Sistema de emisión y detección de radiación electromagnética en la región de los terahercios (10),

que comprende - una fuente óptica de rayos láser de impulsos cortos (12) que produce impulsos de salida de femtosegundos - medios pre-compensadores (14) acoplados a la fuente de rayos láser (12), - un divisor de fibras (15) acoplado al precompensador (14) para dividir el impulso óptico precompensado para entrar en una primera fibra óptica (18) y en una segunda fibra óptica (19) que están acopladas al divisor (15) - en el que los medios pre-compensadores (14) añaden dispersión de signo opuesto a dichos impulsos ópticos para corregir el estiramiento de los impulsos ópticos al desplazarse por la primera fibra óptica (18) y la segunda fibra óptica (19), para conseguir transformar impulsos limitados o reproducir íntimamente el impulso original - un transmisor de la región de terahercios (16) que está acoplado al divisor (15) con intermedio de la primera fibra óptica (18) y que recibe el choque de impulsos ópticos que salen de la primera fibra óptica (18) y que emite impulsos de radiación electromagnética hacia una muestra (30) - un receptor de radiación electromagnética (20) que está acoplado al divisor (15) con intermedio de la segunda fibra óptica (19) para detectar radiación electromagnética en el rango de terahercios después de ser acondicionado por la muestra (30) y generan a continuación una señal eléctrica que puede ser interpretada, puesta a escala y/o digitalizada por un sistema de captación de datos (28) acoplado al receptor (20), de manera que el receptor (20) es sincronizado al transmisor (16) por los impulsos ópticos que se desplazan por la segunda fibra óptica (19)

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de emisión y detección de radiación electromagnética en la región de terahercios, que utiliza un pre-compensador, fibra óptica y un láser pulsante.

En la presente invención se transfieren impulsos ópticos extremadamente cortos en la región de femtosegundos, generados por un láser, desde un láser a un generador en la región de terahercios mediante un cable de fibra óptica. El generador en la región de terahercios está formado por un material que, cuando es iluminado mediante luz, genera portadores eléctricos, orificios y/o electrones. Estos portadores son acelerados a continuación por un potencial de voltaje dentro del material que es aplicado exteriormente (fotoconductor con respecto al generador en la región de terahercios) o que se encuentran internamente presentes debido al efecto inverso de Fanz-Keldysh (generación en la región de terahercios mediante rectificado óptico). Este movimiento de cargas genera a su vez un campo electromagnético que normalmente consiste en una radiación de un ciclo único o medio ciclo en la región de terahercios (50 Ghz a 100 Thz). A efectos de suministrar

satisfactoriamente impulsos inferiores a 100 femtosegundos

con elevado contraste desde un láser, se debe controlar de manera efectiva la dispersión en una fibra óptica por la utilización de un dispositivo de pre-compensación. La dispersión es la extensión y/o distorsión de un impulso de luz al desplazarse a lo largo de una fibra óptica. Diferentes longitudes de onda o colores de luz se desplazan a diferentes velocidades por la fibra, lo que tiende a ampliar un impulso óptico. Estos fenómenos resultan de la dependencia de frecuencia no lineal del índice de refracción del sílice utilizado en las fibras ópticas. Para una descripción más detallada de la dispersión óptica, consultar la obra de Steven John Kane, High-Order-Dispersion Control for the Amplification and Compression of Femtosecond Laser Pulses (1996) (Tesis doctoral, Universidad de Michigan (Ann Arbor)) y James VanHartness Rudd, Advanced Techniques for the Amplification of Sub-100

alteración de la señal en la región de terahercios. El problema puede ser corregido por la pre-compensación de la señal en cuanto a cualquier alargamiento producido por las características de dispersión del material de un cable de fibra óptica. Se pueden dar a un impulso óptico características de dispersión iguales y opuestas a la dispersión generada por una fibra óptica, permitiendo la reconstrucción exacta del impulso al salir éste de la fibra

óptica.

