CN114563083B - 一种谐振频率可调的谐振腔系统及其调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种谐振频率可调的谐振腔系统及其调控方法，采用两片反射镜作为谐振腔本体，采用透镜和分束片进行激励耦合，反射镜轴向与透镜轴向相互正交，与分束片轴向成45°角，电磁波的入射方向为透镜轴向。外部高斯光束通过透镜聚束于分束片中央、再通过分束片使得电磁波的传播方向偏转90°，从而发生谐振。两片反射镜安装于步进式压电驱动器上，通过该驱动器调节反射镜之间的距离，并且使用扰动观察法对谐振腔是否达到谐振状态进行观测，从而实现谐振腔谐振频率的闭环调节。本发明实现谐振腔谐振频率的准确调控，以提高电子自旋共振谱仪性能。
Description
技术领域
本发明属于太赫兹谐振腔领域，更具体地，涉及一种谐振频率可调的谐振腔系统及其调控方法。
背景技术
电子自旋共振是一种直接检测样品物质中未成对电子的波谱学方法，它是研究自由基等顺磁物质结构的重要手段，它能够精准且无破坏的获取物质在电子和原子核尺度的信息，被广泛应用于物理、化学、生物学、医学等领域。电子自旋共振谱仪是电子自旋共振的核心技术和研究基础，它是电子自旋共振的分析仪器。电子自旋共振谱仪由诸多系统组成，其中样品腔系统是电子自旋共振的发生场所，为得到高灵敏度、高性能的电子自旋共振谱仪，往往采用谐振腔作为样品腔。随着太赫兹技术的不断发展，为追求更高的谱仪分辨率，电子自旋共振谱仪也不断的向高频乃至太赫兹频段发展。为与之相适应，谱仪谐振腔也需要能工作于高频乃至太赫兹频段。然而，由于谐振腔本身的滤波性质，它的使用会限制电子自旋共振谱仪的工作频率。为获得物质更全面的信息，电子自旋共振实验常常需要在从低频到高频的多个频率下进行，谐振腔的使用会对实验带来较大的不便。因此，发展谐振频率可大范围调节的太赫兹谐振腔是提升电子自旋共振实验效率和效果的关键。
现有的电子自旋共振谱仪的谐振腔大都采用封闭式微波谐振腔，如圆柱腔、矩形腔、环形腔等。此类谐振腔一般工作在最低次模以获得高的品质因数从而提高谱仪灵敏度。当频率升高，工作波长减小时，谐振腔的尺寸也需要等比减小，或者牺牲品质因数使用高次模。所以封闭式微波谐振腔在高频电子自旋共振谱仪中存在体积较小、模式复杂、样品难以放置的问题。为解决此问题，广泛应用于光学领域的开放式谐振腔被应用于电子自旋共振谱仪中，其中Fabry-Perot谐振腔已经成为了高频电子自旋共振谱仪的主流谐振腔方案之一。
Fabry-Perot谐振腔本体由两片平行的反射镜构成，它的谐振频率由两片反射镜之间的距离决定。目前，光学领域的Fabry-Perot谐振腔（以下简称光学谐振腔）使用了微位移驱动器进行反射镜距离调节进而调节谐振频率；在电子自旋共振谱仪中，也有实验室使用微位移驱动器对谐振腔谐振频率进行微调。但是，太赫兹频段的Fabry-Perot谐振腔与光学谐振腔不同，它的工作波长远长于可见光，调整谐振频率时的反射镜间距离调节范围也相应远大于光学谐振腔。因此，为实现大范围调节太赫兹频段谐振腔的谐振频率，采用普通的微位移驱动器难以实现，故在高频电子自旋共振实验中，多采用人工配合驱动器来进行谐振腔谐振频率的调节，即先手动将反射镜距离调节至大致位置，再通过微位移驱动器进行精确调整。然而，电子自旋共振谱仪的谐振腔系统通常在低温液氦环境内，这使得每次人工调节改变谐振频率都需要将谐振腔从液氦环境中取出，这极大的降低了多频率下电子自旋共振实验的效率。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种谐振频率可调的谐振腔系统及其调控方法，旨在解决电子自旋共振谱仪谐振腔系统严重限制谱仪工作频率的问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种谐振频率可调的谐振腔系统，包括：Fabry-Perot谐振腔、两个步进式压电驱动器、两个位移传感器以及控制器；
