CN112763084B - 一种高稳定频率源，太赫兹频率产生实验装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高稳定频率源，太赫兹频率产生实验装置及使用方法，包括：连续激光器，所述连续激光器输出连续激光，经过分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过合束镜合束后入射到光栅上；光电探测器，用于接收光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的拍频信号；锁相环电路，用于接收所述拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，本发明可以大幅提升现有太赫兹频率源的频率稳定性与准确度。
Description
技术领域
本发明属于太赫兹通信技术领域，特别是一种高稳定频率源，太赫兹频率产生实验装置及使用方法。
背景技术
太赫兹波通常是指频率位于0.1THz～10THz的电磁辐射。由于所处频段的独特性，太赫兹波具有很强的穿透性、高安全性以及高光谱分辨能力等独特的性质，可以应用于安全检查、生物传感、医学诊断、半导体器件检测等领域。
随着太赫兹科学和技术的不断发展，人们先后研究了多种太赫兹波产生装置，如量子级联激光器、自由电子激光器、返波管等等。其中基于光子混频的连续太赫兹辐射源具有线宽窄、可调谐范围宽、结构简单、室温工作等优点，近年来成为国内外研究的热点之一。
基于光子混频的连续太赫兹辐射过程可以归结为两束频差在太赫兹范围的连续激光在空间叠加，辐照在光电导天线电极间隙之间的光电导材料上，当激光光子能量大于光电导材料的禁带宽度时，光电导材料内激发出的光生载流子在外加偏置电场作用下形成以太赫兹频率振荡的光电流，而后由天线将能量辐射出去，即形成连续太赫兹辐射，现有技术的太赫兹频率源的显著缺点是频率稳定性与准确度不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高稳定频率源，太赫兹频率产生实验装置及使用方法，解决如何提升频率稳定性与准确度的问题。
有鉴于此，本发明提供一种高稳定频率源，其特征在于，包括：
连续激光器，所述连续激光器输出连续激光，经过分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；
飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过合束镜合束后入射到光栅上；
光电探测器，用于接收光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的拍频信号；
锁相环电路，用于接收所述拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上。
进一步地，所述飞秒激光频率梳其它频率成分的激光被光阑阻挡。
进一步地，所述飞秒激光频率梳的脉冲重复频率锁定在原子钟参考信号上。
本发明的另一目的在于提供一种高稳定频率源的使用方法，其特征在于，包括：
首先，连续激光器输出连续激光，经过分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；
其次，飞秒激光频率梳输出飞秒激光，与所述反射光经过合束镜合束后入射到光栅上；
然后，光电探测器接收光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的拍频信号；
最后，锁相环电路接收所述拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上。
本发明的还一目的在于提供一种太赫兹频率产生实验装置，其特征在于，包括：
第一激光单元，所述第一激光单元包括：
第一连续激光器，用于输出连续激光，经过第一分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过第一合束镜合束后入射到第一光栅上；第一光电探测器，用于接收第一光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的第一拍频信号；第一锁相环电路，用于接收所述第一拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制第一连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，以输出第一激光束；
第二激光单元，所述第二激光单元包括：
第二连续激光器，用于输出连续激光，经过第二分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；所述飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过第二合束镜合束后入射到第二光栅上；第二光电探测器，用于接收第二光栅反射的连续激光的反射光和所述飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的第二拍频信号；第二锁相环电路，用于接收所述第二拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制第二连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，以输出第二激光束；
反射镜，用于接收所述第二激光束，进行反射发出；
第三合束镜，用于接收所述第一激光束，与经过所述反射镜反射发出的激光束，进行合束发出；
透镜，用于接收所述合束镜发出的激光束，进行聚焦发出；
光电导天线，用于接收所述透镜发出的激光束于其间隙处，以向外辐射太赫兹波。
进一步地，所述飞秒激光频率梳锁定脉冲重复频率。
进一步地，所述脉冲重复频率锁定在原子钟参考信号上。
本发明的又一目的在于提供一种太赫兹频率产生实验装置的使用方法，其特征在于，包括：
第一连续激光器输出连续激光，经过第一分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过第一合束镜合束后入射到第一光栅上；第一光电探测器，用于接收第一光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的第一拍频信号；第一锁相环电路，用于接收所述第一拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制第一连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，以输出第一激光束；