La presente invención se refiere a la generación de radiación electromagnética en la región de terahercios por medio de un láser pulsante en un sistema empaquetado de tipo comercial. En diferentes aplicaciones, tales como en el entorno de laboratorio, se puede dirigir un láser directamente por el espacio a un elemento de conmutación de tipo óptico con efectos de dispersión despreciables. Para permitir el uso comercial de este sistema, la presente invención debe ser industrializada y empaquetada. Un impulso láser en un entorno de un recinto puede ser desviado por objetos o personas y sufrirá degradación por efectos atmosféricos, lo cual es inaceptable en el entorno industrial. Al incorporar un cable de fibra óptica en la presente invención, se facilita a la luz láser una ruta de desplazamiento predeterminada y permite alinear de manera precisa la presente invención, permite una constitución robusta y la formación de haces de forma compacta. Dada la necesidad de un cable de fibra óptica para empaquetar el sistema, el problema de dispersión existente en la actualidad requiere un dispositivo de pre-compensación para

presente invención quedarán evidentes por la consideración de la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas en relación con los dibujos que se acompañan.

El documento EP 0 727 671 A2, que representa la técnica anterior más próxima, da a conocer un sistema de

formación de imágenes THz.

El sistema de formación de imágenes THz comprende una fuente de impulsos ópticos repetitivos con una duración de femtosegundos, un transmisor con puerta óptica de transitorios de THz, que tiene una ancha amplitud de banda espectral, óptica para formación de imágenes que comprende lentes y/o espejos, un objeto a investigar, un detector o conjunto de detectores temporizados, un dispositivo de retardo de exploración (“scanning delay”) capaz de cambiar el desfase entre los impulsos de femtosegundos en el transmisor y detector o detectores a una velocidad desde unos pocos Hz hasta cientos de Hz con el objetivo de heterodinizar temporalmente los transitorios de frecuencia THz reduciéndolos a la gama acústica (Hz), de manera que pueden ser procesados por técnicas electrónicas, incluyendo una unidad de proceso de señales digitales, un procesador de señal digital y un convertidor A/D para procesar los datos del dominio de tiempo y extraer la información deseada y una pantalla para visionar la imagen.

Este sistema es una configuración de haz láser de espacio libre. Requiere mucho espacio y ambiente de laboratorio.

El documento US 5.729.017 A está dirigido a generadores y detectores de impulsos electromagnéticos que funcionan a frecuencias en la región de terahercios. De manera más específica, el documento US 5.729.017 A da a conocer un diseño mejorado de antena, de manera que los campos eléctricos presentes entre electrodos de metal en la superficie de un semiconductor son favorecidos al

configurar la geometría del intersticio de los electrodos con características específicas de electrodos.

En una realización, una fibra óptica, dispuesta dentro de generadores o detectores, es utilizada para enfocar el punto de la bomba óptica sobre las características definidas (“sharp features”) del intersticio del electrodo.

El documento DE 196 22 359 A1 da a conocer un dispositivo para el acoplamiento de un haz de láser para aplicación a un microscopio. El documento DE 196 22 359 A1 no se refiere a sistemas de imagen en la región de terahercios. El documento DE 196 22 359 A1 da a conocer que, añadiendo un pre-compensador en forma de un par de reticulado o una combinación de par de reticulado y par de prismas se experimenta una reducción en la magnitud de dispersión experimentada por un impulso óptico de banda ancha al propagarse por las fibras, a efectos de aplicación en microscopios. El documento DE 196 22 359 A1 se refiere específicamente a la aplicación de una técnica de suministro de fibras para microscopios (básicamente microscopios de dos fotones) y pertenece a una ruta o enlace de fibra única.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención es un emisor de radiación electromagnética que utiliza un pre-compensador, señal de luz pulsante, cable de fibra óptica y un elemento fotoconductor o un elemento que muestra la electroóptica inversa del efecto Franz-Keldysh para generar radiación electromagnética de alta frecuencia en la región de

