專利名稱：一種基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖窄線寬雙波長激光器的太赫茲波源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太赫茲技術(shù)領(lǐng)域，特別是ー種太赫茲波的發(fā)生裝置，可以方便地產(chǎn)生可調(diào)諧太赫茲波，在成像、國防等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
背景技術(shù)：
太赫茲輻射是指頻率在O. ITHz IOTHz之間，介于毫米波與紅外光波之間的電磁輻射區(qū)，它填補(bǔ)了電磁輻射譜在毫米波與紅外光譜之間的空白。近年來，太赫茲這一特殊波段在軍事偵察、識別，無線通信，反恐輯毒、醫(yī)學(xué)成像等方面取得了很大的研究進(jìn)展，且在物理學(xué)、材料科學(xué)、天文學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、信息科學(xué)、國防等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。太赫茲波源及太赫茲輻射是太赫茲科學(xué)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是限制其發(fā)展的主要因素。太赫茲波可以通過電子學(xué)和光子學(xué)兩種方法獲得。在電子學(xué)方面有返向波管、耿式ニ極管振蕩器等，利用電子的振蕩產(chǎn)生太赫茲波。在光子學(xué)方面可以通過飛秒激光脈沖激發(fā)光電導(dǎo)天線、非線性晶體或空氣等離子體、功率脈沖激光差頻或太赫茲參量振蕩器、半導(dǎo)體級聯(lián)量子阱激光器等獲得太赫茲波。然而基于飛秒激光脈沖的太赫茲的輻射源體積龐大，造價昂貴，而且世界上只有少數(shù)機(jī)構(gòu)掌握相關(guān)制造技木。另ー類很有發(fā)展前景的連續(xù)波輻射源是半導(dǎo)體太赫茲激光器和量子級聯(lián)激光器，但是為了降低熱弛豫對粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的影響，這兩種半導(dǎo)體激光器都必須工作于極低溫環(huán)境中。因此近年來室溫環(huán)境下連續(xù)可調(diào)諧的太赫茲波源逐漸成為太赫茲技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。目前，通過兩個波長不同的激光器進(jìn)行光子混頻獲得連續(xù)可調(diào)的太赫茲波已被證明可行，并有相關(guān)研究成果報導(dǎo)，然而其對外界溫度很敏感，因而輸出的太赫茲波很不穩(wěn)定，此外兩個不同波長的激光器不易達(dá)到空間模式匹配的條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供ー種結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)方便、可靠性高的基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖窄線寬雙波長激光器的太赫茲波源。本發(fā)明提供的基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖窄線寬雙波長激光器的太赫茲波源，包括基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的窄線寬雙波長光纖激光器、摻鐿光纖放大器、ニ維調(diào)節(jié)架、薄透鏡、GaSe棒狀波導(dǎo)及連接用光纖；窄線寬雙波長光纖激光器通過普通單模光纖與摻鐿光纖放大器連接，輸出端置于ニ維調(diào)節(jié)架上，調(diào)節(jié)ニ維調(diào)節(jié)架使放大器輸出端與薄透鏡中心和GaSe棒狀波導(dǎo)共線，由GaSe棒狀波導(dǎo)的后端面輸出太赫茲波。所述的基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的窄線寬雙波長光纖激光器包括泵浦光源、波分復(fù)用耦合器、兩個ニ維調(diào)節(jié)架、兩個壓電陶瓷片、兩個聲放大器、寫制有兩個相同傾斜布喇格光柵的鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖、吸聲裝置、信號發(fā)生器、普通單模光纖和普通金屬導(dǎo)線；寫制有兩個相同傾斜布喇格光柵的鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的中間(中點位置)設(shè)置有吸聲裝置，微結(jié)構(gòu)光纖的兩端各連接ー個聲放大器，聲放大器的底部用有機(jī)膠粘于壓電陶瓷片上，兩個壓電陶瓷片分別經(jīng)導(dǎo)線連接信號發(fā)生器的兩極，兩個壓電陶瓷片的另一面分別粘于ニ維調(diào)節(jié)架上，用ニ維調(diào)節(jié)架夾持并拉緊鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖，而鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的ー端依次穿過壓電陶瓷片中心和圓錐形聲放大器頂端，并與普通單模光纖連接作為光纖激光器的輸出，鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的另一端依次穿過另ー壓電陶瓷片中心和圓錐形聲放大器頂端并經(jīng)普通單模光纖與波分復(fù)用耦合器連接，波分復(fù)用耦合器另ー側(cè)的兩個端口中的一個連接泵浦光源，另ー個作為抑制反射端。所述傾斜布喇格光纖光柵的布喇格波長為1060nnTl068nm。窄線寬雙波長光纖激光器的諧振腔由寫制于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖上的兩個相同的傾斜布喇格光纖光柵構(gòu)成，窄線寬雙波長光纖激光器的諧振腔的腔長為2cnT5cm。所述窄線寬雙波長光纖激光器的選模器件為施加有聲波調(diào)制的兩個相同傾斜布喇格光纖光柵；窄線寬雙波長光纖激光器的増益介質(zhì)為鐿鍺共摻的微結(jié)構(gòu)光纖。通過改變施加聲場的頻率可以改變輸出太赫茲波的頻率，通過對微結(jié)構(gòu)光纖填充或涂敷功能性材料可以實現(xiàn)太赫茲頻率的可調(diào)諧輸出。太赫茲波的產(chǎn)生原理利用信號發(fā)生器向壓電陶瓷片施加正弦電壓，壓電陶瓷片產(chǎn)生周期性振動并通過圓錐形聲放大器放大并耦合至寫制于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖上的傾斜布喇格光纖光柵中。泵浦光入射到微結(jié)構(gòu)光纖中，摻雜的鐿離子吸收泵浦光產(chǎn)生1064nm左右的熒光，至施加聲場后的傾斜布喇格光柵時，布喇格波長的光被反射。另外，經(jīng)傾斜布喇格光柵作用后的一部分纖芯模發(fā)生反向耦合，經(jīng)聲場調(diào)制又重新耦合入纖芯中。當(dāng)入射光入射至傾斜布喇格光柵時，波長滿足(2)式的光纖基模能夠反向耦合至高階包層模式
