[发明专利]一种自拉曼激光差频太赫兹辐射装置

说明书

本发明涉及一种自拉曼激光差频太赫兹辐射装置，包括自拉曼激光器和差频组件；自拉曼激光器由半导体光源、全反射镜、激光与拉曼键合晶块、声光Q开关和激光输出镜组成；差频组件由光束整形透镜、差频晶块和低通滤波片组成。所述激光与拉曼键合晶块由两块同种材料的晶体块键合而成，其中一块晶体掺杂稀土离子；全反射镜与激光输出镜组成激光谐振腔，实现自拉曼激光器的双波长运转输出；声光Q开关控制激光输出时间，实现同步脉冲运转。自拉曼激光器输出的双波长激光，经光束整形透镜照射差频晶块，通过非线性作用产生相干太赫兹波；低通滤波片阻挡剩余激光透射太赫兹波。本发明结构简单、辐射效率高，适用于高分辨率太赫兹波谱分析及成像等需求。

技术领域

本发明涉及太赫兹技术领域，具体地说是一种自拉曼激光差频太赫兹辐射装置。

背景技术

太赫兹波段通常是指频率从100GHz到10THz范围，处于微波和红外光之间的电磁波谱区域，也是最后一个有待全面开发的频率窗口。其在电磁波谱中的特殊位置决定了其具有一些独特的性质，如穿透性、低能性和“指纹”特性等。近年来，太赫兹技术在医疗诊断、工业检测、环境监测和国防等应用领域受到广泛关注。

上述应用系统的性能很大程度上取决于太赫兹辐射源的输出水平(包括功率、线宽、光束质量和脉冲重复频率等)，因此高效低成本的相干波源是上述系统的关键核心部分。目前常见的相干太赫兹辐射源，根据其产生方法可以分为三类：电子学源、半导体源(量子级联激光器)和光学源。三类波源都有各自的优点，也存在一定的不足。随着激光和非线性光学频率变换技术成熟，光泵浦差频太赫兹辐射源取得了较大进展。这类辐射源具有类似激光的高相干性，在高频段(3THz以上)输出更强，而且结构简单、室温运转、是应用系统中的理想波源。

太赫兹差频需要两束波长相近的相干光激发非线性晶体，这两个波长通常是由高峰值功率、低重复频率(10Hz左右)的激光脉冲泵浦双波长参量振荡器产生。多次频率变换会引起辐射源的总体转换效率降低，单色性和光束质量下降。此外，较低的重复频率限制了波谱分析和成像应用中的扫描速率。总之，目前常见的差频太赫兹源还不能满足高分辨率成像和波谱分析等应用的需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种自拉曼激光差频太赫兹辐射装置，利用小型化自拉曼双波长激光器泵浦有机非线性光学晶体，差频产生高重复频率相干太赫兹脉冲，可应用于波谱分析和成像系统，实现太赫兹波谱和图像信息的快速获取。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种自拉曼激光差频太赫兹辐射装置，包括自拉曼激光器和差频组件；

所述自拉曼激光器包括泵浦光源、激光谐振器；激光谐振器设在泵浦光源发射的泵浦光光路上；泵浦光源发射泵浦光经过激光谐振器后射出2路波长不同的激光至差频组件；

所述差频组件包括光束整形透镜、差频晶块和低通滤波片，且依次放置在激光谐振器输出的激光光路上，差频晶块为块状且放置在光束整形透镜的出射光焦点处，2路波长不同的激光经过光束整形透镜聚焦后照射差频晶块、低通滤波片后射出相干太赫兹辐射波。

所述泵浦光源为尾纤输出的波长为0.8μm的半导体激光器。

所述激光谐振器包括在泵浦光发射光路上依次设置的全反射镜、激光与拉曼键合晶块、声光Q开关和激光输出镜；

所述全反射镜为片状且竖直放置；所述激光输出镜为单面凹透镜且竖直放置，所述凹透镜的凹面朝向全反射镜,全反射镜与激光输出镜组成激光谐振腔。

所述声光Q开关还连接驱动电源。

所述激光与拉曼键合晶块由两段晶块键合而成，第一晶块材质为掺杂稀土离子的YVO4晶体，第二晶块材质为YVO4晶体，第一晶块在所述半导体光源泵浦下产生波长为1.3μm激光，第一波长激光经过第二晶块再受激拉曼散射产生另一波长为1.5μm的激光。