[实用新型]一种新型太赫兹辐射源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及太赫兹波产生领域，特别涉及一种转换效率高、光谱范围宽、结构紧凑的切伦科夫型相位匹配太赫兹辐射源装置。

背景技术

太赫兹波是指频率位于0.1~10 THz的电磁波，其众多独特的性质使得它在无损检测、物质分析、成像等领域具有广阔的应用前景。太赫兹辐射源是太赫兹科学研究与工程应用的基础和关键技术之一，尤其是宽带太赫兹辐射源，对于太赫兹光谱分析具有至关重要的作用。

通过飞秒激光光整流技术等非线性光学频率转换方法是获得宽带太赫兹波的有效途径之一。目前，已经有许多电光晶体被用来通过这种方式产生宽带太赫兹波辐射，如LiNbO₃（LN），GaP, DAST, GaSe等，其中LiNbO₃材料具有较大的非线性系数，理论上可以达到很高的太赫兹波输出。

然而，光整流技术也具有一些缺点，如太赫兹波在非线性晶体中传输损耗较大，与泵浦激光在铌酸锂等非线性晶体中速度不匹配明显等，这些因素限制了光整流技术产生太赫兹波的转换效率。

实用新型内容

本实用新型针对目前光整流技术中太赫兹波传输损耗大，与泵浦激光速度不匹配等问题，从而提供一种基于光波导结构的切伦科夫型相位匹配太赫兹辐射源装置，既能减少太赫兹波传输损耗，还增加了泵浦激光与非线性晶体作用距离，具有转换效率高的优点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型太赫兹辐射源装置，包括电光晶体和设置在电光晶体上表面的耦合棱镜，所述的电光晶体下表面设置有光波导衬底，所述的电光晶体为泵浦光在其中的折射系数小于太赫兹波、当超短脉冲的泵浦光通过时产生太赫兹波段的切伦科夫辐射的非线性晶体，所述的耦合棱镜与电光晶体的太赫兹输出面紧紧贴合，所述的耦合棱镜为由折射率大于电光晶体且对太赫兹波段透明的材料构成。

所述的一种新型太赫兹辐射源装置，其衬底为不掺杂的铌酸锂晶体。

所述的一种新型太赫兹辐射源装置，其电光晶体为掺氧化镁的铌酸锂，铌酸锂中氧化镁的掺杂浓度为5mol%。

所述的一种新型太赫兹辐射源装置，其电光晶体和耦合棱镜之间还设置有缓冲层，所述的缓冲层为2μm厚的PET薄膜。

所述的一种新型太赫兹辐射源装置，其耦合棱镜为高电阻率硅材料的三角形棱镜，角度θh为50°。

所述的一种新型太赫兹辐射源装置，其耦合棱镜为高电阻率硅材料的半锥形棱镜。

所述的一种新型太赫兹辐射源装置，其电光晶体内设置有脊形波导。

本实用新型的主要优点在于：

1，本实用新型中以切伦科夫相位匹配的方式产生太赫兹波，该方式具有容易实现的优点；

2，本实用新型中通过光波导结构将泵浦激光限制在非线性晶体中传输，提高了泵浦光与非线性晶体的作用距离，降低了太赫兹波在非线性晶体中的传输损耗；

3，本实用新型中采用太赫兹波耦合棱镜输出太赫兹波，减少了太赫兹在非线性晶体表面的传输损耗；

因此本实用新型装置可实现高功率、宽光谱范围的太赫兹波输出，具有结构紧凑、转换效率高、光谱范围宽的优点，从而在无损检测、物质分析、成像等领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的平面结构示意图；

图2示出了切伦科夫型相位匹配产生太赫兹波的原理示意图；

图3是本实用新型实施例1的立体结构示意图；

图4是本实用新型实施例2的立体结构示意图。

各附图标记为：1—衬底，2—电光晶体，3—缓冲层，4—耦合棱镜，5—泵浦激光入射光斑，6—太赫兹波，7—飞秒激光脉冲，8—脊形波导。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。