一种太赫兹波生成装置制造方法及图纸

本申请提供了一种太赫兹波的生成装置，包括：第一腔镜、侧泵模块、调Q模块、第二腔镜、拉曼晶体、多周期极化晶体、太赫兹波输出镜和第三腔镜；其中，所述第一腔镜与所述第二腔镜形成第一腔室；所述侧泵模块与所述调Q模块设置于所述第一腔室内，构成调Q激光器；所述第二腔室和所述第三腔室形成第二腔室；所述拉曼晶体、所述多周期极化晶体和所述太赫兹波输出镜设置于所述第二腔室内；按照激光从左至右的传播方向，所述第一腔室位于所述第二腔室的左侧。本申请所提供的装置机械结构稳定性好，可以实现共线相位匹配，且能够连续波或脉冲形式运转，在便携式及集成化的太赫兹检测或成像系统中具有重要应用价值。

A terahertz wave generator

The application provides a terahertz wave generating device, which comprises a first cavity mirror, a side pump module, a Q-adjusting module, a second cavity mirror, a Raman crystal, a multi period polarization crystal, a terahertz wave output mirror and a third cavity mirror, wherein the first cavity mirror and the second cavity mirror form a first cavity, and the side pump module and the Q-adjusting module are arranged in the first cavity to form a Q-adjusting module Laser; the second chamber and the third chamber form a second chamber; the Raman crystal, the multi period polarization crystal and the terahertz wave output mirror are arranged in the second chamber; according to the propagation direction of the laser from left to right, the first chamber is located on the left side of the second chamber. The device has good mechanical structure stability, can realize collinear phase matching, and can operate in the form of continuous wave or pulse. It has important application value in portable and integrated terahertz detection or imaging system.

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹波生成装置
本申请涉及太赫兹波
，尤其涉及一种太赫兹波生成装置。
技术介绍
太赫兹(Terahertz,THz,1THz＝1012Hz)辐射一般指波长30-3000μm(频率0.1-10THz)范围的电磁波，该波段是一个具有极大科学研究价值而尚未完全开发的电磁波段。太赫兹辐射在物理、化学、天文学、分子光谱、生命科学和医药科学等基础领域，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有重大的科学研究价值和广阔的应用前景。一般情形下，微波电子技术频率低于200GHz，光子技术频率高于10THz，这使得太赫兹辐射源成为THz技术发展的关键及瓶颈。因此，如何研制出性能优良的太赫兹辐射源已成为科研工作者亟待解决的实际问题。太赫兹辐射源作为未来应用的有力工具受到了广泛关注，是太赫兹技术最关键领域之一；获得高效率(能量)太赫兹辐射源，已成为太赫兹技术及其应用领域的关键。在许多相干太赫兹产生的电子和光学方法中，目前，太赫兹参量振荡器通常利用大能量的脉冲Nd:YAG激光器作为泵浦源，利用铌酸锂(LiNbO3)或掺氧化镁铌酸锂(MgO:LiNbO3)作为非线性晶体在谐振腔内通过非共线相位匹配产生参量振荡，并通过硅棱镜耦合或垂直晶体表面输出太赫兹波，调节入射光角度或谐振腔可以实现太赫兹波的调谐(参考Jun-ichiShikat等2000年发表在IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques的文章Tunableterahertz-waveparametricoscillatorsusingLiNbO3andMgO:LiNbO3crystals)。为进一步降低太赫兹参量振荡器的阈值并减小装置的体积，有人利用PPLN作为非线性晶体，并将其置于激光谐振腔内，激光器与参量振荡器共用谐振腔，即采用内腔泵浦方式，实现了高重复频率的太赫兹波输出(参考T.J.Edwards等2006年发表在OpticsExpress的文章Compactsourceofcontinuouslyandwidely-tunableterahertzradiation)。国内多家单位在脉冲激光器泵浦的太赫兹参量振荡器方面也做了大量的理论和实验研究工作(参考刘磊等2012年发表在“激光与光电子学进展”的文章“太赫兹波参量振荡器研究进展”)。太赫兹的产生有光电导，光整流，自由电子激光器，非线性参量过程，差频等多种方法，其中利用差频获得太赫兹波最大优点是没有阈值，设备容易搭建，容易实现差频转换，便于工程化，使得在脉宽为纳秒的激光脉冲泵浦下产生太赫兹，有着广泛的发展空间和应用前景。目前获得两波长相近的信号光比较成熟和容易实现的方法有：（1）双波长运转的钛宝石激光器，（2）工作在简并点附近的光参量振荡器，（3）利用双非线性晶体实现双信号光运转的参量振荡器，（4）利用双周期或者级联周期的周期极化晶体实现双信号光运转的参量振荡器。非线性光学差频产生(DifferenceFrequencyGeneration，DFG)具有宽度可调谐、低成本、结构紧凑、室温下稳定运转、易于实现等特性，逐渐为科研工作者青睐。在DFG中，通过二阶非线性相互作用过程以产生太赫兹辐射。非线性光学变换中，晶体吸收致使差频量子转换效率低，选择非线性晶体应考虑下列因素：宽波段范围泵浦光；太赫兹波段吸收系数小；非线性系数大；宽波段相位匹配；易生长大尺寸、高质量晶体；光损伤阈值高；较好的物理化学特性；适于加工、镀膜等。在3-5μm波段最常用有MgO：LN、PPLN等，周期结构PPLN晶体成本低，国内生长技术已十分成熟，达到国际先进水平，其高增益、无走离等优点广泛用于连续及高重复DFG红外光源系统中。但是，基于在非线性晶体中进行差频的方案，需要两个波长相近的激光光源，无法保证在利用固态激光器双波长运转的情况下，也能保证波长的稳定输出，且无法从根本上实现小型化，即便是对于较为紧凑的内腔泵浦太赫兹参量振荡器，由于产生激光的晶体和实现频率变换的晶体并非一块晶体，谐振腔也并非共用，在一定程度上无法有效压缩整个装置的体积。同时现有的传统太赫兹参量振荡器相位匹配方式大多采用非共线相位匹配，但太赫兹波需要采用硅棱镜耦合输出或需要设计复杂的晶体表面输出结构；太赫兹参量振荡器的调谐需要改变泵浦方向或整个参量振荡器谐振腔的角度，机械结构的调整不利于整体器件的稳定性。
技术实现思路
本申请提供了一种太赫兹波的生成装置，以解决现有太赫兹波生成装置的机械结构不利于整体器件的稳定性的问题。本申请提供了一种太赫兹波的生成装置，所述装置包括：第一腔镜、侧泵模块、调Q模块、第二腔镜、拉曼晶体、多周期极化晶体、太赫兹波输出镜和第三腔镜；其中，所述第一腔镜与所述第二腔镜形成第一腔室；所述侧泵模块与所述调Q模块设置于所述第一腔室内，构成调Q激光器；所述第二腔室和所述第三腔室形成第二腔室；所述拉曼晶体、所述多周期极化晶体和所述太赫兹波输出镜设置于所述第二腔室内；按照激光从左至右的传播方向，所述第一腔室位于所述第二腔室的左侧。可选地，所述装置还包括：步进电机；所述步进电机与所述多周期极化晶体电连接。可选地，所述第一腔镜为平凹镜，所述第一腔镜镀有对波长为1066nm的激光高反射的高反膜；所述第一腔镜的焦距为1000mm。可选地，所述侧泵模块采用可调谐功率的LD，所述LD的最大功率为500W；所述侧泵模块中的激光晶体为Nd：YAG或者Nd:YVO4，其中，Nd：YAG的浓度为0.5-at%，Nd:YVO4的浓度为1.2-at%，所述激光晶体的长度均采用5mm-50mm。可选地，所述调Q模块采用重复频率为10KHz-30KHz的调Q声光模块。可选地，所述第二腔镜镀有对波长为1066nm的激光高透的增透膜；所述第二腔室镀有对波长为1097nm的激光高反射的高反射膜；所述第二腔室镀有对波长为1178nm的激光高透的增透膜。可选地，所述拉曼晶体采用沿c轴或者平行于c轴切割的YVO4，所述YVO4的长度为5mm-20mm。可选地，所述多周期极化晶体采用带有MgO的PPLN、PPLT、PPSLT中的一种；所述多周期极化晶体的极化反转畴周期为98μm-130μm；所述多周期极化晶体的尺寸为适应腔模式的长度即可。可选地，所述太赫兹波输出镜采用离轴抛物面镜；所述太赫兹波输出镜的中心轴与所述第二腔室中激光的光路重合，且所述太赫兹波输出镜具有通光孔，所述通光孔的直径为1-3mm；所述太赫兹波输出镜的反射面镀有反射膜；所述太赫兹波输出镜的离轴角度为45°，以使反射的太赫兹波垂直于所述中心轴输出所述第二腔室的外部。可选地，所述第三腔镜镀有对波长为1066nm的激光高透的增透膜；所述第三腔室镀有对波长为1097nm的激光高反射的高反射膜；所述第三腔室镀有对波长为1178nm的激光高透的增透膜。...