第二连续激光器输出连续激光，经过第二分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；所述飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过第二合束镜合束后入射到第二光栅上；第二光电探测器，用于接收第二光栅反射的连续激光的反射光和所述飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的第二拍频信号；第二锁相环电路，用于接收所述第二拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制第二连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，以输出第二激光束；
反射镜接收所述第二激光束，进行反射发出；
第三合束镜接收所述第一激光束，与经过所述反射镜反射发出的激光束，进行合束发出；
透镜接收所述合束镜发出的激光束，进行聚焦发出；
光电导天线接收所述透镜发出的激光束于其间隙处，以向外辐射太赫兹波。
本发明实现了以下显著的有益效果：
实现简单，包括：连续激光器，所述连续激光器输出连续激光，经过分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过合束镜合束后入射到光栅上；光电探测器，用于接收光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的拍频信号；锁相环电路，用于接收所述拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上。可以大幅提升现有太赫兹频率源的频率稳定性与准确度，可进一步作为频率标准装置。
附图说明
图1为本发明的高稳定频率源的结构示意图；
图2为本发明的太赫兹频率产生实验装置图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
虽然该发明可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述。应当理解的是，发明者的出发点不是将该发明限于所阐述的特定实施例，正相反，发明者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。同样的元模块件号码可能被用于所有附图以代表相同的或类似的部分。
请参照图1至图2，本发明一种高稳定频率源，包括：
连续激光器，所述连续激光器输出连续激光，经过分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；
飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过合束镜合束后入射到光栅上；
光电探测器，用于接收光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的拍频信号；
锁相环电路，用于接收所述拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上。
在一个实施例中，所述飞秒激光频率梳其它频率成分的激光被光阑阻挡。
在一个实施例中，所述飞秒激光频率梳的脉冲重复频率锁定在原子钟参考信号上。
本发明的另一目的在于提供一种高稳定频率源的使用方法，包括：
首先，连续激光器输出连续激光，经过分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；
其次，飞秒激光频率梳输出飞秒激光，与所述反射光经过合束镜合束后入射到光栅上；
然后，光电探测器接收光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的拍频信号；
最后，锁相环电路接收所述拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上。
本发明的还一目的在于提供一种太赫兹频率产生实验装置，包括：
第一激光单元，所述第一激光单元包括：
第一连续激光器，用于输出连续激光，经过第一分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过第一合束镜合束后入射到第一光栅上；第一光电探测器，用于接收第一光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的第一拍频信号；第一锁相环电路，用于接收所述第一拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制第一连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，以输出第一激光束；
第二激光单元，所述第二激光单元包括：
第二连续激光器，用于输出连续激光，经过第二分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；所述飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过第二合束镜合束后入射到第二光栅上；第二光电探测器，用于接收第二光栅反射的连续激光的反射光和所述飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的第二拍频信号；第二锁相环电路，用于接收所述第二拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制第二连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，以输出第二激光束；
反射镜，用于接收所述第二激光束，进行反射发出；
第三合束镜，用于接收所述第一激光束，与经过所述反射镜反射发出的激光束，进行合束发出；
透镜，用于接收所述合束镜发出的激光束，进行聚焦发出；
光电导天线，用于接收所述透镜发出的激光束于其间隙处，以向外辐射太赫兹波。
在一个实施例中，所述飞秒激光频率梳锁定脉冲重复频率。
在一个实施例中，所述脉冲重复频率锁定在原子钟参考信号上。
本发明的又一目的在于提供一种太赫兹频率产生实验装置的使用方法，包括：
