專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多頻率太赫茲光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太赫茲波源技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種多頻率太赫茲光源
裝置。
背景技術(shù)：
太赫茲(Terahertz, THz， ITHz = 1012Hz)THz波輻射通常指的是頻率在0. ITHz 10THz區(qū)間的電磁輻射，其波段位于微波和紅外光之間，屬于遠(yuǎn)紅外線(xiàn)和亞毫米波范疇。長(zhǎng) 期以來(lái)，由于缺乏有效的THz波的產(chǎn)生及檢測(cè)方法，人們對(duì)該波段電磁輻射了解非常有限， 所以雖然在電磁頻譜上THz波段兩側(cè)的紅外和微波輻射技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是THz技術(shù) 基本上還是一個(gè)空白。 近十幾年來(lái)，超快激光技術(shù)的迅速發(fā)展極大地促進(jìn)了 THz波輻射的機(jī)理研究、檢 測(cè)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。這一曾被稱(chēng)為"THz空白"的電磁波段領(lǐng)域，近年來(lái)取得了許多 進(jìn)展。由于THz波在電磁波譜中位置的特殊性，THz波正好處于宏觀經(jīng)典理論向微觀量子 理論的過(guò)渡區(qū)，是一種新的具有許多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的輻射源，具有量子能量低、信噪比很高、頻 率范圍很寬等一系列特殊的性質(zhì)，在國(guó)際上，它已成為一個(gè)最重要的和活躍的交叉前沿學(xué) 科，不僅在學(xué)術(shù)界有著重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，而且在材料科學(xué)、分層成像技術(shù)、寬帶通信、化學(xué)和 生物的檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷以及國(guó)家安全檢查等方面都有著極其重要的應(yīng)用前景。 目前，THz波產(chǎn)生包括光電導(dǎo)、光整流、自由電子激光器、非線(xiàn)性參量過(guò)程、非線(xiàn)性 差頻等多種方法，其中利用非線(xiàn)性光學(xué)頻率變換技術(shù)，獲得兩個(gè)波長(zhǎng)相近的信號(hào)光是比較 成熟的方法。但發(fā)現(xiàn)的幾種THz波產(chǎn)生機(jī)制雖然都能產(chǎn)生太赫茲的輻射，但是其所產(chǎn)生的 THz波頻率都是單個(gè)頻率，且光電轉(zhuǎn)換效率低，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際某些應(yīng)用中的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的太赫茲光源輸出頻率單一且 光電轉(zhuǎn)換效率低的缺陷，提供一種光電轉(zhuǎn)換效率較高、寬帶可調(diào)的多頻率太赫茲光源裝置。 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種多頻率太赫茲光源裝置，其包括飛 秒脈沖激光器、半波片、聚焦透鏡以及非周期極化晶體；所述半波片及聚焦透鏡依次設(shè)置于 飛秒脈沖激光器及非周期極化晶體之間，所述非周期極化晶體為鈮酸鋰晶體，并固定于一 溫控爐中。 進(jìn)一步，在所述多頻率太赫茲光源裝置中，所述飛秒脈沖激光器為輸出波長(zhǎng)為 800nm，脈寬為200fs，重復(fù)頻率為76MHz的摻鈦藍(lán)寶石飛秒激光器。 進(jìn)一步，在所述多頻率太赫茲光源裝置中，所述裝置還包括一用于調(diào)整所述非周 期極化晶體的位置的高精密五維調(diào)整架。 進(jìn)一步，在所述多頻率太赫茲光源裝置中，所述半波片為石英片制成，用于調(diào)整入 射光的偏振方向。 進(jìn)一步，在所述多頻率太赫茲光源裝置中，所述非周期極化晶體的長(zhǎng)度為1. 2mm，寬度為10mm，厚度為lmm。 本實(shí)用新型的多頻率太赫茲光源裝置實(shí)現(xiàn)了寬帶可調(diào)且功率接近相等的多頻率 太赫茲光的輸出，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光電轉(zhuǎn)換效率較高。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中 圖1是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的多頻率太赫茲光源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中非周期極化晶體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1，圖1是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的多頻率太赫茲光源裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖。 本實(shí)用新型的多頻率太赫茲光源裝置包括飛秒脈沖激光器1、半波片2、聚焦透鏡
3、 非周期極化晶體4。 其中，飛秒脈沖激光器1為泵浦激光源，用于產(chǎn)生飛秒(femto second, fs， 1 fs = 10—15s)脈沖激光光束，本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中飛秒脈沖激光器1選取輸出波長(zhǎng)為800nm， 脈沖寬度為200fs，重復(fù)頻率為76MHz的摻鈦藍(lán)寶石(Ti:S即phire)飛秒激光器。 半波片2及聚焦透鏡3依次設(shè)置于飛秒脈沖激光器1及非周期極化晶體4之間， 其中半波片2為石英片制成，用于調(diào)整入射光的偏振方向，使其與非周期極化晶體4的光軸 平行。當(dāng)入射光振動(dòng)平面與半波片2光軸間的夾角為e角，則光線(xiàn)穿過(guò)半波片2后的出射 光振動(dòng)平面相對(duì)入射光的振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)了 2 e角；聚焦透鏡3用于將飛秒脈沖激光束聚焦 射入非周期極化晶體4的中心。 非周期極化晶體4為非周期極化鈮酸鋰晶體(APPLN)，請(qǐng)參閱圖2，圖2是圖1中非 周期極化晶體4的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，白色區(qū)域表示該區(qū)域非周期極化晶體4的自發(fā)極化強(qiáng) 度方向朝上，灰色區(qū)域表示為其自發(fā)極化強(qiáng)度方向朝下。非周期極化晶體4的尺寸為1. 2mm 長(zhǎng)，10mm寬，lmm厚，其非周期結(jié)構(gòu)是基于Floor和Ceil兩個(gè)基礎(chǔ)函數(shù)而建立的一種非周期
