一种基于三次优化级联差频产生高功率太赫兹波的装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是提供一种基于三次优化级联差频产生高功率太赫兹波的装置，包括第一泵浦源、第二泵浦源、第三泵浦源与第四泵浦源，极化周期分布不同的第一块APPLN晶体、第二块APPLN晶体、第三块APPLN晶体，第一抛物面镜、第二抛物面镜、第三抛物面镜，第一合束镜、第二合束镜、第三合束镜，相位延时系统；可以同时产生多个相同频率的太赫兹波，提高太赫兹波转换效率。通过设置APPLN晶体的极化周期的分布，可以增强Stokes级联差频同时抑制anti

【技术实现步骤摘要】
一种基于三次优化级联差频产生高功率太赫兹波的装置


[0001]本专利技术属于太赫兹波应用
，具体涉及一种基于三次优化级联差频产生高功率太赫兹波的装置。

技术介绍

[0002]太赫兹波（Terahertz，简称THz），是指频率在0.1
‑
10THz（1THz＝10
12
Hz）范围内的电磁波，其波段位于电磁波谱中毫米波和红外线之间，是光子学与电子学、宏观理论向微观理论的过渡区域。太赫兹波所处的特殊位置使其在物理、化学、天文学、分子光谱、生命科学和医药科学等基础研究领域，以及医学成像、环境监测、材料检测、食品检测、射电天文、移动通讯、卫星通信和军用雷达等应用研究领域均有重大的科学研究价值和广阔的应用前景。太赫兹波主要应用在以下领域：（1）成像领域THz波成像与普通光学图像或X射线图像不同，脉冲THz波图像中的每个像素包含整个THz波形，而不仅仅是光束的强度。THz波形的傅里叶变换还可以提取该像素的光谱信息。因此，THz波成像不仅通过其轮廓识别目标，而且还获得目标的复合信息。
[0003]（2）生物医学
由于THz波段的“指纹”特性使得与介质相互作用时包含丰富的物理和化学信息，而低能性保证其可以应用于生物医学成像等领域。由于THz光源由不同的复合偏振的光波组成，可以通过不同的偏振光对介质进行采集信息以获得病理组织更确切的诊断信息，因此THz波对癌症的临床诊断和治疗具有重大作用。
[0004]（3）无损检测领域THz 波的穿透性能够很好的应用于无损探伤和THz 成像领域。利用THz 时域光谱技术实现在非接触和非破坏的条件下，可以穿透衣服、纸箱、塑料等非极性电介质材料，因此可以探测介质的化学性质，提供储粮害虫在太赫兹波段的新的生物特征信息和鉴别依据，建立与其他检测技术优势互补的鉴别和研究的新方法，从而快捷方便检测储粮害虫及其种类，对储粮害虫虫情调查和监测，加速口岸害虫快速检测检疫和粮库中储粮害虫的准确检测具有重要实践意义。
[0005]（4）通信领域THz波带宽较宽、方向性好、传输速率高，所以在空间高速通信和雷达的应用中具有很大的潜力，具有军民结合、均衡协同发展的应用前景。由于THz波对水分子较为敏感，所以在大气中传输可以实现保密通讯。而相比于可见光和红外线，THz波由于波长长具有更好的方向性，使得其能够在云雾中以极高的带宽实现空间通信。
[0006]（5）国土安全领域THz 波方向性好，波束窄，具有较强的云层、烟雾穿透能力，在军事应用中，导弹末端精确制导采用 THz 波进行修正提高制导精准度，具有极高的军事应用价值。
[0007]缺少的能够产生高功率、高质量、高效率的太赫兹波，且低成本并能在室温下运转
的太赫兹源是目前面临的主要问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种基于三次优化级联差频产生高功率太赫兹波的装置，可以同时产生多个相同频率的太赫兹波，提高太赫兹波转换效率。
[0009]本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种基于三次优化级联差频产生高功率太赫兹波的装置，包括第一泵浦源、第二泵浦源、第三泵浦源与第四泵浦源，极化周期分布不同的第一块APPLN晶体、第二块APPLN晶体、第三块APPLN晶体，第一抛物面镜、第二抛物面镜、第三抛物面镜，第一合束镜、第二合束镜、第三合束镜，相位延时系统；从第一泵浦源出射的第一泵浦光进入第一合束镜；从第二泵浦源出射的第二泵浦光经过相位延时系统进入第一合束镜；第一泵浦光与第二泵浦光在第一合束镜中合为一束混频光；混频光入射到第一块APPLN晶体中，经级联光学差频效应产生了第一级联光和第一太赫兹波；第一太赫兹波经第一抛物面镜反射输出，第一级联光通过第一抛物面镜后进入第二合束镜；同时，从第三泵浦源出射的第三泵浦光进入第二合束镜，与第一级联光合为一束并入射至第二块APPLN晶体中，第三泵浦光与第一级联光在第二块APPLN晶体中经过级联光学差频效应产生了第二级联光和第二太赫兹波；第二太赫兹波经第二抛物面镜反射输出，第二级联光通过第二抛物面镜后进入第三合束镜；同时，从第四泵浦源出射的第四泵浦光进入第三合束镜，与第二级联光合为一束并入射至第三块APPLN晶体中；第四泵浦光与第二级联光在第三块APPLN晶体中经过级联光学差频效应产生了第三级联光和第三太赫兹波，第三太赫兹波经第三抛物面镜反射输出；第一泵浦光与第二泵浦光的频率差为0.5
‑
2 THz，第三泵浦光的频率等于第一级联光中能量最强光波的频率，第四泵浦光的频率等于第二级联光中能量最强光波的频率；产生的第一太赫兹波、第二太赫兹波、第三太赫兹波频率相同，为第一泵浦光与第二泵浦光的频率差；光束传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于光束传播的平面，从第一泵浦源出射的第一泵浦光的初始传播方向为X轴正向，从第二泵浦源出射的第二泵浦光、从第三泵浦源出射的第三泵浦光、从第四泵浦源出射的第四泵浦光的初始传播方向均为Y轴正向，混频光的传播方向为X轴的正向，所有级联光的传播方向为X轴正向，所有太赫兹波的传播方向为Y轴正向；第一泵浦光、第二泵浦光、第三泵浦光、第四泵浦光的偏振方向均为Z轴。
