[发明专利]一种三维光学参量振荡太赫兹波辐射源

摘要

本发明公开了一种三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，包括泵浦源、MgO:LiNbO3晶体、泵浦光回收器，以及设置在MgO:LiNbO3晶体周围的反射镜；第一泵浦光和第十泵浦光传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于第一泵浦光和第十泵浦光传播的平面，从泵浦源出射的泵浦光的传播方向为X轴负向，太赫兹波的传播方向为Y轴正向。本发明提供的三维光学参量振荡太赫兹波辐射源具有以下优点：泵浦光循环使用，可以产生多束太赫兹波，有效提高太赫兹波能量。通过改变泵浦光和Stokes光之间的夹角，可以得到频率调谐的太赫兹波。调谐方式简单，操作灵活。太赫兹波垂直于MgO:LiNbO3晶体出射，不需要任何耦合输出装置，有效减小太赫兹波输出损耗。

主权项

1.一种三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，其特征在于：包括泵浦源(1)、MgO:LiNbO₃晶体(2)、泵浦光回收器(4)，以及设置在MgO:LiNbO₃晶体(2)周围的反射镜；从泵浦源(1)出射的泵浦光经第一反射镜(L_m1)反射后变为第一泵浦光(L_p1)后入射MgO:LiNbO₃晶体(2)，经光学参量效应产生第一Stokes光(L_s1)和太赫兹波(3)，第一泵浦光(L_p1)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内发生全反射后变为第十泵浦光(R_p1)，第十泵浦光(R_p1)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内经光学参量效应产生第十Stokes光(R_s1)；产生的第一Stokes光(L_s1)和第十Stokes光(R_s1)在由第十九反射镜(L_M1)和第二十八反射镜(R_M1)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO₃晶体(2)的表面出射；第一泵浦光(L_p1)和第一Stokes光(L_s1)、第十Stokes光(R_s1)组成的平面平行于坐标面X‑Y平面，从MgO:LiNbO₃晶体(2)出射的第十泵浦光(R_p1)经第十反射镜(R_m1)和第十一反射镜(R_m2)反射后变为第十一泵浦光(R_p2)，并再次入射MgO:LiNbO₃晶体(2)；第十一泵浦光(R_p2)入射MgO:LiNbO₃晶体(2)，经光学参量效应产生第十一Stokes光(R_s2)和太赫兹波(3)，第十一泵浦光(R_p2)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内发生全反射后变为第二泵浦光(L_p2)，第二泵浦光(L_p2)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内经光学参量效应产生第二Stokes光(L_s2)；产生的第二Stokes光(L_s2)和第十一Stokes光(R_s2)在由第二十反射镜(L_M2)和第二十九反射镜(R_M2)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO₃晶体(2)的表面出射，第十一泵浦光(R_p2)和第二Stokes光(L_s2)、第十一Stokes光(R_s2)组成的平面与坐标面X‑Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:LiNbO₃晶体(2)出射的第二泵浦光(L_p2)经第二反射镜(L_m2)和第三反射镜(L_m3)反射后变为第三泵浦光(L_p3)，并再次入射MgO:LiNbO₃晶体(2)；第三泵浦光(L_p3)入射MgO:LiNbO₃晶体(2)，经光学参量效应产生第三Stokes光(L_s3)和太赫兹波(3)，第三泵浦光(L_p3)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内发生全反射后变为十二泵浦光(R_p3)，第十二泵浦光(R_p3)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内经光学参量效应产生第十二Stokes光(R_s3)，产生的第三Stokes光(L_s3)和第十二Stokes光(R_s3)在由第二十一反射镜(L_M3)和第三十反射镜(R_M3)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO₃晶体(2)的表面出射；第三泵浦光(L_p3)和第三Stokes光(L_s3)、第十二Stokes光(R_s3)组成的平面与坐标面X‑Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:LiNbO₃晶体(2)出射的第十二泵浦光(R_p3)在由第十二反射镜(R_m3)和第十三反射镜(R_m4)反射后变为第十三泵浦光(R_p4)，并再次入射MgO:LiNbO₃晶体(2)；第十三泵浦光(R_p4)入射MgO:LiNbO₃晶体(2)，经光学参量效应产生第十三Stokes光(R_s4)和太赫兹波(3)，第十三泵浦光(R_p4)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内发生全反射后变为第四泵浦光(L_p4)，第四泵浦光(L_p4)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内经光学参量效应产生第四Stokes光(L_s4)；产生的第四Stokes光(L_s4)和第十三Stokes光(R_s4)在由第二十二反射镜(L_M4)和第三十一反射镜(R_M4)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO₃晶体(2)的表面出射；第十三泵浦光(R_p4)和第四Stokes光(L_s4)、第十三Stokes光(R_s4)组成的平面与坐标面X‑Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:LiNbO₃晶体(2)出射的第四泵浦光(L_p4)在由第四反射镜(L_m4)和第五反射镜(L_m5)反射后变为第五泵浦光(L_p5)，并再次入射MgO:LiNbO₃晶体(2)；第五泵浦光(L_p5)入射MgO:LiNbO₃晶体(2)，经光学参量效应产生第五Stokes光(L_s5)和太赫兹波(3)，第五泵浦光(L_p5)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内发生全反射后变为第十四泵浦光(R_p5)，第十四泵浦光(R_p5)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内经光学参量效应产生第十四Stokes光(R_s5)；产生的第五Stokes光(L_s5)和第十四Stokes光(R_s5)在由第二十三反射镜(L_M5)和第三十二反射镜(R_M5)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO₃晶体(2)的表面出射；第五泵浦光(L_p5)和第五Stokes光(L_s5)、第十四Stokes光(R_s5)组成的平面与坐标面X‑Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:LiNbO₃晶体(2)出射的第十四泵浦光(R_p5)在由第十四反射镜(R_m5)和第十五反射镜(R_m6)反射后变为第十五泵浦光(R_p6)，并再次入射MgO:LiNbO₃晶体(2)；第十五泵浦光(R_p6)入射MgO:LiNbO₃晶体(2)，经光学参量效应产生第十五Stokes光(R_s6)和太赫兹波(3)，第十五泵浦光(R_p6)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内发生全反射后变为第六泵浦光(L_p6)，第六泵浦光(L_p6)在MgO:LiNbO₃晶体(2)中经光学参量效应产生第六Stokes光(L_s6)；产生的第六Stokes光(L_s6)和第十五Stokes光(R_s6)在由第二十四反射镜(L_M6)和第三十三反射镜(R_M6)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO₃晶体(2)的表面出射；第十五泵浦光(R_p6)和第六Stokes光(L_s6)、第十五Stokes光(R_s6)组成的平面与坐标面X‑Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:LiNbO₃晶体(2)出射的第六泵浦光(L_p6)在由第六反射镜(L_m6)和第七反射镜(L_m7)反射后变为第七泵浦光(L_p7)，并再次入射MgO:LiNbO₃晶体(2)；第七泵浦光(L_p7)入射MgO:LiNbO₃晶体(2)，经光学参量效应产生第七Stokes光(L_s7)和太赫兹波(3)，第七泵浦光(L_p7)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内发生全反射后变为第十六泵浦光(R_p7)，第十六泵浦光(R_p7)在MgO:LiNbO₃晶体(2)中经光学参量效应产生第十六Stokes光(R_s7)；产生的第七Stokes光(L_s7)和第十六Stokes光(R_s7)在由第二十五反射镜(L_M7)和第三十四反射镜(R_M7)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO₃晶体(2)的表面出射；第七泵浦光(L_p7)和第七Stokes光(L_s7)、第十六Stokes光(R_s7)组成的平面与坐标面X‑Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:LiNbO₃晶体(2)出射的第十六泵浦光(R_p7)在由第十六反射镜(R_m7)和第十七反射镜(R_m8)反射后变为第十七泵浦光(R_p8)，并再次入射MgO:LiNbO₃晶体(2)；第十七泵浦光(R_p8)入射MgO:LiNbO₃晶体(2)，经光学参量效应产生第十七Stokes光(R_s8)和太赫兹波(3)，第十七泵浦光(R_p8)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内发生全反射后变为第八泵浦光(L_p8)，第八泵浦光(L_p8)在MgO:LiNbO₃晶体(2)中经光学参量效应产生第八Stokes光(L_s8)；产生的第八Stokes光(L_s8)和第十七Stokes光(R_s8)在由第二十六反射镜(L_M8)和第三十五反射镜(R_M8)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO₃晶体(2)的表面出射；第十七泵浦光(R_p8)和第八Stokes光(L_s8)、第十七Stokes光(R_s8)组成的平面与坐标面X‑Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:LiNbO₃晶体(2)出射的第八泵浦光(L_p8)在由第八反射镜(L_m8)和第九反射镜(L_m9)反射后变为第九泵浦光(L_p9)，并再次入射MgO:LiNbO₃晶体(2)；第九泵浦光(L_p9)入射MgO:LiNbO₃晶体(2)，经光学参量效应产生第九Stokes光(L_s9)和太赫兹波(3)，第九泵浦光(L_p9)在MgO:LiNbO₃晶体(2)内发生全反射后变为第十八泵浦光(R_p9)，第十八泵浦光(R_p9)在MgO:LiNbO₃晶体(2)中经光学参量效应产生第十八Stokes光(R_s9)；产生的第九Stokes光(L_s9)和第十八Stokes光(R_s9)在由第二十七反射镜(L_M9)和第三十六反射镜(R_M9)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO₃晶体(2)的表面出射；第九泵浦光(L_p9)和第九Stokes光(L_s9)、第十八Stokes光(R_s9)组成的平面与坐标面X‑Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:LiNbO₃晶体(2)出射的第十八泵浦光(R_p9)经第十八反射镜(R_m9)反射后进入泵浦光回收器(4)；第一泵浦光(L_p1)和第十泵浦光(R_p1)传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于第一泵浦光(L_p1)和第十泵浦光(R_p1)传播的平面，从泵浦源(1)出射的泵浦光的传播方向为X轴负向，太赫兹波(3)的传播方向为Y轴正向。