所述Fabry-Perot谐振腔包括：两个反射镜、分束片、入射透镜以及出射透镜，上述部件轴线均在XY平面；所述入射透镜的轴线和出射透镜的轴线均与Y轴重合，电磁波沿入射透镜的轴线入射到Fabry-Perot谐振腔，沿出射透镜的轴线从Fabry-Perot谐振腔出射；两个反射镜的轴线与X轴重合，且两个反射镜的轴线与入射透镜的轴线相互正交，两片反射镜相对于YZ平面对称；所述分束片的中心位于X轴和Y轴的交点，分束片轴线与两个反射镜轴线、入射透镜轴线以及出射透镜轴线均成45°角；
所述两个位移传感器用于测量两个反射镜距离YZ平面的距离；所述两个步进式压电驱动器各连接一个反射镜，用于在X轴方向调节两个反射镜距离YZ平面的距离，所述步进式压电驱动器包括：动子、纵弯复合换能器以及压电陶瓷驱动电路，动子轴向方向连接反射镜外侧，动子下侧连接纵弯复合换能器，两个动子的轴线重合于X轴且两个动子相对于YZ平面对称，压电陶瓷驱动电路用于控制纵弯复合换能器在X轴方向移动对应的反射镜；
所述控制器根据预设谐振频率，确定两个反射镜距离的给定值，按照所述给定值控制两个步进式压电驱动器工作，以调节两个反射镜距离YZ平面的距离，若两个反射镜距离YZ平面的距离和所述给定值二分之一的误差均小于预设最大距离误差，则对反射镜位置的粗调阶段结束，以保证入射透镜和出射透镜的轴线一直处于两个反射镜的中心，达到最佳谐振效果；当所述粗调节阶段结束后，进入精调节阶段，向Fabry-Perot谐振腔入射太赫兹波，探测从出射透镜输出的电磁波的功率，所述控制器采用扰动观察法调节两个步进式压电驱动器工作，控制两个反射镜的距离进行扰动，直至探测到的功率为最小值，此时Fabry-Perot谐振腔的谐振频率达到所述预设谐振频率。
在一个可选的示例中，该谐振腔系统还包括：功率探测器；
所述功率探测器用于探测从出射透镜输出的电磁波的功率，并将探测的结果发送给控制器。
在一个可选的示例中，该谐振腔系统还包括：太赫兹波信号源；
所述太赫兹波信号源用于向Fabry-Perot谐振腔的入射透镜入射太赫兹波。
在一个可选的示例中，所述扰动观察法的控制过程如下：所述控制器控制步进式压电驱动器工作以对两个反射镜的距离进行扰动，若此时探测到的从出射透镜输出的功率减小，则同向继续扰动，若功率增大则反向扰动，直至两次功率测量误差小于预设最大功率误差，调节结束，Fabry-Perot谐振腔达到给定谐振频率。
在一个可选的示例中，在精调节阶段，所述控制器的粗调节阶段一直保持，以根据位移传感器测量的两个反射镜距离YZ平面的距离和所述给定值保证两个反射镜相对YZ平面的距离维持准确。
第二方面，本发明提供了一种谐振频率可调谐振腔的调控方法，包括如下步骤：
确定Fabry-Perot谐振腔，其包括：两个反射镜、分束片、入射透镜以及出射透镜，上述部件轴线均在XY平面；所述入射透镜的轴线和出射透镜的轴线均与Y轴重合，电磁波沿入射透镜的轴线入射到Fabry-Perot谐振腔，沿出射透镜的轴线从Fabry-Perot谐振腔出射；两个反射镜的轴线与X轴重合，且两个反射镜的轴线与入射透镜的轴线相互正交，两片反射镜相对于YZ平面对称；所述分束片的中心位于X轴和Y轴的交点，分束片轴线与两个反射镜轴线、入射透镜轴线以及出射透镜轴线均成45°角；