[0010]相位延时系统由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜组成，泵浦光依次经过第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜反射完成相位延迟；所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜均为平面镜；第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜对第二泵浦光全反射。
[0011]所述第一块APPLN晶体、第二块APPLN晶体、第三块APPLN晶体均为长方体，在X
‑
Y平面内为矩形，晶体的长度方向与X轴正向一致，晶体光轴沿Z轴；所述第一块APPLN晶体、第二块APPLN晶体、第三块APPLN晶体均为非周期极化晶体；第一块APPLN晶体的非周期极化分布沿晶体长度从第1阶红移到m阶红移的相位失配逐阶等于0，m阶是大于一阶小于{（第一泵浦光的频率
‑
60THz）/太赫兹波T1的频率}阶的范围内的任意一阶；第二块APPLN晶体的非周期
极化分布沿晶体长度从第n阶红移到p阶红移的相位失配逐阶等于0，其中第n阶差频包含的两束差频光为第三泵浦光以及其相邻的且频率较小的级联光，p阶是大于n阶小于{（第一泵浦光的频率
‑
60THz）/太赫兹波T1的频率}阶的范围内的任意一阶；第三块APPLN晶体（APPLN3）的非周期极化分布沿晶体长度从第q阶红移到s阶红移的相位失配逐阶等于0，其中第q阶差频包含的两束差频光为第四泵浦光以及其相邻的且频率较小的级联光，s阶是大于n阶小于{（第一泵浦光的频率
‑
60THz）/太赫兹波T1的频率}阶的范围内的任意一阶。
[0012]所述第一抛物面镜、第二抛物面镜、第三抛物面镜中心开一个仅允许各阶级联光穿过的小孔。
[0013]所述通过第一抛物面镜、第二抛物面镜、第三抛物面镜的第一级联光、第二级联光、第三级联光是由各阶级联光混合而成的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三次优化级联差频产生高功率太赫兹波的装置，其特征在于：包括第一泵浦源（1）、第二泵浦源（3）、第三泵浦源（11）与第四泵浦源（14），极化周期分布不同的第一块APPLN晶体（APPLN1）、第二块APPLN晶体（APPLN2）、第三块APPLN晶体（APPLN3），第一抛物面镜（M1）、第二抛物面镜（M2）、第三抛物面镜（M3），第一合束镜（9）、第二合束镜（13）、第三合束镜（16），相位延时系统；从第一泵浦源（1）出射的第一泵浦光（2）进入第一合束镜（9）；从第二泵浦源（3）出射的第二泵浦光（4）经过相位延时系统进入第一合束镜（9）；第一泵浦光（2）与第二泵浦光（4）在第一合束镜（9）中合为一束混频光（10）；混频光（10）入射到第一块APPLN晶体（APPLN1）中，经级联光学差频效应产生了第一级联光（C1）和第一太赫兹波（T1）；第一太赫兹波（T1）经第一抛物面镜（M1）反射输出，第一级联光（C1）通过第一抛物面镜（M1）后进入第二合束镜（13）；同时，从第三泵浦源（11）出射的第三泵浦光（12）进入第二合束镜（13），与第一级联光（C1）合为一束并入射至第二块APPLN晶体（APPLN2）中，第三泵浦光（12）与第一级联光（C1）在第二块APPLN晶体（APPLN2）中经过级联光学差频效应产生了第二级联光（C2）和第二太赫兹波（T2）；第二太赫兹波（T2）经第二抛物面镜（M2）反射输出，第二级联光（C2）通过第二抛物面镜（M2）后进入第三合束镜（16）；同时，从第四泵浦源（14）出射的第四泵浦光（15）进入第三合束镜（16），与第二级联光（C2）合为一束并入射至第三块APPLN晶体（APPLN3）中；第四泵浦光（15）与第二级联光（C2）在第三块APPLN晶体（APPLN3）中经过级联光学差频效应产生了第三级联光（C3）和第三太赫兹波（T3），第三太赫兹波（T3）经第三抛物面镜（M3）反射输出；第一泵浦光（2）与第二泵浦光（4）的频率差为0.5
‑
2 THz，第三泵浦光（12）的频率等于第一级联光（C1）中能量最强光波的频率，第四泵浦光（15）的频率等于第二级联光（C2）中能量最强光波的频率；产生的第一太赫兹波（T1）、第二太赫兹波（T2）、第三太赫兹波（T3）频率相同，为第一泵浦光（2）与第二泵浦光（4）的频率差；光束传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于光束传播的平面，从第一泵浦源（1）出射的第一泵浦光（2）的初始传播方向为X轴正向，从第二泵浦源（3）出射的第二泵浦光（4）、从第三泵浦源（11）出射的第三泵浦光（12）、从第四泵浦源（14）出射的第四泵浦光（15）的初始传播方向均为Y轴正向，混频光（10）的传播方向为X轴的正向，所有级联光的传播方向为X轴正向，所有太赫兹波的传播方向为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠洋，张红涛，徐娟，姚建铨，徐德刚，陈治良，史晨旭，刘飞翔，陈鑫，郭春节，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：