一种双频太赫兹波参量振荡器制造技术

本发明专利技术公开了一种双频太赫兹波参量振荡器，包括KD*P晶体、偏振片、激光器泵浦模块、GaAs晶体，以及设置在GaAs晶体周围的反射镜和抛物面镜；泵浦源由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜、KD*P晶体、偏振片、激光器泵浦模块组成，泵浦源发出的泵浦光在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜组成的谐振腔内谐振放大。在光学参量过程中，腔内的Stokes光和泵浦光可以循环使用，有效提高泵浦光利用效率；四束太赫兹波垂直于GaAs晶体出射，不需要任何耦合输出装置，有效减小太赫兹波输出损耗。

A Dual Frequency Terahertz Wave Parametric Oscillator

The invention discloses a dual-frequency terahertz wave parametric oscillator, including KD*P crystal, polarizer, laser pumping module, GaAs crystal, mirror and parabolic mirror arranged around GaAs crystal; the pump source consists of the first mirror, the second mirror, the third mirror, the fourth mirror, the fifth mirror, the sixth mirror, the seventh mirror, the eighth mirror and the KD*P mirror. Crystal, polarizer and laser pumping module are composed. The pump light emitted by the pump source is amplified in a resonant cavity composed of the first mirror, the second mirror, the third mirror, the fourth mirror, the fifth mirror, the sixth mirror, the seventh mirror and the eighth mirror. In the process of optical parameters, Stokes light and pump light in the cavity can be recycled to improve the efficiency of pumping light. Four terahertz waves are emitted perpendicular to GaAs crystal without any coupling output device, which can effectively reduce the output loss of terahertz wave.

【技术实现步骤摘要】
一种双频太赫兹波参量振荡器
本专利技术属于太赫兹波技术应用领域，具体涉及一种双频太赫兹波参量振荡器。
技术介绍
太赫兹（THz）波，是指频率处于0.1-10THz（1THz=1012Hz）范围内的电磁波，位于毫米波与红外波之间。太赫兹波在光谱检测、成像、遥感、通信、生物医学、军事等方面都有广阔的应用前景。截止目前，尚乏高功率、高效率、相干、可调谐、小型化、室温运转的太赫兹辐射源。GaAs晶体具有极大的二阶非线性系数，而且GaAs晶体对太赫兹波的吸收系数较小，所以以GaAs晶体为增益介质，通过光学参量效应可以产生高功率太赫兹波。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双频太赫兹波参量振荡器，用以解决现有太赫兹辐射源功率低、效率低等问题。本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种双频太赫兹波参量振荡器，包括KD*P晶体、偏振片、激光器泵浦模块、GaAs晶体，以及设置在GaAs晶体周围的反射镜和抛物面镜；泵浦源由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜、KD*P晶体、偏振片、激光器泵浦模块组成，泵浦源发出的泵浦光在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜组成的谐振腔内谐振放大；在X轴方向上往返振荡的泵浦光垂直入射GaAs晶体，经共线光学参量效应产生第一Stokes光和第一太赫兹波，产生的第一Stokes光在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜组成的谐振腔内谐振放大；沿X轴正向传播的第一太赫兹波由第七抛物面镜耦合输出，沿X轴负向传播的第一太赫兹波由第三抛物面镜耦合输出；在X轴方向上往返振荡的泵浦光垂直入射GaAs晶体，经非共线光学参量效应产