CN110034482B - 一种多光束太赫兹波参量振荡器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多光束太赫兹波参量振荡器，包括泵浦源、MgO:LiNbO3晶体、泵浦光回收盒、紧贴在MgO:LiNbO3晶体的X‑Z平面内的侧面上的硅棱镜以及设置在MgO:LiNbO3晶体周围的反射镜；光束传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于光束传播的平面，泵浦源出射的泵浦光的方向为X轴正向，第三一级太赫兹波与Y轴正向的夹角为锐角。通过改变角
和角
，可以得到宽调谐的各级Stokes光和各级太赫兹波，调谐方式简单，操作灵活。一束泵浦光可以产生多束频率不同的太赫兹波，有效提高泵浦光利用效率。
Description
技术领域
本发明属于太赫兹波技术领域，具体涉及一种多光束太赫兹波参量振荡器。
背景技术
太赫兹波(Terahertz，简称THz)，是指频率在0.1-10THz(1THz＝1012THz)范围内的电磁波，其波段位于电磁波谱中毫米波和红外线之间，是光子学与电子学、宏观理论向微观理论的过渡区域。太赫兹波所处的特殊位置使其在物理、化学、天文学、分子光谱、生命科学和医药科学等基础研究领域，以及医学成像、环境监测、材料检测、食品检测、射电天文、移动通讯、卫星通信和军用雷达等应用研究领域均有重大的科学研究价值和广阔的应用前景。太赫兹波主要应用在以下领域：
(1)成像领域
利用太赫兹时域光谱技术可以直接测量太赫兹电磁脉冲所产生的瞬态电磁场，可以直接测得样品的介电常数。
(2)生物化学技术领域
由于许多生物大分子的转动吸收谱处于太赫兹频段，利用对生化反应太赫兹吸收谱的研究可以得到反应中的分子运动状况信息。对于进一步研究生化反应提供了有力的手段。
(3)天文学领域
在宇宙中，大量的物质在发出太赫兹电磁波。碳(C)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、氮(N2)、氧(O2)等大量的分子可以在太赫兹频段进行探测。
(4)通信领域
太赫兹波是很好的宽带信息载体，可以携带声频或者视频信号进行传输。太赫兹波用于通信可以获得10GB/s的无线传输速度，这比当前的超宽带技术快几百至一千多倍。
(5)国土安全领域
在国土安全领域，由于太赫兹波的非电离性，及强穿透性，所以它能够在机场、车站等地对隐藏的爆炸物、违禁品、武器、毒品等危险物品提供远距离、大范围的预警。
缺少的能够产生高功率、高质量、高效率的太赫兹波，且低成本并能在室温下运转的太赫兹源是目前面临的主要问题。目前太赫兹波的产生方法主要有电子学方法和光子学方法。电子学方法是一般将电磁辐射的波长从毫米波延伸到太赫兹波段，也就相当于一个频率变大的过程，但是当频率大于1THz时会遇到很大的障碍，以至于效率变的很低，同时电子学方法产生的太赫兹波辐射源体积庞大，限制了其在很多领域中的应用。而光子学方法其主要方向就是把可见光或者红外光向太赫兹波段转换。此方法的优势在于产生的太赫兹辐射源具有很高的相干性和方向性，但是现阶段产生的太赫兹波功率和效率都较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种多光束太赫兹波参量振荡器，用以解决现有太赫兹波功率低、效率低等问题。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种多光束太赫兹波参量振荡器，包括泵浦源、MgO:LiNbO3晶体、泵浦光回收盒、紧贴在MgO:LiNbO3晶体的X-Z平面内的侧面上的硅棱镜以及设置在MgO:LiNbO3晶体周围的反射镜；
泵浦源发出的泵浦光沿X轴正向垂直入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第一一级Stokes光和第二一级Stokes光，第一一级Stokes光与泵浦光的夹角为θ1，第二一级Stokes光与泵浦光的夹角为θ2；第一一级Stokes光在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜组成的谐振腔中振荡放大，第二一级Stokes光在由第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜组成的谐振腔中振荡放大，从MgO:LiNbO3晶体出射的泵浦光被泵浦光回收盒回收；
往返振荡的第一一级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第一二级Stokes光和第二二级Stokes光以及第一一级太赫兹波和第二一级太赫兹波，往返振荡的第二一级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第三二级Stokes光和第四二级Stokes光以及第三一级太赫兹波和第四一级太赫兹波；第一二级Stokes光和第三二级Stokes光在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜组成的谐振腔中振荡放大，第二二级Stokes光和第四二级Stokes光在由第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第一二级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第一三级Stokes光和第二三级Stokes光以及第一二级太赫兹波和第二二级太赫兹波，往返振荡的第二二级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第三三级Stokes光和第四三级Stokes光以及第三二级太赫兹波和第四二级太赫兹波；
第一三级Stokes光与泵浦光的夹角为θ1，第二三级Stokes光与泵浦光的夹角为θ2；第三三级Stokes光与泵浦光的夹角为θ1，第四三级Stokes光与泵浦光的夹角为θ2；第一三级Stokes光和第三三级Stokes光均在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜组成的谐振腔中振荡放大，第二三级Stokes光和第四三级Stokes光均在由第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第三二级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第五三级Stokes光和第六三级Stokes光以及第五二级太赫兹波和第六二级太赫兹波，往返振荡的第四二级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第七三级Stokes光和第八三级Stokes光以及第七二级太赫兹波和第八二级太赫兹波；
第五三级Stokes光与泵浦光的夹角为θ1，第六三级Stokes光与泵浦光的夹角为θ2；第七三级Stokes光与泵浦光的夹角为θ1，第八三级Stokes光与泵浦光的夹角为θ2；第五三级Stokes光和第七三级Stokes光均在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜组成的谐振腔中振荡放大，第六三级Stokes光和第八三级Stokes光均在由第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜组成的谐振腔中振荡放大；
第三一级太赫兹波、第四二级太赫兹波和第八二级太赫兹波由第一硅棱镜耦合输出，第一一级太赫兹波、第三二级太赫兹波和第七二级太赫兹波由第二硅棱镜耦合输出，第二一级太赫兹波、第一二级太赫兹波和第五二级太赫兹波由第三硅棱镜耦合输出，第四一级太赫兹波、第二二级太赫兹波和第六二级太赫兹波由第四硅棱镜耦合输出；