确定两个反射镜距离YZ平面的距离；
采用两个步进式压电驱动器分别连接反射镜，以在X轴方向调节两个反射镜距离YZ平面的距离，所述步进式压电驱动器包括：动子、纵弯复合换能器以及压电陶瓷驱动电路，动子轴向方向连接反射镜外侧，动子下侧连接纵弯复合换能器，两个动子的轴线重合于X轴且两个动子相对于YZ平面对称，压电陶瓷驱动电路用于控制纵弯复合换能器在X轴方向移动对应的反射镜；
根据预设谐振频率，确定两个反射镜距离的给定值，按照所述给定值控制两个步进式压电驱动器工作，以调节两个反射镜距离YZ平面的距离，若两个反射镜距离YZ平面的距离和所述给定值二分之一的误差均小于预设最大距离误差，则对反射镜位置的粗调阶段结束，以保证入射透镜和出射透镜的轴线一直处于两个反射镜的中心，达到最佳谐振效果；
当所述粗调节阶段结束后，进入精调节阶段，向Fabry-Perot谐振腔入射太赫兹波，探测从出射透镜输出的电磁波的功率，采用扰动观察法调节两个步进式压电驱动器工作，控制两个反射镜的距离进行扰动，直至探测到的功率为最小值，此时Fabry-Perot谐振腔的谐振频率达到所述预设谐振频率。
在一个可选的示例中，所述扰动观察法的控制过程如下：控制步进式压电驱动器工作以对两个反射镜的距离进行扰动，若此时探测到的从出射透镜输出的功率减小，则同向继续扰动，若功率增大则反向扰动，直至两次功率测量误差小于预设最大功率误差，调节结束，Fabry-Perot谐振腔达到给定谐振频率。
在一个可选的示例中，在精调节阶段，所述粗调节阶段一直保持，以根据测量的两个反射镜距离YZ平面的距离和所述给定值保证两个反射镜相对YZ平面的距离维持准确。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提供了一种谐振频率可调的谐振腔系统及其调控方法，由于使用步进式压电陶瓷作为反射镜的驱动器，实现太赫兹谐振腔谐振频率的大范围高精度调节；由于使用扰动观察法进行谐振频率闭环调节，实现了谐振腔谐振频率在不同温度湿度等环境条件的准确调控，在各种情况下保证了电子自旋共振谱仪性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的谐振频率可调Fabry-Perot谐振腔系统结构图。
图2为本发明实施例提供的谐振频率可调Fabry-Perot谐振腔系统控制流程图。
图3为本发明实施例提供的提供的谐振频率可调谐振腔的调控方法流程图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，包括：两片反射镜M1、M2，入射透镜和出射透镜L1、L2，分束片S；两组动子1、2，两组纵弯复合型换能器3、4，驱动电路5、6；两个位移传感器DT1、DT2；控制器7；上位机8；功率探测器9；太赫兹波信号源10。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的目的在于提供一种谐振频率可大幅调节的太赫兹频段Fabry-Perot谐振腔系统及谐振频率调控方法，旨在弥补谐振腔对电子自旋共振谱仪工作频率的限制，提高电子自旋共振谱仪性能，简化电子自旋共振实验流程。
