RU207940U1 - Indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves - Google Patents
Indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves Download PDFInfo
- Publication number
- RU207940U1 RU207940U1 RU2021124346U RU2021124346U RU207940U1 RU 207940 U1 RU207940 U1 RU 207940U1 RU 2021124346 U RU2021124346 U RU 2021124346U RU 2021124346 U RU2021124346 U RU 2021124346U RU 207940 U1 RU207940 U1 RU 207940U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- amplifier
- femtosecond laser
- lock
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 13
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 abstract description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 abstract description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Полезная модель предназначена для контроля электромагнитных излучений в диапазоне частот от 300 ГГц до 3 ТГц и оценки интенсивности частотных составляющих электромагнитного поля в терагерцовом диапазоне частот. В экранированном корпусе индикатора размещены детектирующий элемент, в качестве которого использована фотопроводящая антенна, синхронный усилитель, микропроцессор со встроенным аналого-цифровым преобразователем, модуль TFT-дисплея, перестраиваемый оптический аттенюатор, источник питания и контроллер питания. Индикатор интенсивности субмиллиметровых электромагнитных волн также содержит терагерцовый полосовой резонансный фильтр, предназначенный для передачи контролируемого электромагнитного сигнала на фотопроводящую антенну, у которой вход соединен через оптоволоконный кабель, и перестраиваемый оптический аттенюатор с выходом установки фемтосекундного лазера, а выход является первым входом синхронного усилителя. Выходы микропроцессора соединены с первым входом установки фемтосекундного лазера и выходом модуля TFT-дисплея через шину интерфейса UART, а также со вторым входом перестраиваемого оптического аттенюатора. Выходы контроллера питания, вход которого является выходом источника питания, соединены с третьим входом перестраиваемого оптического аттенюатора, вторым входом синхронного усилителя, входом микропроцессора, входом модуля TFT-дисплея и вторым входом установки фемтосекундного лазера. Вход аналого-цифрового преобразователя связан с выходом синхронного усилителя. Расширяется предел измерения и повышается точность контроля электромагнитных сигналов терагерцового диапазона.The utility model is intended for monitoring electromagnetic radiation in the frequency range from 300 GHz to 3 THz and for assessing the intensity of the frequency components of the electromagnetic field in the terahertz frequency range. The shielded housing of the indicator contains a detecting element, which is a photoconductive antenna, a lock-in amplifier, a microprocessor with a built-in analog-to-digital converter, a TFT display module, a tunable optical attenuator, a power supply, and a power controller. The indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves also contains a terahertz band-pass resonant filter designed to transmit a controlled electromagnetic signal to a photoconductive antenna, whose input is connected through a fiber-optic cable, and a tunable optical attenuator with the output of a femtosecond laser setup, and the output is the first input of a lock-in amplifier. The outputs of the microprocessor are connected to the first input of the femtosecond laser setup and the output of the TFT display module through the UART interface bus, as well as to the second input of the tunable optical attenuator. The outputs of the power controller, the input of which is the output of the power supply, are connected to the third input of the tunable optical attenuator, the second input of the lock-in amplifier, the input of the microprocessor, the input of the TFT display module and the second input of the femtosecond laser setup. The input of the analog-to-digital converter is connected to the output of the lock-in amplifier. The measurement limit is expanded and the accuracy of monitoring of electromagnetic signals in the terahertz range is increased.
Description
Полезная модель относится к электротехнике, в частности к области контроля электромагнитной обстановки и может быть использована для исследования электромагнитных излучений в терагерцовом диапазоне и оценки интенсивности контролируемых частотных составляющих электромагнитного поля в этом диапазоне.The utility model relates to electrical engineering, in particular to the field of monitoring the electromagnetic environment and can be used to study electromagnetic radiation in the terahertz range and assess the intensity of the controlled frequency components of the electromagnetic field in this range.
