[发明专利]一种基于固态晶体的多频太赫兹发射系统

说明书

本发明公开了一种基于固态晶体的多频太赫兹发射系统，包括：泵浦激光器、耦合装置、多波长激光晶体、偏振激光晶体、偏振选择器、镀膜输出镜和非线性晶体；泵浦激光器用于产生泵浦激光；耦合装置用于将泵浦激光进行整形聚焦；多波长激光晶体和偏振激光晶体用于在泵浦激光的作用下，分别产生多波长激光和一束偏振激光；非线性晶体用于对同偏振多波长激光进行非线性转换，产生频率为多波长激光相互间频率差值的太赫兹信号。本发明的技术方案依靠非线性光学频率变换技术中的光学差频产生，能够克服多个太赫兹发射器合束中遇到的多波束空间分离问题，利用多波长彼此互相进行差频产生作用，实现稳定的多频太赫兹输出，为多频太赫兹的应用奠定基础。

技术领域

本发明属于太赫兹发射技术领域，特别涉及一种基于固态晶体的多频太赫兹发射系统。

背景技术

太赫兹频率为0.1～10THz，处于电子学与光子学交界，具备微波与光学特性，目前已在天文探测、生物医疗、安全检测与环境监管等领域实现应用。由于太赫兹具备极强的穿透性，能够在沙尘与烟雾等视觉退化条件下正常工作，因此在军事应用中具备一定的研究价值，目前也是各国着重部署的关键技术。

非线性光学频率变换技术是产生太赫兹的一种重要方式，尤其在电子学无法企及的高频段，光学太赫兹的优势更加明显。光学太赫兹辐射源具备设计灵活、可调谐等技术优势。目前在光谱检测领域，太赫兹时域光谱技术的发展就是依靠了光学太赫兹产生技术中的光电导技术，能够获得宽带的太赫兹辐射。但在实际应用中，一些精细化测量往往需要用到窄线宽的太赫兹发射系统，这时候则需要有能够提供可调谐与窄线宽双功能的太赫兹辐射源，光学差频产生技术在满足这两种需求的基础上，还兼具室温运转、无阈值和结构简单等特点。

尽管光学差频太赫兹辐射源具备较宽的调谐范围，有些方式甚至可覆盖整个太赫兹频段。但这种发射器同一时间下只能够产生一种频点的太赫兹输出，无法实现多频点同时运转。这样在宽频段应用中会有极大地限制，因为频率调谐需要时间，因此光学差频太赫兹辐射源的应用场景受到了约束。为了解决这一问题，可以利用多个太赫兹系统组合，但是当多个频率的太赫兹来自不同的发射机时，其性能会有较大差别，即便是性能相近、频段不同的太赫兹系统组合在一起，其实现的多波长太赫兹发射系统还是会存在一定空间上的分析，尤其在光束汇聚和整形等方面面临困难，如果光束空间重合度不够，会对后续太赫兹的应用造成极大地影响。将不同频率下的太赫兹进行合束并不是实现多频太赫兹输出的最佳方式，也亟待找到一种合理可行的方案，解决多频太赫兹的实现问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于固态晶体的多频太赫兹发射系统，用以克服多个太赫兹发射器合束中遇到的多波束空间分离问题，实现稳定的多频太赫兹输出。

本发明提供一种基于固态晶体的多频太赫兹发射系统，包括：泵浦激光器、耦合装置、多波长激光晶体、偏振激光晶体、偏振选择器、镀膜输出镜、非线性晶体；耦合装置将泵浦激光器提供的泵浦激光进行整形聚焦；所述多波长激光晶体与偏振激光晶体在泵浦激光的作用下，可以产生多波长激光和一束偏振激光；所述偏振选择器选择的偏振方向与偏振激光晶体产生激光的偏振方向一致；多波长激光晶体的一个端面镀有膜层，即泵浦光入射的端面，其与镀膜输出镜可共同组成激光器的谐振腔；非线性晶体对同偏振多波长激光进行非线性转换，产生频率为多波长激光相互间频率差值的太赫兹信号。

所述太赫兹辐射源进一步包括：多波长激光晶体、偏振激光晶体，所述多波长激光晶体可产生多个波长激光；所述偏振激光晶体产生具有偏振特性的单色激光；所述偏振选择器偏振方向与偏振激光晶体产生的偏振激光方向一致；所述多波长激光经偏振选择器获得与偏振激光相同的偏振方向，且还可以保留多波长运转的特点。

所述多波长激光器进一步包括：多波长激光晶体经由泵浦激光器提供泵浦激光后，可产生非正交偏振的多波长激光；所述耦合装置可以对泵浦激光进行整形和聚焦，聚集后的泵浦激光进入到多波长晶体和偏振激光晶体内部；