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《中国石油大学(北京)》 2017年
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基于频率梳的太赫兹频率精密测量方法研究

杨奕  
【摘要】:随着太赫兹技术的发展和广泛应用,太赫兹的参数计量需求日益增加,频率是电磁波最重要的基本物理参量,研究太赫兹频率的精密测量方法并建立太赫兹频率计量标准具有十分重要的意义。频率梳是指在频率域上由一系列均匀且具有相干稳定相位关系的频率分量组成的光谱,它就像一把在频域中具有很高精密度的尺子,在频率测量领域具有极高的应用价值。在光学波段,飞秒光学频率梳早已被应用于光波频率计量,具有非常高的准确性和稳定性。日本研究人员将频率梳的概念推广到太赫兹波段,研究发现该方法具有很高的准确性和测量精度,展现了作为太赫兹频率计量标准的良好前景。本文首先详细讲解了光学频率梳在光学波段频率测量的基本原理,产生频率梳时必须将重复频率和载波包络相移进行锁定,才能对光学频段的频率进行准确精密的测量;而产生太赫兹频率梳时,在差频过程中载波包络相移相互抵消,只需将重复频率进行精密锁定就可获得稳定的频率梳。然后对锁定太赫兹频率梳系统装置进行了介绍,并基于LabVIEW软件编写应用于频率计数器的数据采集程序。随后对太赫兹频率进行了测量;同时为获得信噪比足够高的拍频信号,系统研究了影响拍频信号信噪比的几种因素,最终实现了太赫兹频率的高精度测量,测量不确定度达到4.7×10~(-13)。在此基础之上,本文提出了一种利用飞秒激光器重复频率的自由漂移进行太赫兹频率测量的新方法;使用双通道同步频率数据采集处理程序,对非锁定的飞秒激光器的重复频率和太赫兹拍频频率进行同时连续采集和计算得到被测THz频率,测量精度可以达到10~(-10)量级,无需对飞秒激光重复频率进行复杂的锁定控制,实现了利用非锁定飞秒激光测量太赫兹频率。
【学位授予单位】:中国石油大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O441.4;TN248

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