Известно, что терагерцовый диапазон частот электромагнитного поля лежит в спектре децимиллиметровых волн (длина волны 0,1-1 мм). В соответствии с ГОСТ 24375-80 (Государственный комитет СССР по стандартам. «Радиосвязь. Термины и определения», 1980. - С. 4, 10) и рекомендациями Международного союза электросвязи (Международный союз электросвязи. Рек. МСЭ-R V.431-8 «Номенклатура диапазонов частот и длин волн, используемых в электросвязи», 2015. - С. 1-3), терагерцовый диапазон определяется как диапазон гипервысоких частот (ГВЧ) от 300 ГГц до 3 ТГц. Терагерцовое излучение является легко фокусируемым и обладает хорошей проникающей способностью для целого ряда промышленных материалов, что обеспечивает возможность его широкого применения для терагерцовой спектроскопии и неразрушающей диагностики оптически непрозрачных объектов. В отличие от рентгеновского, терагерцовое излучение оказывает менее вредное воздействие на биологические объекты. Кроме этого, активно внедряются технологии беспроводной передачи информации, анализа химического состава пищевой продукции и выявления заболеваний или функциональных нарушений в живых организмах, основанные на применении электромагнитных излучений терагерцового диапазона, что в совокупности повышает актуальность оценки электромагнитной обстановки в этом частотном диапазоне.It is known that the terahertz frequency range of the electromagnetic field lies in the spectrum of decimillimeter waves (wavelength 0.1-1 mm). In accordance with GOST 24375-80 (State Committee of the USSR for standards. "Radio communication. Terms and definitions", 1980. - P. 4, 10) and the recommendations of the International Telecommunication Union (International Telecommunication Union. Rec. ITU-R V.431- 8 "Nomenclature of frequency ranges and wavelengths used in telecommunications", 2015. - pp. 1-3), the terahertz range is defined as the range of hyperhigh frequencies (HHF) from 300 GHz to 3 THz. Terahertz radiation is easily focused and has good penetrating ability for a number of industrial materials, which makes it possible to widely use it for terahertz spectroscopy and nondestructive diagnostics of optically opaque objects. Unlike X-ray radiation, terahertz radiation has a less harmful effect on biological objects. In addition, technologies for wireless transmission of information, analysis of the chemical composition of food products and detection of diseases or functional disorders in living organisms, based on the use of electromagnetic radiation in the terahertz range, are being actively introduced, which together increases the relevance of assessing the electromagnetic environment in this frequency range.
Известно устройство для измерения интенсивности терагерцового излучения, содержащее детектирующий элемент, основанный на матричной структуре с ячейками Голея, представляющими собой полые цилиндры, наполненные газом с низкой теплопроводностью, в которые помещены поглощающие элементы, изготовленные из ультратонкого с толщиной более чем в 50 раз меньшей длины волны терагерцового излучения резонансного слоя с высокоимпедансной поверхностью, обладающего высоким коэффициентом поглощения терагерцового излучения. Цилиндры ячеек Голея закрыты с одной стороны прозрачным для излучения входным окном, а с другой - гибкой мембраной, покрытой с внешней стороны оптически отражающим слоем. При этом посредством кремниевой ПЗС-матрицы регистрируемое пространственное изменение интенсивности терагерцового излучения через контроллер в цифровом виде передается на ПЭВМ (патент RU 2414688, МПК G01J 5/42 (2006.01), опубл. 20.03.2011).A device for measuring the intensity of terahertz radiation is known, containing a detection element based on a matrix structure with Golay cells, which are hollow cylinders filled with a gas with low thermal conductivity, into which are placed absorbing elements made of ultrathin with a thickness of more than 50 times the wavelength terahertz radiation of a resonant layer with a high-impedance surface, which has a high absorption coefficient of terahertz radiation. The cylinders of Golay cells are closed on one side with an entrance window transparent for radiation, and on the other, with a flexible membrane covered from the outside with an optically reflecting layer. In this case, by means of a silicon CCD matrix, the recorded spatial change in the intensity of terahertz radiation through the controller is digitally transmitted to a PC (patent RU 2414688, IPC G01J 5/42 (2006.01), publ. 03/20/2011).