結(jié)構(gòu)函數(shù)<formula>formula see original document page 4</formula>其中，周期函數(shù)<formula>formula see original document page 4</formula>根據(jù)需求頻率模式數(shù)，n為頻率模式數(shù) 目，D所述非周期極化晶體結(jié)構(gòu)中的最小電疇寬度。 D是非周期極化晶體4結(jié)構(gòu)中的最小電疇寬度，本實(shí)施例中，該電疇寬度D為
4. 5 li m。 本實(shí)用新型的多頻率太赫茲光源裝置工作時(shí)，先由飛秒脈沖激光器1輸出波長(zhǎng)為 800nm，脈寬為200"的飛秒脈沖激光光束(為偏振方向一定的線(xiàn)性光)，該飛秒脈沖激光光 束經(jīng)過(guò)半波片調(diào)節(jié)偏振方向、聚焦透鏡3聚焦射入到非周期極化晶體4的中心，此時(shí)該飛秒 脈沖激光光束的各個(gè)單色分量之間會(huì)在非線(xiàn)性介質(zhì)即非周期極化晶體4中通過(guò)差頻振蕩 現(xiàn)象產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的電極化場(chǎng)，該電極化場(chǎng)將輻射低頻電磁波(光學(xué)整流效應(yīng))。即 本實(shí)施例中該飛秒脈沖激光光束在非周期極化晶體4中通過(guò)光學(xué)整流二階非線(xiàn)性效應(yīng)產(chǎn) 生多頻率太赫茲光輻射。通過(guò)優(yōu)化該結(jié)構(gòu)函數(shù)中最小電疇寬度D，可以得到三個(gè)功率接近相等的多頻率模式太赫茲光波。 本實(shí)施例中，非周期極化晶體4固定在一控溫爐中，該控溫爐的溫度可調(diào)范圍為 40 200°C ;所述多頻率太赫茲光源裝置還包括一高精密五維調(diào)整架，用于調(diào)整所述非周期 極化晶體的位置。 通過(guò)調(diào)節(jié)所述控溫爐和高精密五維調(diào)整架改變非周期極化晶體4的位置及非線(xiàn) 性晶體4的溫度(可調(diào)范圍40 200°C )，可實(shí)現(xiàn)寬帶連續(xù)可調(diào)諧的多頻率太赫茲光輻射。 可以理解，本實(shí)用新型還可利用脈沖太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)裝置測(cè)量其輸出的多頻 率模式太赫茲波光源的特性。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用飛秒脈沖激光器1產(chǎn)生飛秒激光射入非周期極
化晶體4，通過(guò)在非周期極化晶體4中發(fā)生光學(xué)整流二階非線(xiàn)性效應(yīng)及優(yōu)化非周期極化晶
體4的結(jié)構(gòu)函數(shù)中最小電疇寬度D，從而輸出峰值相等的多頻率太赫茲光輻射，實(shí)現(xiàn)了寬帶
可調(diào)且功率接近相等的多頻率太赫茲光的輸出，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光電轉(zhuǎn)換效率較高。 以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本
領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則
之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種多頻率太赫茲光源裝置，其特征在于，所述裝置包括飛秒脈沖激光器、半波片、聚焦透鏡以及非周期極化晶體；所述半波片及聚焦透鏡依次設(shè)置于飛秒脈沖激光器及非周期極化晶體之間，所述非周期極化晶體為鈮酸鋰晶體，并固定于一溫控爐中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻率太赫茲光源裝置，其特征在于，所述飛秒脈沖激光器 為輸出波長(zhǎng)為800nm，脈寬為200fs，重復(fù)頻率為76MHz的摻鈦藍(lán)寶石飛秒激光器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻率太赫茲光源裝置，其特征在于，所述裝置還包括一用 于調(diào)整所述非周期極化晶體的位置的五維調(diào)整架。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻率太赫茲光源裝置，其特征在于，所述半波片為石英片 制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻率太赫茲光源裝置，其特征在于，所述非周期極化晶體 的長(zhǎng)度為1. 2mm，寬度為10mm，厚度為lmm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種多頻率太赫茲光源裝置，所述裝置包括飛秒脈沖激光器、半波片、聚焦透鏡以及非周期極化晶體；所述半波片及聚焦透鏡依次設(shè)置于飛秒脈沖激光器及非周期極化晶體之間，所述非周期極化晶體為鈮酸鋰晶體，并固定于一溫控爐中。本實(shí)用新型的多頻率太赫茲光源裝置實(shí)現(xiàn)了寬帶可調(diào)且功率接近相等的多頻率太赫茲光的輸出，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光電轉(zhuǎn)換效率較高。
文檔編號(hào)H01S3/10GK201549761SQ20092026033
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者張敏, 王純棟, 蘇紅, 阮雙琛, 陳梓昱, 陳瓊州 申請(qǐng)人:蘇紅;王純棟;陳梓昱;陳瓊州;張敏;阮雙琛;深圳大學(xué)