專利名稱：寬帶太赫茲光產(chǎn)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超快光學(xué)技術(shù)方面，其技術(shù)核心是用激光腔內(nèi)光學(xué)非線性轉(zhuǎn)換技術(shù)產(chǎn)生太赫茲激光。
背景技術(shù)：
遠(yuǎn)紅外或者太赫茲光譜區(qū)由于其獨(dú)特的光學(xué)特性近十幾年吸引了人們越來越多的注意力。到目前為止，對太赫茲光學(xué)應(yīng)用研究已經(jīng)遍及物理、化學(xué)、材料、生物醫(yī)學(xué)、國防、環(huán)境檢測等領(lǐng)域，預(yù)示著太赫茲光學(xué)巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價值，對科學(xué)研究、國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的推動作用均不可低估。在諸多的太赫茲光學(xué)技術(shù)中，寬帶太赫茲時間域光譜技術(shù)(THz-TDS)(如圖1所示)是其中較為重要和常用的技術(shù)之一。基于非線性光學(xué)整流并輔之以BALANCED測量技術(shù)，使得THz-TDS具有簡單、可靠和相對廉價的特點(diǎn)。其典型的結(jié)構(gòu)包括一套飛秒激光源和一對經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的太赫茲發(fā)射和測量裝置。目前用于產(chǎn)生太赫茲光波的激光源常見為飛秒激光器振蕩器或飛秒激光啁啾脈沖放大系統(tǒng)。這兩種方法均在激光腔外產(chǎn)生太赫茲激光。飛秒激光器振蕩器作為THz-TDS的泵浦和探測光，其高脈沖重復(fù)頻率(一般亞100MHz級)有利于在用鎖相放大技術(shù)檢測時得到高的信噪比。然而，低的脈沖功率導(dǎo)致太赫茲光低的非線性轉(zhuǎn)換效率，從另一途徑降低了系統(tǒng)的信噪比。飛秒激光再生放大系統(tǒng)可以大幅度提高輸出激光脈沖功率，但其輸出脈沖重復(fù)率(一般1kHz級)也相對低得多，同時增大了整個系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種寬帶太赫茲光產(chǎn)生器，該發(fā)生器利用非線性光學(xué)整流原理將太赫茲激光產(chǎn)生器置于激光腔內(nèi)的一個束腰處，有效地提高太赫茲激光轉(zhuǎn)換效率，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成一種寬帶太赫茲光產(chǎn)生器，包括超短脈沖激光振蕩器、太赫茲激光產(chǎn)生器，其特征在于所述的太赫茲激光產(chǎn)生器位于超短脈沖激光振蕩器內(nèi)。
所述的太赫茲激光產(chǎn)生器位于超短脈沖激光振蕩器內(nèi)的一個束腰處。
所述的太赫茲激光產(chǎn)生器相對于激光振蕩器內(nèi)的超短脈沖激光以布魯斯特角放置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，由于是將產(chǎn)生太赫茲激光晶體置于腔內(nèi)，充分利用激光腔內(nèi)高光強(qiáng)的特性，從而有效地提高太赫茲激光轉(zhuǎn)換效率；由于利用激光振蕩器作為泵浦源，利用非線性光學(xué)整流產(chǎn)生的太赫茲激光具有寬光譜、可調(diào)諧特性；激光振蕩器作為泵浦源還有一個優(yōu)點(diǎn)是重復(fù)率高，有利于用鎖相測量；結(jié)構(gòu)簡單緊湊、調(diào)整方便、成本低。


附圖1自由空間時間域?qū)拵掌濍姽馊庸庾V儀；附圖2本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3a本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用自由空間時間域?qū)拵掌濍姽馊庸庾V儀結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3b本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用自由空間時間域?qū)拵掌濍姽馊庸庾V儀結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解如圖1、2、3a、3b所示，圖中符號介紹如下如圖1，L1～5為透鏡，P1、P2為偏振器，M1～9為45°平面反射鏡，BS1～3為分束器，PM1～4為90°離軸拋物面鏡，TiS為摻鈦藍(lán)寶石，TC為太赫茲晶體，OE為太赫茲檢測晶體，D1、D2接收器，S為樣品，NA為中性衰減片。
