专利名称：一种多频率太赫兹光源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太赫兹波源技术领域，更具体地说，涉及一种多频率太赫兹光源
装置。
背景技术：
太赫兹(Terahertz, THz， ITHz = 1012Hz)THz波辐射通常指的是频率在0. ITHz 10THz区间的电磁辐射，其波段位于微波和红外光之间，属于远红外线和亚毫米波范畴。长 期以来，由于缺乏有效的THz波的产生及检测方法，人们对该波段电磁辐射了解非常有限， 所以虽然在电磁频谱上THz波段两侧的红外和微波辐射技术已经非常成熟，但是THz技术 基本上还是一个空白。 近十几年来，超快激光技术的迅速发展极大地促进了 THz波辐射的机理研究、检 测技术和应用技术的发展。这一曾被称为"THz空白"的电磁波段领域，近年来取得了许多 进展。由于THz波在电磁波谱中位置的特殊性，THz波正好处于宏观经典理论向微观量子 理论的过渡区，是一种新的具有许多独特优点的辐射源，具有量子能量低、信噪比很高、频 率范围很宽等一系列特殊的性质，在国际上，它已成为一个最重要的和活跃的交叉前沿学 科，不仅在学术界有着重要的学术价值，而且在材料科学、分层成像技术、宽带通信、化学和 生物的检测、环境监测、医疗诊断以及国家安全检查等方面都有着极其重要的应用前景。 目前，THz波产生包括光电导、光整流、自由电子激光器、非线性参量过程、非线性 差频等多种方法，其中利用非线性光学频率变换技术，获得两个波长相近的信号光是比较 成熟的方法。但发现的几种THz波产生机制虽然都能产生太赫兹的辐射，但是其所产生的 THz波频率都是单个频率，且光电转换效率低，无法满足实际某些应用中的需求。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的太赫兹光源输出频率单一且 光电转换效率低的缺陷，提供一种光电转换效率较高、宽带可调的多频率太赫兹光源装置。 为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种多频率太赫兹光源装置，其包括飞 秒脉冲激光器、半波片、聚焦透镜以及非周期极化晶体；所述半波片及聚焦透镜依次设置于 飞秒脉冲激光器及非周期极化晶体之间，所述非周期极化晶体为铌酸锂晶体，并固定于一 温控炉中。 进一步，在所述多频率太赫兹光源装置中，所述飞秒脉冲激光器为输出波长为 800nm，脉宽为200fs，重复频率为76MHz的掺钛蓝宝石飞秒激光器。 进一步，在所述多频率太赫兹光源装置中，所述装置还包括一用于调整所述非周 期极化晶体的位置的高精密五维调整架。 进一步，在所述多频率太赫兹光源装置中，所述半波片为石英片制成，用于调整入 射光的偏振方向。 进一步，在所述多频率太赫兹光源装置中，所述非周期极化晶体的长度为1. 2mm，宽度为10mm，厚度为lmm。 本实用新型的多频率太赫兹光源装置实现了宽带可调且功率接近相等的多频率 太赫兹光的输出，且结构简单，光电转换效率较高。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中 图1是本实用新型较佳实施例的多频率太赫兹光源装置的结构示意图； 图2是图1中非周期极化晶体的结构示意图。
具体实施方式请参阅图1，图1是本实用新型较佳实施例的多频率太赫兹光源装置的结构示意 图。 本实用新型的多频率太赫兹光源装置包括飞秒脉冲激光器1、半波片2、聚焦透镜
3、 非周期极化晶体4。 其中，飞秒脉冲激光器1为泵浦激光源，用于产生飞秒(femto second, fs， 1 fs = 10—15s)脉冲激光光束，本实用新型较佳实施例中飞秒脉冲激光器1选取输出波长为800nm， 脉冲宽度为200fs，重复频率为76MHz的掺钛蓝宝石(Ti:S即phire)飞秒激光器。 半波片2及聚焦透镜3依次设置于飞秒脉冲激光器1及非周期极化晶体4之间， 其中半波片2为石英片制成，用于调整入射光的偏振方向，使其与非周期极化晶体4的光轴 平行。当入射光振动平面与半波片2光轴间的夹角为e角，则光线穿过半波片2后的出射 光振动平面相对入射光的振动平面旋转了 2 e角；聚焦透镜3用于将飞秒脉冲激光束聚焦 射入非周期极化晶体4的中心。 非周期极化晶体4为非周期极化铌酸锂晶体(APPLN)，请参阅图2，图2是图1中非 周期极化晶体4的结构示意图。其中，白色区域表示该区域非周期极化晶体4的自发极化强 度方向朝上，灰色区域表示为其自发极化强度方向朝下。非周期极化晶体4的尺寸为1. 2mm 长，10mm宽，lmm厚，其非周期结构是基于Floor和Ceil两个基础函数而建立的一种非周期