往返振荡的第一三级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第一四级Stokes光和第二四级Stokes光以及第一三级太赫兹波和第二三级太赫兹波，往返振荡的第二三级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第三四级Stokes光和第四四级Stokes光以及第三三级太赫兹波和第四三级太赫兹波；第一四级Stokes光和第三四级Stokes光均在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜组成的谐振腔中振荡放大，第二四级Stokes光和第四四级Stokes光均在由第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第三三级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第五四级Stokes光和第六四级Stokes光以及第五三级太赫兹波和第六三级太赫兹波，往返振荡的第四三级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第七四级Stokes光和第八四级Stokes光以及第七三级太赫兹波和第八三级太赫兹波；第五四级Stokes光和第七四级Stokes光均在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜组成的谐振腔中振荡放大，第六四级Stokes光和第八四级Stokes光均在由第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第五三级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第九四级Stokes光和第十四级Stokes光以及第九三级太赫兹波和第十三级太赫兹波，往返振荡的第六三级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第十一四级Stokes光和第十二四级Stokes光以及第十一三级太赫兹波和第十二三级太赫兹波；第九四级Stokes光和第十一四级Stokes光均在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜组成的谐振腔中振荡放大，第十四级Stokes光和第十二四级Stokes光均在由第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第七三级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第十三四级Stokes光和第十四四级Stokes光以及第十三三级太赫兹波和第十四三级太赫兹波，往返振荡的第八三级Stokes光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第十五四级Stokes光和第十六四级Stokes光以及第十五三级太赫兹波和第十六三级太赫兹波；第十三四级Stokes光和第十五四级Stokes光均在由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜组成的谐振腔中振荡放大，第十四四级Stokes光和第十六四级Stokes光均在由第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜组成的谐振腔中振荡放大；
依此规律发散，
光束传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于光束传播的平面，泵浦源出射的泵浦光的方向为X轴正向，第三一级太赫兹波与Y轴正向的夹角为锐角。
所述泵浦源采用脉冲激光器，波长为1064nm，重复频率为10Hz，单脉冲能量为100mJ，光束直径为3mm，偏振方向为Z轴。
所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜均为平面镜，且角度可调。
所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜对波长范围在1064-2000nm的Stokes光全反射。
所述MgO:LiNbO3晶体为长方体，在X-Y平面内为矩形。
所述MgO:LiNbO3晶体的MgO掺杂浓度为5mol％，晶体的光轴沿Z轴。
所述MgO:LiNbO3晶体的尺寸X×Y×Z为40mm×40mm×8mm。
所述第一硅棱镜、第二硅棱镜、第三硅棱镜和第四硅棱镜的尺寸相同，在X-Y平面内均为等腰直角三角形，均设置在MgO:LiNbO3晶体的X-Z平面内的侧面上沿X轴方向的两端，太赫兹波均近似垂直于对应的硅棱镜的出射面出射。
所述第一硅棱镜、第二硅棱镜、第三硅棱镜和第四硅棱镜在Z轴方向上的尺寸为8mm，直角边长为10mm。
相对于现有技术，本发明提供的多光束太赫兹波参量振荡器，具有以下优点：
(1)通过改变角θ1和角θ2，可以得到宽调谐的各级Stokes光和各级太赫兹波，调谐方式简单，操作灵活。
(2)一束泵浦光可以产生多束频率不同的太赫兹波，有效提高泵浦光利用效率。
附图说明
图1是本发明实施例的结构原理图之一。
图2是本发明实施例的结构原理图之二。
图3是MgO:LiNbO3晶体中泵浦光、Stokes光和太赫兹波相位匹配示意图。图中ksN、ks(N+1)、ks(N+2)分别为第N级、第(N+1)级、第(N+2)级Stokes光的波矢，kT(N+1)、kT(N+2)分别为第(N+1)级、第(N+2)级THz波的波矢。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如附图1-2所示，一种多光束太赫兹波参量振荡器，包括泵浦源1、MgO:LiNbO3晶体3、泵浦光回收盒6、紧贴在MgO:LiNbO3晶体3的X-Z平面内的侧面上的硅棱镜以及设置在MgO:LiNbO3晶体3周围的反射镜；
泵浦源1发出的泵浦光2沿X轴正向垂直入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第一一级Stokes光4和第二一级Stokes光5，第一一级Stokes光4与泵浦光2的夹角为θ1，第二一级Stokes光5与泵浦光2的夹角为θ2；第一一级Stokes光4在由第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9和第四反射镜10组成的谐振腔中振荡放大，第二一级Stokes光5在由第五反射镜11、第六反射镜12、第七反射镜13和第八反射镜14组成的谐振腔中振荡放大，从MgO:LiNbO3晶体3出射的泵浦光2被泵浦光回收盒6回收；
往返振荡的第一一级Stokes光4入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第一二级Stokes光415和第二二级Stokes光416以及第一一级太赫兹波4T21和第二一级太赫兹波4T23，往返振荡的第二一级Stokes光5入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第三二级Stokes光515和第四二级Stokes光516以及第三一级太赫兹波5T17和第四一级太赫兹波5T27；第一二级Stokes光415和第三二级Stokes光515在由第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9和第四反射镜10组成的谐振腔中振荡放大，第二二级Stokes光416和第四二级Stokes光516在由第五反射镜11、第六反射镜12、第七反射镜13和第八反射镜14组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第一二级Stokes光415入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第一三级Stokes光4154和第二三级Stokes光4155以及第一二级太赫兹波415T24和第二二级太赫兹波415T26，往返振荡的第二二级Stokes光416入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第三三级Stokes光4164和第四三级Stokes光4165以及第三二级太赫兹波416T20和第四二级太赫兹波416T18；
