[發(fā)明專利]基于非周期極化鈮酸鋰晶體的太赫茲輻射源及獲取方法

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• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113839291A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅嘉林;易翀;肖勇;李召陽;張鏡水;王宇芃
• 申請（專利權(quán)）人: 北京遙感設(shè)備研究所
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

本發(fā)明公開一種基于非周期極化鈮酸鋰晶體的太赫茲輻射源及獲取方法，涉及太赫茲輻射源裝置技術(shù)領(lǐng)域，以解決現(xiàn)有太赫茲裝置不滿足小型化應(yīng)用的問題。輻射源的泵浦光源生成穩(wěn)定聚焦的泵浦激光；諧振腔在輸入端透過泵浦激光，在輸出端輸出與目標(biāo)頻率和方向一致的光，抑制其他頻率和方向的光；鈮酸鋰晶體組件，放置在諧振腔內(nèi)，在選定的工作溫度下，參照光學(xué)參量振蕩的相位匹配關(guān)系將接收到的泵浦激光轉(zhuǎn)換為雙波長激光，再根據(jù)差頻相位匹配關(guān)系，向外輸出對應(yīng)頻率差值的太赫茲；帶孔拋物面鏡對接收到的具有對應(yīng)頻率差值的太赫茲進行分光，利用拋物面鏡對目標(biāo)頻率的太赫茲進行匯聚輸出。上述太赫茲輻射源及獲取方法用于基于小型化輻射源獲取太赫茲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲輻射源裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于非周期極化鈮酸鋰晶體的太赫茲輻射源及獲取方法。

背景技術(shù)

太赫茲雷達具備復(fù)雜環(huán)境全天時、全天候的工作能力，且兼具高分辨率、抗干擾和反隱身等獨特優(yōu)勢，在軍事領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是雷達探測領(lǐng)域的重點發(fā)展方向之一。目前，太赫茲雷達的發(fā)射機主要利用了真空電子學(xué)和固態(tài)電子學(xué)技術(shù)，可實現(xiàn)的工作頻段主要集中在1THz以下，難以發(fā)揮高頻太赫茲的技術(shù)特點，也限制了太赫茲雷達系統(tǒng)能力的進一步提升。

光子學(xué)技術(shù)是發(fā)展高頻太赫茲雷達的主要技術(shù)途徑，光學(xué)差頻產(chǎn)生技術(shù)具有寬調(diào)諧、室溫工作、無閾值、窄線寬等優(yōu)點，是利用非線性光學(xué)頻率變換實現(xiàn)太赫茲輸出的關(guān)鍵技術(shù)之一。光學(xué)差頻太赫茲輻射源主要包括差頻泵浦源和差頻材料兩個重要部分，其中差頻泵浦源一般由由雙激光器或雙諧振光學(xué)參量振蕩器構(gòu)成，主要作用是提供雙波長激光源，差頻材料主要指非線性晶體，是雙波長激光與太赫茲非線性光學(xué)頻率變換的媒介，完成雙波長激光與太赫茲的互作用，實現(xiàn)太赫茲輸出。由于雙波長激光器和差頻產(chǎn)生過程均會占用較大的空間，導(dǎo)致現(xiàn)有光學(xué)差頻太赫茲輻射源的體積較大，不足以滿足小型化應(yīng)用的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種基于非周期極化鈮酸晶體的光學(xué)差頻太赫茲輻射源，解決目前光學(xué)差頻產(chǎn)生太赫茲輻射源的小型化應(yīng)用問題，為高頻太赫茲雷達在探測技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展提供實用的可靠的太赫茲輻射源。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于非周期極化鈮酸鋰晶體的太赫茲輻射源，包括泵浦光源、諧振腔、非周期極化鈮酸鋰晶體以及帶孔拋物面鏡；

所述泵浦光源，用于生成穩(wěn)定聚焦的泵浦激光；

所述諧振腔，用于在輸入端透過泵浦激光，在輸出端輸出與目標(biāo)頻率和方向一致的光，抑制其他頻率和方向的光；

所述鈮酸鋰晶體組件，放置在所述諧振腔內(nèi)，用于在選定的工作溫度下，參照光學(xué)參量振蕩的相位匹配關(guān)系將接收到的泵浦激光轉(zhuǎn)換為雙波長激光，再根據(jù)差頻相位匹配關(guān)系，向外輸出對應(yīng)頻率差值的太赫茲；

所述帶孔拋物面鏡，用于對接收到的具有對應(yīng)頻率差值的太赫茲進行分光，利用拋物面鏡對目標(biāo)頻率的太赫茲進行匯聚輸出。

本發(fā)明提供的基于非周期極化鈮酸鋰晶體的太赫茲輻射源的泵浦光源能夠生成穩(wěn)定聚焦的泵浦激光，產(chǎn)生的泵浦激光能夠進入到諧振腔內(nèi)，并照射進非周期極化鈮酸鋰晶體內(nèi)，非周期極化鈮酸鋰晶體完成兩個光學(xué)非線性頻率變換，將雙波長激光產(chǎn)生與光學(xué)差頻產(chǎn)生兩個轉(zhuǎn)換過程合二為一。不僅大大縮小了輻射源的整體尺寸和體積，也從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和器件耗材上進行了簡化與改進；非周期極化鈮酸鋰晶體具有可同時實現(xiàn)多個非線性過程的能力，且可根據(jù)不同的研究需要進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和制作，該晶體對熱敏感，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度調(diào)控，對相位匹配過程實現(xiàn)靈活變化，調(diào)諧太赫茲輸出的波長大小。上述基于非周期極化鈮酸鋰晶體的太赫茲輻射源解決了現(xiàn)有光學(xué)差頻太赫茲技術(shù)面臨的小型化問題，并且結(jié)構(gòu)簡單，體積小，具有很高的實用性。

本發(fā)明還提供一種基于太赫茲輻射源的太赫茲獲取方法，包括以下步驟：

S10：生成穩(wěn)定聚焦的泵浦激光；