[发明专利]固体单激光器双波长抽运光学差频太赫兹波产生装置

说明书

本发明提供一种固体单激光器双波长抽运光学差频太赫兹波产生装置，包括：基于双掺钬铥离子的单激光器，用于输出双波长抽运源；所述双波长抽运源是基于双掺钬铥离子自身的最强本征辐射波长下的钬激光和铥激光，由钬铥离子能量关联转移饱和放大产生输出；钬铥激光光束整形器，用于改变所述钬激光和所述铥激光的光斑大小，得到整形后双波长抽运源；光学差频器，用于在光学差频变换过程中利用所述整形后双波长抽运源产生太赫兹波；太赫兹波筛选器，用于滤除在完成光学差频变换过程后剩余的所述双波长抽运源，获得所述太赫兹波。本发明的固体单激光器双波长抽运光学差频太赫兹波产生装置可同时满足结构简单紧凑、稳定性好以及功率高。

技术领域

本发明实施例涉及太赫兹波技术领域，尤其涉及一种固体单激光器双波长抽运光学差频太赫兹波产生装置。

背景技术

太赫兹技术在物理、化学、生命科学等基础研究学科以及医学成像、安全检查、产品检测、空间通信、武器制导等应用学科都具有重要的研究价值和应用前景。

光学差频方法是产生太赫兹波的一种常用方法。在光学差频方法中，关键技术在于获取高功率、波长接近的双波长抽运源。双波长抽运源的获取方法通常包括单激光器双波长技术、双激光器双波长技术、单光学参量振荡器(optical parametric oscillator，OPO)双波长技术、单激光器与单OPO双波长技术以及双OPO双波长技术等。

单激光器双波长技术(如：二氧化碳气体单激光器双波长技术、钕离子固体单激光器双波长技术、镱离子固体单激光器双波长技术)对应的太赫兹产生装置虽然结构简单紧凑，但由于双波长抽运源是基于激光介质中单一离子不同分离能级之间增益竞争辐射在单一激光谐振腔中振荡及放大获得的，因此，工作稳定性差，且在激光谐振腔中通常需要附加精密波长选择器件，如标准具，故功率受限不易高功率输出。双激光器双波长技术、单光学参量振荡器双波长技术、单激光器与单OPO双波长技术以及双OPO双波长技术等对应的太赫兹产生装置虽然功率高，但有的需附加精准时间延迟系统和空间耦合系统，方可使三波(抽运光、信号光和THz波)满足空间与时间精准匹配，有的需要采用多次光学变频技术及复杂膜系结构，因此，结构复杂体积大,降低可靠性。

因此，现有双波长抽运光学差频太赫兹波产生技术存在不足，或者存在工作稳定性差、输出功率低，或者存在结构复杂体积大，不能同时满足结构简单紧凑、稳定性好以及功率高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种固体单激光器双波长抽运光学差频太赫兹波产生装置，解决现有双波长抽运光学差频太赫兹波产生技术中不能同时满足结构简单紧凑、稳定性好以及功率高的技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种固体单激光器双波长抽运光学差频太赫兹波产生装置，包括：依次连接的基于双掺钬铥离子的单激光器、钬铥激光光束整形器、光学差频器和太赫兹波筛选器；

基于双掺钬铥离子的单激光器，用于输出双波长抽运源；所述双波长抽运源是基于双掺钬铥离子自身的最强本征辐射波长下的钬激光和铥激光，由在钬铥离子能量关联转移饱和放大产生输出；所述双波长抽运源的产生原理有别于现有单激光器双波长抽运源，其不是基于双掺钬铥晶体中某单一离子不同分离能级之间增益竞争辐射，有效规避了分离能级之间增益竞争而引起双波长抽运源输出稳定性差；所述钬激光和铥激光分别作为光学差频太赫兹波产生的信号光和抽运光；

钬铥激光光束整形器，用于改变所述钬激光和所述铥激光的光斑大小，得到整形后双波长抽运源，优化所述整形后双波长抽运源在所述光学差频器中的功率密度；

光学差频器，用于在光学差频变换过程中利用所述整形后双波长抽运源产生太赫兹波；

太赫兹波筛选器，安装在所述光学差频器的输出端后面的光路中，用于滤除在完成光学差频变换过程后剩余的所述双波长抽运源，获得太赫兹波。