Недостатками данного устройства являются: низкое быстродействие измерений, обусловленное медленным нагревом газа в результате его низкой теплопроводности; недостаточно высокая точность измерений, поскольку не учитываются тепловые помехи при изменении температурных условий эксплуатации; технологическая сложность изготовления резонансного слоя поглощающего элемента, толщина которого должна составлять как минимум 0,6-20 мкм.The disadvantages of this device are: low speed of measurements due to slow heating of the gas as a result of its low thermal conductivity; insufficiently high measurement accuracy, since thermal interference is not taken into account when the temperature conditions of operation change; technological complexity of manufacturing the resonant layer of the absorbing element, the thickness of which must be at least 0.6-20 microns.
Известно устройство контроля электромагнитных излучений терагерцового диапазона, содержащее детектирующий элемент, размещенный в вакуумированном экранированном контейнере с прозрачным для данного частотного диапазона окном. Детектирующий элемент выполнен в виде непрозрачной для излучения тонкой металлической пленки на оптической теплоизолирующей подложке, на поверхность которой нанесен диэлектрический слой заданной толщины. Расположенная под окном поверхность пленки имеет освещаемый принимаемым излучением гофрированный участок протяженностью, равной длине распространения возбуждаемой в пленке поверхностной электромагнитной волны. Для регистрации электрического сопротивления металлической пленки к связанным с ней электрическим контактам подключено измерительное устройство, например, мостовая схема (патент RU 2325729, МПК H01L 31/00 (2006.01), G01J 5/20 (2006.01), опубл. 27.05.2008).A device for monitoring electromagnetic radiation in the terahertz range is known, containing a detecting element placed in an evacuated shielded container with a window transparent for a given frequency range. The detecting element is made in the form of a thin metal film opaque for radiation on an optical heat-insulating substrate, on the surface of which a dielectric layer of a given thickness is applied. The surface of the film located under the window has a corrugated section illuminated by the received radiation with a length equal to the propagation length of the surface electromagnetic wave excited in the film. To register the electrical resistance of the metal film, a measuring device is connected to the electrical contacts associated with it, for example, a bridge circuit (patent RU 2325729, IPC H01L 31/00 (2006.01), G01J 5/20 (2006.01), publ. 05/27/2008).
Основными недостатками данного устройства являются низкое быстродействие контроля электромагнитных сигналов терагерцового диапазона, связанное с необходимостью регистрации электрического сопротивления пленки при возникновении тепловых потерь поверхностной электромагнитной волны в металле; недостаточно высокая точность измерений, вызванная непостоянными потерями на поглощение электромагнитного излучения в его окне, потерями терагерцового излучения на поглощение и отражение в металлической пленке и диэлектрическом слое, неизбежными тепловыми потерями на теплопередачу и электромагнитное излучение во внешнюю среду.The main disadvantages of this device are the low speed of control of electromagnetic signals in the terahertz range, associated with the need to register the electrical resistance of the film in the event of heat losses of the surface electromagnetic wave in the metal; insufficiently high measurement accuracy caused by non-constant losses for absorption of electromagnetic radiation in its window, losses of terahertz radiation for absorption and reflection in a metal film and a dielectric layer, inevitable heat losses for heat transfer and electromagnetic radiation in the external environment.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к предлагаемой полезной модели по максимальному количеству сходных признаков и достигаемому результату является устройство контроля электромагнитных излучений терагерцового диапазона, содержащее детектирующий элемент, в качестве которого использована фотопроводящая антенна, размещенные в экранированном корпусе синхронный усилитель и микропроцессор со встроенным аналого-цифровым преобразователем, а также источник питания, терагерцовый полосовой резонансный фильтр, предназначенный для передачи контролируемого электромагнитного сигнала на фотопроводящую антенну, у которой вход соединен оптоволоконным кабелем с выходом установки фемтосекундного лазера. Для отображения регистрируемого изменения интенсивности терагерцового излучения микропроцессор соединен с установкой фемтосекундного лазера, модулем TFT-дисплея и портативным персональным компьютером (патент RU 2737678, МПК H01L 31/00 (2006.01), G01J 5/20 (2006.01), опубл. 02.12.2020).The closest in technical essence (prototype) to the proposed utility model in terms of the maximum number of similar features and the achieved result is a device for monitoring electromagnetic radiation in the terahertz range, containing a detecting element, which is used as a photoconductive antenna, a synchronous amplifier and a microprocessor with a built-in analogue located in a shielded housing. - a digital converter, as well as a power source, a terahertz band-pass resonant filter designed to transmit a controlled electromagnetic signal to a photoconductive antenna, in which the input is connected by a fiber-optic cable to the output of the femtosecond laser installation. To display the registered change in the intensity of terahertz radiation, the microprocessor is connected to a femtosecond laser installation, a TFT display module and a laptop (patent RU 2737678, IPC H01L 31/00 (2006.01), G01J 5/20 (2006.01), publ. 02.12.2020) ...
