[发明专利]一种自选频种子激光注入的可调谐太赫兹波参量源

说明书

本发明提出了一种自选频种子激光注入的可调谐太赫兹波参量源，包括泵浦激光器、Stokes光产生晶体、THz波产生晶体，以及由旋转台，Stokes光产生晶体的形状为长条薄片型，一束泵浦光掠入射晶体侧面并发生全反射，构成交叉泵浦形式，利用交叉泵浦SPS的自选频效应，产生单波长的Stokes种子激光，输出的Stokes光和另一束泵浦光在等腰梯形的THz波产生晶体内相互作用，构成种子注入THz波参量发生器，产生THz波以垂直表面发射的形式耦合输出。其有益效果是：本发明无需另外的可调谐窄线宽种子激光源即可实现THz波的可调谐输出，并应适用于亚纳秒激光泵浦条件，降低系统经济成本，提高THz波的产生效率。

技术领域

本发明涉及太赫兹波激光源技术领域，特别是指一种自选频种子激光注入的可调谐太赫兹波参量源。

背景技术

太赫兹 (THz) 波是指波长范围为3000-30μm,频率范围为0.1~10 THz的电磁波。THz波介于红外线与微波之间，具有许多其它波段不具备的一系列特殊性质，其中最引人注目的是穿透性和指纹识别特性。THz波在有机大分子材料、布料、木材和陶瓷等很多在红外和可见光波段不透明的物质内具有很高的透过率，可以对它们进行穿透成像；许多大分子和极性分子在THz波段内具有特征吸收谱，以利用反射或透射波谱就可鉴别不同分子或物质。由此产生了THz波最重要的两方面应用：THz穿透成像及THz波谱测量。目前，THz波在许多基础和应用研究领域如生物医学、无损检测、环境监测、安全检查及反恐等方面都展现出重大科研价值和应用前景。在THz波谱技术应用中，高功率、窄线宽、宽带可调谐的THz波激光源是推动技术发展的重要研究方向。

基于受激电磁耦子散射（SPS）的THz波参量源能够产生高功率、宽带连续可调谐的相干 THz 波，并具有频率调谐简便、室温工作、结构紧凑易于集成、晶体和泵浦源技术非常成熟等特点。尤其是结合基于参量下转换原理的探测技术，可以在一个泵浦系统下集成THz波源和高灵敏THz波探测装置，能够提供10⁷以上的测量动态范围，使此技术在THz波谱测量应用上具有很大的技术优势。

研究表明，采用亚ns的窄脉冲宽度激光泵浦时，可有效抑制参量THz波源中的受激布里渊散射（SBS）过程的建立，相比于ns脉冲宽度的激光泵浦，THz波的产生效率可提升数十倍。并且短脉冲激光泵浦还能提高晶体损伤阈值，从而可提高泵浦功率密度。由于脉宽太短，亚ns脉冲激光泵浦不能通过THz波参量振荡器（TPO）的形式利用谐振腔进行选频，目前主流的方式是采用种子注入THz波发射器（is-TPG）的方式获得可调谐的THz波输出。但种子激光源一般为波长连续可调谐外腔半导体激光器，价格高昂，且输出功率较低。在THz波高频处，由于泵浦光和种子光间的夹角较大，有效作用长度较小，且高频处SPS的增益系数同中心频率处相比非常小，低功率的种子光难以实现成功的种子注入，会存在增益竞争的问题，严重影响THz波的调谐范围。综上，如何在亚ns泵浦条件下，获得经济高效的高功率Stokes光种子源是目前THz参量源研究中面临的重要问题。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的问题，提出一种基于薄片晶体结构和交叉泵浦SPS的自选频高功率Stokes种子激光注入的可调谐太赫兹波参量源，无需另外的窄线宽种子激光源即可实现THz波（20）的可调谐输出，降低系统经济成本，并能够适用于亚纳秒激光泵浦条件，提高THz波（20）的产生效率。

本发明的技术方案是这样实现的：一种自选频种子激光注入的可调谐太赫兹波参量源，包括泵浦激光器（1）、1/2λ波片A（2）、1/2λ波片B（4）、偏振分光棱镜（3）、缩束透镜组（5）、五块反射镜、旋转台（7）、Stokes光产生晶体（8）、扩束透镜组（9）、两块凸透镜、THz波产生晶体（16），反射镜分别为反射镜A（6）、反射镜B（12）、反射镜C（13）、反射镜D（14）、反射镜E（15），凸透镜为凸透镜A（10）和凸透镜B（11）；