[发明专利]一种强度调制太赫兹参量源装置

说明书

本发明公开了一种强度调制太赫兹参量源装置，包括：当激光增益大于基频光第一腔镜、第二腔镜构成的基频光谐振腔的损耗后，产生基频光，在基频光谐振腔内振荡；非线性晶体满足SPS产生THz波的相位匹配关系，基频光通过非线性晶体产生SPS增益，当斯托克斯光的增益大于斯托克斯光第一腔镜、第二腔镜构成的斯托克斯光谐振腔的损耗时，产生斯托克斯光，在斯托克斯光谐振腔内振荡，同时产生THz波，遵从非共线相位匹配动量守恒原则，从所述非线性晶体侧面经硅棱镜耦合输出；非线性晶体上下表面镀金，用导线与直流源相连，当对晶体上下表面施加直流电压时，晶体内的感生电场改变基频光横向空间分布，改变THz波的输出功率，实现强度调制。

技术领域

本发明涉及固体激光器及非线性光学频率变换领域，尤其涉及一种强度调制太赫兹参量源装置。

背景技术

太赫兹(THz)波在短距离无线通信、生物传感、医疗诊断、材料特性光谱检测以及非破坏式探测等方面均具有广泛的应用。THz调制技术是太赫兹在通信及探测领域应用中的关键，目前THz调制的研究多基于超材料等人工电磁材料的外部调制器件，需外加光场或电场改变其对THz波的透过率^[1]，调制深度和速率有限，对外加光场的要求也使得其应用受到很大局限。量子级联激光器等半导体THz源虽然能实现对THz波强度的直接调制，但其波长调谐范围和输出THz波的相干性仍无法与基于非线性光学频率变换技术的THz源相比。因此，实现光学方法THz源高效、高速的强度调制具有迫切的需求。

基于铌酸锂(LN)类非线性光学晶体受激偶子散射(SPS)的太赫兹参量振荡器(TPO)是目前非线性光学THz源的主流技术手段之一。特别是将非线性晶体置于基频激光谐振腔内的内腔TPO，具有结构简单紧凑、阈值低、效率高等优良特性^[2]。LN类晶体对于强激光场具有光折变响应，即当基频光入射LN晶体时，光场将束缚在晶体杂质或缺陷形成的浅阱中的载流子(电子或空穴)激发，如果光强是不均匀的，光激发载流子将通过扩散等过程进行迁移，结果是在介质里出现光感生电场。光感生电场再通过介质的电光效应产生折射率变化。光折变效应会改变TPO基频光的光束质量，也即空间分布，进而影响THz波产生效率，最终引起THz波的强度变化。因此，通过对光折变效应的控制，就有可能实现对THz波强度的调制。

参考文献

[1]M.Rahm et al.,THz Wave Modulators:A Brief Review on DifferentModulation Techniques,Journal of Infrared,Millimeter,and Terahertz Waves 34(1),1-27(2013).

[2]A.J.Lee and H.M.Pask,Continuous wave,frequency-tunable terahertzlaser radiation generated via stimulated polariton scattering,Opt.Lett.39(3),442-445(2014)

发明内容

本发明提供了一种强度调制太赫兹参量源装置，本发明使用LN类非线性晶体实现内腔太赫兹参量振荡，由于在基频光作用下LN类晶体的光折变效应会对TPO的效率，也即出射THz波强度产生影响，而对LN类非线性晶体外加电压能够抑制光折变效应，因此只要改变晶体的外加电压，实现对光折变效应的控制，就能够实现对THz波的强度调制，详见下文描述：

一种强度调制太赫兹参量源装置，所述装置包括：

当激光增益大于基频光第一腔镜、第二腔镜构成的基频光谐振腔的损耗后，产生基频光，在基频光谐振腔内振荡；