第一连续激光器输出连续激光，经过第一分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过第一合束镜合束后入射到第一光栅上；第一光电探测器，用于接收第一光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的第一拍频信号；第一锁相环电路，用于接收所述第一拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制第一连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，以输出第一激光束；
第二连续激光器输出连续激光，经过第二分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；所述飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过第二合束镜合束后入射到第二光栅上；第二光电探测器，用于接收第二光栅反射的连续激光的反射光和所述飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的第二拍频信号；第二锁相环电路，用于接收所述第二拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制第二连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，以输出第二激光束；
反射镜接收所述第二激光束，进行反射发出；
第三合束镜接收所述第一激光束，与经过所述反射镜反射发出的激光束，进行合束发出；
透镜接收所述合束镜发出的激光束，进行聚焦发出；
光电导天线接收所述透镜发出的激光束于其间隙处，以向外辐射太赫兹波。
作为具体的实施例，本发明采用光子混频方式，以锁定在飞秒激光频率梳上的两台连续激光激励光电导天线，产生太赫兹辐射。太赫兹频率源的输出频率可通过飞秒激光频率梳溯源至时频标准如原子钟上，飞秒激光频率梳仅需锁定脉冲重复频率，无需锁定载波包络相位。
作为具体的实施例，所述两束连续激光的波长锁定在飞秒激光频率梳相应的梳齿成分频率上(两束连续激光频率分别为ω1，ω2)，飞秒激光频率梳锁定于微波参考源(如原子钟)上，则两束激光的波长(频率)就间接锁定在微波参考源上。再将两束激光经过空间传输、整形后，照射到光电导天线的间隙中，从而产生太赫兹波辐射，这一太赫兹频率源的输出频率为
ω＝|ω1-ω2|，
其稳定度与准确度指标取决于微波参考源的相关指标。原子钟是目前最准确和最稳定的时频设备，以原子钟作为微波参考，就产生了稳定度与准确度极高的太赫兹频率源。
本发明使用的飞秒激光频率梳仅需锁定脉冲重复频率即可，不需锁定载波包络相位，进一步降低了系统的复杂度。
作为具体的实施例，图1为本发明的高稳定频率源的结构示意图，图中实线表示光路，虚线表示电路。连续激光器输出激光经过分束镜分为两路，透射光输出后照射到光电导天线上，反射光和与飞秒激光频率梳输出的激光经过合束镜合束后入射到光栅上，由光电探测器接收光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，飞秒激光频率梳其它频率成分的激光被光阑阻挡，光电探测器探测到连续激光与飞秒激光的拍频信号fb，fb信号输入锁相环电路与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，锁相环电路输出反馈控制信号控制连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，飞秒激光频率梳的脉冲重复频率fr锁定在原子钟参考信号上。
将连续激光器1的输出激光频率(f1)锁定在飞秒激光频率梳第n1根梳齿频率(fn1)上，两者拍频信号为fb1，则有f1＝n1×fr+fceo+fb1。其中fceo为飞秒激光频率梳的载波包络相位。
将连续激光器2的输出激光频率(f2)锁定在飞秒激光频率梳第n2根梳齿频率(fn2)上，两者拍频信号为fb2，则有f2＝n2×fr+fceo+fb2。
在具体实验中，通过对连续激光器的预先设定调节，使得fb1＝fb2，n1>n2。
作为具体的实施例，图2为太赫兹频率产生实验装置图，将连续激光器1和连续激光器2锁定在同一台飞秒激光频率梳上之后，进一步将它们的输出光经过合束和聚焦后照射到光电导天线的间隙处，光电导天线向外辐射太赫兹波，其频率f＝f1-f2＝(n1-n2)×fr。由于飞秒激光频率梳的脉冲重复频率fr锁定在原子钟参考信号上，因此该频率源的输出频率也锁定在原子钟参考信号上，频率准确度和稳定度极高。n1和n2为正整数，在具体实验中通过对两台连续激光器的调节，可以改变n1和n2，从而对该频率源的输出频率进行调谐。
实验中使用的飞秒激光频率梳仅需锁定脉冲重复频率即可，不需锁定载波包络相位，进一步降低了系统的复杂度。
本发明实现了以下显著的有益效果：
实现简单，包括：连续激光器，所述连续激光器输出连续激光，经过分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过合束镜合束后入射到光栅上；光电探测器，用于接收光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的拍频信号；锁相环电路，用于接收所述拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上。可以大幅提升现有太赫兹频率源的频率稳定性与准确度，可进一步作为频率标准装置。
根据本发明技术方案和构思，还可以有其他任何合适的改动。对于本领域普通技术人员来说，所有这些替换、调整和改进都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种太赫兹频率产生实验装置，其特征在于，包括：
第一激光单元，所述第一激光单元包括：
第一连续激光器，用于输出连续激光，经过第一分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过第一合束镜合束后入射到第一光栅上；第一光电探测器，用于接收第一光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的第一拍频信号；第一锁相环电路，用于接收所述第一拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制第一连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，以输出第一激光束；
第二激光单元，所述第二激光单元包括：
