[发明专利]一种高效率太赫兹波参量振荡器

说明书

一种高效率太赫兹波参量振荡器，包括泵浦源和周期反转GaP晶体，包括泵浦源、反射镜、周期反转GaP晶体。泵浦光循环泵浦周期反转GaP晶体，经准相位匹配光学参量效应产生多束斯托克斯（Stokes）光和多束太赫兹（THz）波。产生的多束Stokes光与pump光共线传播，产生的多束THz波垂直于周期反转GaP晶体表面出射。在光学参量过程中，Stokes光和pump光可以循环使用，有效提高pump光利用效率。产生的THz波垂直于周期反转GaP晶体表面出射，不需要任何耦合输出装置，有效减小THz波输出损耗。一束pump光可以产生多束THz波，有效提高光学转换效率。

技术领域

本发明涉及一种高效率太赫兹波参量振荡器，属于太赫兹波技术应用领域。

背景技术

太赫兹（THz）波，是指频率处于0.1-10THz，1THz=10¹²Hz范围内的电磁波，位于毫米波与红外波之间。太赫兹波在光谱检测、成像、遥感、通信、生物医学、军事等方面都有广阔的应用前景。截止目前，尚乏高功率、高效率、相干、可调谐、小型化、室温运转的太赫兹辐射源。GaP晶体具有极大的二阶非线性系数，而且GaP晶体对太赫兹波的吸收系数较小，所以以周期反转GaP晶体为增益介质，通过光学参量效应可以产生高功率太赫兹波。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效率太赫兹波参量振荡器，用以解决现有太赫兹辐射源功率低、效率低等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高效率太赫兹波参量振荡器，其特征在于：包括泵浦源和周期反转GaP晶体，周期反转GaP晶体包括第一周期反转GaP晶体、第二周期反转GaP晶体、第三周期反转GaP晶体和第四周期反转GaP晶体，在第一周期反转GaP晶体与泵浦源之间由前向后依次设置第一反射镜、第二反射镜和第一谐振腔镜，在第一周期反转GaP晶体一侧设置第二谐振腔镜；

泵浦源发出的泵浦光经第一反射镜和第二反射镜后，部分通过第一谐振腔镜后垂直入射第一周期反转GaP晶体后，在第一周期反转GaP晶体的反射面发生全反射后垂直进入第二周期反转GaP晶体，泵浦光在第二周期反转GaP晶体的反射面发生全反射后垂直进入第三周期反转GaP晶体，泵浦光在第三周期反转GaP晶体的反射面发生全反射后垂直进入第四周期反转GaP晶体，泵浦光在第四周期反转GaP晶体的反射面发生全反射后垂直进入第一周期反转GaP晶体，形成泵浦光的第一个循环周期；泵浦光垂直入射第一周期反转GaP晶体，在第一周期反转GaP晶体的反射面发生全反射后垂直进入第二周期反转GaP晶体，泵浦光在第二周期反转GaP晶体的反射面发生全反射后垂直进入第三周期反转GaP晶体，泵浦光在第三周期反转GaP晶体的反射面发生全反射后垂直进入第四周期反转GaP晶体，泵浦光在第四周期反转GaP晶体的反射面发生全反射后垂直进入第一周期反转GaP晶体，形成泵浦光的第二个循环周期；以此类推，泵浦光在第一周期反转GaP晶体、第二周期反转GaP晶体、第三周期反转GaP晶体和第四周期反转GaP晶体之间循环N个周期，N为正整数，直至泵浦光在第四周期反转GaP晶体的反射面发生全反射后不再入射第一周期反转GaP晶体，而入射第二谐振腔镜，循环结束，泵浦光垂直入射第二谐振腔镜后发生全反射，沿原路返回；

泵浦光传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于光束传播的平面，X轴与泵浦源出射的泵浦光的方向平行，且泵浦源出射的泵浦光的方向为X轴正向；

沿X轴方向往返传播的泵浦光在第一周期反转GaP晶体的全反射点通过准相位匹配光学参量效应产生Stokes光和第一太赫兹波，产生的Stokes光与泵浦光共线传播，产生的第一太赫兹波垂直于第一周期反转GaP晶体的全反射面出射；沿Y轴方向往返传播的泵浦光在第一周期反转GaP晶体的全反射点通过准相位匹配光学参量效应产生Stokes光和第一太赫兹波；产生的Stokes光与泵浦光共线传播，产生的第一太赫兹波垂直于第一周期反转GaP晶体的全反射面出射，在泵浦光的N个循环周期内，在第一周期反转GaP晶体中产生N束第一太赫兹波；