[发明专利]一种多波长太赫兹波参量振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹波光电子学技术领域，具体涉及一种多波长太赫兹波参量振荡器。

背景技术

处于0.1-10THz(1THz＝10¹²Hz)范围内的电磁波——太赫兹波，是一个非常具有科学研究价值的电磁波辐射。凭借其所处频段特殊位置以及其低能性、高穿透性等特性，太赫兹波技术目前被广泛应用于各种基础研究领域和应用研究领域中。然而，太赫兹波的产生和探测技术与十分成熟的微波、光学技术相比仍然十分落后，这就成为限制现代太赫兹技术发展的最主要因素之一。因此，研制出性能优良的太赫兹波辐射源，已经成为科研工作者追求的目标和迫切需要解决的实际问题。

太赫兹波参量振荡器是一种性能优良的太赫兹波辐射源，可以产生具有高相干性、连续可调谐、单色性好的太赫兹波。与利用非线性差频方法产生太赫兹波辐射相比，它只需一个固定波长的泵浦源和一块价格相对低廉的非线性晶体(如LiNbO₃晶体)，并且非线性转换效率相对较高，频率调谐简单迅速，实验设备更为简单、结构更为紧凑、成本低，因此近十几年逐渐成为国际上研究的热点。目前，众多国内外科研工作者分别对基于LiNbO₃晶体及其掺杂晶体MgO:LiNbO₃晶体组成的太赫兹波参量振荡器，进行了详细而大量的创新性研究工作，并利用它们作为辐射源成功进行了很多的应用性研究，充分证明了太赫兹波参量振荡器是一种性能优良、实用性很强的太赫兹波波辐射源。

太赫兹波参量振荡器是基于极性晶体(如LiNbO₃晶体)的受激电磁耦子散射过程来实现太赫兹波辐射的，该散射过程同时也是一种前向拉曼散射过程。在该散射过程中，其晶格振动模电磁耦子具有一定的空间角度色散特性，在满足泵浦光、斯托克斯光和太赫兹波三波非共线相位匹配条件情况下就可实现太赫兹波的连续调谐输出。基于此原理，目前常见的太赫兹波参量振荡器，通常采用一个平-平型谐振腔和外腔泵浦方式，利用角度调谐技术来实现单束太赫兹波的频率调谐，即通过在一个很小角度范围内连续转动放置太赫兹波参量振荡器谐振腔的旋转平台，以改变入射泵浦光与太赫兹波参量振荡器谐振腔腔轴夹角的方法，来实现单光束太赫兹波的相干窄线宽、连续调谐输出。

中国专利申请(申请号：200910069519.4)，公开了一种双波长可调谐内腔太赫兹参量振荡器及其使用方法，所采用的腔型结构为平-平腔型，抗失谐性能较差，谐振腔很容易受到外界因素的干扰而导致其失调，限制了其在实际中的应用。所产生的双波长太赫兹波，如该专利中所述，一束是泵浦光与一阶斯托克斯光相互作用产生的太赫兹波，另一束是泵浦光与二阶斯托克斯光相互作用产生太赫兹波。然而，二阶斯托克斯光的输出能量要比一阶斯托克斯光的能量低至少1-2个数量级，从而导致该束太赫兹波输出功率比第一束太赫兹波的输出功率低很多，并且二阶斯托克斯光的产生，对第一束太赫兹波的产生有一定的负面影响。

中国专利申请(申请号：200910063264.0)，公开了一种基于角锥棱镜谐振腔的太赫兹波参量振荡器，采用角锥棱镜作为斯托克斯光谐振腔的一个全反镜，不仅可提高了太赫兹波参量振荡器的抗失谐性，并且只需旋转谐振腔输出镜就可以实现太赫兹波的调谐输出。然而，这种太赫兹波参量振荡器只能输出单束太赫兹波，且角锥棱镜的“退偏效应”导致参量振荡的三波转换效率有所下降。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种抗失谐性能高，波长调谐方式简单迅速，并可同时实现两组四束输出能量基本相等、可连续调谐输出太赫兹波的多波长太赫兹波参量振荡器。

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：

一种多波长太赫兹波参量振荡器，包括激光泵浦腔和太赫兹波参量振荡腔；其特征在于：

所述的激光泵浦腔由全反镜、四分之一波片、电光调Q装置、起偏器、脉冲激光泵浦源模块、小孔光阑、激光器输出镜组成；其中，脉冲激光泵浦源模块由漫反射陶瓷聚光腔、Nd:YAG晶体棒和单个脉冲氙灯组成。

所述的太赫兹波参量振荡腔包括在小孔光阑和激光器输出镜之间放置MgO:LiNbO₃晶体，在MgO:LiNbO₃晶体上下表面分别安放有第一硅棱镜阵列和第二硅棱镜阵列；第一直角棱镜、第一反射镜和第一多半圆形输出镜，以及第二直角棱镜、第二反射镜和第二多半圆形输出镜，分别组成两个直角棱镜谐振腔。