【技术保护点】
1.一种太赫兹波的生成装置，其特征在于，所述装置包括：第一腔镜（1）、侧泵模块（2）、调Q模块（3）、第二腔镜（4）、拉曼晶体（5）、多周期极化晶体（6）、太赫兹波输出镜（7）和第三腔镜（8）；/n其中，所述第一腔镜（1）与所述第二腔镜（4）形成第一腔室；所述侧泵模块（2）与所述调Q模块（3）设置于所述第一腔室内，构成调Q激光器；/n所述第二腔室（4）和所述第三腔室（8）形成第二腔室；所述拉曼晶体（5）、所述多周期极化晶体（6）和所述太赫兹波输出镜（7）设置于所述第二腔室内；/n按照激光从左至右的传播方向，所述第一腔室位于所述第二腔室的左侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹波的生成装置，其特征在于，所述装置包括：第一腔镜（1）、侧泵模块（2）、调Q模块（3）、第二腔镜（4）、拉曼晶体（5）、多周期极化晶体（6）、太赫兹波输出镜（7）和第三腔镜（8）；
其中，所述第一腔镜（1）与所述第二腔镜（4）形成第一腔室；所述侧泵模块（2）与所述调Q模块（3）设置于所述第一腔室内，构成调Q激光器；
所述第二腔室（4）和所述第三腔室（8）形成第二腔室；所述拉曼晶体（5）、所述多周期极化晶体（6）和所述太赫兹波输出镜（7）设置于所述第二腔室内；
按照激光从左至右的传播方向，所述第一腔室位于所述第二腔室的左侧。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：步进电机（9）；
所述步进电机（9）与所述多周期极化晶体（6）电连接。


3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一腔镜（1）为平凹镜，所述第一腔镜（1）镀有对波长为1066nm的激光高反射的高反膜；所述第一腔镜（1）的焦距为1000mm。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述侧泵模块（2）采用可调谐功率的LD，所述LD的最大功率为500W；
所述侧泵模块（2）中的激光晶体为Nd：YAG或者Nd:YVO4，其中，Nd：YAG的浓度为0.5-at%，Nd:YVO4的浓度为1.2-at%，所述激光晶体的长度均采用5mm-50mm。


5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调Q模块（3）采用重复频率为10KHz-30KHz的调Q声...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁建，陈付志，
申请(专利权)人：南京南智芯光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32