝、氮化镓或磷化镓等，根据准相位匹配条件，计算晶体结构的极化周期，通过微纳加工手段在材料表面加工金属电极，通过对金属电极施加合适的脉冲电信号，实现对设定区域晶体内部极化方向的周期性反转，从而实现晶体结构的周期性极化。
本发明的两电光频率梳生成器109和110的结构相同，均具有两种实现方式，分别描述如下：
在一个实施例中，参见图2(a)，各电光频率梳生成器(以下称为跑道型电光频率梳生成器)均分别包括直波导204、跑道形波导205、以及相连接的模拟信号发生器201和射频功率放大器202；直波导204的输入端和输出端分别作为电光频率梳生成器的输入端和输出端；直波导204与跑道形波导205之间通过倏逝波耦合方式进行光波信号的传输；模拟信号发生器201产生的射频信号经射频功率放大器202放大，射频功率放大器202的输出端通过射频探针203与位于跑道形波导205附近的金属电极206连接，用于将放大的射频信号加载至金属电极206上并通过该射频信号对跑道形波导205内的中红外激光进行调制，基于波导材料的二阶非线性效应，得到以输入直波导204的单频中红外激光的频率(如图(a)中f0所示)为对称轴的光电频率梳(即宽谱中红外激光)，该光电频率梳由直波导204输出。直波导204、跑道形波导205和金属电极206均通过微纳加工的方式加工在片上。跑道形波导205的自由光谱范围FSR＝c/(neff×L)，其中c为真空中的光速，neff为跑道形波导205在该条件下的等效折射率，L为跑道形波导的总长度。满足跑道形波导205横截面形状所支持基模的中红外激光可以被耦合进跑道形波导205，并在跑道形波导205中形成稳定的驻波模式，即通常所说的回音壁模式，通过提高跑道形波导205的Q值可得到高质量的电光频率梳。利用模拟信号发生器201发出的射频信号，可以对跑道形波导205中的光波信号进行调制，调制频率应等于跑道型波导205自由光谱范围FSR的整数倍，并可以在跑道形波导205的自由光谱范围FSR整数倍附近微调，各电光频率梳生成器(109，110)生成的电光梳的重频等于其内模拟信号发生器201发出的射频信号的频率。本实施例通过对两电光频率梳生成器加载不同频率的射频信号，使得生成的第一电光频率梳的重频fr1和第二电光频率梳的重频fr2不同，通过调节射频信号的频率，即可以达到调节电光频率梳重频的目的。重频可调的优势在于，虽然需要两个重频不一样的电光频梳(但重频差很小)，但是不需要加工两个尺寸参数不同的跑道形波导205，只需要利用模拟信号发生器施加两个不同频率的射频信号即可以得到两个重频不一样的电光频率梳，这样简化了微纳加工的难度，提高了系统的对称性和稳定性。
在另一实施例中，参见图2(b)，各电光频率梳生成器(以下称为直线型电光频率梳生成器)均分别包括直波导204、相连接的模拟信号发生器201和射频功率放大器202，直波导204的输入端和输出端分别作为电光频率梳生成器的输入端和输出端；模拟信号发生器201产生的射频信号经射频功率放大器202放大，射频功率放大器202的输出端通过射频探针203与位于直波导204附近的金属电极206连接，用于将放大的射频信号加载至金属电极206上并通过该射频信号对直波导204内的中红外激光进行调制，基于波导材料的电光效应，得到以输入直波导204的单频中红外激光的频率(如图(b)中f0所示)为对称轴的电光频率梳(即宽谱中红外激光)，该电光频率梳由直波导204输出。其中直波导204和金属电极206是通过微纳加工的方式加工在片上。相比于图2中(a)所示实施例，本实施例的优势在于，由于直波导不存在自由光谱范围FSR，模拟信号发生器201施加在金属电极206上的射频信号频率不受自由光谱范围FSR的限制，可以随意调节，因而可以得到重频很小的电光频率梳，光谱仪的分辨率和电光梳的重频成正比，因而光谱仪的分辨率高于图2(a)所示实施例。而本实施例的缺点在于，相比于图2(a)中的跑道型电光频率梳生成器，直线型电光频率梳生成器的相位调制长度更短，从而生成更少的高次谐波谱线，导致电光梳的光谱带宽往往较窄。图2(a)所示跑道型电光频率梳生成器的射频调制信号频率虽然受自由光谱范围FSR的限制，但可以得到光谱范围很宽的电光频率梳。