生第五Stokes光和第二太赫兹波，产生的第五Stokes光在由第十三反射镜、第十四反射镜、第十五反射镜、第十六反射镜组成的谐振腔内谐振放大；沿X轴正向传播的泵浦光产生的两束第二太赫兹波分别由第六抛物面镜和第八抛物面镜耦合输出；沿X轴负向传播的泵浦光产生的两束第二太赫兹波分别由第二抛物面镜和第四抛物面镜耦合输出；泵浦光经第二反射镜和第三反射镜反射后，沿负X1轴方向入射GaAs晶体；在X1轴方向上往返振荡的泵浦光垂直入射GaAs晶体，经共线光学参量效应产生第一Stokes光和第一太赫兹波，产生的第一Stokes光在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜组成的谐振腔内谐振放大；沿X1轴正向传播的第一太赫兹波由第八抛物面镜耦合输出；沿X1轴负向传播的第一太赫兹波由第四抛物面镜耦合输出；在X1轴方向上往返振荡的泵浦光垂直入射GaAs晶体，经非共线光学参量效应产生第二Stokes光和第二太赫兹波，产生的第二Stokes光在由第十七反射镜、第十八反射镜、第十九反射镜、第二十反射镜组成的谐振腔内谐振放大；沿X1轴正向传播的泵浦光产生的两束第二太赫兹波分别由第一抛物面镜和第七抛物面镜耦合输出，沿X1轴负向传播的泵浦光产生的两束第二太赫兹波分别由第三抛物面镜和第五抛物面镜耦合输出；泵浦光经第四反射镜和第五反射镜反射后，沿Y轴负向入射GaAs晶体；在Y轴方向上往返振荡的泵浦光垂直入射GaAs晶体，经共线光学参量效应产生第一Stokes光和第一太赫兹波，产生的第一Stokes光在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜组成的谐振腔内谐振放大；沿Y轴负向传播的第一太赫兹波由第一抛物面镜耦合输出，沿Y轴正向传播的第一太赫兹波由第五抛物面镜耦合输出；在Y轴方向上往返振荡的泵浦光垂直入射GaAs晶体，经非共线光学参量效应产生第三Stokes光和第二太赫兹波，产生的第三Stokes光在由第二十一反射镜、第二十二反射镜、第二十三反射镜、第二十四反射镜组成的谐振腔内谐振放大；沿Y轴正向传播的泵浦光产生的两束第二太赫兹波分别由第四抛物面镜和第六抛物面镜耦合输出，沿Y轴负向传播的泵浦光产生的两束第二太赫兹波分别由第二抛物面镜和第八抛物面镜耦合输出；泵浦光经第六反射镜和第七反射镜反射后，沿Y1轴正向入射GaAs晶体；在Y1轴方向上往返振荡的泵浦光垂直入射GaAs晶体，经共线光学参量效应产生第一Stokes光和第一太赫兹波，产生的第一Stokes光在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜组成的谐振腔内谐振放大；沿Y1轴负向传播的第一太赫兹波由第二抛物面镜耦合输出，沿Y1轴正向传播的第一太赫兹波由第六抛物面镜耦合输出；在Y1轴方向上往返振荡的泵浦光垂直入射GaAs晶体，经非共线光学参量效应产生第四Stokes光和第二太赫兹波，产生的第四Stokes光在由第九反射镜、第十反射镜、第十一反射镜、第十二反射镜组成的谐振腔内谐振放大；沿Y1轴正向传播的泵浦光产生的两束第二太赫兹波分别由第五抛物面镜和第七抛物面镜耦合输出，沿Y1轴负向传播的泵浦光产生的两束第二太赫兹波分别由第一抛物面镜和第三抛物面镜耦合输出；泵浦光经第八反射镜垂直反射后，沿Y1轴负向入射GaAs晶体；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，X轴与激光器泵浦模块出射的泵浦光的方向平行，且泵浦源出射的朝向第一反射镜的泵浦光的方向为X轴负向，Y轴垂直与X轴，且沿Y轴传播的朝向第五反射镜的泵浦光的方向为Y轴正向，X1轴正向与X轴正向的夹角为45°，X1轴正向与Y轴正向的夹角为135°，Y1轴正向与X轴正向的夹角为45°，Y1轴正向与Y轴正向的夹角为45°。所述第一太赫兹波和第二太赫兹波均垂直于GaAs晶体的表面出射，第一太赫兹波和第二太赫兹波的频率不相等。所述第二Stokes光、第三Stokes光、第四Stokes光、第五Stokes光的波长相等，第二Stokes光和第一Stokes光的波长不相等。所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜、第九反射镜、第十反射镜、第十一反射镜、第十二反射镜、第十三反射镜、第十四反射镜、第十五反射镜、第十六反射镜、第十七反射镜、第十八反射镜、第十九反射镜、第二十反射镜、第二十一反射镜、第二十二反射镜、第二十三反射镜、第二十四反射镜均为平面镜，第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第九反射镜、第十反射镜、第十一反射镜、第十二反射镜、第十三反射镜、第十四反射镜、第十五反射镜、第十六反射镜、第十七反射镜、第十八反射镜、第十九反射镜、第二十反射镜、第二十一反射镜、第二十二反射镜、第二十三反射镜、第二十四反射镜对泵浦光和第一Stokes光、第二Stokes光、第三Stokes光、第四Stokes光、第五Stokes光全反射，第八反射镜对泵浦光和第一Stokes光部分透射。