[发明专利]基于罗兰圆的快速调谐太赫兹参量振荡辐射源装置及方法

权利要求书

1.一种基于罗兰圆的快速可调谐太赫兹参量振荡辐射源装置，包括有激光器(1)和接收激光器(1)出射光的由聚焦凸透镜(2)和聚焦凹透镜(3)组成的聚焦透镜组，其特征在于，还设置有：

掺氧化镁铌酸锂晶体(10)，为等腰梯形结构，用于输出不同频率的太赫兹波；

第一泵浦光高反镜(4)和第二泵浦光高反镜(5)，依次设置在所述聚焦透镜组的出射光路上，用于将聚焦透镜组输出的泵浦光送入到掺氧化镁铌酸锂晶体(10)内；

环形腔参量振荡器，用于使掺氧化镁铌酸锂晶体(10)输出不同频率的太赫兹波，包括有依次设置并与所述的掺氧化镁铌酸锂晶体(10)共同形成环形光路的第一环形腔腔镜(6)、可旋转电控振镜(7)、第二环形腔腔镜(8)和第三环形腔腔镜(9)，其中，所述的第一环形腔腔镜(6)位于第二泵浦光高反镜(5)和可旋转电控振镜(7)的反射光路上，所述的第三环形腔腔镜(9)位于通过掺氧化镁铌酸锂晶体(10)的泵浦光反射光路和掺氧化镁铌酸锂晶体(10)的Stokes光出射光路上，所述的第二环形腔腔镜(8)位于第三环形腔腔镜(9)的反射光路上，所述的可旋转电控振镜(7)位于第二环形腔腔镜(8)的反射光路上；

激光接收器(11)，设置在环形腔参量振荡器中第二环形腔腔镜(8)的出射光路上，用于接收第二环形腔腔镜(8)的透射光；

计算机(12)，通过数据采集卡连接环形腔参量振荡器中的可旋转电控振镜(7)，用于控制可旋转电控振镜(7)上的电压，达到改变可旋转电控振镜(7)的旋转角度，从而使掺氧化镁铌酸锂晶体(10)输出不同频率的太赫兹波。

2.根据权利要求1所述的基于罗兰圆的快速可调谐太赫兹参量振荡辐射源装置，其特征在于，所述的激光器(1)为掺钕钇铝石榴石Nd:YAG调Q激光器，输出波长为1064nm，脉宽为ns量级，偏振态为沿z轴方向偏振的线偏振光。

3.根据权利要求1所述的基于罗兰圆的快速可调谐太赫兹参量振荡辐射源装置，其特征在于，所述的第一泵浦光高反镜(4)和第二泵浦光高反镜(5)均镀1064nm高反膜。

4.根据权利要求1所述的基于罗兰圆的快速可调谐太赫兹参量振荡辐射源装置，其特征在于，所述的掺氧化镁铌酸锂晶体(10)的分子式为MgO:LiNbO₃或MgO:LN，产生的太赫兹波由垂直于掺氧化镁铌酸锂晶体(10)表面的方向输出，所述的环形腔参量振荡器满足罗兰圆结构，即光线在掺氧化镁铌酸锂晶体中的交叉点相对于第一环形腔腔镜(6)、第二环形腔腔镜(8)和第三环形腔腔镜(9)的镜像点都位于圆周上，所述可旋转电控振镜(7)位于圆的切线位置。

5.根据权利要求1所述的基于罗兰圆的快速可调谐太赫兹参量振荡辐射源装置，其特征在于，所述的激光接收器(11)为1064nm激光接收器。

6.根据权利要求1所述的基于罗兰圆的快速可调谐太赫兹参量振荡辐射源装置，其特征在于，所述的第一环形腔腔镜(6)和第二环形腔腔镜(8)均是分别镀1064nm高透膜和1067-1076nm高反膜，所述的可旋转电控振镜(7)和第三环形腔腔镜(9)均是镀1064-1076nm高反膜。

7.根据权利要求1所述的基于罗兰圆的快速可调谐太赫兹参量振荡辐射源装置，其特征在于，所述等腰梯形结构的掺氧化镁铌酸锂晶体(10)的两个等腰面的延长线与底面的夹角为65°，所述的掺氧化镁铌酸锂晶体(10)的掺杂浓度为5mol％。

8.根据权利要求1所述的基于罗兰圆的快速可调谐太赫兹参量振荡辐射源装置，其特征在于，入射到掺氧化镁铌酸锂晶体(10)的泵浦光是沿垂直于等腰梯形结构的掺氧化镁铌酸锂晶体(10)的等腰面的方向通光。

9.根据权利要求1所述的基于罗兰圆的快速可调谐太赫兹参量振荡辐射源装置，其特征在于，所述掺氧化镁铌酸锂晶体(10)的通光面和太赫兹波的出射面均为光学抛光面，所述掺氧化镁铌酸锂晶体(10)的晶轴方向平行于泵浦光的偏振方向。

10.一种用于权利要求1所述的基于罗兰圆的快速可调谐太赫兹参量振荡辐射源装置的方法，其特征在于，是借助于基于罗兰圆的快速调谐太赫兹辐射源实现，包括以下过程：采用Nd:YAG调Q激光器产生偏振方向沿z轴方向的1064nm线偏振光，经过聚焦透镜组缩束，经泵浦光高反镜反射到环形腔参量振荡器中，并通过泵浦光高反镜反射调整环形腔参量振荡器和入射光角度使得泵浦光垂直于梯形掺氧化镁铌酸锂晶体的等腰面入射，由掺氧化镁铌酸锂晶体产生Stokes光，Stokes光经过由三个环形腔腔镜和一个可旋转电控振镜构成的环形回路，在环形腔参量振荡器中谐振；泵浦光和Stokes光在掺氧化镁铌酸锂晶体表面发生全反射，太赫兹波则垂直掺氧化镁铌酸锂晶体表面输出；当改变可旋转电控振镜上的电压时，可旋转电控振镜转动一个微小角度，由于采用罗兰圆结构，环形腔参量振荡器中不同方向的Stokes光起振，得到的光与泵浦光的夹角不同，从而产生不同频率的太赫兹波，是通过计算机调节控制可旋转电控振镜上的电压，改变Stokes光的振荡频率，从而实现高功率、快速可连续调谐的太赫兹波输出。