[发明专利]一种种子光注入高功率太赫兹差频源系统

说明书

本发明公开一种种子光注入高功率太赫兹差频源系统，该系统包括1064nm脉冲激光器、光学参量振荡器、种子太赫兹激光器、光束延迟线、半波片、偏振分光棱镜、太赫兹合束镜、硒化镓晶体和太赫兹透镜。该发明基于种子光注入放大原理，首先利用两束高功率近红外泵浦光源(1064nm激光器和光学参量振荡器)在硒化镓晶体中实现常规太赫兹波差频辐射，然后在此光路中注入种子太赫兹实现高功率、极窄线宽的太赫兹辐射。本发明具有结构简单，工作可靠，便于操作，相干性好，室温工作，并且能够增强辐射功率、极窄线宽、宽带、可调谐等优点。

技术领域

本发明公开一种种子光注入高功率太赫兹差频源系统，具体是指引入极窄种子太赫兹光束注入常规太赫兹差频源系统中，实现高功率、极窄线宽辐射等特性功能。

背景技术

太赫兹波(0.1THz-10THz)，位于毫米波和红外线之间，由于其独特的光学特性(低能性、大带宽、无极分子穿透性、指纹峰识别性等)，被誉为“改变未来世界的十大关键科学技术之一”，吸引了众多科研人员、企业界以及政府部门的广泛关注，其太赫兹技术将广泛应用在光谱分析、成像、遥感、雷达、环境监测、以及国土安全上。

在众多的太赫兹辐射源中，使用两束波长相近的高功率近红外纳秒脉冲激光器在非线性晶体中通过光学差频方法产生高功率、宽波段、窄线宽、准单色的相干太赫兹光源，具有结构简单、室温工作等优点，备受科研工作者关注。这些晶体包括硒化镓、铌酸锂、磷化镓、砷化镓、碲化镉、磷锗锌以及有机晶体DAST、OH1等。近十年来，由此方法所产生发展的系列太赫兹光源，已经大量报道于世界主流期刊杂志。

对于未来太赫兹技术的实际应用，需要解决好空气中水汽对太赫兹的强吸收这一难题。由于空气中存在系列太赫兹透明窗口，有些窗口频段较宽，但大部分频段较窄，此时，可以选择极窄线宽太赫兹频段进行研究。

本发明是对高功率窄线宽太赫兹辐射源进行研究，该项发明是太赫兹辐射源中的一个重要研究方向，该项发明将广泛应用于太赫兹主动成像、太赫兹遥感、太赫兹雷达、太赫兹安检等重要领域。

发明内容

本发明对高功率窄线宽太赫兹辐射源系统进行研究，依据经典高功率太赫兹光学差频辐射源的特点(辐射功率高，室温工作，且宽范围连续可调谐等)，引入高功率极窄线宽太赫兹电子学连续辐射源(作为种子太赫兹光源)注入到太赫兹差频系统光源中，参与太赫兹非线性晶体三光差频相互作用，达到进一步压窄太赫兹辐射线宽，提高太赫兹差频转化效率以及太赫兹光辐射功率的目的。由于种子太赫兹光源具有较宽的波长调谐范围，本系统所产生的太赫兹辐射源也具有较宽的波长调谐范围。

具体内容如下：本发明使用高功率窄线宽1064nm ns脉冲调Q Nd:YAG激光器以及窄线宽波长可调谐光学参量振荡器作为太赫兹差频泵浦源。这两束泵浦光束经一系列光学元件(反射镜、半波片、偏振耦合棱镜)，最终垂直入射至硒化镓晶体表面，这两束光束激光达到空间、时间上的完全一致重合。高功率种子太赫兹激光经太赫兹合束镜反射至硒化镓晶体中，并确保该种子太赫兹光源入射光束与两束近红外泵浦激光在空间上完全重合。硒化镓晶体固定在一个多维调节架上，底部装有电动旋转台，可以方便的进行晶体方位角、俯仰角调节，以此达到最佳晶体相位匹配角。在高功率窄线宽太赫兹差频辐射源的产生过程中，为了进一步增强太赫兹辐射功率，需要使注入的种子太赫兹光中心波长、偏振方向与实际太赫兹差频产生的太赫兹辐射波长、偏振方向完全一致。

本发明具有结构简单，高辐射功率，极窄线宽，宽调谐范围等特点，将促进高功率太赫兹差频源在国防安全、远距离雷达监测、对地遥感、太赫兹通讯以及科学研究等领域的实际应用发展。

附图说明

图1为种子光注入高功率太赫兹差频源系统产生示意图。图中1为1064nm纳秒激光器；2为近红外半波片；3为光学参量振荡器；4为光束延迟线；5为近红外偏振耦合棱镜；6为太赫兹合束镜；7为硒化镓晶体；8为种子太赫兹光源；9为第一太赫兹透镜；10为第二太赫兹透镜；11为太赫兹探测器。

具体实施方式