[发明专利]单反射镜频率调谐的腔内泵浦太赫兹波参量振荡器

说明书

本发明提供一种单反射镜频率调谐的腔内泵浦太赫兹波参量振荡器，包括依次设置的LD激光器、光纤、耦合透镜组、激光增益介质、基频光后腔镜、Stokes光后腔镜、非线性晶体和前腔镜；所述LD激光器、光纤与耦合透镜组构成LD端面泵浦系统，并与所述前腔镜和基频光后腔镜构成基频激光谐振腔以及激光增益介质构成基频激光振荡器；所述Stokes光后腔镜与前腔镜构成Stokes激光谐振腔，并与腔内的非线性晶体构成Stokes激光振荡器；所述前腔镜为晶体端面加工形成的直角棱镜，作为基频光和Stokes光的共用腔镜。本发明利用直角棱镜原路回射光束的原理，通过调整单个反射镜的角度即可实现输出THz波的频率调谐，简化频率调谐过程，提升系统的实用性和稳定性。

技术领域

本发明涉及参量太赫兹波激光源技术领域，特别涉及一种单反射镜频率调谐的腔内泵浦太赫兹波参量振荡器。

背景技术

太赫兹(THz)波是指波长范围为3000-30μm，频率范围为0.1-10THz的电磁波，其波长介于红外线与微波之间，具有许多其它波段不具备的一系列特殊性质，其中最引人注目的是穿透性和指纹识别特性，产生了THz波技术最重要的两方面应用：THz穿透成像及THz波谱测量。目前，THz波在许多基础和应用研究领域如生物医学、无损检测、环境监测、安全检查及反恐等方面都展现出重大科研价值和应用前景，其中，高功率、宽带可调谐的THz波激光源是推动技术发展的重要研究方向。

与光整流、量子级联激光器、光电导等其他技术的THz源相比，基于受激电磁耦子散射(SPS)的THz波参量源能够产生高功率、宽带连续可调谐的相干THz激光，并具有频率调谐简便、室温工作、晶体和泵浦源技术非常成熟等特点，是THz波产生领域的研究热点之一。腔内泵浦太赫兹波参量振荡器具有低阈值、高效率、结构紧凑等优势，特别是采用浅表面垂直出射的THz波耦合方式，输出的THz波具有优异的光束质量，现有方法中THz波的频率调谐目前只能相向地精密调节两个Stokes光腔镜的角度来实现，造成频率调谐不便和系统稳定性差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种单反射镜频率调谐的腔内泵浦太赫兹波参量振荡器，该振荡器克服现有技术中THz波频率调谐需要精密调节两个谐振腔反射镜角度，造成应用不便和稳定性较差的问题，实现通过调整一个谐振腔反射镜即可完成角度调谐过程，大大提升了系统的实用性和稳定性。

为实现上述目标，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种单反射镜频率调谐的腔内泵浦太赫兹波参量振荡器，包括依次设置的LD激光器、光纤、耦合透镜组、基频光后腔镜、激光增益介质、Stokes光后腔镜、非线性晶体和前腔镜；所述LD激光器、光纤与耦合透镜组构成LD端面泵浦系统，所述前腔镜和基频光后腔镜构成基频激光谐振腔，所述LD端面泵浦系统、基频激光谐振腔、激光增益介质构成基频激光振荡器；所述Stokes光后腔镜与前腔镜构成Stokes激光谐振腔，并与腔内的非线性晶体构成Stokes激光振荡器；所述前腔镜为非线性晶体端面加工形成的直角棱镜ABC，作为基频激光振荡器和Stokes激光振荡器的共用腔镜；所述直角棱镜ABC的AB面、BC面与非线性晶体x轴的夹角分别为α、β，所述α角由非线性晶体构建浅表面垂直出射太赫兹波源的相位匹配方式确定，所述β角为β＝90°-α；基频激光谐振腔内的基频光、Stokes激光谐振腔内的Stokes光从沿非线性晶体x轴方向传输，入射直角棱镜ABC后原路返回；振荡的基频光与Stokes光通过非线性参量作用产生的THz波以AB面垂直出射输出。

泵浦光激发激光增益介质，在基频激光谐振腔内形成基频激光振荡，基频激光谐振腔内的基频光激发所述非线性晶体，发生受激电磁耦子散射，通过Stokes激光谐振腔限定相位匹配关系，形成特定频率的Stokes光振荡和相应频率的THz波输出。

优选的，所述的非线性晶体为极性离子晶体。

优选的，所述直角棱镜ABC的BC面设置有高反膜；所述非线性晶体的激光入射端面设置有1050-1100nm波长的增透膜。