[發明專利]一種多波長太赫茲波參量振蕩器

無效

• 申請號: 201110323828.7
• 申請日: 2011-10-22
• 公開（公告）號: CN102331649A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 孫博;任兆玉;白晉濤
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明涉及太赫茲波光電子學技術領域，具體涉及一種多波長太赫茲波參量振蕩器。

背景技術

處于0.1-10THz(1THz＝10¹²Hz)范圍內的電磁波——太赫茲波，是一個非常具有科學研究價值的電磁波輻射。憑借其所處頻段特殊位置以及其低能性、高穿透性等特性，太赫茲波技術目前被廣泛應用于各種基礎研究領域和應用研究領域中。然而，太赫茲波的產生和探測技術與十分成熟的微波、光學技術相比仍然十分落后，這就成為限制現代太赫茲技術發展的最主要因素之一。因此，研制出性能優良的太赫茲波輻射源，已經成為科研工作者追求的目標和迫切需要解決的實際問題。

太赫茲波參量振蕩器是一種性能優良的太赫茲波輻射源，可以產生具有高相干性、連續可調諧、單色性好的太赫茲波。與利用非線性差頻方法產生太赫茲波輻射相比，它只需一個固定波長的泵浦源和一塊價格相對低廉的非線性晶體(如LiNbO₃晶體)，并且非線性轉換效率相對較高，頻率調諧簡單迅速，實驗設備更為簡單、結構更為緊湊、成本低，因此近十幾年逐漸成為國際上研究的熱點。目前，眾多國內外科研工作者分別對基于LiNbO₃晶體及其摻雜晶體MgO:LiNbO₃晶體組成的太赫茲波參量振蕩器，進行了詳細而大量的創新性研究工作，并利用它們作為輻射源成功進行了很多的應用性研究，充分證明了太赫茲波參量振蕩器是一種性能優良、實用性很強的太赫茲波波輻射源。

太赫茲波參量振蕩器是基于極性晶體(如LiNbO₃晶體)的受激電磁耦子散射過程來實現太赫茲波輻射的，該散射過程同時也是一種前向拉曼散射過程。在該散射過程中，其晶格振動模電磁耦子具有一定的空間角度色散特性，在滿足泵浦光、斯托克斯光和太赫茲波三波非共線相位匹配條件情況下就可實現太赫茲波的連續調諧輸出。基于此原理，目前常見的太赫茲波參量振蕩器，通常采用一個平-平型諧振腔和外腔泵浦方式，利用角度調諧技術來實現單束太赫茲波的頻率調諧，即通過在一個很小角度范圍內連續轉動放置太赫茲波參量振蕩器諧振腔的旋轉平臺，以改變入射泵浦光與太赫茲波參量振蕩器諧振腔腔軸夾角的方法，來實現單光束太赫茲波的相干窄線寬、連續調諧輸出。

中國專利申請(申請號：200910069519.4)，公開了一種雙波長可調諧內腔太赫茲參量振蕩器及其使用方法，所采用的腔型結構為平-平腔型，抗失諧性能較差，諧振腔很容易受到外界因素的干擾而導致其失調，限制了其在實際中的應用。所產生的雙波長太赫茲波，如該專利中所述，一束是泵浦光與一階斯托克斯光相互作用產生的太赫茲波，另一束是泵浦光與二階斯托克斯光相互作用產生太赫茲波。然而，二階斯托克斯光的輸出能量要比一階斯托克斯光的能量低至少1-2個數量級，從而導致該束太赫茲波輸出功率比第一束太赫茲波的輸出功率低很多，并且二階斯托克斯光的產生，對第一束太赫茲波的產生有一定的負面影響。

中國專利申請(申請號：200910063264.0)，公開了一種基于角錐棱鏡諧振腔的太赫茲波參量振蕩器，采用角錐棱鏡作為斯托克斯光諧振腔的一個全反鏡，不僅可提高了太赫茲波參量振蕩器的抗失諧性，并且只需旋轉諧振腔輸出鏡就可以實現太赫茲波的調諧輸出。然而，這種太赫茲波參量振蕩器只能輸出單束太赫茲波，且角錐棱鏡的“退偏效應”導致參量振蕩的三波轉換效率有所下降。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷或不足，本發明的目的在于，提供一種抗失諧性能高，波長調諧方式簡單迅速，并可同時實現兩組四束輸出能量基本相等、可連續調諧輸出太赫茲波的多波長太赫茲波參量振蕩器。

為了實現上述任務，本發明采用如下的技術解決方案：

一種多波長太赫茲波參量振蕩器，包括激光泵浦腔和太赫茲波參量振蕩腔；其特征在于：

所述的激光泵浦腔由全反鏡、四分之一波片、電光調Q裝置、起偏器、脈沖激光泵浦源模塊、小孔光闌、激光器輸出鏡組成；其中，脈沖激光泵浦源模塊由漫反射陶瓷聚光腔、Nd:YAG晶體棒和單個脈沖氙燈組成。

所述的太赫茲波參量振蕩腔包括在小孔光闌和激光器輸出鏡之間放置MgO:LiNbO₃晶體，在MgO:LiNbO₃晶體上下表面分別安放有第一硅棱鏡陣列和第二硅棱鏡陣列；第一直角棱鏡、第一反射鏡和第一多半圓形輸出鏡，以及第二直角棱鏡、第二反射鏡和第二多半圓形輸出鏡，分別組成兩個直角棱鏡諧振腔。