[发明专利]基于单块周期极化晶体输出双波长激光和太赫兹波的装置

权利要求书

1.一种基于单块周期极化晶体输出双波长激光和太赫兹波的装置，其特征在于，该装置包括全反镜(1)、侧泵激光头(2)、声光Q开关(3)、平凹镜(4)、周期极化晶体(5)、控温炉(6)和平面输出镜(7)，其中控温炉(6)用于控制周期极化晶体(5)的工作温度，全反镜(1)、侧泵激光头(2)、声光Q开关(3)、平凹镜(4)、周期极化晶体(5)和平面输出镜(7)依次排列于同一光路上，平凹镜(4)的平面S1朝向声光Q开关(3)，平凹镜(4)的凹面S2朝向周期极化晶体(5)。

2.根据权利要求1所述的基于单块周期极化晶体输出双波长激光和太赫兹波的装置，其特征在于，所述全反镜(1)的表面镀对1064nm高反的薄膜，所述声光Q开关(3)的表面镀对1064nm增透的薄膜，所述平凹镜(4)的平面S1镀对1064nm增透的薄膜，所述平凹镜(4)的凹面S2镀对1064nm增透、1450～1550nm高反、3500～4000nm高反的薄膜，所述周期极化晶体(5)两端面镀对1064nm、1450～1550nm和3500～4000nm增透的薄膜，所述平面输出镜(7)的表面镀对1064nm和1450～1550nm高反且对3500～4000nm增透的薄膜。

3.根据权利要求1或2所述的基于单块周期极化晶体输出双波长激光和太赫兹波的装置，其特征在于，所述周期极化晶体(5)采用的材料为PPMgLN晶体，其尺寸为50×5×1mm³，工作于100℃。

4.根据权利要求1或2所述的基于单块周期极化晶体输出双波长激光和太赫兹波的装置，其特征在于，所述周期极化晶体(5)在长度方向上分为L1、L2和L3三个区域，L1区域长度为15mm，极化周期Λ1为29.5μm，畴壁垂直于光轴；L2区域长度为15mm，极化周期Λ2为29.8μm，畴壁垂直于光轴；L3区域长度为20mm，极化周期Λ3为20.9μm，畴壁与光轴方向夹角α为23.3°。

5.根据权利要求1所述的基于单块周期极化晶体输出双波长激光和太赫兹波的装置，其特征在于，所述全反镜(1)、侧泵激光头(2)、声光Q开关(3)、平凹镜(4)和平面输出镜(7)构成1064nm激光谐振腔，其中平凹镜(4)插入到1064nm谐振腔中可补偿侧泵激光头(2)的热透镜效应，提高1064nm激光的光束质量。

6.根据权利要求1所述的基于单块周期极化晶体输出双波长激光和太赫兹波的装置，其特征在于，所述平凹镜(4)、周期极化晶体(5)和平面输出镜(7)构成光参量振荡器谐振腔，该光参量振荡器谐振腔对信号光单共振。

7.根据权利要求5和6所述的基于单块周期极化晶体输出双波长激光和太赫兹波的装置，其特征在于，所述1064nm激光谐振腔振荡产生的1064nm激光对周期极化晶体(5)的L1区域和L2区域进行腔内泵浦，产生双信号光λ_s1、λ_s2和双闲频光λ_i1、λ_i2；信号光λ_s1、λ_s2波长分别为1.488μm和1.507μm，双闲频光λ_i1、λ_i2波长分别为3.734μm和3.620μm；当1064nm激光超过双信号光λ_s1、λ_s2的振荡阈值时，双信号光λ_s1、λ_s2在光参量振荡器谐振腔的作用下开始振荡并在光参量振荡器谐振腔内往返传播，双闲频光λ_i1、λ_i2则从平面输出镜(7)透射出去，获得双波长中红外激光输出。

8.根据权利要求7所述的基于单块周期极化晶体输出双波长激光和太赫兹波的装置，其特征在于，所述双信号光λ_s1、λ_s2，当双信号光λ_s1、λ_s2在OPO谐振腔内振荡时，会在腔内产生很高的功率；由于光参量振荡器谐振腔为凹面—平面谐振腔结构，腔内振荡的双信号光λ_s1、λ_s2在周期极化晶体(5)的L3区域附近聚焦，因此双信号光λ_s1、λ_s2在L3区域会发生腔内差频过程，转换为太赫兹辐射；太赫兹辐射的频率为2.54THz，从周期极化晶体(5)的L3区域的两侧面以垂直于周期极化晶体(5)侧面的方向辐射出去。