波前倾斜强场太赫兹产生解决方案

2016/04/14   下载量： 5 次

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应用领域 医疗/卫生
检测样本 医疗/卫生
检测项目
参考标准 强场太赫兹脉冲产生

利用光学波前倾斜技术，在特定切割角度的铌酸锂中差频产生太赫兹，突破传统太赫兹产生机制，获得高强的电厂的太赫兹脉冲辐射，可以满足测量样品中的THz非线性过程。

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波前倾斜强场太赫兹产生解决方案

光整流THz辐射产生原理

光整流效应产生 THz 的方法是一种常见的 THz 产生方法。在 20 世纪 70 年代初，

Yajima 以及 Yang 等人分别报道了利用光整流效应在非线性晶体中辐射 THz。 当一束强激光

在非线性介质中传播的时候， 强光在介质内部通过差频振荡会产生一个恒定的电极化场， 光

整流效应是一种二阶非线性效应， 可以看作 Pockels 电光效应的逆过程。 利用光整流效应产

生 THz 的非线性晶体，一般选择有 LN 晶体、ZnTe 晶体等闪锌矿半导体。当飞秒激光打在

非线性晶体上， 基于海森伯不确定原理， 脉冲宽度为飞秒量级的脉冲激光包含有较宽的频谱，在二阶非线性过程中，这些不同频率的光波差频产生低频的电磁脉冲，这就是 THz 辐射。

波前倾斜强场太赫兹产生.

上面的方法是较为普遍的产生 THz 的方法， 然而在人们对 THz 源不断的研究发现过程

中，新的 THz 源也不断的向宽频谱、脉冲能量大的方向发展。例如空气法产生强 THz，通

过飞秒激光电离空气，四波混频产生的 THz 频谱可达几十 THz。而 THz 峰值强度也可达

MV/cm。2002 年 J. Hebling 等人提出利用波前倾斜的方法产生 THz， 通过倾斜入射到切割

好的 LN 晶体上脉冲激光的波前，实现在 THz 出射方向上 THz 与飞秒激光的波速匹配， 从

而突破紧束缚条件的限制，激发出强的 THz 脉冲。


波前倾斜原理



一束波前倾斜的光束照射在特定切割角度的铌酸锂 （LiNbO 3 ） 晶体上产生太赫兹辐射，

太赫兹光束（橙色）垂直于波前。当太赫兹的波速和激发光波速相等时，相位匹配条件便达

成，这需要精确恰当的波前倾斜角度γ。那么如何倾斜波前呢？一般需要全息光栅来倾斜波前， 激发光束照射以入射角α照射在光栅上，一级衍射光束出射角度 ?（取决于光栅常数） ，在这个角度下，宽光束两边光程发生变化，意味着等相位面（即波前）发生 γ 2 ~ 70°的倾斜。图中绿色的线表示激发光波前倾斜角度，透镜将入射光束光斑成像在 LiNbO 3 晶体上，

并且将光斑缩小了 1/2，所以入射面处的倾斜角度 γ 1 也不同于光栅面出的倾斜角 γ 2 ，与此同时，由于 LiNbO 3 内部光波速度变慢，所以铌酸锂晶体内部倾斜角度 g 也不同于晶体外倾斜角度 γ 1 。



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上海屹持光电技术有限公司
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