Основными недостатками данного устройства являются низкий предел измерения, связанный с отсутствием возможности регулирования оптической накачки фотопроводяшей антенны и соответственно интенсивности излучения установки фемтосекундного лазера; сравнительно невысокая точность измерений, вызванная наличием множества соединительных линий между отдельными элементами устройства и влиянием внешних электромагнитных полей и излучений на модуль TFT-дисплея и контроллер питания.The main disadvantages of this device are the low measurement limit associated with the inability to control the optical pumping of the photoconductive antenna and, accordingly, the radiation intensity of the femtosecond laser installation; relatively low measurement accuracy caused by the presence of many connecting lines between individual elements of the device and the influence of external electromagnetic fields and radiation on the TFT display module and the power controller.
В основе полезной модели лежит техническая проблема, заключающаяся в необходимости создания индикатора интенсивности субмиллиметровых электромагнитных волн, позволяющего в широком пределе и с более высокой точностью измерять электромагнитные сигналы терагерцового диапазона.The utility model is based on a technical problem, which consists in the need to create an indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves, which makes it possible to measure electromagnetic signals in the terahertz range in a wide range and with a higher accuracy.
Решение данной технической проблемы достигается тем, что индикатор интенсивности субмиллиметровых электромагнитных волн, содержащий детектирующий элемент, размещенный вместе с синхронным усилителем и микропроцессором со встроенным аналого-цифровым преобразователем в экранированном корпусе, терагерцовый полосовой резонансный фильтр, в качестве которого использована фотопроводящая антенна, у которой вход соединен оптоволоконным кабелем с выходом установки фемтосекундного лазера, а выход согласно полезной модели является первым входом синхронного усилителя, снабжен микропроцессором, выходы которого соединены с первым входом установки фемтосекундного лазера и выходом модуля TFT-дисплея через шину интерфейса UART, встроенным в микропроцессор аналого-цифровым преобразователем, вход которого связан с выходом синхронного усилителя, источником питания, выход которого согласно полезной модели является входом контроллера питания, а выходы которого соединены со вторым входом синхронного усилителя, входом микропроцессора, входом модуля TFT-дисплея и вторым входом установки фемтосекундного лазера, а также согласно полезной модели включает перестраиваемый оптический аттенюатор, предназначенный совместно с микропроцессором для дифференциального регулирования интенсивности сигнала от установки фемтосекундного лазера и оптической накачки фотопроводящей антенны. При этом в экранированном корпусе дополнительно размещены модуль TFT-дисплея, источник питания, контроллер питания и перестраиваемый оптический аттенюатор.The solution to this technical problem is achieved by the fact that the indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves, containing a detecting element, placed together with a lock-in amplifier and a microprocessor with a built-in analog-to-digital converter in a shielded housing, a terahertz band-pass resonant filter, which is used as a photoconductive antenna, in which the input is connected by a fiber-optic cable with the output of the femtosecond laser setup, and the output, according to the utility model, is the first input of a lock-in amplifier, equipped with a microprocessor, the outputs of which are connected to the first input of the femtosecond laser setup and the output of the TFT display module through the UART interface bus built into the microprocessor by an analog-to-digital converter , the input of which is connected to the output of the lock-in amplifier, the power source, the output of which, according to the utility model, is the input of the power controller, and the outputs of which are connected to the second input of the lock-in amplifier, a microprocessor input, an input of a TFT display module and a second input of a femtosecond laser setup, as well as, according to the utility model, includes a tunable optical attenuator designed together with a microprocessor for differential control of the signal intensity from the femtosecond laser setup and optical pumping of a photoconductive antenna. At the same time, a TFT display module, a power supply, a power controller and a tunable optical attenuator are additionally located in the shielded case.
