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提升太赫兹频率测量精度:高信噪比拍频信号的关键策略
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更新于2024-08-27
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本文主要探讨了在太赫兹频率测量中,高信噪比拍频信号的重要性及其对测量精度的关键作用。太赫兹频率测量通常依赖于频率梳技术,其中重复频率的锁定准确性和拍频信号的测量精度直接决定了测量结果的精确度。拍频信号是两个频率信号相乘后产生的,其频率由频率计数器进行测量,因此信号的信噪比(SNR)和信号强度对测量结果有着直接的影响。SNR越高,意味着信号的质量越好,频率测量的精度也就越高。 研究者系统地分析了影响拍频信号信噪比的几个重要因素。首先,拍频产生方法的选择至关重要,不同的产生技术可能会引入不同的噪声源,影响最终的SNR。其次,信号放大方案的设计也直接影响信号质量,合适的放大器可以提升信号强度,但过度放大可能会导致噪声增加,因此需要找到一个平衡点。 拍频频率的设定也是不可忽视的因素,因为它决定了拍频信号的幅度和可能存在的谐波噪声。此外,被测光源的功率也会影响拍频信号,过高的功率可能导致信号失真,而过低则可能导致信号太弱,难以检测。 经过全面的系统优化,研究团队在实验中实现了拍频信号的SNR超过60分贝,这是一个显著的提升,对于实现太赫兹频率的高精度测量具有重要的实际意义。这样的高信噪比拍频信号为太赫兹领域的研究和应用提供了稳定的基础,使得测量结果更加可靠。 本文的重点在于揭示了提高太赫兹频率测量精度的关键路径——优化拍频信号的产生方法、信号放大方案以及相关参数设置,以达到理想的信噪比,这对于推动太赫兹科学技术的发展具有深远的影响。
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第
卷
第
期
中
国
激
光
,
年
月
CHINESEJOURNALOFLASERS
June
,
太赫兹频率测量中高信噪比拍频信号的研究
杨
奕
,
孙
青
,
邓 玉 强
,
冯 美 琦
,
赵
昆
中国石油大学
(
北京
)
油气光学探测技术北京市重点实验室
,
北京
;
中国计量科学研究院光学与激光计量科学研究所
,
北京
摘要
采用频率梳方法测量太赫兹频率时
,
其测量精度取决于重复频率的锁定精 度和 拍频信 号的 测量精 度
.
拍频
信号频率由频率计数器测量得到
,
对信号的信噪 比
(
)
和 信号 强度 均 有要 求
,
且
越 高频 率测 量 精度 越高
.
因此
,
拍频信号的探测和
的提高是太赫兹频 率测 量中 最 关键 的环 节
.
系 统地 研究 了 影响 拍频 信 号信 噪比 的
主要因素
,
包括拍频产生方法
、
信号放大方案
、
拍 频频 率以 及 被测 光源 功 率对 拍频
的 影响
.
通 过全 面的 系 统
优化
,
在实验上获得了
优于
的拍频信号
,
为太赫兹频率的高精度测量奠定了良好的基础
.
关键词
测量
;
太赫兹辐射
;
拍频信号
;
频率梳
;
信噪比
中图分类号
文献标识码
doi
:
.
/
CJL.
Stud
y
onBeatSi
g
nalwithHi
g
hSi
g
nalGtoGNoiseRatioin
TerahertzFre
q
uenc
y
Measurement
Bei
j
in
g
Ke
y
Laborator
y
o
f
O
p
ticalDetectionTechnolo
gyf
orOilandGas
ChinaUniversit
y
o
f
Petroleum
Bei
j
in
g
China
Divisiono
f
O
p
tics
NationalInstituteo
f
Metrolo
gy
Bei
j
in
g
China
Abstract
Ke
y
words
OCIScodes
收稿日期
:
;
收到修改稿日期
:
基金项目
:
国家重点研发计划 项目
(
)、
国 家自 然科 学 基金
(
,
)、
中 国计 量科 学 研 究 院
基本科研业务费项目
(
)、
上海市科学技术委员会项目
(
)
作者简介
:
杨
奕
(
—),
男
,
硕士研究生
,
主要从事太赫兹频率测量方面的研究
.
:
导师简介
:
孙
青
(
—),
男
,
博士
,
副研究员
,
主要从事太赫兹时 域光 谱技 术
、
太 赫兹 功率 计 量
、
太 赫兹 频率 计 量方 面
的研究
.
:
(
通信联系人
)
引
言
太赫兹
(
)
辐射通常指的是频率在
到
(
波长在
到
)
之间的电磁波
,
在电
磁波谱中位于微波与红外光波之间
.
在长波段与毫米波相邻
,
而在短波段与红外光波相邻
,
由此可见
,
波在电磁波频谱中占有很特殊的位置
.
随着
技术的不断发展和进步
,
技术的应用日益广泛
,
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