JP2020514833A - テラヘルツレーザとテラヘルツ抽出における改善 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書における「1実施形態」「実施形態」「ある実施形態」などの語句は、その実施形態に関する特定の特徴、構造、特性などが本発明の少なくとも1つの実施形態において含まれていることを意味する。したがって本明細書の各箇所における「1実施形態において」「実施形態において」「ある実施形態において」などのフレーズは、必ずしも同じ実施形態をさしているものでないが、同じである場合もある。さらに、特定の特徴、構造、特性などは、任意の適切な態様で組み合わせることができる。このことは、当業者にとって本開示の実施形態から明らかである。
Claims (22)
- THz周波数電磁放射生成システムであって、
THz周波数電磁放射を生成する非線形結晶、
前記非線形結晶と干渉することによりTHz周波数電磁放射を可能とする基本ビーム、
前記非線形結晶と結合して前記THz周波数電磁放射を外部環境へ伝搬させる仲介シリコン、
を備え、
前記システムは、シリコンのバンドギャップエネルギー未満の光子エネルギーを有する基本ビームを利用する
ことを特徴とするシステム。 - 前記基本ビームの光子エネルギーは、ポンプ外部レーザ源から伝搬し、またはポンプ源によってポンプされたレーザ結晶から引き出すことができる
ことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記システムはキャビティ内システムであり、前記基本ビームはキャビティ内レーザ結晶によって生成することができる
ことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記システムはキャビティ外システムであり、前記基本ビームは基本ポンプレーザによって生成することができる
ことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記非線形結晶がTHz周波数電磁放射を出射する手段は、前記THz周波数電磁放射を生成する、
誘導ポラリトン散乱、差周波数生成、パラメトリック生成、光整流、またはチェレンコフ法、
のうち少なくとも1つを含む
ことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記基本ビームは、
固体状態レーザ、レーザダイオード、希土類添加レーザ結晶、またはVECSEL半導体、
のうち少なくとも1つによって生成することができる
ことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記非線形結晶は、誘導ポラリトン散乱(SPS)アクティブ結晶を含む
ことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記SPSアクティブ結晶は、
ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、よう素酸リチウム(LiIO3)、リン酸チタニルカリウム(KTiOPO4/KTP)、ヒ酸チタニルカリウム(KTiOAsO4/KTA)、リン酸チタニルルビジウム(RbTiOPO4/RTP)、リン酸ガリウム(GaP)、ヒ化ガリウム(GaAs)、石英、
のうち少なくとも1つを含む
ことを特徴とする請求項7記載のシステム。 - 前記システムは、ナノ秒期間、ピコ秒期間、マイクロ秒期間、ミリ秒期間、複数秒期間のパルス領域、または連続波(CW)で動作する
ことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記仲介シリコンは、周期繰り返し断面を含むプロファイル化した表面を有する
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項記載のシステム。 - 前記プロファイル化表面は、一連のプリズムを含む
ことを特徴とする請求項10記載のシステム。 - 前記基本ビームは、前記THz放射の出射領域近傍において、前記非線形結晶の第1表面に沿って全内部反射する
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項記載のシステム。 - 前記システムはさらに、
前記基本ビームを共鳴させる第1共鳴キャビティ、
前記ストークスビームを共鳴させる第2共鳴キャビティ、
を備える
ことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項記載のシステム。 - 前記第1および第2共鳴キャビティは、互いに角度オフセットしていることにより、前記第1および第2共鳴キャビティ内で共鳴するビームが前記非線形結晶内で交差するように構成されている
ことを特徴とする請求項13記載のシステム。 - 前記基本ビームと前記ストークスビームは、前記非線形結晶の第1面において全内部反射する
ことを特徴とする請求項14記載のシステム。 - THz周波数電磁放射システムのテラヘルツ出力パワーを増加させる方法であって、
前記システムは、
THz周波数電磁放射生成源、
前記THz周波数電磁放射を出力環境へ仲介出力する仲介シリコン、
を備え、
前記方法は、
シリコンのバンドギャップエネルギー未満の基本ビーム光子エネルギーを利用して、前記THz周波数電磁放射生成源においてTHz周波数電磁放射を生成するステップを有する
ことを特徴とする方法。 - 非線形誘導ポラリトン散乱プロセスを介してテラヘルツ周波数電磁放射を生成するキャビティ内固体状態レーザのテラヘルツ周波数電磁放射出力パワーを増加させる方法であって、
前記テラヘルツ周波数電磁放射出力パワーは、非線形結晶内で形成され、前記非線形結晶と空気との間のシリコン仲介構造を利用することによって抽出され、
前記方法は、
前記シリコン仲介構造において自由キャリアを生成しない基本波長とストークス波長を利用するステップを有する
ことを特徴とする方法。 - 前記基本波長は、Nd添加レーザ結晶によって生成される
ことを特徴とする請求項17記載の方法。 - 前記Nd添加レーザ結晶からの任意の基本放射は、前記キャビティ内固体状態レーザによって抑制される
ことを特徴とする請求項17記載の方法。 - 非線形誘導ポラリトン散乱を介してTHz周波数電磁放射を出力するキャビティ内固体状態レーザであって、
第1共鳴光キャビティをポンプする第1外部ポンプ、
光結晶と第1非線形結晶を有し、基本ビームを共鳴させることによってストークスビームを生成す、第1共鳴光キャビティ、
ストークスビームを共鳴させる第2共鳴光キャビティ、
を備え、
前記第1および第2共鳴光キャビティは、前記非線形結晶内においてある角度で前記基本ビームと前記ストークスビームが交差して、非線形ポラリトン散乱の位相整合を実現するように構成されており、
前記第1共鳴光キャビティはさらに、シリコンのバンドギャップ未満の光子エネルギーを有する基本ビームを共鳴させる
ことを特徴とするレーザ。 - 前記光結晶は、Nd添加レーザ結晶を含む
ことを特徴とする請求項20記載のレーザ。 - THz周波数電磁放射生成システムであって、
THz周波数電磁放射を生成する非線形結晶、
前記非線形結晶と干渉することによりTHz周波数電磁放射を可能とする第1レーザビームと第2レーザビーム、
前記非線形結晶と接続され前記THz周波数電磁放射を外部環境へ仲介する仲介シリコン、
を備え、
前記第1および第2レーザビームはそれぞれ、前記バンドギャップエネルギー未満の光子エネルギーを有する
ことを特徴とするシステム。
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