Расширение предела измерений обусловлено введением между установкой фемтосекундного лазера и фотопроводящей антенной перестраиваемого оптического аттенюатора, позволяющего совместно с микропроцессором дифференциально регулировать интенсивность сигнала от установки фемтосекундного лазера и оптическую накачку фотопроводящей антенны.The expansion of the measurement limit is due to the introduction of a tunable optical attenuator between the femtosecond laser setup and the photoconductive antenna, which allows, together with the microprocessor, to differentially control the signal intensity from the femtosecond laser setup and the optical pumping of the photoconductive antenna.
Более высокая точность измерения электромагнитных сигналов терагерцового диапазона достигается за счет экранирования модуля TFT-дисплея, контроллера питания и перестраиваемого оптического аттенюатора, а также объединения выхода фотопроводящей антенны с первым входом синхронного усилителя, выхода источника питания с входом контроллера питания, выхода фотопроводящей антенны с первым входом синхронного усилителя.Higher measurement accuracy of terahertz electromagnetic signals is achieved by shielding the TFT display module, power controller and tunable optical attenuator, as well as combining the photoconductive antenna output with the first input of the lock-in amplifier, the power supply output with the power controller input, the photoconductive antenna output with the first input synchronous amplifier.
На приведенном чертеже (фиг. 1) представлена функциональная схема индикатора интенсивности субмиллиметровых электромагнитных волн.The given drawing (Fig. 1) shows a functional diagram of the indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves.
Индикатор интенсивности субмиллиметровых электромагнитных волн содержит детектирующий элемент, в качестве которого использована фотопроводящая антенна, размещенный в экранированном корпусе, терагерцовый полосовой резонансный фильтр, предназначенный для передачи контролируемого электромагнитного сигнала на фотопроводящую антенну, у которой вход соединен через оптоволоконный кабель и перестраиваемый оптический аттенюатор с выходом установки фемтосекундного лазера, а выход является первым входом синхронного усилителя, микропроцессор, выходы которого соединены с первым входом установки фемтосекундного лазера и выходом модуля TFT-дисплея через шину интерфейса UART, встроенный в микропроцессор аналого-цифровой преобразователь, вход которого связан с выходом синхронного усилителя, источник питания, выход которого является входом контроллера питания, выходы которого соединены со вторым входом синхронного усилителя, входом микропроцессора, входом модуля TFT-дисплея и вторым входом установки фемтосекундного лазера. При этом в экранированном корпусе дополнительно размещены синхронный усилитель, микропроцессор со встроенным аналого-цифровым преобразователем, модуль TFT-дисплея, источник питания, контроллер питания и перестраиваемый оптический аттенюатор.The indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves contains a detecting element, which is a photoconductive antenna placed in a shielded housing, a terahertz band-pass resonant filter designed to transmit a controlled electromagnetic signal to a photoconductive antenna, in which the input is connected through a fiber-optic cable and a tunable optical attenuator with the output of the installation a femtosecond laser, and the output is the first input of the lock-in amplifier, a microprocessor whose outputs are connected to the first input of the femtosecond laser setup and the output of the TFT-display module through the UART interface bus, an analog-to-digital converter built into the microprocessor, the input of which is connected to the output of the lock-in amplifier, the source power supply, the output of which is the input of the power controller, the outputs of which are connected to the second input of the lock-in amplifier, the input of the microprocessor, the input of the TFT display module and the second input of the installation tosecond laser. At the same time, a synchronous amplifier, a microprocessor with a built-in analog-to-digital converter, a TFT display module, a power supply, a power controller and a tunable optical attenuator are additionally located in the shielded case.