第一三级Stokes光4154与泵浦光2的夹角为θ1，第二三级Stokes光4155与泵浦光2的夹角为θ2；第三三级Stokes光4164与泵浦光2的夹角为θ1，第四三级Stokes光4165与泵浦光2的夹角为θ2；第一三级Stokes光4154和第三三级Stokes光4164均在由第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9和第四反射镜10组成的谐振腔中振荡放大，第二三级Stokes光4155和第四三级Stokes光4165均在由第五反射镜11、第六反射镜12、第七反射镜13和第八反射镜14组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第三二级Stokes光515入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第五三级Stokes光5154和第六三级Stokes光5155以及第五二级太赫兹波515T24和第六二级太赫兹波515T26，往返振荡的第四二级Stokes光516入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第七三级Stokes光5164和第八三级Stokes光5165以及第七二级太赫兹波516T20和第八二级太赫兹波516T18；
第五三级Stokes光5154与泵浦光2的夹角为θ1，第六三级Stokes光5155与泵浦光2的夹角为θ2；第七三级Stokes光5164与泵浦光2的夹角为θ1，第八三级Stokes光5165与泵浦光2的夹角为θ2；第五三级Stokes光5154和第七三级Stokes光5164均在由第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9和第四反射镜10组成的谐振腔中振荡放大，第六三级Stokes光5155和第八三级Stokes光5165均在由第五反射镜11、第六反射镜12、第七反射镜13和第八反射镜14组成的谐振腔中振荡放大；
第三一级太赫兹波5T17、第四二级太赫兹波416T18和第八二级太赫兹波516T18由第一硅棱镜19耦合输出，第一一级太赫兹波4T21、第三二级太赫兹波416T20和第七二级太赫兹波516T20由第二硅棱镜22耦合输出，第二一级太赫兹波4T23、第一二级太赫兹波415T24和第五二级太赫兹波515T24由第三硅棱镜25耦合输出，第四一级太赫兹波5T27、第二二级太赫兹波415T26和第六二级太赫兹波515T26由第四硅棱镜28耦合输出；
往返振荡的第一三级Stokes光4154入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第一四级Stokes光415415和第二四级Stokes光415416以及第一三级太赫兹波4154T21和第二三级太赫兹波4154T23，往返振荡的第二三级Stokes光4155入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第三四级Stokes光415515和第四四级Stokes光415516以及第三三级太赫兹波4155T17和第四三级太赫兹波4155T27；第一四级Stokes光415415和第三四级Stokes光415515均在由第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9和第四反射镜10组成的谐振腔中振荡放大，第二四级Stokes光415416和第四四级Stokes光415516均在由第五反射镜11、第六反射镜12、第七反射镜13和第八反射镜14组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第三三级Stokes光4164入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第五四级Stokes光416415和第六四级Stokes光416416以及第五三级太赫兹波4164T21和第六三级太赫兹波4164T23，往返振荡的第四三级Stokes光4165入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第七四级Stokes光416515和第八四级Stokes光416516以及第七三级太赫兹波4165T17和第八三级太赫兹波4165T27；第五四级Stokes光416415和第七四级Stokes光416515均在由第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9和第四反射镜10组成的谐振腔中振荡放大，第六四级Stokes光416416和第八四级Stokes光416516均在由第五反射镜11、第六反射镜12、第七反射镜13和第八反射镜14组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第五三级Stokes光5154入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第九四级Stokes光515415和第十四级Stokes光515416以及第九三级太赫兹波5154T21和第十三级太赫兹波5154T23，往返振荡的第六三级Stokes光5155入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第十一四级Stokes光515515和第十二四级Stokes光515516以及第十一三级太赫兹波5155T17和第十二三级太赫兹波5155T27；第九四级Stokes光515415和第十一四级Stokes光515515均在由第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9和第四反射镜10组成的谐振腔中振荡放大，第十四级Stokes光515416和第十二四级Stokes光515516均在由第五反射镜11、第六反射镜12、第七反射镜13和第八反射镜14组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第七三级Stokes光5164入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第十三四级Stokes光516415和第十四四级Stokes光516416以及第十三三级太赫兹波5164T21和第十四三级太赫兹波5164T23，往返振荡的第八三级Stokes光5165入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第十五四级Stokes光516515和第十六四级Stokes光516516以及第十五三级太赫兹波5165T17和第十六三级太赫兹波5165T27；第十三四级Stokes光516415和第十五四级Stokes光516515均在由第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9和第四反射镜10组成的谐振腔中振荡放大，第十四四级Stokes光516416和第十六四级Stokes光516516均在由第五反射镜11、第六反射镜12、第七反射镜13和第八反射镜14组成的谐振腔中振荡放大；
依上述规律发散，五级Stokes光和四级太赫兹波的产生规律如下：
往返振荡的第一四级Stokes光415415入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第一五级Stokes光4154154和第二五级Stokes光4154155以及第一四级太赫兹波415415T24和第二四级太赫兹波415415T26，往返振荡的第二四级Stokes光415416入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第三五级Stokes光4154164和第四五级Stokes光4154165以及第三四级太赫兹波415416T20和第四四级太赫兹波415416T18；
往返振荡的第三四级Stokes光415515入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第五五级Stokes光4155154和第六五级Stokes光4155155以及第五四级太赫兹波415515T24和第六四级太赫兹波415515T26，往返振荡的第四四级Stokes光415516入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第七五级Stokes光4155164和第八五级Stokes光4155165以及第七四级太赫兹波415516T20和第八四级太赫兹波415516T18；
