[发明专利]一种基于优化级联差频的多频太赫兹波产生装置

权利要求书

1.一种基于优化级联差频的多频太赫兹波产生装置，其特征在于：包括第一泵浦源（1）和第二泵浦源（3），相位延迟系统，用于改变光路的第六反射镜（14）、第七反射镜（15），第五反射镜（9）；合束镜（10），PPLN晶体（12），扇形结构PPLN晶体（16），抛物面镜（19），所述扇形结构PPLN晶体（16）的极化周期分布不同，极化周期由Λ₁逐渐变化到Λ₂；

第一泵浦源（1）出射第一泵浦光（2），第二泵浦源（3）出射第二泵浦光（4），第一泵浦光（2）或第二泵浦光（4）中的一个经过相位延迟系统在合束镜（10）中混合为混频光（11）；混频光（11）入射到PPLN晶体（12）中，通过级联光学差频效应产生各阶级联光（13），各阶级联光（13）经过第六反射镜（14）、第七反射镜（15）后入射至扇形结构PPLN晶体（16）中，入射扇形结构PPLN晶体（16）的级联光（13）与X轴正方向的夹角为θ；级联光（13）在扇形结构PPLN晶体（16）中经级联光学差频效应产生太赫兹波（18）；改变级联光（13）在扇形结构PPLN晶体（16）的入射位置及入射角度可以得到多个频率的太赫兹波（18）；太赫兹波（18）经抛物面镜（19）耦合出；

第六反射镜（14）、第七反射镜（15）均为平面镜，且角度与位置皆可调，第五反射镜（9）对第二泵浦光（4）全反射；第六反射镜（14）与第七反射镜（15）对级联光（13）全反射；

光束传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于光束传播的平面，从第一泵浦源（1）出射的第一泵浦光（2）和从第二泵浦源（3）出射的第二泵浦光（4）的初始传播方向均为X轴正向，第二泵浦光（4）经过相位延迟系统和第五反射镜（9）的反射后的光束方向为Y轴正向；

第一泵浦源（1）采用Yb:YAG脉冲激光器，第一泵浦光（2）的频率为f₁ THz，偏振方向为Z轴；第二泵浦源（3）采用Yb:YAG脉冲激光器，第二泵浦光（4）的频率为f₂ THz，偏振方向为Z轴，第一泵浦光（2）和第二泵浦光（4）频率不同，第一泵浦光（2）和第二泵浦光（4）的频率差为（f₁-f₂）THz；所述PPLN晶体（12）、扇形结构PPLN晶体（16）均为长方体，在X-Y平面内为矩形，晶体光轴沿Z轴，PPLN晶体的极化周期为237.21 μm，PPLN晶体的尺寸为X×Y×Z为40mm×6mm×2mm；扇形结构PPLN晶体为长方体，在X-Y平面内为矩形，晶体光轴沿Z轴，扇形结构PPLN晶体的级化周期由Λ₁逐渐变化到Λ₂ ，Λ₁为260 μm，Λ₂ 为10 μm，极化周期分布满足从1阶Stokes级联差频到高阶Stokes级联差频的相位失配沿级联光在晶体内的传播方向逐阶等于0；

所述抛物面镜（19），中心开设仅允许级联光（13）穿过的小孔，所述的级联光（13）是由各阶级联光混合而成的混频光，相邻阶级联光的频率差为（f₁-f₂）THz；

改变第七反射镜（15）的位置和角度，可以改变级联光（13）入射至扇形结构PPLN晶体（16）的位置和入射角θ的大小，从而改变级联光（13）在PPLN晶体（16）中所经过的极化周期的大小，继而得到不同频率的太赫兹波（18），太赫兹波（18）的频率可以是n×（f₁-f₂）THz，n为正整数。

2.根据权利要求1所述的基于优化级联差频的多频太赫兹波产生装置，其特征在于：相位延迟系统由第一反射镜（5）、第二反射镜（6）、第三反射镜（7）和第四反射镜（8）组成；从第二泵浦源（3）出射的第二泵浦光（4）经过由第一反射镜（5）、第二反射镜（6）、第三反射镜（7）及第四反射镜（8）组成的相位延迟系统，再经过第五反射镜（9）进入合束镜（10）。

3.根据权利要求2所述的一种基于优化级联差频的多频太赫兹波产生装置，其特征在于：所述第一反射镜（5）、第二反射镜（6）、第三反射镜（7）、第四反射镜（8）、第五反射镜（9）均为平面镜，且角度与位置皆可调；第一反射镜（5）、第二反射镜（6）、第三反射镜（7）、第四反射镜（8）对第二泵浦光（4）全反射。