为产生谐振频率可大幅调节的太赫兹频段Fabry-Perot谐振腔系统，本发明采用以下技术方案：本装置采用两片凹面反射镜作为谐振腔本体，采用透镜和分束片进行激励耦合，反射镜轴向与透镜轴向相互正交，与分束片轴向成45°角，电磁波的入射方向为透镜轴向。外部高斯光束通过透镜聚束于分束片中央、再通过分束片使得电磁波的传播方向偏转90°，从而发生谐振。两片反射镜安装于步进式压电驱动器上，通过该驱动器调节反射镜之间的距离，并且使用扰动观察法对谐振腔是否达到谐振状态进行观测，从而实现谐振腔谐振频率的闭环调节。
本发明提供了一种谐振频率可调Fabry-Perot谐振腔系统，主要包括：Fabry-Perot谐振腔，包括：两片反射镜M1、M2，入射和出射透镜L1、L2，分束片S；两个步进式压电驱动器及其驱动电路；两个位移传感器DT1、DT2；控制器；太赫兹波信号源；功率探测器；上位机。
如图1所示，装置主要包括：Fabry-Perot谐振腔（两片反射镜M1、M2，入射和出射透镜L1、L2，分束片S）；两个步进式压电驱动器（两组动子1、2和两组纵弯复合型换能器3、4）及其驱动电路5、6；两个位移传感器DT1、DT2；控制器7；上位机8；功率探测器9；太赫兹波信号源10。其中谐振腔内各器件的安装关系以及各部件连接关系如下：Fabry-Perot谐振腔由两片凹面反射镜M1、M2，分束片S和输入输出透镜L1、L2组成，它们的轴线均位于XY平面内。其中，输入透镜和输出透镜轴线与Y轴重合并与输入输出的电磁波传播方向相同；凹面反射镜轴线与输入透镜轴线相互正交与X轴重合，两片反射镜相对于YZ平面对称；分束片轴线与反射镜轴线以及透镜轴线均成45°角，分束片中心位于图中坐标原点。
在工作过程中，分束片S和输入输出透镜L1、L2固定不动，两片凹面反射镜底部分别安装于两侧的步进式压电驱动器动子（1、2）上（动子轴线重合于X轴且关于YZ平面对称），随其一起移动，每个动子安装于两个纵弯复合换能器（3、4）上，该换能器由上部弯振压电陶瓷叠堆和下部纵振压电陶瓷叠堆组成，相互配合实现反射镜在图1所示的X方向移动。在两片反射镜底部与透镜轴线之间分别安装位移传感器DT1和DT2，DT1和DT2分别将测量的反射镜底部距离YZ平面的距离d 1、d 2传入控制器；控制器再将电压信号U 1、U 2传入压电陶瓷驱动电路，进而控制压电驱动器进行位置的准确调节。系统另一侧，上位机给定频率f *控制太赫兹波信号源，并接收检波器测量的功率信号P out，通过计算向控制器发送反射镜距离调控给定信号d *。位移传感器、控制器和压电陶瓷驱动电路之间通过同轴电线连接，信号源与谐振腔输入透镜、谐振腔输出透镜与功率探测器通过太赫兹光路连接，上位机和控制器通过以太网线连接通信。
Fabry-Perot谐振腔的谐振过程为：输入的太赫兹波为高斯光束，传播方向为图1中的纵向，通过输入透镜使光束聚束，从而束腰位于分束片中央；分束片使部分光束发生反射，传播方向变为图1中的横向，进入谐振腔本体；当输入太赫兹波的频率等于谐振腔的谐振频率时，谐振腔发生谐振，太赫兹波的电磁能量几乎被全部聚集在两片反射镜之间，没有光束从输出透镜中输出；当输入太赫兹波不等于谐振频率时，大部分光束则从输出透镜中输出，进行后续测量。谐振腔的谐振频率为
，其中c为光速，L为反射镜之间距离，m、n、q为横纵向的模式数，通常取m=n=0。
所发明装置的工作原理及控制方法如下。该装置的整个工作过程分为两个阶段，谐振频率粗调阶段和精调阶段，通过设置状态标志位分阶段调控。系统的控制流程图如图2所示。