往返振荡的第五四级Stokes光416415入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第九五级Stokes光4164154和第十五级Stokes光4164155以及第九四级太赫兹波416415T24和第十四级太赫兹波416415T26，往返振荡的第六四级Stokes光416416入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第十一五级Stokes光4164164和第十二五级Stokes光4164165以及第十一四级太赫兹波416416T20和第十二四级太赫兹波416416T18；
往返振荡的第七四级Stokes光416515入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第十三五级Stokes光4165154和第十四五级Stokes光4165155以及第十三四级太赫兹波416515T24和第十四四级太赫兹波416515T26，往返振荡的第八四级Stokes光416516入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第十五五级Stokes光4165164和第十六五级Stokes光4165165以及第十五四级太赫兹波416516T20和第十六四级太赫兹波416516T18；
往返振荡的第九四级Stokes光515415入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第十七五级Stokes光5154154和第十八五级Stokes光5154155以及第十七四级太赫兹波515415T24和第十八四级太赫兹波515415T26，往返振荡的第十四级Stokes光515416入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第十九五级Stokes光5154164和第二十五级Stokes光5154165以及第十九四级太赫兹波515416T20和第二十四级太赫兹波515416T18；
往返振荡的第十一四级Stokes光515515入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第二十一五级Stokes光5155154和第二十二五级Stokes光5155155以及第二十一四级太赫兹波515515T24和第二十二四级太赫兹波515515T26，往返振荡的第十二四级Stokes光515516入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第二十三五级Stokes光5155164和第二十四五级Stokes光5155165以及第二十三四级太赫兹波515516T20和第二十四四级太赫兹波515516T18；
往返振荡的第十三四级Stokes光516415入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第二十五五级Stokes光5164154和第二十六五级Stokes光5164155以及第二十五四级太赫兹波516415T24和第二十六四级太赫兹波516415T26，往返振荡的第十四四级Stokes光516416入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第二十七五级Stokes光5164164和第二十八五级Stokes光5164165以及第二十七四级太赫兹波5164164T20和第二十八四级太赫兹波5164165T18；
往返振荡的第十五四级Stokes光516515入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第二十九五级Stokes光5165154和第三十五级Stokes光5165155以及第二十九四级太赫兹波516515T24和第三十四级太赫兹波516515T26，往返振荡的第十六四级Stokes光516516入射MgO:LiNbO3晶体3，经光学参量效应产生第三十一五级Stokes光5165164和第三十二五级Stokes光5165165以及第三十一四级太赫兹波516516T20和第三十二四级太赫兹波516516T18；
第一五级Stokes光4154154、第三五级Stokes光4154164、第五五级Stokes光4155154、第七五级Stokes光4155164、第九五级Stokes光4164154、第十一五级Stokes光4164164、第十三五级Stokes光4165154、第十五五级Stokes光4165164、第十七五级Stokes光5154154、第十九五级Stokes光5154164、第二十一五级Stokes光5155154、第二十三五级Stokes光5155164、第二十五五级Stokes光5164154、第二十七五级Stokes光5164164、第二十九五级Stokes光5165154和第三十一五级Stokes光5165164与泵浦光2的夹角为θ1，且均在由第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9和第四反射镜10组成的谐振腔中振荡放大；
第二五级Stokes光4154155、第四五级Stokes光4154165、第六五级Stokes光4155155、第八五级Stokes光4155165、第十五级Stokes光4164155、第十二五级Stokes光4164165、第十四五级Stokes光4165155、第十六五级Stokes光4165165、第十八五级Stokes光5154155、第二十五级Stokes光5154165、第二十二五级Stokes光5155155、第二十四五级Stokes光5155165、第二十六五级Stokes光5164155、第二十八五级Stokes光5164165、第三十五级Stokes光5165155和第三十二五级Stokes光5165165与泵浦光2的夹角为θ2，且均在由第五反射镜11、第六反射镜12、第七反射镜13和第八反射镜14组成的谐振腔中振荡放大；
第三三级太赫兹波4155T17、第七三级太赫兹波4165T17、第十一三级太赫兹波5155T17、第十五三级太赫兹波5165T17、第四四级太赫兹波415416T18、第八四级太赫兹波415516T18、第十二四级太赫兹波416416T18、第十六四级太赫兹波416516T18、第二十四级太赫兹波515416T18、第二十四四级太赫兹波515516T18、第二十八四级太赫兹波5164165T18、第三十二四级太赫兹波516516T18均由第一硅棱镜19耦合输出；
第一三级太赫兹波4154T21、第五三级太赫兹波4164T21、第九三级太赫兹波5154T21、第十三三级太赫兹波5164T21、第三四级太赫兹波415416T20、第七四级太赫兹波415516T20、第十一四级太赫兹波416416T20、第十五四级太赫兹波416516T20、第十九四级太赫兹波515416T20、第二十三四级太赫兹波515516T20、第二十七四级太赫兹波5164164T20、第三十一四级太赫兹波516516T20均由第二硅棱镜22耦合输出；
第二三级太赫兹波4154T23、第六三级太赫兹波4164T23、第十三级太赫兹波5154T23、第十四三级太赫兹波5164T23、第一四级太赫兹波415415T24、第五四级太赫兹波415515T24、第九四级太赫兹波416415T24、第十三四级太赫兹波416515T24、第十七四级太赫兹波515415T24、第二十一四级太赫兹波515515T24、第二十五四级太赫兹波516415T24、第二十九四级太赫兹波516515T24均由第三硅棱镜25耦合输出；
第四三级太赫兹波4155T27、第八三级太赫兹波4165T27、第十二三级太赫兹波5155T27、第十六三级太赫兹波5165T27、第二四级太赫兹波415415T26、第六四级太赫兹波415515T26、第十四级太赫兹波416415T26、第十四四级太赫兹波416515T26、第十八四级太赫兹波515415T26、第二十二四级太赫兹波515515T26、第二十六四级太赫兹波516415T26、第三十四级太赫兹波516515T26均由第四硅棱镜28耦合输出；
……
光束传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于光束传播的平面，泵浦源出射的泵浦光的方向为X轴正向，第三一级太赫兹波5T17与Y轴正向的夹角为锐角。
泵浦源1采用脉冲激光器，波长为1064nm，重复频率为10Hz，单脉冲能量为100mJ，光束直径为3mm，偏振方向为Z轴。
第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9、第四反射镜10、第五反射镜11、第六反射镜12、第七反射镜13和第八反射镜14均为平面镜，且角度可调。