对声光移频器106的作用进行阐述，如果经周期性极化非线性晶体107、108产生的第一中红外激光和第二中红外激光的频率相同，两者经由电光频率梳生成器109、110后生成的电光频率梳理论上中心频率也相同，只是重频不相同，此时经过第二光纤耦合器113后，光电探测器探测到的第一电光频率梳和第二电光频率梳的拍频信号如图3(a)所示，两个电光频率梳中心频率左右两边的拍频信号重叠在一起，导致无法分辨是中心频率左边存在吸收谱还是中心频率右边存在吸收谱亦或是两边都存在吸收谱。通过引入声光移频器106，在周期性极化晶体中实现差频后，第一中红外激光和第二中红外激光的频率并不相同，两者经由电光频率梳生成器109、110后生成的电光频率梳理论上不仅重频不相同，中心频率也不相同，因此两电光频率梳拍频后，得到的电光频率梳中心频率左右对称处的拍频信号不会重合，拍频信号如图3(b)所示，由此可以判断吸收谱的位置。此处需要说明的是，两个周期性极化非线性晶体1和周期性极化非线性晶体2的参数无需分别设计，两者可取相同，由于利用声光移频器106实现的移频范围非常小(Δf范围内)，两者实现准相位匹配的极化周期差别非常小，周期性极化非线性晶体107、108的带宽完全可以满足要求。
滤光片111、112用于滤除周期性极化非线性晶体输出端输出的的近红外激光。由于周期性极化非线性晶体的差频转化率不可能是百分之百，因此在周期性极化非线性晶体的输出端，仍然会有没有完全转化的近红外激光，近红外激光也有可能被耦合进跑道型波导，进而展宽成近红外的光频梳，这将会对后续的测量造成干扰；而对于直线型电光频率梳生成器，未被完全转化的近红外激光会随同中红外激光在直波导内传输。因此在电光频率梳的输出端，用滤光片将近红外激光滤除，得到仅含有中红外的电光频率梳。
光电探测器采用商用的光电传感器，用于将光纤耦合器113的输出的光谱信号转换为电信号。
数据采集单元与光电探测器电连接，用于采集光电探测器输出的电信号，本实施例的数据采集单元为商用的数据采集模块。
此外，为了进一步减小本发明光谱仪的整体尺寸，本发明的近红外连续波激光器101、102选用片上可集成的二极管激光器(比如DBR激光器)实现，光电探测器114、115选用片上可集成的光电探测器(比如基于磷化铟的片上光电探测器、片上硅基锗光电探测器、片上硅基砷化镓光电探测器等)实现，因此基于该发明可实现全系统片上集成。
本实施例的工作原理如下：
从近红外连续波激光器101出射的近红外激光经过光纤放大器103后被放大，经过光纤耦合器105被分成能量均匀的两份，一份保持原频率f1经光纤耦合进光波导118，一份保持原频率f1经光纤耦合进光波导120；从近红外CW激光器102出射的近红外激光经过光纤放大器104后被放大，经过声光移频器106后被分成能量均匀的两份，一份保持原频率f2经光纤耦合进光波导119，一份频率f2被移动几十兆赫兹至几十吉赫兹Δf后经光纤耦合进光波导121，具体移动的频率范围和整个系统的设计参数有关；光波导118中的近红外激光和光波导119中的近红外激光在周期性极化非线性晶体107中重叠，通过对周期性极化非线性晶体107的极化周期进行设计，实现光波导118中的近红外激光和光波导119中的近红外激光的差频，从而在周期性极化非线性晶体107的输出端得到第一中红外激光；光波导120中的近红外激光和光波导121中的近红外激光在周期性极化非线性晶体108中重叠，通过对周期性极化非线性晶体108的极化周期进行设计，实现光波导120中的近红外激光和光波导121中的近红外激光的差频，从而在周期性极化非线性晶体108的输出端得到第二中红外激光；第一中红外激光经过电光频率梳生成器109后，频谱上会被展宽成沿该第一中红外激光频率对称的第一光电频率梳，记第一电光频率梳的重频为fr1，经过滤光片111，滤除不需要的近红外频段的光，得到中红外的第一电光频率梳；第二中红外激光经过电光频率梳生成器108后，频谱上会被展宽成沿该第二中红外激光的频率对称的第二光电频率梳，记光第二电频率梳的重频为fr2，经过滤光片112，滤除不需要的近红外频段的光，得到中红外的第二电光频率梳；两光电频率梳在光纤耦合器113中重叠后被分成能量相同的两份，一份被光电探测器114探测，然后被数据采集单元116采集，另一份被光电探测器115探测，然后被数据采集单元117采集。实际上，光电探测器无法直接探测光频信号，光电探测器探测到的是两个电光频率梳拍频之后的能量包络信号，该能量包络信号是射频信号。因此，理论上光电探测器探测到的信号在频谱上仍然是梳形的，该射频梳的重频为|fr1-fr2|。
利用本发明光谱仪对物质吸收谱进行测量时，提供了两种测量方法，两种测量方法的区别在于分子吸收谱的测量位置不同，第一种测量方法如图4中(a)所示，被测物质122被放置在滤光片111之后，光纤耦合器113之前。光纤耦合器113为2×1型光纤耦合器，该光纤耦合器113之前存在两条臂，上面是测量臂，下面是参考臂，这种测量方法只有测量臂的光谱中包含有分子的吸收谱信息，参考臂的作用是和测量臂在光纤耦合器113中实现光谱的重叠，然后两者的拍频信息被光电探测器114探测，探测到的信息被数据采集单元116采集，通过对数据进行处理，得到所需的光谱信息。这种测量方法的优点在于，光谱信息中包含有样品吸收谱的全部幅值和相位信息，并且只需要一台光电探测器和一台数据采集单元，缺点是这种非对称的测量方式容易受外部环境的干扰，因此对测量环境要求较高。