[發(fā)明專利]一種三維光學(xué)參量振蕩太赫茲波輻射源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910386020.X
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110021869B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李忠洋;徐娟;邴丕彬;張紅濤;陳建明;李永軍;孫向前;譚聯(lián);袁勝;鄧榮鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02;G02F1/39;G02F1/35
• 代理公司: 鄭州中原專利事務(wù)所有限公司 41109
• 代理人: 王曉麗;王文文

本發(fā)明公開了一種三維光學(xué)參量振蕩太赫茲波輻射源，包括泵浦源、MgO:LiNbO₃晶體、泵浦光回收器，以及設(shè)置在MgO:LiNbO₃晶體周圍的反射鏡；第一泵浦光和第十泵浦光傳播的平面為X軸和Y軸所確定的平面，Z軸垂直于第一泵浦光和第十泵浦光傳播的平面，從泵浦源出射的泵浦光的傳播方向?yàn)閄軸負(fù)向，太赫茲波的傳播方向?yàn)閅軸正向。本發(fā)明提供的三維光學(xué)參量振蕩太赫茲波輻射源具有以下優(yōu)點(diǎn)：泵浦光循環(huán)使用，可以產(chǎn)生多束太赫茲波，有效提高太赫茲波能量。通過改變泵浦光和Stokes光之間的夾角，可以得到頻率調(diào)諧的太赫茲波。調(diào)諧方式簡單，操作靈活。太赫茲波垂直于MgO:LiNbO₃晶體出射，不需要任何耦合輸出裝置，有效減小太赫茲波輸出損耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太赫茲波應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三維光學(xué)參量振蕩太赫茲波輻射源。

背景技術(shù)

太赫茲波(Terahertz，簡稱THz)，是指頻率在0.1-10THz(1THz＝10¹²THz)范圍內(nèi)的電磁波，其波段位于電磁波譜中毫米波和紅外線之間，是光子學(xué)與電子學(xué)、宏觀理論向微觀理論的過渡區(qū)域。太赫茲波所處的特殊位置使其在物理、化學(xué)、天文學(xué)、分子光譜、生命科學(xué)和醫(yī)藥科學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，以及醫(yī)學(xué)成像、環(huán)境監(jiān)測、材料檢測、食品檢測、射電天文、移動通訊、衛(wèi)星通信和軍用雷達(dá)等應(yīng)用研究領(lǐng)域均有重大的科學(xué)研究價值和廣闊的應(yīng)用前景。太赫茲波主要應(yīng)用在以下領(lǐng)域：

(1)成像領(lǐng)域利用太赫茲時域光譜技術(shù)可以直接測量太赫茲電磁脈沖所產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁場，可以直接測得樣品的介電常數(shù)。

(2)生物化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域由于許多生物大分子的轉(zhuǎn)動吸收譜處于太赫茲頻段，利用對生化反應(yīng)太赫茲吸收譜的研究可以得到反應(yīng)中的分子運(yùn)動狀況信息。對于進(jìn)一步研究生化反應(yīng)提供了有力的手段。

(3)天文學(xué)領(lǐng)域在宇宙中，大量的物質(zhì)在發(fā)出太赫茲電磁波。碳(C)、水(H₂O)、一氧化碳(CO)、氮(N₂)、氧(O₂)等大量的分子可以在太赫茲頻段進(jìn)行探測。

(4)通信領(lǐng)域太赫茲波是很好的寬帶信息載體，可以攜帶聲頻或者視頻信號進(jìn)行傳輸。太赫茲波用于通信可以獲得10GB/s的無線傳輸速度，這比當(dāng)前的超寬帶技術(shù)快幾百至一千多倍。

(5)國土安全領(lǐng)域在國土安全領(lǐng)域，由于太赫茲波的非電離性，及強(qiáng)穿透性，所以它能夠在機(jī)場、車站等地對隱藏的爆炸物、違禁品、武器、毒品等危險物品提供遠(yuǎn)距離、大范圍的預(yù)警。

缺少的能夠產(chǎn)生高功率、高質(zhì)量、高效率的太赫茲波，且低成本并能在室溫下運(yùn)轉(zhuǎn)的太赫茲源是目前面臨的主要問題。目前太赫茲波的產(chǎn)生方法主要有電子學(xué)方法和光子學(xué)方法。電子學(xué)方法是一般將電磁輻射的波長從毫米波延伸到太赫茲波段，也就相當(dāng)于一個頻率變大的過程，但是當(dāng)頻率大于1THz時會遇到很大的障礙，以至于效率變的很低，同時電子學(xué)方法產(chǎn)生的太赫茲波輻射源體積龐大，限制了其在很多領(lǐng)域中的應(yīng)用。而光子學(xué)方法其主要方向就是把可見光或者紅外光向太赫茲波段轉(zhuǎn)換。此方法的優(yōu)勢在于產(chǎn)生的太赫茲輻射源具有很高的相干性和方向性，但是現(xiàn)階段產(chǎn)生的太赫茲波功率和效率都較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種三維光學(xué)參量振蕩太赫茲波輻射源，用以解決現(xiàn)有太赫茲波功率低、效率低等問題。

本發(fā)明的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的：

一種三維光學(xué)參量振蕩太赫茲波輻射源，包括泵浦源、MgO:LiNbO₃晶體、泵浦光回收器，以及設(shè)置在MgO:LiNbO₃晶體周圍的反射鏡；