第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9、第四反射镜10、第五反射镜11、第六反射镜12、第七反射镜13和第八反射镜14对波长范围在1064-2000nm的各级Stokes光全反射。
MgO:LiNbO3晶体3为长方体，在X-Y平面内为矩形。
MgO:LiNbO3晶体3的MgO掺杂浓度为5mol％，晶体的光轴沿Z轴。
MgO:LiNbO3晶体3的尺寸X×Y×Z为40mm×40mm×8mm。
第一硅棱镜19、第二硅棱镜22、第三硅棱镜25和第四硅棱镜28的尺寸相同，在X-Y平面内均为等腰直角三角形，均设置在MgO:LiNbO3晶体3的X-Z平面内的侧面上沿X轴方向的两端，上述太赫兹波均近似垂直于对应的硅棱镜的出射面出射。
第一硅棱镜19、第二硅棱镜22、第三硅棱镜25和第四硅棱镜28在Z轴方向上的尺寸为8mm，直角边长为10mm。
本实施例中，第一反射镜7和第二反射镜8之间的光束由多级Stokes光组成，第五反射镜11和第六反射镜12之间的光束由多级Stokes光组成，第三反射镜9和第四反射镜10之间的光束由多级Stokes光组成，第七反射镜13和第八反射镜14之间的光束由多级Stokes光组成。
本实施例中，如图3所示，改变角θ1可以改变第一一级Stokes光4的波长，继而改变第一二级Stokes光415和第二二级Stokes光416的波长以及第一一级太赫兹波4T21、第二一级太赫兹波4T23的频率，继而改变第一三级Stokes光4154、第二三级Stokes光4155、第三三级Stokes光4164、和第四三级Stokes光4165的波长以及第一二级太赫兹波415T24、第二二级太赫兹波415T26、第三二级太赫兹波416T20和第四二级太赫兹波416T18的频率，继而改变第一四级Stokes光415415、第二四级Stokes光415416、第三四级Stokes光415515、第四四级Stokes光415516、第五四级Stokes光416415、第六四级Stokes光416416、第七四级Stokes光416515、第八四级Stokes光416516的波长和第一三级太赫兹波4154T21、第二三级太赫兹波4154T23、第三三级太赫兹波4155T17、第四三级太赫兹波4155T27、第五三级太赫兹波4164T21、第六三级太赫兹波4164T23、第七三级太赫兹波4165T17、第八三级太赫兹波4165T27的频率，继而改变第一五级Stokes光4154154、第二五级Stokes光4154155、第三五级Stokes光4154164、第四五级Stokes光4154165、第五五级Stokes光4155154、第六五级Stokes光4155155、第七五级Stokes光4155164、第八五级Stokes光4155165、第九五级Stokes光4164154、第十五级Stokes光4164155、第十一五级Stokes光4164164、第十二五级Stokes光4164165、第十三五级Stokes光4165154、第十四五级Stokes光4165155、第十五五级Stokes光4165164和第十六五级Stokes光4165165的波长以及第一四级太赫兹波415415T24、第二四级太赫兹波415415T26、第三四级太赫兹波415416T20、第四四级太赫兹波415416T18、第五四级太赫兹波415515T24、第六四级太赫兹波415515T26、第七四级太赫兹波415516T20、第八四级太赫兹波415516T18、第九四级太赫兹波416415T24、第十四级太赫兹波416415T26、第十一四级太赫兹波416416T20、第十二四级太赫兹波416416T18、第十三四级太赫兹波416515T24、第十四四级太赫兹波416515T26、第十五四级太赫兹波416516T20和第十六四级太赫兹波416516T18的频率。
改变角θ2可以改变第二一级Stokes光5的波长，继而改变第三二级Stokes光515和第四二级Stokes光516的波长以及第三一级太赫兹波5T17和第四一级太赫兹波5T27的频率，继而改变第五三级Stokes光5154、第六三级Stokes光5155、第七三级Stokes光5164和第八三级Stokes光5165的波长以及第五二级太赫兹波515T24、第六二级太赫兹波515T26、第七二级太赫兹波516T20和第八二级太赫兹波516T18的频率，继而改变第九四级Stokes光515415、第十四级Stokes光515416、第十一四级Stokes光515515、第十二四级Stokes光515516、第十三四级Stokes光516415、第十四四级Stokes光516416、第十五四级Stokes光516515和第十六四级Stokes光516516的波长以及第九三级太赫兹波5154T21、第十三级太赫兹波5154T23、第十一三级太赫兹波5155T17、第十二三级太赫兹波5155T27、第十三三级太赫兹波5164T21、第十四三级太赫兹波5164T23、第十五三级太赫兹波5165T17和第十六三级太赫兹波5165T27的频率，继而改变第十七五级Stokes光5154154、第十八五级Stokes光5154155、第十九五级Stokes光5154164、第二十五级Stokes光5154165、第二十一五级Stokes光5155154、第二十二五级Stokes光5155155、第二十三五级Stokes光5155164、第二十四五级Stokes光5155165、第二十五五级Stokes光5164154、第二十六五级Stokes光5164155、第二十七五级Stokes光5164164、第二十八五级Stokes光5164165、第二十九五级Stokes光5165154、第三十五级Stokes光5165155、第三十一五级Stokes光5165164和第三十二五级Stokes光5165165的波长以及第十七四级太赫兹波515415T24、第十八四级太赫兹波515415T26、第十九四级太赫兹波515416T20、第二十四级太赫兹波515416T18、第二十一四级太赫兹波515515T24、第二十二四级太赫兹波515515T26、第二十三四级太赫兹波515516T20、第二十四四级太赫兹波515516T18、第二十五四级太赫兹波516415T24、第二十六四级太赫兹波516415T26、第二十七四级太赫兹波5164164T20、第二十八四级太赫兹波5164165T18、第二十九四级太赫兹波516515T24、第三十四级太赫兹波516515T26、第三十一四级太赫兹波516516T20和第三十二四级太赫兹波516516T18的频率。
根据能量守恒定理ωP＝ωS+ωT和相位匹配关系
可以计算出各级Stokes光的波长和各级太赫兹波的频率。其中，ωP、ωS、ωT分别为泵浦光的角频率、Stokes光的角频率、太赫兹波的角频率，θ为泵浦光和Stokes光之间的夹角，kP、kS、kT分别为泵浦光、Stokes光、太赫兹波在晶体中的波矢，
ni分别为泵浦光、Stokes光、太赫兹波在晶体中的折射率，c为真空中的光速。
本实施例中泵浦光2的波长为1064nm，角θ1为1°，角θ2为1.1°，产生的第一一级Stokes光4的波长为1072.67nm，第二一级Stokes光5的波长为1073.45nm；
由波长为1072.67nm的第一一级Stokes光4产生的，第一二级Stokes光415和第二二级Stokes光416的波长为1081.41nm，由波长为1072.67nm的第一一级Stokes光4产生的第一一级太赫兹波4T21和第二一级太赫兹波4T23的频率为2.26THz，由波长为1081.41nm的第一二级Stokes光415产生的第一二级太赫兹波415T24的频率为2.242THz，产生的第二二级太赫兹波415T26的频率为2.443THz，产生的第一三级Stokes光4154的波长为1090.21nm，产生的第二三级Stokes光4155的波长为1091.01nm，由波长为1081.41nm的第二二级Stokes光416产生的第三二级太赫兹波416T20的频率为2.242THz，产生的第四二级太赫兹波416T18的频率为2.443THz，产生的第三三级Stokes光4164的波长为1090.21nm，产生的第四三级Stokes光4165的波长为1091.01nm，由波长为1090.21nm的第一三级Stokes光4154产生的第一四级Stokes光415415和第二四级Stokes光415416的波长均为1099.10nm，产生的第一三级太赫兹波4154T21和第二三级太赫兹波4154T23的频率均为2.226THz，由波长为1091.01nm的第二三级Stokes光4155产生的第三四级Stokes光415515和第四四级Stokes光415516的波长均为1100.72nm，产生的第三三级太赫兹波4155T17和第四三级太赫兹波4155T27的频率均为2.426THz，由波长为1090.21nm的第三三级Stokes光4164产生的第五四级Stokes光416415和第六四级Stokes光416416的波长均为1099.10nm，产生的第五三级太赫兹波4164T21和第六三级太赫兹波4164T23的频率均为2.226THz，由波长为1091.01nm的第四三级Stokes光4165产生的第七四级Stokes光416515和第八四级Stokes光416516的波长均为1100.72nm，产生的第七三级太赫兹波4165T17和第八三级太赫兹波4165T27的频率均为2.426THz。