结构函数<formula>formula see original document page 4</formula>其中，周期函数<formula>formula see original document page 4</formula>根据需求频率模式数，n为频率模式数 目，D所述非周期极化晶体结构中的最小电畴宽度。 D是非周期极化晶体4结构中的最小电畴宽度，本实施例中，该电畴宽度D为
4. 5 li m。 本实用新型的多频率太赫兹光源装置工作时，先由飞秒脉冲激光器1输出波长为 800nm，脉宽为200"的飞秒脉冲激光光束(为偏振方向一定的线性光)，该飞秒脉冲激光光 束经过半波片调节偏振方向、聚焦透镜3聚焦射入到非周期极化晶体4的中心，此时该飞秒 脉冲激光光束的各个单色分量之间会在非线性介质即非周期极化晶体4中通过差频振荡 现象产生一个随时间变化的电极化场，该电极化场将辐射低频电磁波(光学整流效应)。即 本实施例中该飞秒脉冲激光光束在非周期极化晶体4中通过光学整流二阶非线性效应产 生多频率太赫兹光辐射。通过优化该结构函数中最小电畴宽度D，可以得到三个功率接近相等的多频率模式太赫兹光波。 本实施例中，非周期极化晶体4固定在一控温炉中，该控温炉的温度可调范围为 40 200°C ;所述多频率太赫兹光源装置还包括一高精密五维调整架，用于调整所述非周期 极化晶体的位置。 通过调节所述控温炉和高精密五维调整架改变非周期极化晶体4的位置及非线 性晶体4的温度(可调范围40 200°C )，可实现宽带连续可调谐的多频率太赫兹光辐射。 可以理解，本实用新型还可利用脉冲太赫兹时域光谱系统装置测量其输出的多频 率模式太赫兹波光源的特性。 与现有技术相比，本实用新型采用飞秒脉冲激光器1产生飞秒激光射入非周期极
化晶体4，通过在非周期极化晶体4中发生光学整流二阶非线性效应及优化非周期极化晶
体4的结构函数中最小电畴宽度D，从而输出峰值相等的多频率太赫兹光辐射，实现了宽带
可调且功率接近相等的多频率太赫兹光的输出，且其结构简单，光电转换效率较高。 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本
领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则
之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
权利要求一种多频率太赫兹光源装置，其特征在于，所述装置包括飞秒脉冲激光器、半波片、聚焦透镜以及非周期极化晶体；所述半波片及聚焦透镜依次设置于飞秒脉冲激光器及非周期极化晶体之间，所述非周期极化晶体为铌酸锂晶体，并固定于一温控炉中。
2. 根据权利要求1所述的多频率太赫兹光源装置，其特征在于，所述飞秒脉冲激光器 为输出波长为800nm，脉宽为200fs，重复频率为76MHz的掺钛蓝宝石飞秒激光器。
3. 根据权利要求1所述的多频率太赫兹光源装置，其特征在于，所述装置还包括一用 于调整所述非周期极化晶体的位置的五维调整架。
4. 根据权利要求1所述的多频率太赫兹光源装置，其特征在于，所述半波片为石英片 制成。
5. 根据权利要求1所述的多频率太赫兹光源装置，其特征在于，所述非周期极化晶体 的长度为1. 2mm，宽度为10mm，厚度为lmm。
专利摘要本实用新型提供一种多频率太赫兹光源装置，所述装置包括飞秒脉冲激光器、半波片、聚焦透镜以及非周期极化晶体；所述半波片及聚焦透镜依次设置于飞秒脉冲激光器及非周期极化晶体之间，所述非周期极化晶体为铌酸锂晶体，并固定于一温控炉中。本实用新型的多频率太赫兹光源装置实现了宽带可调且功率接近相等的多频率太赫兹光的输出，且结构简单，光电转换效率较高。
文档编号H01S3/10GK201549761SQ20092026033
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者张敏, 王纯栋, 苏红, 阮双琛, 陈梓昱, 陈琼州 申请人:苏红;王纯栋;陈梓昱;陈琼州;张敏;阮双琛;深圳大学