第二种测量方法如图4(b)所示，被测物质122被放置在光纤耦合器113之后，光电探测器114之前。光纤耦合器113为2×2型光纤耦合器，该光纤耦合器之后存在两条臂，上面一条是测量臂，下面一条是参考臂，该测量方法的优点在于抗外部环境的干扰能力强，测量臂的信息减去参考臂的信息即可以排除外部环境的干扰，得到单纯的物质的吸收谱的信息，缺点是需要两台光电探测器114、115和数据采集单元116、117，增加了系统的复杂程度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种双电光频率梳式中红外光谱仪，其特征在于，包括近红外连续波激光器、光纤放大器、光纤耦合器、周期性极化非线性晶体、电光频率梳生成器和滤光片各两个，以及声光移频器(106)、光电探测器和数据采集单元；各器件之间的连接关系如下：
两近红外连续波激光器(101、102)的输出端分别通过一个光纤放大器(103、104)与第一光纤耦合器(105)和声光移频器(106)的输入端连接，第一光纤耦合器(105)和声光移频器(106)均具有两个输出端，第一光纤耦合器(105)输出频率均为f1的两路近红外激光，声光移频器(106)输出频率分别为f2和f2+Δf的两路近红外激光，Δf即为通过声光移频器(106)对输入的光频进行偏移的频率；第一光纤耦合器(105)和声光移频器(106)的第一输出端均接入第一周期性极化非线性晶体(107)的输入端，第一光纤耦合器(105)和声光移频器(106)的第二输出端均接入第二周期性极化非线性晶体(108)的输入端，通过两周期性极化非线性晶体(107、108)实现对输入的相应两路近红外激光的差频，分别得到频率f1-f2和f1-(f2+Δf)的两路中红外激光，两周期性极化非线性晶体(107、108)的输出端分别接入一个电光频率梳生成器(109、110)，通过两电光频率梳生成器分别生成沿输入的中红外激光的频率对称的一路电光频率梳，两路电光频率梳的重频不等；两电光频率梳生成器的输出端分别通过一个滤光片(111、112)共同接入第二光纤耦合器(113)，该光纤耦合器(113)输出的光谱信号被所述光电探测器转换为电信号后由所述数据采集单元采集。
2.根据权利要求1所述的中红外光谱仪，其特征在于，两电光频率梳生成器(109和110)的结构相同，均分别包括模拟信号发生器(201)、射频功率放大器(202)、直波导(204)和跑道形波导(205)；所述直波导(204)的输入端和输出端分别作为相应电光频率梳生成器的输入端和输出端；所述直波导(204)与跑道形波导(205)之间通过倏逝波耦合方式进行光信号的传输；所述模拟信号发生器(201)依次通过射频功率放大器(202)和射频探针(203)与位于跑道形波导(205)附近的金属电极(206)连接。
3.根据权利要求1所述的中红外光谱仪，其特征在于，两电光频率梳生成器(109、110)的结构相同，均分别包括模拟信号发生器(201)、射频功率放大器(202)和直波导(204)，所述直波导(204)的输入端和输出端分别作为相应电光频率梳生成器的输入端和输出端；所述模拟信号发生器(201)依次通过射频功率放大器(202)和射频探针(203)与位于直波导(204)附近的金属电极(206)连接。
4.根据权利要求1所述的中红外光谱仪，其特征在于，两近红外连续波激光器(101、102)选用片上可集成的二极管激光器。
5.根据权利要求1所述的中红外光谱仪，其特征在于，两周期性极化非线性晶体(107、108)的结构相同，均为片上结构。
6.根据权利要求5所述的中红外光谱仪，其特征在于，两周期性极化非线性晶体(107、108)选自铌酸锂、氮化铝、氮化镓或磷化镓。
7.根据权利要求1所述的中红外光谱仪，其特征在于，所述光电探测器选用片上可集成的光电探测器。
8.根据权利要求7所述的中红外光谱仪，其特征在于，所述片上可集成的光电探测器采用基于磷化铟的片上光电探测器、片上硅基锗光电探测器或片上硅基砷化镓光电探测器。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的中红外光谱仪，其特征在于，所述第二光纤耦合器(113)采用2×1型光纤耦合器，其输出端设置一台所述光电探测器和一台所述数据采集单元，被测物体位于第一滤光片(111)与第二光纤耦合器(113)之间。
10.根据权利要求1～8中任意一项所述的中红外光谱仪，其特征在于，所述第二光纤耦合器(113)采用2×2型光纤耦合器，其两个输出端均分别设置一台所述光电探测器和一台所述数据采集单元，被测物体位于第二光纤耦合器(113)与第一光电探测器(114)之间。
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