[发明专利]利用光学差频产生可调谐窄带太赫兹波的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种产生太赫兹波的装置，尤其是一种利用光学差频产生可调谐窄带太赫兹波的装置。

背景技术

太赫兹波(Tera-Hertz Wave，THz波)是指频率在0.1-10THz范围内的电磁波。它是光子学技术与电子学技术、宏观与微观的过渡区域，是一个具有科学研究价值但尚未开发的电磁辐射区域。它在长波段与毫米波、亚毫米波相重合，而在短波段与红外线相重合，在电磁波谱中占有一个很特殊的位置。太赫兹这一位置正好处于科学技术发展相对较好的微波毫米波与红外线光学之间，但由于THz波源问题一直未能得到很好的解决，因此形成了一个在研究上相对落后的“空白”。太赫兹在长波方向主要依靠电子学技术，而在短波方向则主要依靠光子学技术，在电子学与光子学之间的这一“空白”蕴含着深刻的物理含义。

由于THz辐射波在电磁波谱中所处的特殊位置，所以它具有以下独特性质：

1、由于THz波的频率很高(波长比微波小1000陪以上)，所以其空间分辨率很高；

2、由于脉冲可以很短(飞秒)，THz辐射具有很高的时间分辨率；

3、THz辐射的能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以与X射线相比，它又有很大的优势；d)THz的时域频谱信噪比很高，这使得THz非常适用于成像应用。THz成像技术及THz波谱技术构成了THz应用的两个主要关键技术。

由于THz波独特的性质，使它在国家安全、国民经济和科学研究等领域具有非常重要的多方面的应用：THz系统在国土安全检测(例如毒品、爆炸物、化学/生物危险品和武器等的非接触安全检测、邮件隐藏物的非接触监测等)、国防和THz雷达(如远程监视、探测武器以及在战场上用于显示前方灰尘或烟雾中的坦克等，远距离成像、多光谱成像以及三维立体成像等)、半导体材料、高温超导材料的性质研究、断层成像技术、无标记的基因检查、细胞水平的成像，以及宽带通信(例如卫星间星际通信、短程大气通信、短程地面无线局域网等)等许多领域有广泛的应用。

THz辐射源研究是THz科学技术发展的重要环节，如何有效的产生高功率(高能量)、高效率且能在室温下稳定运转、宽带可调谐的THz辐射源，已经成为THz技术与应用领域研究及发展的关键。THz辐射产生的方法有两大类：一类是利用电子学的方法，另一类是利用光学的方法。目前，电子学方法的转换效率都很低，辐射功率多在毫瓦量级以下，而且体积庞大，造价和运行成本很高，对运行环境要求高。

而与电子学方法相比，利用光学参量技术的光学方法产生THz辐射在理论上具有实现高效率、室温运转、高功率且稳定的输出、窄频带输出和宽频带范围连续可调谐等优点。因此，光学THz辐射源技术是目前THz辐射产生的主要发展方向，然而目前国内外仍未有具体的利用光学方法产生THz辐射的装置。

发明内容

本发明为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供了一种利用光学差频产生可调谐窄带太赫兹波的装置，该装置结构简单紧凑容易操作调试、实现了窄带THz波输出的快速连续及可调谐、THz波的输出稳定性高。

本发明的技术解决方案是：本发明为一种利用光学差频产生可调谐窄带太赫兹波的装置，其特殊之处在于：该装置包括抽运光源，闲频光源，非线性晶体和控制器；非线性晶体设置在抽运光源和闲频光源发射的共线光束的光路上，控制器分别与闲频光源和非线性晶体相接。

上述抽运光源包括单纵模调激光器、衰减器和缩束镜，衰减器和缩束镜依次设置在单纵模调激光器的出射光路上。

上述闲频光源包括连续可调的单纵模激光二极管、光纤放大器、闲频光处理装置，连续可调的单纵模激光二极管接入光纤放大器，光纤放大器接入闲频光处理装置，闲频光处理装置包括光纤准直器、隔离器、光束展宽器和第一半波片，光纤准直器、隔离器、光束展宽器和第一半波片依次设置在光纤放大器的出射光路上。

上述闲频光源还包括反射镜和第二半波片，反射镜和第二半波片依次设置在第一半波片和非线性晶体之间。

上述第二半波片与非线性晶体之间依次还设置有光栅、第一凹面镜和第二凹面镜。

上述非线性晶体是GaSe、ZGP或GaP晶体。

上述非线性晶体后放置有滤波器。

上述控制器包括计算机和由计算机控制的旋转平台，非线性晶体设置在旋转平台上。