一种降低qcl太赫兹源衍射效应及发散角的光束整形方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种降低量子级联激光器(quantum cascade laser，简称为QCL)太赫兹源衍射效应及发散角的光束整形方法。
【背景技术】
[0002]太赫兹(THz)波是指频率从0.1THz到1THz (对应波长从3毫米到30微米)，介于毫米波与红外光之间的电磁波，具有安全性、宽带性、“指纹谱特性”和穿透性等特点。THz波具有重要的科学价值和广阔的应用前景，在基础科学、材料研宄、生物医学、国家公共安全等多个领域具有独特优势。
[0003]太赫兹源通常包括自由电子激光器、工作于太赫兹频段的气体激光器、真空电子学太赫兹源、超快激光泵浦光电导太赫兹源、QCL太赫兹源以及光子学太赫兹源和其他半导体电子学源等。由于QCL太赫兹源不仅具有较高的功率水平，而且具有能量转换效率高、体积小、轻便与易集成等优点，因此被学术界认为是最有可能实现工程化与产业化的一款太赫兹福射源。
[0004]目前，QCL太赫兹源的最高输出功率已达250mW，最高工作温度为186K，最低工作频率为1.2THz，如果外加磁场，最低激射频率可到0.68THzo随着器件性能的不断提高，QCL太赫兹源在成像、通信和外差探测等领域的潜在应用优势越来越明显。
[0005]光束质量的好坏是影响器件能否获得实际应用的重要因素之一。QCL太赫兹源由于其谐振波长通常大于器件尺寸，尤其是器件的厚度，使得其输出的光束横截面分布呈现强烈的衍射效应，发散全角通常大于60度。
【发明内容】
[0006]为了克服QCL太赫兹源由于输出端孔阑限制带来的强衍射效应，本发明在QCL太赫兹源后续的传输光路中加入了光束整形模块，不但可以有效降低QCL太赫兹源由于输出端孔阑限制带来的强衍射效应，而且可以减小光束发散角，获得小发散角近高斯分布光束，这将对QCL太赫兹源的应用研宄带来极大的推动作用。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种降低QCL太赫兹源衍射效应及发散角的光束整形装置，所述装置采用光束整形模块，所述模块由多片太赫兹透镜组成，或者由太赫兹透镜与离轴抛物镜混合组成。通过调节光束整形模块光路，获得小发散角近高斯分布光束。
[0008]本发明的有益效果是，在有效降低QCL太赫兹源由于输出端孔阑限制带来的强衍射效应的同时，可以同步减小光束发散角，获得小发散角近高斯分布光束，这将大大推进QCL太赫兹源的应用研宄进程。
【附图说明】
[0009]通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中:
[0010]图1是本发明的结构示意图。
[0011]图中al.QCL太赫兹源，a2.太赫兹透镜，a3.太赫兹透镜，a4.太赫兹面阵探测器，bl.离轴抛物镜，b2.离轴抛物镜。
【具体实施方式】
[0012]在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
[0013]在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。
[0014]参考附图1，在图1(a)中，QCL太赫兹源al的输出光经a2与a3组成的太赫兹透镜组整形后，采用太赫兹面阵探测器a4即可监测到小发散角近高斯分布光斑；在图1(b)中，QCL太赫兹源al的输出光经太赫兹透镜a2聚焦后由bl与b2组成的离轴抛物镜组平行化，太赫兹面阵探测器a4即可监测到小发散角近高斯分布光斑；在图1(c)中，QCL太赫兹源al的输出光经bl与b2组成的离轴抛物镜组收集并平行化，再经a2与a3组成的太赫兹透镜组整形，太赫兹面阵探测器a4即可监测到小发散角近高斯分布光斑；在图1(d)中，QCL太赫兹源al的输出光经a2与a3组成的太赫兹透镜组整形后，再经bl与b2组成的离轴抛物镜组平行化，太赫兹面阵探测器a4即可监测到小发散角近高斯分布光斑。
[0015]以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种降低QCL太赫兹源衍射效应及发散角的光束整形方法，其特征在于: 所述方法采用光束整形模块，所述模块由多片太赫兹透镜组成，或者由太赫兹透镜与离轴抛物镜混合组成，通过调节光束整形模块光路，获得小发散角近高斯分布光束。
2.—种降低QCL太赫兹源衍射效应及发散角的光束整形装置，其特征在于: 所述装置采用光束整形模块，所述模块由多片太赫兹透镜组成，或者由太赫兹透镜与离轴抛物镜混合组成。
3.如权利要求2所述的一种降低QCL太赫兹源衍射效应及发散角的光束整形装置，其特征在于: 所述光束整形模块为太赫兹透镜(a2)与太赫兹透镜(a3)组成的太赫兹透镜组。
4.如权利要求2所述的一种降低QCL太赫兹源衍射效应及发散角的光束整形装置，其特征在于: 所述光束整形模块为太赫兹透镜(a2)以及其后面由离轴抛物镜(bl)与离轴抛物镜(b2)组成的离轴抛物镜组。
5.如权利要求2所述的一种降低QCL太赫兹源衍射效应及发散角的光束整形装置，其特征在于: 所述光束整形模块为离轴抛物镜(bl)与离轴抛物镜(b2)组成的离轴抛物镜组以及其后面由太赫兹透镜(a2)和太赫兹透镜(a3)组成的太赫兹透镜组。
6.如权利要求2所述的一种降低QCL太赫兹源衍射效应及发散角的光束整形装置，其特征在于: 所述光束整形模块为由太赫兹透镜(a2)和太赫兹透镜(a3)组成的太赫兹透镜组以及其后面由离轴抛物镜(bl)与离轴抛物镜(b2)组成的离轴抛物镜组。
【专利摘要】本发明涉及一种降低QCL太赫兹源衍射效应及发散角的光束整形方法，所述方法采用光束整形模块，所述模块由多片太赫兹透镜组成，或者由太赫兹透镜与离轴抛物镜混合组成，通过调节光束整形模块光路，获得小发散角近高斯分布光束。本发明的有益效果是，在有效降低QCL太赫兹源由于输出端孔阑限制带来的强衍射效应的同时，可以同步减小光束发散角，获得小发散角近高斯分布光束，这将大大推进QCL太赫兹源的应用研究进程。
【IPC分类】G02B27-09
【公开号】CN104597605
【申请号】CN201510039709
【发明人】黎维华, 王雪敏, 阎大伟, 沈昌乐, 邓青华, 王新明, 彭丽萍, 赵妍, 蒋涛, 湛治强, 吴卫东
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月27日