基于交叉泵浦的受激电磁耦子散射非共线相位匹配方法

提出一种基于交叉泵浦实现受激电磁耦子散射的非共线相位匹配的方法,获得频率可调谐的窄带Stokes光输出。根据参量放大理论,推导出交叉泵浦受激电磁耦子散射的单程放大增益效率表达式,揭示了交叉泵浦实现受激电磁耦子非共线相位匹配的物理机制。实验上采用泵浦光在晶体侧面全反射的方式构建交叉泵浦,通过旋转晶体改变泵浦光全反射角,实现相位匹配条件的改变和输出Stokes光频率的调谐。输出Stokes光线宽为0.17 nm,波长调谐范围为1068~1076 nm。在15 mJ的泵浦能量下的输出能量为1.07 mJ,能量转化效率为6.8%。本研究为非线性参量转换过程中的相位匹配方法提供一种方案参考,尤其适用于泵浦光脉宽小于纳秒量级的短脉冲情况。

基于闪锌矿晶体中受激电磁耦子散射产生可调谐太赫兹波的理论研究

基于受激电磁耦子散射原理,采用已报道的利用非线性光学参量振荡方法产生可调谐太赫兹波的实验条件作为理论分析的实验模型,以GaAs,GaP,InP,ZnTe晶体为代表,计算分析了在闪锌矿晶体中参量振荡产生太赫兹波的吸收、增益特性,对输出THz波的调谐特性给出了详尽分析.分析太赫兹波高效耦合输出的腔型结构,并与掺氧化镁铌酸锂晶体组成的太赫兹波参量振荡器做对比.

电磁波在铁电材料中的传输理论

本文从波动方程出发,系统地阐明了铁电材料中,电磁波与各种模式的耦合,包括下面三个方面:纵向光学模式与弹性波的耦合;电磁耦子与纵向弹性波的耦合以及表面耦子和B-G波的耦合,给出了每种情况下的耦合波的色散特征和基本模式。

太赫兹参量源研究进展

太赫兹参量源是一种激光驱动的太赫兹辐射源,它具有高相干性、可调谐、室温运转等优点。在简要介绍太赫兹参量源的基本原理后,重点总结了近年来国内外对太赫兹参量源的代表性研究成果,主要包括:1)太赫兹参量源中常用的几种非线性晶体,包括铌酸锂、磷酸钛氧钾、砷酸钛氧钾、磷酸钛氧铷;2)大单脉冲能量太赫兹参量源,主要产生方法包括使用垂直表面出射结构、使用环形腔、增加非线性晶体损伤阈值等,目前报道的最大单脉冲能量达到17μJ;3)高平均功率太赫兹参量源,主要产生方法包括使用半导体激光器侧面泵浦激光器、兼顾提高泵浦光脉冲能量和脉冲重复频率等,目前报道的最大平均功率为367μW;4)太赫兹参量源的理论模拟,主要包括以耦合波方程为基础的,分别针对太赫兹参量产生器、种子注入式太赫兹参量产生器、内腔泵浦与外腔泵浦太赫兹参量振荡器建立的理论模型。

基于MgO:LiNbO_3晶体的THz波参量振荡器理论设计

基于晶格振动模受激电磁耦子散射过程的基本原理,对由MgO:LiNbO3(LN)晶体组成的THz波参量振荡器(TPO)的频率调谐特性、增益和吸收特性以及角度匹配方式等方面进行理论研究和分析。研究结果表明,基于MgO:LiNbO3晶体1对称性晶格振动的特点以及优良的非线性光学特性,通过采取适当提高泵浦光功率密度、缩短TPO谐振腔腔长、优化设计晶体尺寸、晶体输出端切角耦合(Angled Surface Coupler,ASC)等方法,完全可以实现LN-TPO的高性能运转。

硅棱镜耦合输出THz波参量振荡器的实验研究

利用一块MgO:LiNbO3晶体,采用Si棱镜耦合出射方式构成太赫兹(THz)波参量振荡器,实现了高效可调谐的THz波输出,调谐范围为0.95～2.10THz。在1.80THz处,当泵浦能量为101mJ时,产生的THz波平均功率为580nW,THz波单脉冲能量为58nJ,THz波能量转换效率为5.74×10-7;同时产生的Stokes能量为2.7mJ。实验中,观察到了一阶和二阶Stokes光,一阶Stokes光与泵浦光的频差等于产生的THz波的频率。

基于MgO∶CLN晶体的脉冲种子注入式太赫兹波参量产生源

同成分铌酸锂(CLN)晶体是最常用的太赫兹参量增益晶体,基于该晶体的太赫兹波参量辐射源具有太赫兹波输出能量高、连续可调谐等优点,但是其调谐范围相对较窄,一般为0.6~3 THz,限制了其实际应用范围。为此,提出基于摩尔分数为5%的氧化镁掺杂的CLN晶体的脉冲种子注入式太赫兹波参量产生器,其太赫兹波频率调谐范围为1~4 THz,在2.0 THz处获得最大输出能量为1.02μJ,输出太赫兹波的3 dB带宽达1.94 THz,占调谐范围的64.67%。该太赫兹辐射源具有宽频带、增益平坦等特性,在实际应用中具有更高的价值。

基于钽酸锂晶体的太赫兹波参量振荡器运转特性的研究

基于晶格振动模受激电磁耦子散射过程的基本原理,对由LiTaO3(LT)晶体组成的太赫兹波参量振荡器(TPO)的输出调谐特性、增益和吸收损耗特性,以及基于硅棱镜阵列耦合装置的THz波输出特性等方面进行了详细的理论研究和分析.研究结果表明,基于LiTaO3晶体A1对称性晶格振动的特点以及自身优异的非线性光学特性,通过利用短波长抽运光、适当提高抽运能量以及缩短TPO谐振腔腔长等方法,完全可以实现LT-TPO的高性能运转,证明了LiTaO3晶体是一种性能优良的TPO工作介质.理论计算结果及方法为以后的LT-TPO实验工作提供了详实的理论依据和实验指导.

