[發明專利]一種通過外腔共振增強產生強太赫茲脈沖的裝置

無效

• 申請號: 201210403677.0
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN102868080A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 彭滟;朱亦鳴;方丹;周云燕;張鐸耀;洪淼;蔡斌;陳克堅;陳麟;莊松林
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種太赫茲技術，特別涉及一種通過外腔共振增強產生強太赫茲脈沖的裝置。

背景技術

太赫茲波是一種有很多獨特優點的電磁波,其頻率在0.1到10?THz范圍(波長在0.03到3?mm范圍)，它在長波段與毫米波（亞毫米波）相重合，而在短波段與紅外線相重合，在電磁波頻譜中占有很特殊的位置。太赫茲技術便是一個涉及太赫茲波產生、傳播、控制以及探測的先進技術，屬于非常重要的交叉前沿領域，給技術創新、國民經濟發展和國家安全提供了一個非常誘人的機遇。2004年，美國政府將太赫茲科技評為“改變未來世界的十大技術”之一。雖然各國在太赫茲領域投入了大量的人力物力，但是到目前為止，太赫茲波源的強度仍然很低，限制了太赫茲波科學技術的發展，使其應用潛能未能全部發揮出來。

目前作為太赫茲輻射的產生方法，利用電離化氣體的非線性效應產生強太赫茲脈沖已經得到了廣泛的應用。其主要原理是利用泵浦激光在空氣中拉絲，產生等離子體激發四波混頻現象，如果在激光匯聚點的前方加上一個倍頻晶體，就會使得頻率為???????????????????????????????????????????????的超快激光脈沖基頻光及其倍頻光2同時在空氣中聚焦，使空氣電離，產生強的太赫茲輻射。而當總的泵浦激光脈沖能量超過空氣等離子體的形成閾值時，太赫茲輻射場的振幅與基頻光的脈沖能量成正比，與倍頻光2的脈沖能量的開方成正比。利用該機制產生太赫茲輻射最大的優點是實驗設備簡單，結構緊湊，且可在常溫下工作。與在晶體中產生太赫茲輻射相比，該方法理論上不存在損傷閾值問題，即無泵浦激光強度上限要求。所以如果采用高功率超短脈沖激光聚焦使空氣電離，就可以得到功率很高的太赫茲波的輻射源。

但是，由于目前泵浦激光器的輸出脈沖強度受到功率或脈寬的限制，使得可以產生的太赫茲脈沖的強度和頻譜上的可調諧范圍都非常有限，不利于其后期的廣泛應用。

發明內容

本發明是針對現在可以產生的太赫茲脈沖的強度和頻譜上的可調諧范圍都非常有限的問題，提出了一種通過外腔共振增強裝置產生強太赫茲脈沖的方法。該裝置不僅可以通過外腔式共振大幅提高泵浦激光的峰值功率，從而得到高強度的太赫茲脈沖，還能通過自由改變腔外斜劈對的插入量，改變初始脈沖的脈沖寬度，從而實現太赫茲脈沖的中心頻率和頻譜寬度的連續調節。

本發明的技術方案為：一種通過外腔共振增強產生強太赫茲脈沖的裝置，由飛秒激光器、可移動的斜劈對、輸入耦合器、平面鏡、第一凹面鏡、倍頻晶體、雙色鏡、第二凹面鏡和太赫茲探測系統組成，其中第一凹面鏡、第二凹面鏡是一對共焦點的凹面鏡，第一凹面鏡、第二凹面鏡對放，焦點落在同一點上，輸入耦合器和平面鏡對放，倍頻晶體位于第一凹面鏡與共焦點之間，雙色鏡位于共焦點與第二凹面鏡之間，輸入耦合器、平面鏡、第一凹面鏡和第二凹面鏡組成外腔式共振諧振腔，在飛秒激光器的出口處放置可移動的斜劈對，從斜劈對輸出的泵浦激光通過輸入耦合器進入外腔式共振諧振腔，泵浦激光經過倍頻晶體后產生倍頻光，倍頻光和剩余的基頻光在第一凹面鏡和第二凹面鏡共焦點處形成空氣等離子體，產生太赫茲脈沖，產生的太赫茲脈沖被雙色鏡反射進入太赫茲探測系統。

所述輸入耦合器、平面鏡、第一凹面鏡、第二凹面鏡均鍍有與泵浦激光相匹配的高反膜。所述泵浦激光經過倍頻晶體后，剩余的泵浦激光被雙色鏡透射，繼續在外腔中共振增強，剩余的倍頻光在外腔中自行損耗。

所述斜劈對可選熔石英或K9玻璃，斜劈對的插入量或傾斜角可根據所需太赫茲脈沖的中心頻率和頻譜寬度計算得出。

本發明的有益效果在于：本發明是一種通過外腔共振增強產生強太赫茲脈沖的裝置，在不達到腔鏡和倍頻晶體的損傷閾值的情況下，可以獲取高強度的太赫茲波；通過改變可移動斜劈對的插入量，可以調節泵浦激光脈沖的脈沖寬度，從而連續調節所產生的太赫茲脈沖的中心波長和頻譜寬度，操作簡便，應用性強；由于外腔式共振增強只和泵浦激光的重復頻率有關，改變泵浦激光的其它參數不會對共振增強產生影響，不需要反復對外腔進行調整，應用范圍廣泛，實用性強。

附圖說明

圖1為本發明通過外腔共振增強產生強太赫茲脈沖的裝置結構示意圖。

具體實施方式