本发明专利技术公开一种外部二次级联差频太赫兹光源发生装置及实现方法，它首先利用1064nm主泵浦激光与其自倍频532nm激光泵浦的双波长谐振腔产生的两路近简并点双波长激光分别进行差频，产生两路高功率的8-18μm范围内的中红外激光，然后将这两路中红外激光进行差频来产生高功率的太赫兹波，通过二次级联差频的方式提高了转换效率，并设计合理可行的光学结构，利用计算机进行精准控制，从而实现一种具有功率高，单色性好，调谐范围宽，结构紧凑，可全固态集成的太赫兹光源。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太赫兹光源产生技术，特指。
技术介绍
太赫兹(Terahertz/THz)波段通常是指频率在0. ITHz-lOTHz (波长 3mm-30 μ m) 范围内的电磁波，是介于红外与毫米波波段的一个特殊电磁波波段，也就是所谓的远红外和亚毫米波波段。近20年来太赫兹相干探测技术的突破发展，以及逐渐发现太赫兹波在诸如空间遥感、材料、成像、信息和通信技术、保密通信、安全检测等应用上的巨大应用潜力， 使得太赫兹无论是在基础研究还是在技术应用研究上都成为研究的热点和焦点。在太赫兹波产生技术上，非线性光学差频技术有着高功率、宽调谐范围、窄线宽、可室温工作、无光学阈值、可全固态集成等诸多明显的优势，受到了广泛的关注和研究。非线性光学差频需要两路激光，通常一路波长固定，另一路波长可调，然后聚焦或者平行入射到非线性晶体上，满足相位匹配条件后可差频出射太赫兹波，通过改变一路激光的波长即可调谐所出射太赫兹波的波长。现阶段所采用的非线性光学差频技术在使用中有很大的局限性专利号 200910051791. X的“一种自动测量样品太赫兹波段光谱特性的系统”，其在太赫兹波的产生方法上只使用一片非线性晶体，通过双折射效应或者剩余色散带特性来满足相位匹配要求，但是由于受晶体吸收、走离效应和高质量晶体生长困难等影响，所能使用的晶体长度通常只有几毫米长度，而在这几毫米作用长度内，两路激光差频的转换效率非常小(通常小于ΙΟ—7)，远小于M-P关系式，限制了该技术手段的实际应用。本专利技术充分考虑提高作用长度来提升非线性转换效率的重要性，结合多次级联的想法，首先利用1064nm主泵浦激光与其自倍频532nm激光泵浦的双波长谐振腔产生的两路近简并点双波长激光分别进行差频，产生两路高功率的8-18 μ m范围内的中红外激光，然后将这两路中红外激光进行差频来产生高功率的太赫兹波，并设计合理可行的光学结构， 利用计算机进行精准控制，从而通过二次级联差频提高作用长度实现高转换效率高功率的太赫兹信号输出的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种外部二次级联差频产生太赫兹波光源的发生装置及太赫兹波光源的实现方法，解决了传统非线性光学差频方法转换效率过低和对晶体质量依赖性过强的问题，同时增强了光源的可调谐性，并显著降低了长作用长度的走离效应。太赫兹光源发生装置的技术方案如下外部二次级联差频太赫兹光源发生装置如图1所示，由主泵浦激光源1、倍频模块 2、双色分光镜3、反射镜4、双波长谐振腔5、偏振分光棱镜6、分光棱镜7、第一级非线性差频模块8、第二级非线性差频模块9、电机控制器10和计算机11组成。所述的主泵浦激光源1为掺铷钇铝石榴石型脉冲激光源，它产生1064nm的泵浦激光光束，偏振方向水平。所述的倍频模块2的作用是将主泵浦激光源1的激光光束倍频至532nm，作为双波长谐振腔5的泵浦源，532nm激光光束偏振方向竖直。所述的双色分光镜3的作用是透射532nm激光光束，反射倍频后剩余的1064nm激光光束。所述的反射镜4的作用是调整532nm激光光束方向。所述的双波长谐振腔5的作用是产生简并点1064nm附近的两路激光光束，其中一路波长较短的激光光束称为信号光，偏振方向竖直，另一路波长较长的激光光束称为闲频光，偏振方向水平。双波长谐振腔5由532nm激光泵浦。所产生两路激光波长可调谐范围在800nm至1350nm之间，步长小于0. 5nm。所述的偏振分光棱镜6的作用是反射信号光，透射闲频光。所述的分光棱镜7的作用是将入射的1064nm激光光束分成等功率两路。所述的第一级非线性差频模块8的作用的是将1064nm激光光束与双波长谐振腔 5产生的信号光和闲频光分别进行差频，产生两路高功率的中红外激光。其中第一反射镜8.1、第二反射镜8. 2、第三反射镜8. 3、第四反射镜8. 4、第五反射镜8. 5、第六反射镜8. 6 的作用是调整激光光束方向；其中第一半波片8. 