当粗调谐振频率时，上位机给定谐振频率，通过谐振腔谐振频率计算公式求出反射镜距离给定值d *传送至控制器，压电驱动器和位移传感器开始工作。两个位移传感器分别测得两片反射镜与中心轴线的距离d 1、d 2，反馈至下位机，以d 1、d 2为反馈量，压电陶瓷驱动电路电压为控制量闭环调节，最终实现d 1、d 2与d */2的误差小于最大误差允许值，粗调阶段结束。此处，采用两个传感器和两个驱动器的原因是保证透镜轴线一直处于两片反射镜的中心，以达到最佳的谐振效果。
当d 1、d 2与d */2的误差小于最大误差允许值时，下位机将向上位机发送触发信号，系统进入精调工作状态。太赫兹波信号源和功率探测器开始工作。信号源通过光路激励谐振腔，当系统处于谐振状态时，输出透镜处没有波输出，当谐振未发生时，大部分波从输出透镜输出，因此，系统谐振时，探测器测得的太赫兹波功率为最小值。本系统采用扰动观察法调节压电驱动器，使得检波器测得功率为最小值，谐振腔发生谐振，即谐振频率调至给定值。扰动观察法的控制过程如下，上位机通过控制器控制压电驱动器对谐振腔反射镜距离进行扰动（增大或减小），若此时检波器接收的功率减小，则同向继续扰动，若功率增大则反向扰动，直至两次功率测量误差小于给定最大允许误差，调节结束，谐振腔达到给定谐振频率。在精调过程中，由控制器控制的粗调系统一直保持工作以保证距离准确。
本实施例选择的参数和设备型号用以实现Fabry-Perot谐振腔谐振频率从140GHz到220GHz的全频调节。
Fabry-Perot谐振腔纵向模式数q=10，保证较高的谐振腔品质因数，同时简化样品呈装。为减小谐振腔的衍射损失，同时防止高频时谐振模式复杂，反射镜半径为4mm；为满足谐振频率要求，两片反射镜之间间距的调节范围为11.25mm到7.159mm；根据Fabry-Perot谐振腔稳定性判据，凹面反射镜曲率半径为10mm。为了使谐振腔在各个谐振频率下均良好耦合，分束片采用两片厚度为0.05mm的薄膜，间距0.04mm，半径3mm，材料选用聚酯薄膜，原因为保证分束片强度，防止发生弯折。采用此参数，可实现谐振腔谐振频率在140GHz到220GHz之间良好调节，同时保证谐振耦合状态始终良好。
本实施例的上位机由一台电脑构成，控制程序由Labview编写，通过以太网线与控制器进行通信，提高数据传输速度。
步进式压电驱动器选用PI公司的N-111.2A1型驱动器，此驱动器的驱动行程为10mm，分辨率为4nm。位移传感器使用N-111.2A1驱动器的内置增量式编码器替代，可达到极高的精度。压电陶瓷的驱动电路与控制器构成一体，选用PI公司的E-712.1-AM控制器，使用Labview编程实现其与上位机之间的通信。
根据谐振频率调节范围要求，太赫兹波信号源选用伏波公司的FEG140220信号源扩展模块，该信号源为一个倍频放大链，可以准确稳定的输出140~220GHz的太赫兹波。本实例通过射频电路实现上位机对太赫兹波信号源输出频率的控制。功率探测器则采用InSb探测器，将太赫兹波的功率信号转换为电压信号，传给上位机进行谐振频率控制。
图3为本发明实施例提供的提供的谐振频率可调谐振腔的调控方法流程图。如图3所示，包括如下步骤：
S101，确定Fabry-Perot谐振腔，其包括：两个反射镜、分束片、入射透镜以及出射透镜，上述部件轴线均在XY平面；所述入射透镜的轴线和出射透镜的轴线均与Y轴重合，电磁波沿入射透镜的轴线入射到Fabry-Perot谐振腔，沿出射透镜的轴线从Fabry-Perot谐振腔出射；两个反射镜的轴线与X轴重合，且两个反射镜的轴线与入射透镜的轴线相互正交，两片反射镜相对于YZ平面对称；所述分束片的中心位于X轴和Y轴的交点，分束片轴线与两个反射镜轴线、入射透镜轴线以及出射透镜轴线均成45°角；
