专利名称：宽带太赫兹光产生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及超快光学技术方面，其技术核心是用激光腔内光学非线性转换技术产生太赫兹激光。
背景技术：
远红外或者太赫兹光谱区由于其独特的光学特性近十几年吸引了人们越来越多的注意力。到目前为止，对太赫兹光学应用研究已经遍及物理、化学、材料、生物医学、国防、环境检测等领域，预示着太赫兹光学巨大的发展潜力和应用价值，对科学研究、国民经济和社会发展的推动作用均不可低估。在诸多的太赫兹光学技术中，宽带太赫兹时间域光谱技术(THz-TDS)(如图1所示)是其中较为重要和常用的技术之一。基于非线性光学整流并辅之以BALANCED测量技术，使得THz-TDS具有简单、可靠和相对廉价的特点。其典型的结构包括一套飞秒激光源和一对经特殊设计的太赫兹发射和测量装置。目前用于产生太赫兹光波的激光源常见为飞秒激光器振荡器或飞秒激光啁啾脉冲放大系统。这两种方法均在激光腔外产生太赫兹激光。飞秒激光器振荡器作为THz-TDS的泵浦和探测光，其高脉冲重复频率(一般亚100MHz级)有利于在用锁相放大技术检测时得到高的信噪比。然而，低的脉冲功率导致太赫兹光低的非线性转换效率，从另一途径降低了系统的信噪比。飞秒激光再生放大系统可以大幅度提高输出激光脉冲功率，但其输出脉冲重复率(一般1kHz级)也相对低得多，同时增大了整个系统的运行成本。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种宽带太赫兹光产生器，该发生器利用非线性光学整流原理将太赫兹激光产生器置于激光腔内的一个束腰处，有效地提高太赫兹激光转换效率，解决了现有技术中存在的问题。
本发明目的实现由以下技术方案完成一种宽带太赫兹光产生器，包括超短脉冲激光振荡器、太赫兹激光产生器，其特征在于所述的太赫兹激光产生器位于超短脉冲激光振荡器内。
所述的太赫兹激光产生器位于超短脉冲激光振荡器内的一个束腰处。
所述的太赫兹激光产生器相对于激光振荡器内的超短脉冲激光以布鲁斯特角放置。
本发明的优点是，由于是将产生太赫兹激光晶体置于腔内，充分利用激光腔内高光强的特性，从而有效地提高太赫兹激光转换效率；由于利用激光振荡器作为泵浦源，利用非线性光学整流产生的太赫兹激光具有宽光谱、可调谐特性；激光振荡器作为泵浦源还有一个优点是重复率高，有利于用锁相测量；结构简单紧凑、调整方便、成本低。
附图1自由空间时间域宽带太赫兹电光取样光谱仪；附图2本发明结构示意图；附图3a本发明实施例应用自由空间时间域宽带太赫兹电光取样光谱仪结构示意图；附图3b本发明实施例应用自由空间时间域宽带太赫兹电光取样光谱仪结构示意图。
具体实施例方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解如图1、2、3a、3b所示，图中符号介绍如下如图1，L1～5为透镜，P1、P2为偏振器，M1～9为45°平面反射镜，BS1～3为分束器，PM1～4为90°离轴抛物面镜，TiS为掺钛蓝宝石，TC为太赫兹晶体，OE为太赫兹检测晶体，D1、D2接收器，S为样品，NA为中性衰减片。
如图2，L为透镜，P1、P2为布儒斯特棱镜，CR1、CR2、CR3和CR4为凹面反射镜，PM为90°离轴抛物面镜，TiS为掺钛蓝宝石，TC为太赫兹晶体，HR为0°平面高反镜。
如图3a、3b，L为透镜，P1、P2为布儒斯特棱镜，CR1、CR2、CR3和CR4为凹面反射镜，PM为90°离轴抛物面镜，TiS为掺钛蓝宝石，TC为太赫兹晶体，C为相位补偿器，M1～6为45°高反射镜，P为偏振器，D1、D2接收器，S为样品，HR为0°平面高反镜。
本实施例用连续绿光泵浦激光增益介质钛宝石激光晶体。其激光谐振腔由一片平面高反镜HR，四片凹面反射镜CR1～CR4组成光学谐振腔。棱镜对P1、P2用于色散补偿。该激光器产生飞秒光脉冲输出。其相应的腔内光功率接近于腔外功率的50倍。通过适当的光学设计，使谐振腔内存在一个小尺寸的束腰(在图中CR3和CR4之间)，并将产生太赫兹光波的晶体TC以布鲁斯特角置于该束腰处，从而大大提高太赫兹光波的转换效率。由于所产生的太赫兹光波长是其泵浦光的500倍左右，所以其发散角也人于泵浦光。将高反凹面镜CR4设计成小口径，让它既能挡住泵浦光，又能让尽可能多的太赫兹光波从其边缘溢出。溢出的太赫兹光波用一90°离轴抛物面镜收集。由于太赫兹激光的发散性远大于泵浦激光，很容易通过空间耦合的方式收集到所产生的太赫兹激光。
如图3a、3b，将本实施例应用在两种自由空间时间域宽带太赫兹电光取样光谱仪中的结构示意图。图中利用本实施例取代图1中的腔外非线性光学整流过程，产生的宽带太赫兹激光经二块90°离轴抛物面镜后聚焦在另一电光晶体上，从CR2漏出的超短脉冲激光作为探测光经一时间延迟线与宽带太赫兹光一起会聚在电光取样晶体上。然后探测光经一片相位补偿器和偏振分束器被一BALANCED探测器接收，其输出信号经一锁相放大器后输送到PC机处理。待测样品放在两90°离轴抛物面镜间。该装置可用于材料科学、医学、环境检测、大气传感等领域的研究。
利用本实施例还可用于太赫兹光成像许多泵浦探针实验。宽带太赫兹激光经四块90°离轴抛物面镜后聚焦在另一电光晶体上，从CR2漏出的超短脉冲激光作为探测光经一时间延迟线与宽带太赫兹光一起会聚在电光取样晶体上，从而达到电光取样的目的。该装置的特点是在太赫兹光在第二和第三块90°离轴抛物面镜有一聚焦点，故还可用于太赫兹光扫描成像、太赫兹泵浦-探针方面的研究。
权利要求
1.一种宽带太赫兹光产生器，包括超短脉冲激光振荡器、太赫兹激光产生器，其特征在于所述的太赫兹激光产生器位于超短脉冲激光振荡器内。
2.根据权利要求1所述的一种宽带太赫兹光产生器，其特征在于所述的太赫兹激光产生器位于超短脉冲激光振荡器内的一个束腰处。
3.根据权利要求2所述的一种宽带太赫兹光产生器，其特征在于所述的太赫兹激光产生器相对于激光振荡器内的超短脉冲激光以布鲁斯特角放置。
全文摘要
本发明涉及超快光学技术方面，其技术核心是用激光腔内光学非线性转换技术产生太赫兹激光，该发生器利用非线性光学整流原理将太赫兹激光产生器置于激光腔内的一个束腰处，有效地提高太赫兹激光转换效率，由于利用激光振荡器作为泵浦源，利用非线性光学整流产生的太赫兹激光具有宽光谱、可调谐特性，且重复率高，有利于用锁相测量，结构简单紧凑、调整方便、成本低。
文档编号H01S3/00GK1988298SQ200610116810
公开日2007年6月27日 申请日期2006年9月29日 优先权日2006年9月29日
发明者徐世祥, 彭滟, 蔡华, 董华芳, 曾和平 申请人:华东师范大学