[发明专利]一种双扇形晶体结构的光学差频太赫兹波辐射源

摘要

本发明公开了一种双扇形晶体结构的光学差频太赫兹波辐射源，包括泵浦源、泵浦光全反射镜、前端谐振腔镜、后端谐振腔镜、第一扇形结构PPLN晶体、第二扇形结构PPLN晶体、滤波镜、第一差频光全反射镜、第二差频光全反射镜、第三差频光全反射镜、第一抛物面镜、第二抛物面镜、第三抛物面镜和第四抛物面镜。两束差频光可以产生四束太赫兹波，有效提高差频光利用效率和太赫兹波量子转换效率。差频过程采用准相位匹配方式，两束差频光和太赫兹波共线相互作用，有效提高三波相互作用体积。在产生四束太赫兹波的同时，扇形结构PPLN晶体还能产生两束差频光，整个系统结构紧凑、且成本较低。

主权项

1.一种双扇形晶体结构的光学差频太赫兹波辐射源，其特征在于：包括泵浦源（1）、泵浦光全反射镜（2）、前端谐振腔镜（3）、后端谐振腔镜（4）、第一扇形结构PPLN晶体（5）、第二扇形结构PPLN晶体（6）、滤波镜（7）、第一差频光全反射镜（8）、第二差频光全反射镜（9）、第三差频光全反射镜（10）、第一抛物面镜（11）、第二抛物面镜（12）、第三抛物面镜（13）和第四抛物面镜（14）；从泵浦源（1）出射的泵浦光经泵浦光全反射镜（2）全反射后入射PPLN晶体光学参量振荡器，光学参量振荡器包括前端谐振腔镜（3）、后端谐振腔镜（4）、第一扇形结构PPLN晶体（5）和第二扇形结构PPLN晶体（6），其中第一扇形结构PPLN晶体（5）和第二扇形结构PPLN晶体（6）沿X轴依次放置；采用0类相位匹配方式，泵浦光在第一扇形结构PPLN晶体（5）和第二扇形结构PPLN晶体（6）中经光学参量效应在近简并点处产生两束差频光，两束差频光的频率差在太赫兹波段；泵浦光、两束差频光的偏振方向均平行于Z轴；两束差频光在光学参量振荡器中放大并输出，经滤波镜（7）反射后，再经第一差频光全反射镜（8）反射后沿‑X轴方向入射第二扇形结构PPLN晶体（6）和第一扇形结构PPLN晶体（5）；沿‑X轴传播的两束差频光在第一扇形结构PPLN晶体（5）中可以满足前向光学差频效应产生太赫兹波，此过程中需要的极化周期长度可以通过沿Y轴方向上下平移第一扇形结构PPLN晶体（5）以及沿Y轴方向上下平移第一差频光全反射镜（8）和第二差频光全反射镜（9）来实现，产生的太赫兹波经第二抛物面镜（12）耦合输出；沿‑X轴传播的两束差频光在第二扇形结构PPLN晶体（6）中可以满足后向光学差频效应产生太赫兹波，此过程中需要的极化周期长度可以通过沿Y轴方向上下平移第二扇形结构PPLN晶体（6）以及沿Y轴方向上下平移第一差频光全反射镜（8）和第二差频光全反射镜（9）来实现，产生的太赫兹波经第一抛物面镜（11）耦合输出；两束差频光从第一扇形结构PPLN晶体（5）出射后经第二差频光全反射镜（9）和第三差频光全反射镜（10）反射后再次沿+X轴方向入射第一扇形结构PPLN晶体（5）和第二扇形结构PPLN晶体（6）；沿+X轴传播的两束差频光在第一扇形结构PPLN晶体（5）中可以满足后向光学差频效应产生太赫兹波，此过程中需要的极化周期长度可以通过沿Y轴方向上下平移第一扇形结构PPLN晶体（5）以及沿Y轴方向上下平移第三差频光全反射镜（10）来实现，产生的太赫兹波经第三抛物面镜（13）耦合输出；沿+X轴传播的两束差频光在第二扇形结构PPLN晶体（6）中可以满足前向光学差频效应产生太赫兹波，此过程中需要的极化周期长度可以通过沿Y轴方向上下平移第二扇形结构PPLN晶体（6）以及沿Y轴方向上下平移第三差频光全反射镜（10）来实现，产生的太赫兹波经第四抛物面镜（14）耦合输出。