所述第九反射镜、第十反射镜、第十一反射镜、第十二反射镜、第十三反射镜、第十四反射镜、第十五反射镜、第十六反射镜、第十七反射镜、第十八反射镜、第十九反射镜、第二十反射镜、第二十一反射镜、第二十二反射镜、第二十三反射镜、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双频太赫兹波参量振荡器，其特征在于：包括KD*P晶体（2）、偏振片（3）、激光器泵浦模块（4）、GaAs晶体（13），以及设置在GaAs晶体（13）周围的反射镜和抛物面镜；泵浦源由第一反射镜（1）、第二反射镜（5）、第三反射镜（6）、第四反射镜（7）、第五反射镜（8）、第六反射镜（9）、第七反射镜（10）、第八反射镜（11）、KD*P晶体（2）、偏振片（3）、激光器泵浦模块（4）组成，泵浦源发出的泵浦光（12）在由第一反射镜（1）、第二反射镜（5）、第三反射镜（6）、第四反射镜（7）、第五反射镜（8）、第六反射镜（9）、第七反射镜（10）、第八反射镜（11）组成的谐振腔内谐振放大；在X轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经共线光学参量效应产生第一Stokes光（14）和第一太赫兹波（15），产生的第一Stokes光（14）在由第一反射镜（1）、第二反射镜（5）、第三反射镜（6）、第四反射镜（7）、第五反射镜（8）、第六反射镜（9）、第七反射镜（10）、第八反射镜（11）组成的谐振腔内谐振放大；沿X轴正向传播的第一太赫兹波（15）由第七抛物面镜（27）耦合输出，沿X轴负向传播的第一太赫兹波（15）由第三抛物面镜（23）耦合输出；在X轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经非共线光学参量效应产生第五Stokes光（20）和第二太赫兹波（16），产生的第五Stokes光（20）在由第十三反射镜（33）、第十四反射镜（34）、第十五反射镜（35）、第十六反射镜（36）组成的谐振腔内谐振放大；沿X轴正向传播的泵浦光（12）产生的两束第二太赫兹波（16）分别由第六抛物面镜（26）和第八抛物面镜（28）耦合输出；沿X轴负向传播的泵浦光（12）产生的两束第二太赫兹波（16）分别由第二抛物面镜（22）和第四抛物面镜（24）耦合输出；泵浦光（12）经第二反射镜（5）和第三反射镜（6）反射后，沿负X1轴方向入射GaAs晶体（13）；在X1轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经共线光学参量效应产生第一Stokes光（14）和第一太赫兹波（15），产生的第一Stokes光（14）在由第一反射镜（1）、第二反射镜（5）、第三反射镜（6）、第四反射镜（7）、第五反射镜（8）、第六反射镜（9）、第七反射镜（10）、第八反射镜（11）组成的谐振腔内谐振放大；沿X1轴正向传播的第一太赫兹波（15）由第八抛物面镜（28）耦合输出；沿X1轴负向传播的第一太赫兹波（15）由第四抛物面镜（24）耦合输出；在X1轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经非共线光学参量效应产生第二Stokes光（17）和第二太赫兹波（16），产生的第二Stokes光（17）在由第十七反射镜（37）、第十八反射镜（38）、第十九反射镜（39）、第二十反射镜（40）组成的谐振腔内谐振放大；沿X1轴正向传播的泵浦光（12）产生的两束第二太赫兹波（16）分别由第一抛物面镜（21）和第七抛物面镜（27）耦合输出，沿X1轴负向传播的泵浦光（12）产生的两束第二太赫兹波（16）分别由第三抛物面镜（23）和第五抛物面镜（25）耦合输出；泵浦光（12）经第四反射镜（7）和第五反射镜（8）反射后，沿Y轴负向入射GaAs晶体（13）；在Y轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经共线光学参量效应产生第一Stokes光（14）和第一太赫兹波（15），产生的第一Stokes光（14）在由第一反射镜（1）、第二反射镜（5）、第三反射镜（6）、第四反射镜（7）、第五反射镜（8）、第六反射镜（9）、第七反射镜（10）、第八反射镜（11）组成的谐振腔内谐振放大；沿Y轴负向传播的第一太赫兹波（15）由第一抛物面镜（21）耦合输出，沿Y轴正向传播的第一太赫兹波（15）由第五抛物面镜（25）耦合输出；在Y轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经非共线光学参量效应产生第三Stokes光（18）和第二太赫兹波（16），产生的第三Stokes光（18）在由第二十一反射镜（41）、第二十二反射镜（42）、第二十三反射镜（43）、第二十四反射镜（44）组成的谐振腔内谐振放大；沿Y轴正向传播的泵浦光（12）产生的两束第二太赫兹波（16）分别由第四抛物面镜（24）和第六抛物面镜（26）耦合输出，沿Y轴负向传播的泵浦光（12）产生的两束第二太赫兹波（16）分别由第二抛物面镜（22）和第八抛物面镜（28）耦合输出；泵浦光（12）经第六反射镜（9）和第七反射镜（10）反射后，沿Y1轴正向入射GaAs晶体（13）；在Y1轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经共线光学参量效应产...