terahercios. La presente invención incorpora un

pre-compensador óptico para corregir el alargamiento de una señal óptica al desplazarse por un cable de fibra óptica. Las características de dispersión del pre-compensador serán iguales y opuestas a las características de dispersión del cable de fibra óptica, manteniendo la fidelidad de los impulsos ópticos al desplazarse éstos y salir del cable de fibra óptica chocando con un elemento fotoconductor o electroóptico para generar radiación electromagnética en la región de los terahercios.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una representación esquemática de un sistema de generación y detección de radiación electromagnética en la región de los terahercios.

La figura 2 es una representación esquemática de un pre-compensador formado por un par de retículas de Treacy;

La figura 3 es una vista esquemática de un precompensador con retícula de tres saltos;

La figura 4 es una representación esquemática...

1. Sistema de emisión y detección de radiación electromagnética en la región de los terahercios (10), que comprende

- una fuente óptica de rayos láser de impulsos cortos

(12) que produce impulsos de salida de femtosegundos

- medios pre-compensadores (14) acoplados a la fuente de rayos láser (12),

- un divisor de fibras (15) acoplado al precompensador (14) para dividir el impulso óptico precompensado para entrar en una primera fibra óptica (18) y en una segunda fibra óptica (19) que están acopladas al divisor (15)

- en el que los medios pre-compensadores (14) añaden dispersión de signo opuesto a dichos impulsos ópticos para corregir el estiramiento de los impulsos ópticos al desplazarse por la primera fibra óptica (18) y la segunda fibra óptica (19), para conseguir transformar impulsos limitados o reproducir íntimamente el impulso original

- un transmisor de la región de terahercios (16) que está acoplado al divisor (15) con intermedio de la primera fibra óptica (18) y que recibe el choque de impulsos ópticos que salen de la primera fibra óptica (18) y que emite impulsos de radiación electromagnética hacia una muestra (30)

- un receptor de radiación electromagnética (20) que está acoplado al divisor (15) con intermedio de la segunda fibra óptica (19) para detectar radiación electromagnética

en el rango de terahercios después de ser acondicionado por

la muestra (30) y generan a continuación una señal eléctrica que puede ser interpretada, puesta a escala y/o digitalizada por un sistema de captación de datos (28) acoplado al receptor (20), de manera que el receptor (20) es sincronizado al transmisor (16) por los impulsos ópticos que se desplazan por la segunda fibra óptica (19).

2. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dichos medios pre-compensadores (14) son un par de prismas.

3. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dichos medios pre-compensadores (14) son un par de grismas.

4. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dichos medios pre-compensadores (14) son un dispositivo de sistema de retícula de tres saltos.

5. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dichos medios pre-compensadores (14) son un par de retículas Treacy.

6. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dichos medios pre-compensadores (14) son una retícula Bragg-fibra.

7. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dichas fibras (18, 19) son fibras de una modalidad única.

8. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dicho receptor (20) es un elemento fotoconductor.

9. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dicho transmisor en la región de terahercios (16) es un elemento fotoconductor.

10. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dicho transmisor (16) en la región de terahercios es un elemento que muestra rectificado óptico.

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11. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dicho receptor en la región de terahercios (20) comprende una antena.

12. Sistema, según la reivindicación 11, en el que la 5 antena es una antena dipolar.

13. Sistema, según la reivindicación 1, en el que el transmisor (16) incluye una antena.

14. Sistema, según la reivindicación 13, en el que la antena es una antena dipolar.

10  15. Sistema, según la reivindicación 1, en el que el receptor es un elemento electroóptico.

16. Sistema, según la reivindicación 1, en el que la dispersión proporcionada por el pre-compensador (14) es tal que el estiramiento y/o distorsión de un impulso de luz al desplazarse a lo largo de las fibras (18, 19) es compensado.