如圖2，L為透鏡，P1、P2為布儒斯特棱鏡，CR1、CR2、CR3和CR4為凹面反射鏡，PM為90°離軸拋物面鏡，TiS為摻鈦藍(lán)寶石，TC為太赫茲晶體，HR為0°平面高反鏡。
如圖3a、3b，L為透鏡，P1、P2為布儒斯特棱鏡，CR1、CR2、CR3和CR4為凹面反射鏡，PM為90°離軸拋物面鏡，TiS為摻鈦藍(lán)寶石，TC為太赫茲晶體，C為相位補(bǔ)償器，M1～6為45°高反射鏡，P為偏振器，D1、D2接收器，S為樣品，HR為0°平面高反鏡。
本實(shí)施例用連續(xù)綠光泵浦激光增益介質(zhì)鈦寶石激光晶體。其激光諧振腔由一片平面高反鏡HR，四片凹面反射鏡CR1～CR4組成光學(xué)諧振腔。棱鏡對P1、P2用于色散補(bǔ)償。該激光器產(chǎn)生飛秒光脈沖輸出。其相應(yīng)的腔內(nèi)光功率接近于腔外功率的50倍。通過適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)設(shè)計(jì)，使諧振腔內(nèi)存在一個小尺寸的束腰(在圖中CR3和CR4之間)，并將產(chǎn)生太赫茲光波的晶體TC以布魯斯特角置于該束腰處，從而大大提高太赫茲光波的轉(zhuǎn)換效率。由于所產(chǎn)生的太赫茲光波長是其泵浦光的500倍左右，所以其發(fā)散角也人于泵浦光。將高反凹面鏡CR4設(shè)計(jì)成小口徑，讓它既能擋住泵浦光，又能讓盡可能多的太赫茲光波從其邊緣溢出。溢出的太赫茲光波用一90°離軸拋物面鏡收集。由于太赫茲激光的發(fā)散性遠(yuǎn)大于泵浦激光，很容易通過空間耦合的方式收集到所產(chǎn)生的太赫茲激光。
如圖3a、3b，將本實(shí)施例應(yīng)用在兩種自由空間時間域?qū)拵掌濍姽馊庸庾V儀中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中利用本實(shí)施例取代圖1中的腔外非線性光學(xué)整流過程，產(chǎn)生的寬帶太赫茲激光經(jīng)二塊90°離軸拋物面鏡后聚焦在另一電光晶體上，從CR2漏出的超短脈沖激光作為探測光經(jīng)一時間延遲線與寬帶太赫茲光一起會聚在電光取樣晶體上。然后探測光經(jīng)一片相位補(bǔ)償器和偏振分束器被一BALANCED探測器接收，其輸出信號經(jīng)一鎖相放大器后輸送到PC機(jī)處理。待測樣品放在兩90°離軸拋物面鏡間。該裝置可用于材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境檢測、大氣傳感等領(lǐng)域的研究。
利用本實(shí)施例還可用于太赫茲光成像許多泵浦探針實(shí)驗(yàn)。寬帶太赫茲激光經(jīng)四塊90°離軸拋物面鏡后聚焦在另一電光晶體上，從CR2漏出的超短脈沖激光作為探測光經(jīng)一時間延遲線與寬帶太赫茲光一起會聚在電光取樣晶體上，從而達(dá)到電光取樣的目的。該裝置的特點(diǎn)是在太赫茲光在第二和第三塊90°離軸拋物面鏡有一聚焦點(diǎn)，故還可用于太赫茲光掃描成像、太赫茲泵浦-探針方面的研究。
權(quán)利要求
1.一種寬帶太赫茲光產(chǎn)生器，包括超短脈沖激光振蕩器、太赫茲激光產(chǎn)生器，其特征在于所述的太赫茲激光產(chǎn)生器位于超短脈沖激光振蕩器內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶太赫茲光產(chǎn)生器，其特征在于所述的太赫茲激光產(chǎn)生器位于超短脈沖激光振蕩器內(nèi)的一個束腰處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種寬帶太赫茲光產(chǎn)生器，其特征在于所述的太赫茲激光產(chǎn)生器相對于激光振蕩器內(nèi)的超短脈沖激光以布魯斯特角放置。
全文摘要
本發(fā)明涉及超快光學(xué)技術(shù)方面，其技術(shù)核心是用激光腔內(nèi)光學(xué)非線性轉(zhuǎn)換技術(shù)產(chǎn)生太赫茲激光，該發(fā)生器利用非線性光學(xué)整流原理將太赫茲激光產(chǎn)生器置于激光腔內(nèi)的一個束腰處，有效地提高太赫茲激光轉(zhuǎn)換效率，由于利用激光振蕩器作為泵浦源，利用非線性光學(xué)整流產(chǎn)生的太赫茲激光具有寬光譜、可調(diào)諧特性，且重復(fù)率高，有利于用鎖相測量，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、調(diào)整方便、成本低。
文檔編號H01S3/00GK1988298SQ200610116810
公開日2007年6月27日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者徐世祥, 彭滟, 蔡華, 董華芳, 曾和平 申請人:華東師范大學(xué)