基于光学方法的太赫兹辐射源(1)(9)

时间：2025-05-01

１０期孙博等：基于光学方法的太赫兹辐射源

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量太赫兹波参量振荡器／发生器性能的一个重要标志。较窄的谱线宽度可以提高信噪比和光谱系统的分辨率。普通的太赫兹波参量振荡器输出线宽为

５０

ＧＨｚ，与典型的没有使用线宽压窄器件的纳秒光

学参量振荡器输出线宽相似；而普通太赫兹波参量发生器线宽达到５００ＧＨｚ，且输出功率远低于太赫兹波参量振荡器。它们产生的太赫兹辐射发散角较大，光束质量都比较差。通过使用低能量、窄线宽闲频光种子注入技术，不但使闲频光线宽变窄，而且还使太赫兹波的线宽得到有效压制。在一定实验条件下，理论上可达到傅里叶变换极限１００ＭＨｚ，但由于探测器分辨率极限的限制，测得的太赫兹辐射的频宽为２００ＭＨｚ，同时使太赫兹波参量发生器的输出功率高于最佳运行状态下的太赫兹波参量振荡器［２０’４…。太赫兹波参量振荡器和发生器的主要区别是太赫兹波参量振荡器有一个闲频光谐振腔，而太赫兹波参量发生器则没有这个选频机制。由于太赫兹波参量发生器没有腔镜镀膜的限制，没必要因为闲频光种子光的改变而改变腔长，所以它可以更为方便地利用种子注入的方法实现窄线宽、高功率、具有自由模式跳跃特性的调谐输出，如图１４所示。

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图１４种子注入太赫兹波参量发生器

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随着激光二极管（Ｉ。Ｄ）器件和全固态激光器技术的日益成熟和完善，使太赫兹波参量振荡器／发生器这种极具发展潜力的太赫兹辐射源实现高效化、小型化、实用化、易于操作携带的目标成为可能。他们利用体积小、寿命长、抽运效率高的激光二极管代替了原有太赫兹波参量振荡器／发生器抽运源中所用的闪光灯，以调ＱＮｄ：ＹＡＧ全固态激光器作为太赫兹波参量振荡器／发生器的抽运源，同时加以种子注入技术，实现了高效率、窄线宽、结构紧凑、易于操作携带的目标，组成了“Ａ１１一ｉｎ—ｏｎｅ”太赫兹辐射源一Ｄｅｓｋｔｏｐ一太赫兹波参量振荡器／发生器［４９’５０］。而２００５年ＫｏｄｏＫａｗａｓｅ等又实现了Ｐａｌｍｔｏｐ——

万　

方数据太赫兹波参量发生器，使太赫兹波辐射源体积进一步小型化∞１Ｉ。

到目前为止，基本上所有的非线性混频过程都使用大块的非线性晶体。而Ａ．Ｃ．Ｃｈｉａｎｇ等在太赫兹波参量振荡器和太赫兹波参量发生器中使用ＬｉＮｂＯ。光学波导器件，由于波导对其空间中的混频波有较强的限制作用，可以形成与太赫兹辐射相对应的波导作用，大幅度提高了非线性频率转换效率。而选用不同厚度的Ｉ，ｉＮｂｏ。波导，对转换效率、输出能量以及脉冲宽度亦有不同的影响口２。。

６

展望

近二十年里，太赫兹波技术无论在基础研究方面还是在应用研究领域，都取得了一定的进步和发展。太赫兹波辐射源技术的发展是推动太赫兹应用技术及相关交叉学科迅速发展的关键所在。而基于光学方法（尤其是非线性光学方法）的各种太赫兹辐射源，凭借其卓越的特性和显著的优点，在众多太赫兹辐射产生技术中日益显现出举足轻重的地位。寻找新型有（无）机、具有较大非线性系数、低太赫兹波吸收系数的差频材料，研究新型材料的内部结构，探索新的太赫兹辐射发生、振荡、放大机制，将使得非线性差频技术和太赫兹参量振荡技术朝着实现高效率、高能量、结构紧凑、简单连续调谐、室温稳定运转的研究方向发展。而科研工作者正一如既往地为实现太赫兹辐射源的实用化、小型化、廉价化的目标而努力奋斗，以使太赫兹技术能广泛地运用于各种民用、军用等科学研究和实际应用领域，促进自然学科、应用学科以及相关交叉学科的迅速发展，使太赫兹技术成为２１世纪科学发展的“催化剂”。

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