由波长为1099.10nm的第一四级Stokes光415415产生的第一五级Stokes光4154154和第二五级Stokes光4154155的波长分别为1108.10nm和1108.90nm，产生的第一四级太赫兹波415415T24和第二四级太赫兹波415415T26的频率分别为2.207THzz和2.407THz，由波长为1099.10nm的第二四级Stokes光415416产生的第三五级Stokes光4154164和第四五级Stokes光4154165的波长分别为1108.10nm和1108.90nm，产生的第三四级太赫兹波415416T20和第四四级太赫兹波415416T18的频率分别为2.207THz和2.407THz，由波长为1100.72nm的第三四级Stokes光415515产生的第五五级Stokes光4155154和第六五级Stokes光4155155的波长分别为1109.70nm和1110.50nm，产生的第五四级太赫兹波415515T24和第六四级太赫兹波415515T26的频率分别为2.206THz和2.405THz，由波长为1100.72nm的第四四级Stokes光415516产生的第七五级Stokes光4155164和第八五级Stokes光4155165的波长分别为1109.70nm和1110.50nm，产生的第七四级太赫兹波415516T20和第八四级太赫兹波415516T18的频率分别为2.206THz和2.405THz，由波长为1099.10nm的第五四级Stokes光416415产生的第九五级Stokes光4164154和第十五级Stokes光4164155的波长分别为1108.10nm和1108.90nm，产生的第九四级太赫兹波416415T24和第十四级太赫兹波416415T26的频率分别为2.207THz和2.407THz，由波长为1099.10nm的第六四级Stokes光416416产生的第十一五级Stokes光4164164和第十二五级Stokes光4164165的波长分别为1108.10nm和1108.90nm，产生的第十一四级太赫兹波416416T20和第十二四级太赫兹波416416T18的频率分别为2.207THz和2.407THz，由波长为1100.72nm的第七四级Stokes光416515产生的第十三五级Stokes光4165154和第十四五级Stokes光4165155的波长分别为1109.70nm和1110.50nm，产生的第十三四级太赫兹波416515T24和第十四四级太赫兹波416515T26的频率分别为2.206THz和2.405THz，由波长为1100.72nm的第八四级Stokes光416516产生的第十五五级Stokes光4165164和第十六五级Stokes光4165165的波长分别为1109.70nm和1110.50THz，产生的第十五四级太赫兹波416516T20和第十六四级太赫兹波416516T18的频率分别为2.206THz和2.405THz。
由波长为1073.45nm的第二一级Stokes光5产生的第三二级Stokes光515和第四二级Stokes光516的波长为1082.19nm，由波长为1073.45nm的第二一级Stokes光5产生的第三一级太赫兹波5T17和第四一级太赫兹波5T27的频率均为2.463THz，由波长为1082.19nm的第三二级Stokes光515产生的第五二级太赫兹波515T24的频率为2.241THz，产生的第六二级太赫兹波515T26的频率为2.443THz，产生的第五三级Stokes光5154和第六三级Stokes光5155的波长分别为1091.01nm和1091.81nm，由波长为1082.19nm的第四二级Stokes光516产生的第七二级太赫兹波516T20的频率为2.241THz，产生的第八二级太赫兹波516T18的频率为2.443THz，产生的第七三级Stokes光5164和第八三级Stokes光5165的波长分别为1091.01nm和1091.81nm，由波长为1091.01nm的第五三级Stokes光5154产生的第九四级Stokes光515415和第十四级Stokes光515416的波长均为1099.90nm，产生的第九三级太赫兹波5154T21和第十三级太赫兹波5154T23的频率均为2.222THz，由波长为1091.81nm的第六三级Stokes光5155产生的第十一四级Stokes光515515和第十二四级Stokes光515516的波长均为1101.52nm，产生的第十一三级太赫兹波5155T17和第十二三级太赫兹波5155T27的频率均为2.422THz，由波长为1091.01nm的第七三级Stokes光5164产生的第十三四级Stokes光516415和第十四四级Stokes光516416的波长均为1099.90nm，产生的第十三三级太赫兹波5164T21和第十四三级太赫兹波5164T23的频率均为2.222THz，由波长为1091.81nm的第八三级Stokes光5165产生的第十五四级Stokes光516515和第十六四级Stokes光516516的波长均为1101.52nm，产生的第十五三级太赫兹波5165T17和第十六三级太赫兹波5165T27的频率均为2.422THz。
由波长为1099.90nm的第九四级Stokes光515415产生的第十七五级Stokes光5154154和第十八五级Stokes光5154155的波长分别为1108.90nm和1109.70nm，产生的第十七四级太赫兹波515415T24和第十八四级太赫兹波515415T26的频率分别为2.206THz和2.406THz，由波长为1099.90nm的第十四级Stokes光515416产生的第十九五级Stokes光5154164和第二十五级Stokes光5154165的波长分别为1108.90nm和1109.70nm，产生的第十九四级太赫兹波515416T20和第二十四级太赫兹波515416T18的频率分别为多少2.206THz和2.406THz，由波长为1101.52nm的第十一四级Stokes光515515产生的第二十一五级Stokes光5155154和第二十二五级Stokes光5155155的波长分别为1110.50nm和1111.30nm，产生的第二十一四级太赫兹波515515T24和第二十二四级太赫兹波515515T26的频率分别为2.202THz和2.401THz，由波长为1101.52nm的第十二四级Stokes光515516产生的第二十三五级Stokes光5155164和第二十四五级Stokes光5155165的波长分别为1110.50nm和1111.30nm，产生的第二十三四级太赫兹波515516T20和第二十四四级太赫兹波515516T18的频率分别为2.202THz和2.401THz，由波长为1099.90nm的第十三四级Stokes光516415产生的第二十五五级Stokes光5164154和第二十六五级Stokes光5164155的波长分别为1108.90nm和1109.70nm，产生的第二十五四级太赫兹波516415T24和第二十六四级太赫兹波516415T26的频率分别为2.206THz和2.406THz，由波长为1099.90nm的第十四四级Stokes光516416产生的第二十七五级Stokes光5164164和第二十八五级Stokes光5164165的波长分别为1108.90nm和1109.70nm，产生的第二十七四级太赫兹波5164164T20和第二十八四级太赫兹波5164165T18的频率分别为2.206THz和2.406THz，由波长为1101.52nm的第十五四级Stokes光516515产生的第二十九五级Stokes光5165154和第三十五级Stokes光5165155的波长分别为1110.50nm和1111.13nm，产生的第二十九四级太赫兹波516515T24和第三十四级太赫兹波516515T26的频率分别为2.202THz和2.401THz，由波长为1101.52nm的第十六四级Stokes光516516产生的第三十一五级Stokes光5165164和第三十二五级Stokes光5165165的波长分别为1110.50nm和1111.30nm，产生的第三十一四级太赫兹波516516T20和第三十二四级太赫兹波516516T18的频率分别为2.202THz和2.401THz。