權(quán)利要求
1.一種基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖窄線寬雙波長激光器的太赫茲波源，其特征在于該太赫茲波源包括基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的窄線寬雙波長光纖激光器、摻鐿光纖放大器、二維調(diào)節(jié)架、薄透鏡、GaSe棒狀波導(dǎo)及連接用光纖；窄線寬雙波長光纖激光器通過普通單模光纖與摻鐿光纖放大器連接，輸出端置于二維調(diào)節(jié)架上，調(diào)節(jié)二維調(diào)節(jié)架使放大器輸出端與薄透鏡中心和GaSe狀波導(dǎo)共線，由GaSe棒狀波導(dǎo)的后端面輸出太赫茲波。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太赫茲波源，其特征在于所述的基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的窄線寬雙波長光纖激光器包括泵浦光源、波分復(fù)用耦合器、兩個二維調(diào)節(jié)架、兩個壓電陶瓷片、兩個聲放大器、寫制有兩個相同傾斜布喇格光柵的鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖、吸聲裝置、信號發(fā)生器、普通單模光纖和普通金屬導(dǎo)線；寫制有兩個相同傾斜布喇格光柵的鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的中點位置設(shè)置有吸聲裝置，微結(jié)構(gòu)光纖的兩端各連接一個聲放大器，聲放大器的底部用有機(jī)膠粘于壓電陶瓷片上，兩個壓電陶瓷片分別經(jīng)導(dǎo)線連接信號發(fā)生器的兩極，兩個壓電陶瓷片的另一面分別粘于二維調(diào)節(jié)架上，用二維調(diào)節(jié)架夾持并拉緊鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖，而鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的一端依次穿過一個壓電陶瓷片中心和圓錐形聲放大器頂端，并與普通單模光纖連接作為光纖激光器的輸出，鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的另一端依次穿過另一個壓電陶瓷片中心和圓錐形聲放大器頂端并經(jīng)普通單模光纖與波分復(fù)用耦合 器連接，波分復(fù)用耦合器另一側(cè)的兩個端口中的一個連接泵浦光源，另一個作為抑制反射端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲波源，其特征在于所述傾斜布喇格光纖光柵的布喇格波長為 1060nm 1068nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲波源，其特征在于所述窄線寬雙波長光纖激光器的諧振腔由寫制于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖上的兩個相同的傾斜布喇格光纖光柵構(gòu)成，所述窄線寬雙波長光纖激光器的諧振腔的腔長為2cnT5cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲波源，其特征在于所述窄線寬雙波長光纖激光器的選模器件為施加有聲波調(diào)制的兩個相同傾斜布喇格光纖光柵；窄線寬雙波長光纖激光器的增益介質(zhì)為鐿鍺共摻的微結(jié)構(gòu)光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲波源，其特征在于通過改變施加聲場的頻率可以改變輸出太赫茲波的頻率，通過對微結(jié)構(gòu)光纖填充或涂敷功能性材料可以實現(xiàn)太赫茲頻率的可調(diào)諧輸出。
全文摘要
一種基于單縱模鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖激光器的太赫茲源，包括微結(jié)構(gòu)光纖激光器、摻鐿光纖放大器、二維調(diào)節(jié)架、薄透鏡、GaSe棒狀波導(dǎo)、連接用光纖；微結(jié)構(gòu)光纖激光器利用980nm的泵浦光泵浦微結(jié)構(gòu)光纖中摻雜的鐿離子產(chǎn)生1064nm左右的熒光，并在施加聲場調(diào)制的傾斜布喇格光柵對和鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成的諧振腔中形成雙波長激射。通過縮短激光器腔長能夠獲得單縱模窄帶雙波長激光。利用透鏡將雙波長光束耦合到GaSe晶體中混頻，其差頻信號即為太赫茲波。本發(fā)明可通過調(diào)節(jié)聲波的頻率、在微結(jié)構(gòu)光纖中填充功能材料等實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)的寬帶太赫茲波。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定、可靠性高、基于光纖激光器而無需嚴(yán)格的光路調(diào)節(jié)、可實現(xiàn)對輸出太赫茲信號的調(diào)諧。
文檔編號H01S1/02GK102664337SQ20121014101
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者劉波, 劉艷格, 張昊, 林煒, 王志, 苗銀萍 申請人:南開大學(xué)