【技术特征摘要】
1.一种双频太赫兹波参量振荡器，其特征在于：包括KD*P晶体（2）、偏振片（3）、激光器泵浦模块（4）、GaAs晶体（13），以及设置在GaAs晶体（13）周围的反射镜和抛物面镜；泵浦源由第一反射镜（1）、第二反射镜（5）、第三反射镜（6）、第四反射镜（7）、第五反射镜（8）、第六反射镜（9）、第七反射镜（10）、第八反射镜（11）、KD*P晶体（2）、偏振片（3）、激光器泵浦模块（4）组成，泵浦源发出的泵浦光（12）在由第一反射镜（1）、第二反射镜（5）、第三反射镜（6）、第四反射镜（7）、第五反射镜（8）、第六反射镜（9）、第七反射镜（10）、第八反射镜（11）组成的谐振腔内谐振放大；在X轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经共线光学参量效应产生第一Stokes光（14）和第一太赫兹波（15），产生的第一Stokes光（14）在由第一反射镜（1）、第二反射镜（5）、第三反射镜（6）、第四反射镜（7）、第五反射镜（8）、第六反射镜（9）、第七反射镜（10）、第八反射镜（11）组成的谐振腔内谐振放大；沿X轴正向传播的第一太赫兹波（15）由第七抛物面镜（27）耦合输出，沿X轴负向传播的第一太赫兹波（15）由第三抛物面镜（23）耦合输出；在X轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经非共线光学参量效应产生第五Stokes光（20）和第二太赫兹波（16），产生的第五Stokes光（20）在由第十三反射镜（33）、第十四反射镜（34）、第十五反射镜（35）、第十六反射镜（36）组成的谐振腔内谐振放大；沿X轴正向传播的泵浦光（12）产生的两束第二太赫兹波（16）分别由第六抛物面镜（26）和第八抛物面镜（28）耦合输出；沿X轴负向传播的泵浦光（12）产生的两束第二太赫兹波（16）分别由第二抛物面镜（22）和第四抛物面镜（24）耦合输出；泵浦光（12）经第二反射镜（5）和第三反射镜（6）反射后，沿负X1轴方向入射GaAs晶体（13）；在X1轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经共线光学参量效应产生第一Stokes光（14）和第一太赫兹波（15），产生的第一Stokes光（14）在由第一反射镜（1）、第二反射镜（5）、第三反射镜（6）、第四反射镜（7）、第五反射镜（8）、第六反射镜（9）、第七反射镜（10）、第八反射镜（11）组成的谐振腔内谐振放大；沿X1轴正向传播的第一太赫兹波（15）由第八抛物面镜（28）耦合输出；沿X1轴负向传播的第一太赫兹波（15）由第四抛物面镜（24）耦合输出；在X1轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经非共线光学参量效应产生第二Stokes光（17）和第二太赫兹波（16），产生的第二Stokes光（17）在由第十七反射镜（37）、第十八反射镜（38）、第十九反射镜（39）、第二十反射镜（40）组成的谐振腔内谐振放大；沿X1轴正向传播的泵浦光（12）产生的两束第二太赫兹波（16）分别由第一抛物面镜（21）和第七抛物面镜（27）耦合输出，沿X1轴负向传播的泵浦光（12）产生的两束第二太赫兹波（16）分别由第三抛物面镜（23）和第五抛物面镜（25）耦合输出；泵浦光（12）经第四反射镜（7）和第五反射镜（8）反射后，沿Y轴负向入射GaAs晶体（13）；在Y轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经共线光学参量效应产生第一Stokes光（14）和第一太赫兹波（15），产生的第一Stokes光（14）在由第一反射镜（1）、第二反射镜（5）、第三反射镜（6）、第四反射镜（7）、第五反射镜（8）、第六反射镜（9）、第七反射镜（10）、第八反射镜（11）组成的谐振腔内谐振放大；沿Y轴负向传播的第一太赫兹波（15）由第一抛物面镜（21）耦合输出，沿Y轴正向传播的第一太赫兹波（15）由第五抛物面镜（25）耦合输出；在Y轴方向上往返振荡的泵浦光（12）垂直入射GaAs晶体（13），经非共线光学参量效应产生第三Stokes光（18）和第二太赫兹波（16），产生的第三Stokes光（18）在由第二十一反射镜（41）、第二十二反射镜（42）、第二十三反射镜（43）、第二十四反射镜（44）组成的谐振腔内谐振放大；沿Y轴正向传播的泵浦光（12）产生的两束第二太赫兹波（16）分别由第四抛物面镜（24）和第六抛物面镜（26）耦合输出，沿Y轴负向传播的泵浦光（12）产生的两束第二太赫兹波（16）分别由第二抛物面镜（22）和第八抛物面镜（28）耦合输出；泵浦光（12）经第六反射镜（9）和第七反射镜（10）反射后，沿Y1轴正向入射GaAs晶体（13）；在Y1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭联，张红涛，周玉，邴丕彬，李忠洋，袁斌，李永军，陈建明，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41