S102，确定两个反射镜距离YZ平面的距离；
S103，采用两个步进式压电驱动器分别连接反射镜，以在X轴方向调节两个反射镜距离YZ平面的距离，所述步进式压电驱动器包括：动子、纵弯复合换能器以及压电陶瓷驱动电路，动子轴向方向连接反射镜外侧，动子下侧连接纵弯复合换能器，两个动子的轴线重合于X轴且两个动子相对于YZ平面对称，压电陶瓷驱动电路用于控制纵弯复合换能器在X轴方向移动对应的反射镜；
S104，根据预设谐振频率，确定两个反射镜距离的给定值，按照所述给定值控制两个步进式压电驱动器工作，以调节两个反射镜距离YZ平面的距离，若两个反射镜距离YZ平面的距离和所述给定值二分之一的误差均小于预设最大距离误差，则对反射镜位置的粗调阶段结束，以保证入射透镜和出射透镜的轴线一直处于两个反射镜的中心，达到最佳谐振效果；
S105，当所述粗调节阶段结束后，进入精调节阶段，向Fabry-Perot谐振腔入射太赫兹波，探测从出射透镜输出的电磁波的功率，采用扰动观察法调节两个步进式压电驱动器工作，控制两个反射镜的距离进行扰动，直至探测到的功率为最小值，此时Fabry-Perot谐振腔的谐振频率达到所述预设谐振频率。
可以理解的是，图3中各个步骤的详细流程可参见前述系统实施例中的介绍，在此不做赘述。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种谐振频率可调的谐振腔系统，其特征在于，包括：Fabry-Perot谐振腔、两个步进式压电驱动器、两个位移传感器以及控制器；
所述Fabry-Perot谐振腔包括：两个反射镜、分束片、入射透镜以及出射透镜，上述部件轴线均在XY平面；所述入射透镜的轴线和出射透镜的轴线均与Y轴重合，电磁波沿入射透镜的轴线入射到Fabry-Perot谐振腔，沿出射透镜的轴线从Fabry-Perot谐振腔出射；两个反射镜的轴线与X轴重合，且两个反射镜的轴线与入射透镜的轴线相互正交，两片反射镜相对于YZ平面对称；所述分束片的中心位于X轴和Y轴的交点，分束片轴线与两个反射镜轴线、入射透镜轴线以及出射透镜轴线均成45°角；
所述两个位移传感器用于测量两个反射镜距离YZ平面的距离；所述两个步进式压电驱动器各连接一个反射镜，用于在X轴方向调节两个反射镜距离YZ平面的距离，所述步进式压电驱动器包括：动子、纵弯复合换能器以及压电陶瓷驱动电路，动子轴向方向连接反射镜外侧，动子下侧连接纵弯复合换能器，两个动子的轴线重合于X轴且两个动子相对于YZ平面对称，压电陶瓷驱动电路用于控制纵弯复合换能器在X轴方向移动对应的反射镜；
所述控制器根据预设谐振频率，确定两个反射镜距离的给定值，按照所述给定值控制两个步进式压电驱动器工作，以调节两个反射镜距离YZ平面的距离，若两个反射镜距离YZ平面的距离和所述给定值二分之一的误差均小于预设最大距离误差，则对反射镜位置的粗调阶段结束，以保证入射透镜和出射透镜的轴线一直处于两个反射镜的中心，达到最佳谐振效果；当所述粗调节阶段结束后，进入精调节阶段，向Fabry-Perot谐振腔入射太赫兹波，探测从出射透镜输出的电磁波的功率，所述控制器采用扰动观察法调节两个步进式压电驱动器工作，控制两个反射镜的距离进行扰动，直至探测到的功率为最小值，此时Fabry-Perot谐振腔的谐振频率达到所述预设谐振频率。
