[发明专利]利用硫掺杂硒化镓晶体产生高功率宽带太赫兹辐射的装置与方法

权利要求书

1.一种利用硫掺杂硒化镓晶体产生高功率宽带太赫兹辐射的装置，其特征在于，包括飞秒激光器、分束片、第一反射镜、第二反射镜、光学延迟线、机械斩波器、BBO倍频晶体、硫掺杂硒化镓晶体、太赫兹水平偏振片、碲化锌晶体、1/4波片、渥拉斯顿棱镜、平衡探测器与锁相放大器，所述第一反射镜与第二反射镜分别位于所述分束片所分出的两束光路上，所述机械斩波器、BBO倍频晶体、硫掺杂硒化镓晶体、太赫兹水平偏振片、碲化锌晶体、1/4波片、渥拉斯顿棱镜、平衡探测器与锁相放大器沿光路依次设置在所述第二反射镜后方，在第一反射镜与碲化锌晶体之间还沿光路设有光学延迟线。

2.根据权利要求1所述的一种利用硫掺杂硒化镓晶体产生高功率宽带太赫兹辐射的装置，其特征在于，所述硫掺杂硒化镓晶体中硫掺杂浓度为2.5mass％。

3.根据权利要求1所述的一种利用硫掺杂硒化镓晶体产生高功率宽带太赫兹辐射的装置，其特征在于，所述硫掺杂硒化镓晶体的方位角为0°，120°和240°。

4.根据权利要求1所述的一种利用硫掺杂硒化镓晶体产生高功率宽带太赫兹辐射的装置，其特征在于，所述分束片所分出的两束光中，较强的一束作为激发光入射到所述第二反射镜上，较弱的一束作为探测光入射至所述光学延迟线上。

5.根据权利要求1所述的一种利用硫掺杂硒化镓晶体产生高功率宽带太赫兹辐射的装置，其特征在于，所述光学延迟线由两块对称布置并呈45°倾斜的反射镜片组成。

6.一种利用硫掺杂硒化镓晶体产生高功率宽带太赫兹辐射的方法，其基于如权利要求1-5任一所述的装置，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将飞秒激光器发出的飞秒激光照射于分束片上，飞秒激光经分束片分为反射光和透射光两束；

(2)将反射光作为激发光经第二反射镜与机械斩波器，通过BBO晶体将波长倍频为400nm，然后垂直入射到硫掺杂硒化镓晶体上，通过光整流效应产生太赫兹辐射波，同时机械斩波器输出参考信号到锁相放大器，所得太赫兹辐射波经由太赫兹水平偏振片聚焦在碲化锌晶体上，由此改变电光晶体的折射率椭球；

(3)将透射光作为探测光经第一反射镜和光学延迟线后，与太赫兹辐射波在碲化锌晶体内部共线传播，在碲化锌晶体后面放置的1/4波片，为探测光在偏振方向上引入一个90°的相位差，使由碲化锌晶体、1/4波片、渥拉斯顿棱镜、平衡探测器组成的电光采样系统工作在线性区域，接着渥拉斯顿棱镜将探测光的相位延迟转化为两束偏振方向互相正交的线偏光的强度调制，平衡探测器将这两束光的光强差转换为电流差，从而探测到太赫兹电场随时间变化的时域频谱，此外，平衡探测器输出的差分信号输入锁相放大器放大，并利用锁相探测技术获得太赫兹电场振幅和相位的信息。

7.根据权利要求6所述的一种利用硫掺杂硒化镓晶体产生高功率宽带太赫兹辐射的方法，其特征在于，激发光与探测光的初始相位相同。

8.根据权利要求6所述的一种利用硫掺杂硒化镓晶体产生高功率宽带太赫兹辐射的方法，其特征在于，光整流过程中使用oo-o相位匹配。

9.根据权利要求6所述的一种利用硫掺杂硒化镓晶体产生高功率宽带太赫兹辐射的方法，其特征在于，激发光功率在太赫兹产生的线性范围内。

10.根据权利要求6所述的一种利用硫掺杂硒化镓晶体产生高功率宽带太赫兹辐射的方法，其特征在于，飞秒激光为中心波长800nm、重复频率1KHz、脉宽120fs的激光脉冲。