Через терагерцовый полосовой резонансный фильтр 1 индикатора интенсивности субмиллиметровых электромагнитных волн измеряемый электромагнитный сигнал поступает на фотопроводящую антенну 2, выход которой является первым входом синхронного усилителя 3. Для оптической накачки фотопроводящей антенны 2 использована установка фемтосекундного лазера 4, выход которой соединен с первым входом перестраиваемого оптического аттенюатора 5, выход которого соединен с входом фотопроводящей антенны 2 с помощью оптоволоконного кабеля 6. Для дифференциального регулирования установкой фемтосекундного лазера 4 использован микропроцессор 7, выходы которого соединены с первым входом установки фемтосекундного лазера 4 через шину 8 интерфейса UART и вторым входом перестраиваемого оптического аттенюатора 5. Выход синхронного усилителя 3 соединен с входом 12-битного аналого-цифрового преобразователя 9 с частотой дискретизации до 2 млн. измерений в секунду, встроенного в микропроцессор 7, выходы которого соединены с выходом модуля TFT-дисплея 10 через шину 8 интерфейса UART для вывода информации в графической форме.Through the terahertz band-pass resonant filter 1 of the indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves, the measured electromagnetic signal is fed to the photoconductive antenna 2, the output of which is the first input of the lock-in amplifier 3. For optical pumping of the photoconductive antenna 2, a femtosecond laser unit 4 is used, the output of which is connected to the first input of a tunable optical attenuator 5, the output of which is connected to the input of the photoconductive antenna 2 using a fiber-optic cable 6. For differential control of the femtosecond laser 4 setup, a microprocessor 7 is used, the outputs of which are connected to the first input of the femtosecond laser setup 4 through the UART interface bus 8 and the second input of the tunable optical attenuator 5. The output of the lock-in amplifier 3 is connected to the input of a 12-bit analog-to-digital converter 9 with a sampling rate of up to 2 million measurements per second, built into the microprocessor 7, the outputs of which are connected with the output of the TFT display module 10 through the bus 8 of the UART interface for displaying information in graphical form.
Питание подается на третий вход перестраиваемого оптического аттенюатора 5, второй вход синхронного усилителя 3, вход микропроцессора 7, вход модуля TFT-дисплея 10 и второй вход установки фемтосекундного лазера 4 через выходы контроллера питания 11, вход которого является выходом источника питания 12.Power is supplied to the third input of the tunable optical attenuator 5, the second input of the lock-in amplifier 3, the input of the microprocessor 7, the input of the TFT display module 10 and the second input of the femtosecond laser setup 4 through the outputs of the power controller 11, the input of which is the output of the power supply 12.
Фотопроводящая антенна 2, синхронный усилитель 3 и микропроцессор 7 со встроенным аналого-цифровым преобразователем 9, модуль TFT-дисплея 10, контроллер питания 11, источник питания 12 и перестраиваемый оптический аттенюатор 5 размещены на одной печатной плате, закрепленной на внутренней стенке экранированного корпуса 13 посредством винтовых соединений. При этом терагерцовый полосовой резонансный фильтр 1 установлен в посадочное место на экранированном корпусе 13, расположенное над фотопроводящей антенной 2, а установка фемтосекундного лазера 4 соединена с внешней стенкой экранированного корпуса 13 посредством болтовых соединений. Для обеспечения возможности визуального контроля терагерцового излучения на внешней стенке экранированного корпуса дополнительно вводится смотровое окно, выполненное из прозрачного экранирующего материала и расположенное напротив TFT-дисплея.Photoconductive antenna 2, a synchronous amplifier 3 and a microprocessor 7 with a built-in analog-to-digital converter 9, a TFT display module 10, a power controller 11, a power supply 12 and a tunable optical attenuator 5 are placed on a single printed circuit board fixed on the inner wall of the shielded housing 13 by screw connections. In this case, the terahertz band-pass resonant filter 1 is installed in a seat on the shielded housing 13, located above the photoconductive antenna 2, and the installation of the femtosecond laser 4 is connected to the outer wall of the shielded housing 13 by means of bolted connections. To ensure the possibility of visual monitoring of terahertz radiation on the outer wall of the shielded housing, an additional viewing window is introduced, made of a transparent shielding material and located opposite the TFT display.