2.根据权利要求1所述的谐振腔系统，其特征在于，还包括：功率探测器；
所述功率探测器用于探测从出射透镜输出的电磁波的功率，并将探测的结果发送给控制器。
3.根据权利要求1所述的谐振腔系统，其特征在于，还包括：太赫兹波信号源；
所述太赫兹波信号源用于向Fabry-Perot谐振腔的入射透镜入射太赫兹波。
4.根据权利要求1所述的谐振腔系统，其特征在于，所述扰动观察法的控制过程如下：所述控制器控制步进式压电驱动器工作以对两个反射镜的距离进行扰动，若此时探测到的从出射透镜输出的功率减小，则同向继续扰动，若功率增大则反向扰动，直至两次功率测量误差小于预设最大功率误差，调节结束，Fabry-Perot谐振腔达到给定谐振频率。
5.根据权利要求1至4任一项所述的谐振腔系统，其特征在于，在精调节阶段，所述控制器的粗调节阶段一直保持，以根据位移传感器测量的两个反射镜距离YZ平面的距离和所述给定值保证两个反射镜相对YZ平面的距离维持准确。
6.一种谐振频率可调谐振腔的调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
确定Fabry-Perot谐振腔，其包括：两个反射镜、分束片、入射透镜以及出射透镜，上述部件轴线均在XY平面；所述入射透镜的轴线和出射透镜的轴线均与Y轴重合，电磁波沿入射透镜的轴线入射到Fabry-Perot谐振腔，沿出射透镜的轴线从Fabry-Perot谐振腔出射；两个反射镜的轴线与X轴重合，且两个反射镜的轴线与入射透镜的轴线相互正交，两片反射镜相对于YZ平面对称；所述分束片的中心位于X轴和Y轴的交点，分束片轴线与两个反射镜轴线、入射透镜轴线以及出射透镜轴线均成45°角；
确定两个反射镜距离YZ平面的距离；
采用两个步进式压电驱动器分别连接反射镜，以在X轴方向调节两个反射镜距离YZ平面的距离，所述步进式压电驱动器包括：动子、纵弯复合换能器以及压电陶瓷驱动电路，动子轴向方向连接反射镜外侧，动子下侧连接纵弯复合换能器，两个动子的轴线重合于X轴且两个动子相对于YZ平面对称，压电陶瓷驱动电路用于控制纵弯复合换能器在X轴方向移动对应的反射镜；
根据预设谐振频率，确定两个反射镜距离的给定值，按照所述给定值控制两个步进式压电驱动器工作，以调节两个反射镜距离YZ平面的距离，若两个反射镜距离YZ平面的距离和所述给定值二分之一的误差均小于预设最大距离误差，则对反射镜位置的粗调阶段结束，以保证入射透镜和出射透镜的轴线一直处于两个反射镜的中心，达到最佳谐振效果；
当所述粗调节阶段结束后，进入精调节阶段，向Fabry-Perot谐振腔入射太赫兹波，探测从出射透镜输出的电磁波的功率，采用扰动观察法调节两个步进式压电驱动器工作，控制两个反射镜的距离进行扰动，直至探测到的功率为最小值，此时Fabry-Perot谐振腔的谐振频率达到所述预设谐振频率。
7.根据权利要求6所述的调控方法，其特征在于，所述扰动观察法的控制过程如下：控制步进式压电驱动器工作以对两个反射镜的距离进行扰动，若此时探测到的从出射透镜输出的功率减小，则同向继续扰动，若功率增大则反向扰动，直至两次功率测量误差小于预设最大功率误差，调节结束，Fabry-Perot谐振腔达到给定谐振频率。
8.根据权利要求6或7所述的调控方法，其特征在于，在精调节阶段，所述粗调节阶段一直保持，以根据测量的两个反射镜距离YZ平面的距离和所述给定值保证两个反射镜相对YZ平面的距离维持准确。
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