铌酸锂晶体中参量振荡产生高功率可调谐太赫兹波的实验研究

利用一块大体积MgO：LiNbO3晶体,采用浅表垂直出射方式构成太赫兹（THz）波参量振荡器（TPO）,实现了高功率可调谐的THz波输出,调谐范围为0.8-2.8 THz。当抽运功率密度为197.4 MW/cm^2时,在1.73 THz处每个THz脉冲的最大输出能量为173.9 nJ,对应的能量转换效率为2.2×10^-6。实验过程中观察到了一阶和二阶斯托克斯（Stokes）光,一阶Stokes光相对于抽运光的频移等于产生的THz波的频率。

光学太赫兹辐射源及其在脑创伤检测中的应用

太赫兹波因其具有独特的优势,在生物医学检测、安全检查、通信和雷达等多种领域具有重要的应用前景,而太赫兹辐射源是太赫兹技术的应用基础,近年来得到了快速发展。基于光学非线性频率变换技术的太赫兹参量辐射源和差频辐射源可以产生调谐范围宽、输出能量高和单色性好的太赫兹波。本文综述了基于受激电磁耦子散射技术的太赫兹参量辐射源以及基于非线性光学差频技术的太赫兹差频辐射源的研究进展,着重叙述了当前太赫兹参量辐射源和差频辐射源在输出频率范围拓展、能量提高和快速调谐等方面的研究进展,以及太赫兹技术在脑创伤检测中的应用研究进展,并分析了光学太赫兹辐射源及其在脑创伤检测应用的关键技术问题以及发展趋势。

基于光学方法的太赫兹辐射源

太赫兹波技术在物理、化学、生命科学等基础研究学科,以及医学成像、安全检查、产品检测、空间通信、武器制导等应用学科都具有重要的研究价值和应用前景,而太赫兹辐射源正是太赫兹技术发展的关键部分。概述了基于光学方法产生太赫兹辐射的几种常用方法,着重叙述了利用非线性光学差频技术和基于横向晶格振动光学模受激电磁耦子散射过程的太赫兹参量振荡技术工作原理,以及目前的研究状况,并对这两种方法产生太赫兹波辐射源未来的发展方向进行了展望。

基于MgO:SLN晶体的环形腔太赫兹参量振荡器

基于摩尔分数为1%的氧化镁掺杂的近化学计量比铌酸锂晶体,采用环形腔结构的浅表垂直出射方式组成太赫兹波参量振荡器。该振荡器的太赫兹波输出调谐范围为0.99～3.84 THz,频率调谐响应时间为600μs。当抽运能量为150.30 mJ、太赫兹频率为1.59 THz时,太赫兹脉冲的输出能量达到最大值,为16.28μJ,对应的能量转换效率为1.08×10^(-4)。在相同的实验条件下,该环形腔结构太赫兹波参量振荡器输出的最大太赫兹波能量是传统线形腔结构的2.35倍,实现了高能量、快速可调谐的太赫兹波输出。

Nd^3+:YAG/KTiOAsO4可调谐拉曼激光器

将KTiOAsO4(KTA)Stokes参量振荡器置于LD侧面泵浦的1064 nm调Q Nd^3+:YAG谐振腔内,通过KTA晶体的非共线受激电磁耦子散射获得在1078.20~1088.20 nm范围内不连续调谐的Stokes激光。该Stokes激光又作为共线拉曼激光器的泵浦源在同一块KTA晶体中实现了受激拉曼散射,通过设计Stokes谐振腔的输出镜透过率,选择对一阶拉曼光进行输出,其在1106.08~1116.62 nm范围内不连续调谐。当LD泵浦功率为94.20 W,重复频率为5 kHz时,在1116.34 nm处得到了最大功率为1.62 W的拉曼激光输出。

大能量磷酸钛氧钾太赫兹参量源

使用磷酸钛氧钾(KTiOPO4,KTP)晶体,采用斯托克斯参量振荡器与太赫兹波表面垂直出射的斯托克斯参量放大器相结合的实验方案,获得了大能量的太赫兹波输出。抽运源是调Q脉冲激光器,输出波长为1064.2nm,脉宽为7.5ns,脉冲重复频率为1Hz。斯托克斯光波长为1086.2nm,抽运光与斯托克斯光的夹角为4.4°,太赫兹波频率为5.7THz。抽运光路上的延时装置可以保证抽运光脉冲与待放大斯托克斯光脉冲有很好的时间重合性。当抽运光脉冲能量为770mJ、待放大斯托克斯光脉冲能量为16.8mJ时,放大后斯托克斯光脉冲能量为185.4mJ,太赫兹波脉冲能量最大为6.4μJ。