Индикатор интенсивности субмиллиметровых электромагнитных волн работает следующим образом.The indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves works as follows.
Источник питания 12 через контроллер питания 11 создает разность потенциалов на синхронном усилителе 3, микропроцессоре 7, модуле TFT-дисплея 10, установке фемтосекундного лазера 4 и перестраиваемом оптическом аттенюаторе 5. Измеряемый электромагнитный сигнал проходит через терагерцовый полосовой резонансный фильтр 1 и поступает на фотопроводящую антенну 2, где, взаимодействуя со свободными носителями заряда в фотопроводящей подложке антенны 2, созданными установкой фемтосекундного лазера 4, создает смещение напряжения на выходе фотопроводящей антенны 2 и преобразуется в электрический сигнал. Сигнал с фотопроводящей антенны 2 поступает в синхронный усилитель 3, где усиливается и передается на встроенный в микропроцессор 7 аналого-цифровой преобразователь 9. В аналого-цифровом преобразователе 9 усиленный электрический сигнал преобразуется в цифровой сигнал, значения которого кодируются 12 битами. Далее цифровой сигнал обрабатывается микропроцессором 7 и передается в модуль TFT-дисплея 10, где полученный сигнал представляется в графической форме.The power supply 12 through the power controller 11 creates a potential difference on the lock-in amplifier 3, the microprocessor 7, the TFT display module 10, the femtosecond laser installation 4 and the tunable optical attenuator 5. The measured electromagnetic signal passes through the terahertz band-pass resonant filter 1 and enters the photoconductive antenna 2 , where, interacting with free charge carriers in the photoconductive substrate of the antenna 2, created by the installation of the femtosecond laser 4, creates a voltage bias at the output of the photoconductive antenna 2 and is converted into an electrical signal. The signal from the photoconductive antenna 2 enters the synchronous amplifier 3, where it is amplified and transmitted to the analog-to-digital converter 9 built into the microprocessor 7. In the analog-to-digital converter 9, the amplified electrical signal is converted into a digital signal, the values of which are encoded in 12 bits. Further, the digital signal is processed by the microprocessor 7 and transmitted to the TFT display module 10, where the received signal is presented in graphical form.
Оптическая накачка фотопроводящей антенны 2 выполняется с помощью установки фемтосекундного лазера 4, соединенной с фотопроводящей антенной 2 через оптоволоконный кабель 6 и перестраиваемый оптический аттенюатор 5. Дифференциальное регулирование установкой фемтосекундного лазера 4 реализуется с помощью микропроцессора 7, соединенного с установкой фемтосекундного лазера 4 через шину 8 интерфейса UART.Optical pumping of the photoconductive antenna 2 is performed using a femtosecond laser installation 4, connected to a photoconductive antenna 2 through a fiber-optic cable 6 and a tunable optical attenuator 5. Differential regulation by a femtosecond laser installation 4 is implemented using a microprocessor 7 connected to a femtosecond laser interface 4 UART.
