基于CO_2激光在扇形晶体中差频产生可调谐太赫兹方案-论文.pdf

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1、项目与i脯Sc科ience&技Tech视nology界Vision科技·探索·争鸣基于CO2激光在扇形晶体中差频产生可调谐太赫兹方案饶志明何志芳周力(江西中医药大学，江西南昌330004)【摘要】本文提出通过激光传播方向在晶体输入面平行移动来变换非线性晶体扇形结构的周期长度，在两个可调谐的波长输出的c0：激光中差频产生太赫兹辐射方案，该方案在周期性反转晶体中共线差频可以产生多波段的太赫兹。该方案不仅可以克服现行技术中的很多不足之处，还可以产生转换效率高的太赫兹波辐射。【关键词】CO激光；太赫兹；差频；周期性晶体太赫兹波(Ter

2、ahertz，THz)一般是指电磁波的波长从O．03mm到构比较复杂。由于混合周期结构的反转晶体对于不同波长的激光不能3mm即频率为0．1THz到10THz的范围内．是目前热门的研究领域．够完全准相位匹配，所以相比与单周期反转晶体效率要低。准周期结其频率是位于微波的频率与红外波的频率之间根据Manley-Rowe的构晶体的反转周期按照所需呈一定的规律排列．其排列规律是经过分关系．随着输入激光的波长越长．获得的转换效率的理论最大值就会析特殊设计出来的．该非线性晶体可以同时满足多个准相位匹配条越高。如果我们利用激光波长在10微米左

3、右的可调谐偏振的CO激件，结构较为复杂。利用一个准周期结构反转晶体能够直接实现多种光进行差频，获得的太赫兹辐射的能量将可能提高。并且c0：激光的波长的混频过程。波长具有1000多条支线．波长从9微米到l1微米．对应产生的太赫兹波长的数目很多．波长范围也很大通常利用相位匹配技术和角度调谐技术来实现非线性光学差频．从而获得太赫兹波辐射源目前．最常见的太赫兹辐射频率调谐方法是通过改变输入激光的传播方向和转动非线性晶体的角度来获得．该方法有其简单方便的优点但是该种调谐方法有很明显的缺点．比如利用双折射效应实现相位匹配时，不能够有效的利

4、用非线性晶体的最大非线性系数．导致产生的太赫兹辐射的转换效率不理想：还有为了获得短波长范围波段内的太赫兹波＼就需要增大两柬泵浦激光的相位匹配角．这样三波相互作用的有效长图1扇形结构的周期反转的各向同性晶体结构示意图度将大大的减小．不能够有效地利用非线性晶体的通光范围利用共线的准相位匹配技术就能够很好地解决以上两束激光相本设计中利用周期性结构的扇形周期反转的各向同性晶体．比如位匹配时出现的各种问题准相位匹配技术能够很好地利用非线性晶GA晶体和GaP晶体扇形周期结构的反转晶体是指该晶体的周期体的最大有效长度和非线性晶体最大非线性系

5、数．这样可以大大提高结构的畴壁是根据不同波长激光相位匹配的要求用扇形去排列，如图差频时产生太赫兹波辐射源的能量和转换效率所以我们设计扇形周1所示而不是像传统的单周期晶体的周期结构那样畴壁是垂直于晶期性反转结构的各向同性晶体，利用两个波长输出可调谐c0激光在体的侧面。利用这样类型的扇形周期结构晶体．只需要通过简单的平该晶体中进行光学差频产生可调谐太赫兹波方案．该方案是的一种方移晶体的输入面就可以去改变周期性反转晶体的周期长度．这样来实便简单的方案。现不同波长的准相位匹配．就可以实现波长大范围的连续调谐．并不近些年来．设计出来的一

6、些周期性结构的反转晶体在光学领域的需要像单周期反转晶体那样去调节周期结构晶体温度相比于单周期研究中得到越来越广泛的应用周期性结构反转晶体可以根据不同方晶体的温度调谐的设计．该设计的调谐速度和操作容易程度得到了很式分为很多种类型．比如可以按照在反转晶体周期的方向不同、反转大的提高。晶体周期的形状不同和反转晶体周期的数量不同等各个方面的制作结论：出多种类型周期性反转晶体本设计提出通过平行移动来变换非线性晶体扇形结构的周期长按照非线性晶体周期的方向不同进行分类．可以分为水平平行的度．在可调谐的两个波长输出的co2激光中差频产生太赫兹

7、辐射方晶体结构周期、竖直平行的晶体结构周期和倾斜平行的晶体结构周期案．该方案在周期性反转晶体中共线差频可以产生多波段的太赫兹。等类型。按照非线性晶体周期的形状不同分类，可以分为矩形形状的该方案不仅可以克服现行技术的很多不足之处。还可以产生转换效率周期性晶体、扇形形状的周期性晶体、圆形形状的周期性晶体和波导高的太赫兹波辐射两束泵浦激光差频产生的太赫兹波辐射在医用物形形状的周期性晶体等按照非线性晶体的周期数量不同进行分类，理诊断、安全部门检查、环境问题监测、药物制剂检测等各个领域显示可以分为单周期型结构反转晶体、多周期型结构反转晶

8、体、混合周期出了非常广阔的应用前景。●型结构反转晶体和准周期结构型反转晶体等如果只有一个固定长度的反转结构．其通光方向的周期长度固【参考文献】定．我们称之为单周期结构在各种光学混频中．如温度调节的混频[1]RaoZhi-Ming，HeZhi-Fang，DuJian—Qiang