【技术实现步骤摘要】
一种基于磷锗锌晶体非共线相位匹配差频的太赫兹源
本专利技术属于非线性光学频率变换
，具体涉及一种通过采用小角度夹角非共线相位匹配的方式显著提高磷锗锌晶体中差频的有效非线性系数，从而获得高效率太赫兹波输出的方法。
技术介绍
太赫兹(THz)科技享有“改变未来世界的十大技术之一”的美誉，其应用研究领域非常广泛。然而，由于缺乏高效稳定的THz发射天线和辐射源，导致目前在许多应用领域还无法实现商业化，这需要我们在辐射源的创新和改进工作上付出更多努力。目前，有效产生太赫兹波的技术手段大致分为光学手段和电学手段。其中，光学手段的非线性差频(DFG)产生太赫兹波具有较高出射功率、波长连续可调谐、线宽窄、可室温运转等优点。对于双折射晶体，人们通常采用共线相位匹配的方式实现差频产生太赫兹波，对于缺乏双折射性的晶体，人们通常采用非共线相位匹配的方式实现差频产生太赫兹波。然而，在双折射晶体的共线相位匹配中，由于有效非线性系数与相位匹配角有关，其值将受到相位匹配角的严格限制，整个差频过程往往不能在较高的有效非线性系数下进行。为了差频作...
【技术保护点】
1.一种基于磷锗锌晶体非共线相位匹配差频的太赫兹源，其特征在于，包括依次设置的固定波长激光器(1)、旋转反射镜(4)、第一凸透镜(5)、第二凸透镜(6)和磷锗锌晶体(7)；所述固定波长激光器(1)和旋转反射镜(4)的同一侧分别设置有可变波长激光器(2)和固定反射镜(3)；通过调节所述可变波长激光器(2)发出的可变波长激光，所述固定波长激光器(1)发出的固定波长激光与可变波长激光频率差在1.88-4.49THz连续可调；可变波长激光经过所述固定反射镜(3)反射到所述旋转反射镜(4)，再次反射后离轴入射至由所述第一凸透镜(5)和第二凸透镜(6)构成的望远镜成像系统；固定波长激光...
【技术特征摘要】
1.一种基于磷锗锌晶体非共线相位匹配差频的太赫兹源，其特征在于，包括依次设置的固定波长激光器(1)、旋转反射镜(4)、第一凸透镜(5)、第二凸透镜(6)和磷锗锌晶体(7)；所述固定波长激光器(1)和旋转反射镜(4)的同一侧分别设置有可变波长激光器(2)和固定反射镜(3)；通过调节所述可变波长激光器(2)发出的可变波长激光，所述固定波长激光器(1)发出的固定波长激光与可变波长激光频率差在1.88-4.49THz连续可调；可变波长激光经过所述固定反射镜(3)反射到所述旋转反射镜(4)，再次反射后离轴入射至由所述第一凸透镜(5)和第二凸透镜(6)构成的望远镜成像系统；固定波长激光透过旋转反射镜(4)后沿系统光轴入射至由第一凸透镜(5)和第二凸透镜(6)构成的望远镜成像系统；经过望远镜成像系统后的固定波长激光与可变波长激光以非共线形式入射到所述磷锗锌晶体(7)中发生差频互作用；
望远镜成像系统中第一凸透镜(5)与旋转反射镜(4)的距离以及第二凸透镜(6)与磷锗锌晶体(7)中互作用位置的距离均与两个凸透镜的焦距f相同，且两凸透镜之间的间距为2f，因此该望远镜成像系统能够实现1:1成像，将旋转反射镜(4)处的轴向固定波长激光和离轴可变波长激光的光斑大小及传输方向在磷锗锌晶体(7)中复现，实现非共线相位匹配。
2.根据权利要求1所述的一种基于磷锗锌晶体非共线相位匹配差频的太赫兹源，其特征在于，参与互作用的固定波长激光在磷锗锌晶体(7)中为寻常光，传播方向(即望远镜成像系统的光轴方向)沿磷锗锌晶体x轴与y轴的角平分线方向，与z轴垂直；可变波长激光在磷锗锌晶体(7)内为非寻常光，其传播方向在固定波长激光传播方向与磷锗锌晶体z轴构成的平面内，且与磷锗锌晶体z轴夹角为θ，与固定波长激光传播方向夹角为ψ，ψ＝π/2-θ；固定波长激光和可变波长激光非共线差频产生太赫兹波采用II类相位匹配方式(o-e→o)，产生的太赫兹波为寻常光，其传播方向与固定波长激光传播方向的夹角为α；该差频过程的有效非线性系数计算式为其中为固定波长激光传播方向与磷锗锌晶体(7)x轴的夹角，由于此时θ＝90°，有效非线性系数达到最大值d36，差频效率最高；
固定波长激光、可变波长激光及太赫兹波满足关系：
ω1、ω2和ω3分别为上述三波的角频率，...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟凯，李方杰，乔鸿展，张献中，刘科飞，徐德刚，姚建铨，肖勇，张春艳，李召阳，
申请(专利权)人：天津大学，北京遥感设备研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12
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