当角θ1和角θ2相同时，由同一束一级Stokes光产生的一级太赫兹波的频率相等，由同一束一级Stokes光产生的二级Stokes光的波长相等，由同一束二级Stokes光产生的二级太赫兹波的频率相等，由同一束二级Stokes光产生的三级Stokes光的波长相等，由同一束三级Stokes光产生的三级太赫兹波的频率相等，由同一束三级Stokes光产生的四级Stokes光的波长相等，由同一束四级Stokes光产生的四级太赫兹波的频率相等，由同一束四级Stokes光产生的五级Stokes光的波长相等。
当角θ1和角θ2不同时，由同一束一级Stokes光产生的一级太赫兹波的频率相等，由同一束一级Stokes光产生的二级Stokes光的波长相等，由同一束二级Stokes光产生的二级太赫兹波的频率不相等，由同一束二级Stokes光产生的三级Stokes光的波长不相等，由同一束三级Stokes光产生的三级太赫兹波的频率相等，由同一束三级Stokes光产生的四级Stokes光的波长相等，由同一束四级Stokes光产生的四级太赫兹波的频率不相等，由同一束四级Stokes光产生的五级Stokes光的波长不相等。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种多光束太赫兹波参量振荡器，其特征在于：包括泵浦源(1)、MgO:LiNbO3晶体(3)、泵浦光回收盒(6)、紧贴在MgO:LiNbO3晶体(3)的X-Z平面内的侧面上的硅棱镜以及设置在MgO:LiNbO3晶体(3)周围的反射镜；
泵浦源(1)发出的泵浦光(2)沿X轴正向垂直入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第一一级Stokes光(4)和第二一级Stokes光(5)，第一一级Stokes光(4)与泵浦光(2)的夹角为θ1，第二一级Stokes光(5)与泵浦光(2)的夹角为θ2；第一一级Stokes光(4)在由第一反射镜(7)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)和第四反射镜(10)组成的谐振腔中振荡放大，第二一级Stokes光(5)在由第五反射镜(11)、第六反射镜(12)、第七反射镜(13)和第八反射镜(14)组成的谐振腔中振荡放大，从MgO:LiNbO3晶体(3)出射的泵浦光(2)被泵浦光回收盒(6)回收；
往返振荡的第一一级Stokes光(4)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第一二级Stokes光(415)和第二二级Stokes光(416)以及第一一级太赫兹波(4T21)和第二一级太赫兹波(4T23)，往返振荡的第二一级Stokes光(5)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第三二级Stokes光(515)和第四二级Stokes光(516)以及第三一级太赫兹波(5T17)和第四一级太赫兹波(5T27)；第一二级Stokes光(415)和第三二级Stokes光(515)在由第一反射镜(7)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)和第四反射镜(10)组成的谐振腔中振荡放大，第二二级Stokes光(416)和第四二级Stokes光(516)在由第五反射镜(11)、第六反射镜(12)、第七反射镜(13)和第八反射镜(14)组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第一二级Stokes光(415)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第一三级Stokes光(4154)和第二三级Stokes光(4155)以及第一二级太赫兹波(415T24)和第二二级太赫兹波(415T26)，往返振荡的第二二级Stokes光(416)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第三三级Stokes光(4164)和第四三级Stokes光(4165)以及第三二级太赫兹波(416T20)和第四二级太赫兹波(416T18)；
第一三级Stokes光(4154)与泵浦光(2)的夹角为θ1，第二三级Stokes光(4155)与泵浦光(2)的夹角为θ2；第三三级Stokes光(4164)与泵浦光(2)的夹角为θ1，第四三级Stokes光(4165)与泵浦光(2)的夹角为θ2；第一三级Stokes光(4154)和第三三级Stokes光(4164)均在由第一反射镜(7)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)和第四反射镜(10)组成的谐振腔中振荡放大，第二三级Stokes光(4155)和第四三级Stokes光(4165)均在由第五反射镜(11)、第六反射镜(12)、第七反射镜(13)和第八反射镜(14)组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第三二级Stokes光(515)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第五三级Stokes光(5154)和第六三级Stokes光(5155)以及第五二级太赫兹波(515T24)和第六二级太赫兹波(515T26)，往返振荡的第四二级Stokes光(516)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第七三级Stokes光(5164)和第八三级Stokes光(5165)以及第七二级太赫兹波(516T20)和第八二级太赫兹波(516T18)；
第五三级Stokes光(5154)与泵浦光(2)的夹角为θ1，第六三级Stokes光(5155)与泵浦光(2)的夹角为θ2；第七三级Stokes光(5164)与泵浦光(2)的夹角为θ1，第八三级Stokes光(5165)与泵浦光(2)的夹角为θ2；第五三级Stokes光(5154)和第七三级Stokes光(5164)均在由第一反射镜(7)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)和第四反射镜(10)组成的谐振腔中振荡放大，第六三级Stokes光(5155)和第八三级Stokes光(5165)均在由第五反射镜(11)、第六反射镜(12)、第七反射镜(13)和第八反射镜(14)组成的谐振腔中振荡放大；
第三一级太赫兹波(5T17)、第四二级太赫兹波(416T18)和第八二级太赫兹波(516T18)由第一硅棱镜(19)耦合输出，第一一级太赫兹波(4T21)、第三二级太赫兹波(416T20)和第七二级太赫兹波(516T20)由第二硅棱镜(22)耦合输出，第二一级太赫兹波(4T23)、第一二级太赫兹波(415T24)和第五二级太赫兹波(515T24)由第三硅棱镜(25)耦合输出，第四一级太赫兹波(5T27)、第二二级太赫兹波(415T26)和第六二级太赫兹波(515T26)由第四硅棱镜(28)耦合输出；
