[01315461]基于四波混频差频的高功率、相干太赫兹波产生

太赫兹波在医学成像、材料检测、环境监测、射电天文、移动通讯和军用雷达等领域具有重大的研究价值和广阔的应用前景。为了展开对太赫兹波的研究,必须要有稳定、实用可靠的太赫兹辐射源。 本课题受天津市应用基础与前沿技术研究计划支持,提出利用介质的三阶非线性极化,通过共振增强四波混频差频获得相干、可调谐太赫兹波辐射。我们以纳秒量级近红外激光脉冲作为泵浦源,从非线性耦合波理论出发,建立利用三阶非线性极化通过四波混频差频实现相干太赫兹波输出的理论;通过优化泵浦波长和非线性介质参数,实现泵浦光波和太赫兹波对三阶非线性极化的共振增强问题,完成对不同半导体材料、碱金属气体及CS2液体等非线性材料的三级非线性极化特性的理论分析和数值计算,并对以上材料在太赫兹波段的折射率、吸收系数特性进行研究,寻找最佳的非线性材料;详细分析了GaSe晶体和碱金属蒸气中的四波混频过程,通过四波混频差频效应获得太赫兹辐射源,得出了太赫兹波输出功率的解析表达式,并讨论了实现相位匹配的条件;实验方面对电光调Q1.064um泵浦源内腔泵浦近简并点 KTP光学参量振荡器来产生2.1um附近可调谐双波长输出进行了研究,为四波混频差频产生太赫兹波提供了泵浦源;利用GaSe晶体的四波混频差频实现可调谐太赫兹波输出,频率调谐范围可达0.5-5.5THz,脉冲峰值功率最高达到1kW。该方法不仅极大的丰富太赫兹波源的获取方法,而且可获得高相干度、高功率的太赫兹辐射源,且采用的非线性介质灵活性大,对推进太赫兹波源的研究具有重大的理论意义和现实意义。