Технико-экономическая эффективность предлагаемой полезной модели выражается в создании индикатора, позволяющего в повышенном пределе и с более высокой точностью измерять электромагнитные сигналы терагерцового диапазона.The technical and economic efficiency of the proposed utility model is expressed in the creation of an indicator that allows, in an increased limit and with a higher accuracy, to measure electromagnetic signals in the terahertz range.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021124346U RU207940U1 (en) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | Indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021124346U RU207940U1 (en) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | Indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU207940U1 true RU207940U1 (en) | 2021-11-25 |
Family
ID=78719669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021124346U RU207940U1 (en) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | Indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU207940U1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880877A (en) * | 1997-01-28 | 1999-03-09 | Imra America, Inc. | Apparatus and method for the generation of high-power femtosecond pulses from a fiber amplifier |
| RU2430383C1 (en) * | 2010-02-09 | 2011-09-27 | ООО Научно-производственная фирма "ЭЛЕКТРОН" | Device to measure electrophysical parameters of semiconductors by contactless uhf method |
| CN107462546A (en) * | 2017-07-25 | 2017-12-12 | 天津大学 | Multi-functional terahertz time-domain spectroscopy imaging device based on femtosecond laser |
| RU2710137C2 (en) * | 2015-01-30 | 2019-12-24 | Сикпа Холдинг Са | Simultaneous authentication of protected article and user identification of protected product |
-
2021
- 2021-08-13 RU RU2021124346U patent/RU207940U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880877A (en) * | 1997-01-28 | 1999-03-09 | Imra America, Inc. | Apparatus and method for the generation of high-power femtosecond pulses from a fiber amplifier |
| RU2430383C1 (en) * | 2010-02-09 | 2011-09-27 | ООО Научно-производственная фирма "ЭЛЕКТРОН" | Device to measure electrophysical parameters of semiconductors by contactless uhf method |
| RU2710137C2 (en) * | 2015-01-30 | 2019-12-24 | Сикпа Холдинг Са | Simultaneous authentication of protected article and user identification of protected product |
| CN107462546A (en) * | 2017-07-25 | 2017-12-12 | 天津大学 | Multi-functional terahertz time-domain spectroscopy imaging device based on femtosecond laser |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7371217B2 (en) | Device for the non-invasive measurement of blood glucose concentration by millimeter waves and method thereof | |
| US4016761A (en) | Optical temperature probe | |
| Zhao et al. | Novel optical fiber sensor for simultaneous measurement of temperature and salinity | |
| Chen et al. | Terahertz electrometry via infrared spectroscopy of atomic vapor | |
| CN111562056B (en) | Gas leakage concentration quantitative detection device and method based on infrared thermal imaging technology | |
| Loarer et al. | Noncontact surface temperature measurement by means of a modulated photothermal effect | |
| CN104634540A (en) | Testing system and testing method for front end of heterodyne terahertz quasi-optical receiver | |
| CN105044046B (en) | A kind of THz wave organic matter detection device and method based on disk periodic structure | |
| CN109142266B (en) | Terahertz fine spectrum detector | |
| Wang et al. | Characterization of a submillimeter high-angular-resolution camera with a monolithic silicon bolometer array for the Caltech Submillimeter Observatory | |
| RU207940U1 (en) | Indicator of the intensity of submillimeter electromagnetic waves | |
| Park | New width data of the A1g Raman line in calcite | |
| Bacci et al. | Thermochromic transducer optical fiber thermometer | |
| Judaschke et al. | Linking the power scales of free-space and waveguide-based electromagnetic waves | |
| CN108489631B (en) | Absorption spectrum intensity ratio temperature measurement method | |
| US4091681A (en) | Method for the simultaneous determination of low optical bulk and surface absorption coefficients in solids | |
| RU2737678C1 (en) | Terahertz range electromagnetic radiation monitoring device | |
| CN110132886B (en) | High-sensitivity terahertz spectrum detection device and method for liquid concentration | |
| KR101721976B1 (en) | Terahertz sensor | |
| CN114877994A (en) | Infrared terahertz spectrograph | |
| RU2682556C1 (en) | Infrared and terahertz radiation high-precise detector array | |
| RU2701187C1 (en) | Terahertz radiation receiver based on an vox film | |
| CN112254836A (en) | Optical fiber ultra-high temperature thermometer based on colorimetric method | |
| Yan et al. | A cost-effective and high-sensitivity optofluidic refractive index sensor for rapid edible oil analysis | |
| CN111220296A (en) | Microcavity type temperature sensor and system |