往返振荡的第一三级Stokes光(4154)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第一四级Stokes光(415415)和第二四级Stokes光(415416)以及第一三级太赫兹波(4154T21)和第二三级太赫兹波(4154T23)，往返振荡的第二三级Stokes光(4155)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第三四级Stokes光(415515)和第四四级Stokes光(415516)以及第三三级太赫兹波(4155T17)和第四三级太赫兹波(4155T27)；第一四级Stokes光(415415)和第三四级Stokes光(415515)均在由第一反射镜(7)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)和第四反射镜(10)组成的谐振腔中振荡放大，第二四级Stokes光(415416)和第四四级Stokes光(415516)均在由第五反射镜(11)、第六反射镜(12)、第七反射镜(13)和第八反射镜(14)组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第三三级Stokes光(4164)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第五四级Stokes光(416415)和第六四级Stokes光(416416)以及第五三级太赫兹波(4164T21)和第六三级太赫兹波(4164T23)，往返振荡的第四三级Stokes光(4165)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第七四级Stokes光(416515)和第八四级Stokes光(416516)以及第七三级太赫兹波(4165T17)和第八三级太赫兹波(4165T27)；第五四级Stokes光(416415)和第七四级Stokes光(416515)均在由第一反射镜(7)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)和第四反射镜(10)组成的谐振腔中振荡放大，第六四级Stokes光(416416)和第八四级Stokes光(416516)均在由第五反射镜(11)、第六反射镜(12)、第七反射镜(13)和第八反射镜(14)组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第五三级Stokes光(5154)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第九四级Stokes光(515415)和第十四级Stokes光(515416)以及第九三级太赫兹波(5154T21)和第十三级太赫兹波(5154T23)，往返振荡的第六三级Stokes光(5155)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第十一四级Stokes光(515515)和第十二四级Stokes光(515516)以及第十一三级太赫兹波(5155T17)和第十二三级太赫兹波(5155T27)；第九四级Stokes光(515415)和第十一四级Stokes光(515515)均在由第一反射镜(7)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)和第四反射镜(10)组成的谐振腔中振荡放大，第十四级Stokes光(515416)和第十二四级Stokes光(515516)均在由第五反射镜(11)、第六反射镜(12)、第七反射镜(13)和第八反射镜(14)组成的谐振腔中振荡放大；
往返振荡的第七三级Stokes光(5164)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第十三四级Stokes光(516415)和第十四四级Stokes光(516416)以及第十三三级太赫兹波(5164T21)和第十四三级太赫兹波(5164T23)，往返振荡的第八三级Stokes光(5165)入射MgO:LiNbO3晶体(3)，经光学参量效应产生第十五四级Stokes光(516515)和第十六四级Stokes光(516516)以及第十五三级太赫兹波(5165T17)和第十六三级太赫兹波(5165T27)；第十三四级Stokes光(516415)和第十五四级Stokes光(516515)均在由第一反射镜(7)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)和第四反射镜(10)组成的谐振腔中振荡放大，第十四四级Stokes光(516416)和第十六四级Stokes光(516516)均在由第五反射镜(11)、第六反射镜(12)、第七反射镜(13)和第八反射镜(14)组成的谐振腔中振荡放大；
依此规律发散，
光束传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于光束传播的平面，泵浦源出射的泵浦光的方向为X轴正向，第三一级太赫兹波(5T17)与Y轴正向的夹角为锐角；
所述第一反射镜(7)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)、第四反射镜(10)、第五反射镜(11)、第六反射镜(12)、第七反射镜(13)和第八反射镜(14)均为平面镜，且角度可调。
2.根据权利要求1所述的多光束太赫兹波参量振荡器，其特征在于：所述泵浦源(1)采用脉冲激光器，波长为1064nm，重复频率为10Hz，单脉冲能量为100mJ，光束直径为3mm，偏振方向为Z轴。
3.根据权利要求1所述的多光束太赫兹波参量振荡器，其特征在于：所述第一反射镜(7)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)、第四反射镜(10)、第五反射镜(11)、第六反射镜(12)、第七反射镜(13)和第八反射镜(14)对波长范围在1064-2000nm的Stokes光全反射。
4.根据权利要求1所述的多光束太赫兹波参量振荡器，其特征在于：所述MgO:LiNbO3晶体(3)为长方体，在X-Y平面内为矩形。
5.根据权利要求4所述的多光束太赫兹波参量振荡器，其特征在于：所述MgO:LiNbO3晶体(3)的MgO掺杂浓度为5mol％，晶体的光轴沿Z轴。
6.根据权利要求4所述的多光束太赫兹波参量振荡器，其特征在于：所述MgO:LiNbO3晶体(3)的尺寸X×Y×Z为40mm×40mm×8mm。
7.根据权利要求1所述的多光束太赫兹波参量振荡器，其特征在于：所述第一硅棱镜(19)、第二硅棱镜(22)、第三硅棱镜(25)和第四硅棱镜(28)的尺寸相同，在X-Y平面内均为等腰直角三角形，均设置在MgO:LiNbO3晶体(3)的X-Z平面内的侧面上沿X轴方向的两端，太赫兹波均近似垂直于对应的硅棱镜的出射面出射。
8.根据权利要求7所述的多光束太赫兹波参量振荡器，其特征在于：所述第一硅棱镜(19)、第二硅棱镜(22)、第三硅棱镜(25)和第四硅棱镜(28)在Z轴方向上的尺寸为8mm，直角边长为10mm。
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| CN (1) | CN110034482B (zh) |
Families Citing this family (1)
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| CN111786244B (zh) * | 2020-07-24 | 2021-04-23 | 天津大学 | 一种增强太赫兹波的参量振荡器 |
Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN102331649A (zh) * | 2011-10-22 | 2012-01-25 | 西北大学 | 一种多波长太赫兹波参量振荡器 |
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2019
- 2019-05-09 CN CN201910386504.4A patent/CN110034482B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| "高能量、快速可调谐太赫兹参量振荡器";王与烨 等.;《太赫兹科学与电子信息学报》;20150228;第13卷(第1期);19-22 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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