[發明專利]固體單激光器雙波長抽運光學差頻太赫茲波產生裝置

有效

• 申請號: 201810652287.4
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN110632805B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 杜仕峰;彭欽軍;薄勇;王志超;張申金;高宏偉;許祖彥
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/39;H01S1/02;H01S3/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;李相雨

本發明提供一種固體單激光器雙波長抽運光學差頻太赫茲波產生裝置，包括：基于雙摻鈥銩離子的單激光器，用于輸出雙波長抽運源；所述雙波長抽運源是基于雙摻鈥銩離子自身的最強本征輻射波長下的鈥激光和銩激光，由鈥銩離子能量關聯轉移飽和放大產生輸出；鈥銩激光光束整形器，用于改變所述鈥激光和所述銩激光的光斑大小，得到整形后雙波長抽運源；光學差頻器，用于在光學差頻變換過程中利用所述整形后雙波長抽運源產生太赫茲波；太赫茲波篩選器，用于濾除在完成光學差頻變換過程后剩余的所述雙波長抽運源，獲得所述太赫茲波。本發明的固體單激光器雙波長抽運光學差頻太赫茲波產生裝置可同時滿足結構簡單緊湊、穩定性好以及功率高。

技術領域

本發明實施例涉及太赫茲波技術領域，尤其涉及一種固體單激光器雙波長抽運光學差頻太赫茲波產生裝置。

背景技術

太赫茲技術在物理、化學、生命科學等基礎研究學科以及醫學成像、安全檢查、產品檢測、空間通信、武器制導等應用學科都具有重要的研究價值和應用前景。

光學差頻方法是產生太赫茲波的一種常用方法。在光學差頻方法中，關鍵技術在于獲取高功率、波長接近的雙波長抽運源。雙波長抽運源的獲取方法通常包括單激光器雙波長技術、雙激光器雙波長技術、單光學參量振蕩器(optical parametric oscillator，OPO)雙波長技術、單激光器與單OPO雙波長技術以及雙OPO雙波長技術等。

單激光器雙波長技術(如：二氧化碳氣體單激光器雙波長技術、釹離子固體單激光器雙波長技術、鐿離子固體單激光器雙波長技術)對應的太赫茲產生裝置雖然結構簡單緊湊，但由于雙波長抽運源是基于激光介質中單一離子不同分離能級之間增益競爭輻射在單一激光諧振腔中振蕩及放大獲得的，因此，工作穩定性差，且在激光諧振腔中通常需要附加精密波長選擇器件，如標準具，故功率受限不易高功率輸出。雙激光器雙波長技術、單光學參量振蕩器雙波長技術、單激光器與單OPO雙波長技術以及雙OPO雙波長技術等對應的太赫茲產生裝置雖然功率高，但有的需附加精準時間延遲系統和空間耦合系統，方可使三波(抽運光、信號光和THz波)滿足空間與時間精準匹配，有的需要采用多次光學變頻技術及復雜膜系結構，因此，結構復雜體積大,降低可靠性。

因此，現有雙波長抽運光學差頻太赫茲波產生技術存在不足，或者存在工作穩定性差、輸出功率低，或者存在結構復雜體積大，不能同時滿足結構簡單緊湊、穩定性好以及功率高。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明提供一種固體單激光器雙波長抽運光學差頻太赫茲波產生裝置，解決現有雙波長抽運光學差頻太赫茲波產生技術中不能同時滿足結構簡單緊湊、穩定性好以及功率高的技術問題。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種固體單激光器雙波長抽運光學差頻太赫茲波產生裝置，包括：依次連接的基于雙摻鈥銩離子的單激光器、鈥銩激光光束整形器、光學差頻器和太赫茲波篩選器；

基于雙摻鈥銩離子的單激光器，用于輸出雙波長抽運源；所述雙波長抽運源是基于雙摻鈥銩離子自身的最強本征輻射波長下的鈥激光和銩激光，由在鈥銩離子能量關聯轉移飽和放大產生輸出；所述雙波長抽運源的產生原理有別于現有單激光器雙波長抽運源，其不是基于雙摻鈥銩晶體中某單一離子不同分離能級之間增益競爭輻射，有效規避了分離能級之間增益競爭而引起雙波長抽運源輸出穩定性差；所述鈥激光和銩激光分別作為光學差頻太赫茲波產生的信號光和抽運光；

鈥銩激光光束整形器，用于改變所述鈥激光和所述銩激光的光斑大小，得到整形后雙波長抽運源，優化所述整形后雙波長抽運源在所述光學差頻器中的功率密度；

光學差頻器，用于在光學差頻變換過程中利用所述整形后雙波長抽運源產生太赫茲波；

太赫茲波篩選器，安裝在所述光學差頻器的輸出端后面的光路中，用于濾除在完成光學差頻變換過程后剩余的所述雙波長抽運源，獲得太赫茲波。