7、第二半波片8. 8、第三半波片8. 9、第四半波片8. 10的作用是调整激光光束的偏振方向；其中第一偏振分光棱镜8. 11、第二偏振分光棱镜8. 12的作用是将两路激光调整成共线方向；其中使用的第一非线性晶体8. 13是 ( ，其通光尺寸为15mmX15mm(光轴方向15mm)；其中第一电动旋转台8. 14的作用是调整第一非线性晶体8. 13的光轴方向，使得和入射激光束的夹角满足相位匹配条件；其中使用的第二非线性晶体8. 15是( ，其通光尺寸为15mmX15mm(光轴方向15mm)；其中第二电动旋转台8. 16的作用是调整第二非线性晶体8. 15的光轴方向，使得和入射激光束的夹角满足相位匹配条件。所述的第二级非线性差频模块9的作用是将第一级非线性差频模块8产生的两路中红外激光光束在第三非线性晶体9. 5中进行光学差频，得到太赫兹波的出射；其中第七反射镜9. 1、第八反射镜9. 2、第九反射镜9. 3的作用是调整两路激光光束方向；第三偏振分光棱镜9. 4的作用是将两路激光调整成共线方向；其中使用的第三非线性晶体9. 5是 ( ，其通光尺寸为IOmmX2mm(光轴方向2mm)；其中第三电动旋转台9. 6的作用是调整第三非线性晶体9. 5的光轴方向，使得和入射激光束的夹角满足相位匹配条件；长波滤波片9.7的作用是将剩余的两路中红外激光光束过滤掉，而将太赫兹激光透射；聚乙烯透镜9. 8 的作用是将太赫兹激光进行聚焦准直。所述的电机控制器10的作用是对双波长谐振腔5、第一级非线性差频模块8、第二级非线性差频模块9上的电动旋转台进行控制。所述的计算机11的作用是给出系统参数指令，通过电机控制器10来控制整个太赫兹光源的工作参数。计算机11、电机控制器10和装置中的电动旋转台以电连接方式传递控制信号。第一级非线性差频模块8可将主泵浦激光源1出射的1064nm激光和双波长谐振腔5产生的两路激光光束分别在第一非线性晶体8. 13和第二非线性晶体8. 15中进行差频从而产生两路高功率的中红外激光，第二级非线性差频模块9将第一级非线性差频模块8 产生的两路中红外激光在第三非线性晶体9. 5中进行差频从而产生高功率的太赫兹激光； 装置通过调整双波长谐振腔5的输出波长来改变出射的太赫兹波光源频率。装置太赫兹波光源的实现方法如下由主泵浦激光源1出射的1064nm波长的脉冲激光经倍频模块2后出射532nm的激光，532nm激光和剩余的1064nm激光经双色分光镜3后光束分开；532nm激光经反射镜4 光路调整后进行泵浦双波长谐振腔5，产生近简并点附近的两路激光，即波长较短的信号光和波长较长的闲频光，信号光和闲频光通过偏振分光棱镜6光束分开；而剩余的1064nm激光由分光棱镜7分成等功率的两路1064nm激光，一路1064nm激光依次经第一半波片8. 7、 第一反射镜8. 1后，与由双波长谐振腔5出射的依次经第三反射镜8. 3、第二半波片8. 8、第二反射镜8. 2调整后的信号光在第一偏振分光棱镜8. 11处调整成共线方向，然后通过第一非线性晶体8. 13 (第一电动旋转台8. 14根据计算机指令将第一非线性晶体8. 13光轴方向转至与入射激光光束方向为特定夹角)进行光学差频产生一路中红外激光，另一本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种外部二次级联差频太赫兹光源发生装置，包括主泵浦激光源（１）、倍频模块（２）、双色分光镜（３）、反射镜（４）、双波长谐振腔（５）、偏振分光棱镜（６）、分光棱镜（７）、第一级非线性差频模块（８）、第二级非线性差频模块（９）、电机控制器（１０）和计算机（１１），其特征在于：第一级非线性差频模块（８）可以将主泵浦激光源（１）出射的１０６４ｎｍ激光和双波长谐振腔（５）产生的两路激光光束分别在第一非线性晶体（８．１３）和第二非线性晶体（８．１５）中进行差频从而产生两路高功率的中红外激光，第二级非线性差频模块（９）可以将第一级非线性差频模块（８）产生的两路中红外激光在第三非线性晶体（９．５）中进行差频从而产生高功率的太赫兹激光；所述的装置通过调整双波长谐振腔（５）的输出波长来改变出射的太赫兹波光源频率。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆金星，黄志明，沈学民，黄敬国，侯云，高艳卿，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：31
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