第二连续激光器，用于输出连续激光，经过第二分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；所述飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过第二合束镜合束后入射到第二光栅上；第二光电探测器，用于接收第二光栅反射的连续激光的反射光和所述飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的第二拍频信号；第二锁相环电路，用于接收所述第二拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制第二连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，以输出第二激光束；
反射镜，用于接收所述第二激光束，进行反射发出；
第三合束镜，用于接收所述第一激光束，与经过所述反射镜反射发出的激光束，进行合束发出；
透镜，用于接收所述合束镜发出的激光束，进行聚焦发出；
光电导天线，用于接收所述透镜发出的激光束于其间隙处，以向外辐射太赫兹波；
所述飞秒激光频率梳仅锁定脉冲重复频率；
所述脉冲重复频率锁定在原子钟参考信号上；
两束连续激光的波长锁定在飞秒激光频率梳相应的梳齿成分频率上，两束连续激光频率分别为ω1，ω2，飞秒激光频率梳锁定于原子钟上，再将两束激光经过空间传输、整形后，照射到光电导天线的间隙中，从而产生太赫兹波辐射，这一太赫兹频率源的输出频率为
ω＝|ω1-ω2|，
连续激光器输出激光经过分束镜分为两路，透射光输出后照射到光电导天线上，反射光和与飞秒激光频率梳输出的激光经过合束镜合束后入射到光栅上，由光电探测器接收光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，飞秒激光频率梳其它频率成分的激光被光阑阻挡，光电探测器探测到连续激光与飞秒激光的拍频信号fb，fb信号输入锁相环电路与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，锁相环电路输出反馈控制信号控制连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，飞秒激光频率梳的脉冲重复频率fr锁定在原子钟参考信号上；
将第一连续激光器的输出激光频率f1锁定在飞秒激光频率梳第n1根梳齿频率fn1上，两者拍频信号为fb1，则有f1＝n1×fr+fceo+fb1，其中fceo为飞秒激光频率梳的载波包络相位，将第二连续激光器的输出激光频率f2锁定在飞秒激光频率梳第n2根梳齿频率fn2上，两者拍频信号为fb2，则有f2＝n2×fr+fceo+fb2，通过对连续激光器的预先设定调节，使得fb1＝fb2，n1＞n2；
将第一连续激光器和第二连续激光器定在同一台飞秒激光频率梳上之后，进一步将它们的输出光经过合束和聚焦后照射到光电导天线的间隙处，光电导天线向外辐射太赫兹波，其频率f＝f1-f2＝(n1-n2)×fr在具体实验中通过对两台连续激光器的调节，改变n1和n2，从而对该频率源的输出频率进行调谐。
2.一种太赫兹频率产生实验装置的使用方法，其特征在于，包括：
第一连续激光器输出连续激光，经过第一分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过第一合束镜合束后入射到第一光栅上；第一光电探测器，用于接收第一光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的第一拍频信号；第一锁相环电路，用于接收所述第一拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制第一连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，以输出第一激光束；
第二连续激光器输出连续激光，经过第二分束镜分为透射光与反射光两路，透射光输出后照射到光电导天线上；所述飞秒激光频率梳，用于输出飞秒激光，与所述反射光经过第二合束镜合束后入射到第二光栅上；第二光电探测器，用于接收第二光栅反射的连续激光的反射光和所述飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，探测到连续激光与飞秒激光的第二拍频信号；第二锁相环电路，用于接收所述第二拍频信号，与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，输出反馈控制信号控制第二连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，以输出第二激光束；
反射镜接收所述第二激光束，进行反射发出；
第三合束镜接收所述第一激光束，与经过所述反射镜反射发出的激光束，进行合束发出；
透镜接收所述合束镜发出的激光束，进行聚焦发出；
光电导天线接收所述透镜发出的激光束于其间隙处，以向外辐射太赫兹波；
所述飞秒激光频率梳仅锁定脉冲重复频率；
所述脉冲重复频率锁定在原子钟参考信号上；
两束连续激光的波长锁定在飞秒激光频率梳相应的梳齿成分频率上，两束连续激光频率分别为ω1，ω2，飞秒激光频率梳锁定于原子钟上，再将两束激光经过空间传输、整形后，照射到光电导天线的间隙中，从而产生太赫兹波辐射，这一太赫兹频率源的输出频率为
ω＝|ω1-ω2|，
连续激光器输出激光经过分束镜分为两路，透射光输出后照射到光电导天线上，反射光和与飞秒激光频率梳输出的激光经过合束镜合束后入射到光栅上，由光电探测器接收光栅反射的连续激光的反射光和飞秒激光频率梳相应梳齿频率成分的激光，飞秒激光频率梳其它频率成分的激光被光阑阻挡，光电探测器探测到连续激光与飞秒激光的拍频信号fb，fb信号输入锁相环电路与原子钟输出的参考信号鉴相后作为误差信号，锁相环电路输出反馈控制信号控制连续激光器的输出激光频率，使其锁定在飞秒激光频率梳相应梳齿的激光频率上，飞秒激光频率梳的脉冲重复频率fr锁定在原子钟参考信号上；
将第一连续激光器的输出激光频率f1锁定在飞秒激光频率梳第n1根梳齿频率fn1上，两者拍频信号为fb1，则有f1＝n1×fr+fceo+fb1，其中fceo为飞秒激光频率梳的载波包络相位，将第二连续激光器的输出激光频率f2锁定在飞秒激光频率梳第n2根梳齿频率fn2上，两者拍频信号为fb2，则有f2＝n2×fr+fceo+fb2，通过对连续激光器的预先设定调节，使得fb1＝fb2，n1＞n2；
将第一连续激光器和第二连续激光器定在同一台飞秒激光频率梳上之后，进一步将它们的输出光经过合束和聚焦后照射到光电导天线的间隙处，光电导天线向外辐射太赫兹波，其频率f＝f1-f2＝(n1-n2)×fr在具体实验中通过对两台连续激光器的调节，改变n1和n2，从而对该频率源的输出频率进行调谐。
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