專利名稱：一種基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖窄線寬雙波長(zhǎng)激光器的太赫茲波源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太赫茲技術(shù)領(lǐng)域，特別是ー種太赫茲波的發(fā)生裝置，可以方便地產(chǎn)生可調(diào)諧太赫茲波，在成像、國(guó)防等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
背景技術(shù)：
太赫茲輻射是指頻率在O. ITHz IOTHz之間，介于毫米波與紅外光波之間的電磁輻射區(qū)，它填補(bǔ)了電磁輻射譜在毫米波與紅外光譜之間的空白。近年來(lái)，太赫茲這一特殊波段在軍事偵察、識(shí)別，無(wú)線通信，反恐輯毒、醫(yī)學(xué)成像等方面取得了很大的研究進(jìn)展，且在物理學(xué)、材料科學(xué)、天文學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、信息科學(xué)、國(guó)防等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。太赫茲波源及太赫茲輻射是太赫茲科學(xué)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是限制其發(fā)展的主要因素。太赫茲波可以通過(guò)電子學(xué)和光子學(xué)兩種方法獲得。在電子學(xué)方面有返向波管、耿式ニ極管振蕩器等，利用電子的振蕩產(chǎn)生太赫茲波。在光子學(xué)方面可以通過(guò)飛秒激光脈沖激發(fā)光電導(dǎo)天線、非線性晶體或空氣等離子體、功率脈沖激光差頻或太赫茲參量振蕩器、半導(dǎo)體級(jí)聯(lián)量子阱激光器等獲得太赫茲波。然而基于飛秒激光脈沖的太赫茲的輻射源體積龐大，造價(jià)昂貴，而且世界上只有少數(shù)機(jī)構(gòu)掌握相關(guān)制造技木。另ー類很有發(fā)展前景的連續(xù)波輻射源是半導(dǎo)體太赫茲激光器和量子級(jí)聯(lián)激光器，但是為了降低熱弛豫對(duì)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的影響，這兩種半導(dǎo)體激光器都必須工作于極低溫環(huán)境中。因此近年來(lái)室溫環(huán)境下連續(xù)可調(diào)諧的太赫茲波源逐漸成為太赫茲技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，通過(guò)兩個(gè)波長(zhǎng)不同的激光器進(jìn)行光子混頻獲得連續(xù)可調(diào)的太赫茲波已被證明可行，并有相關(guān)研究成果報(bào)導(dǎo)，然而其對(duì)外界溫度很敏感，因而輸出的太赫茲波很不穩(wěn)定，此外兩個(gè)不同波長(zhǎng)的激光器不易達(dá)到空間模式匹配的條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供ー種結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)方便、可靠性高的基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖窄線寬雙波長(zhǎng)激光器的太赫茲波源。本發(fā)明提供的基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖窄線寬雙波長(zhǎng)激光器的太赫茲波源，包括基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器、摻鐿光纖放大器、ニ維調(diào)節(jié)架、薄透鏡、GaSe棒狀波導(dǎo)及連接用光纖；窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器通過(guò)普通單模光纖與摻鐿光纖放大器連接，輸出端置于ニ維調(diào)節(jié)架上，調(diào)節(jié)ニ維調(diào)節(jié)架使放大器輸出端與薄透鏡中心和GaSe棒狀波導(dǎo)共線，由GaSe棒狀波導(dǎo)的后端面輸出太赫茲波。所述的基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器包括泵浦光源、波分復(fù)用耦合器、兩個(gè)ニ維調(diào)節(jié)架、兩個(gè)壓電陶瓷片、兩個(gè)聲放大器、寫制有兩個(gè)相同傾斜布喇格光柵的鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖、吸聲裝置、信號(hào)發(fā)生器、普通單模光纖和普通金屬導(dǎo)線；寫制有兩個(gè)相同傾斜布喇格光柵的鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的中間(中點(diǎn)位置)設(shè)置有吸聲裝置，微結(jié)構(gòu)光纖的兩端各連接ー個(gè)聲放大器，聲放大器的底部用有機(jī)膠粘于壓電陶瓷片上，兩個(gè)壓電陶瓷片分別經(jīng)導(dǎo)線連接信號(hào)發(fā)生器的兩極，兩個(gè)壓電陶瓷片的另一面分別粘于ニ維調(diào)節(jié)架上，用ニ維調(diào)節(jié)架夾持并拉緊鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖，而鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的ー端依次穿過(guò)壓電陶瓷片中心和圓錐形聲放大器頂端，并與普通單模光纖連接作為光纖激光器的輸出，鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的另一端依次穿過(guò)另ー壓電陶瓷片中心和圓錐形聲放大器頂端并經(jīng)普通單模光纖與波分復(fù)用耦合器連接，波分復(fù)用耦合器另ー側(cè)的兩個(gè)端口中的一個(gè)連接泵浦光源，另ー個(gè)作為抑制反射端。所述傾斜布喇格光纖光柵的布喇格波長(zhǎng)為1060nnTl068nm。窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器的諧振腔由寫制于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖上的兩個(gè)相同的傾斜布喇格光纖光柵構(gòu)成，窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器的諧振腔的腔長(zhǎng)為2cnT5cm。所述窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器的選模器件為施加有聲波調(diào)制的兩個(gè)相同傾斜布喇格光纖光柵；窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器的増益介質(zhì)為鐿鍺共摻的微結(jié)構(gòu)光纖。通過(guò)改變施加聲場(chǎng)的頻率可以改變輸出太赫茲波的頻率，通過(guò)對(duì)微結(jié)構(gòu)光纖填充或涂敷功能性材料可以實(shí)現(xiàn)太赫茲頻率的可調(diào)諧輸出。太赫茲波的產(chǎn)生原理利用信號(hào)發(fā)生器向壓電陶瓷片施加正弦電壓，壓電陶瓷片產(chǎn)生周期性振動(dòng)并通過(guò)圓錐形聲放大器放大并耦合至寫制于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖上的傾斜布喇格光纖光柵中。泵浦光入射到微結(jié)構(gòu)光纖中，摻雜的鐿離子吸收泵浦光產(chǎn)生1064nm左右的熒光，至施加聲場(chǎng)后的傾斜布喇格光柵時(shí)，布喇格波長(zhǎng)的光被反射。另外，經(jīng)傾斜布喇格光柵作用后的一部分纖芯模發(fā)生反向耦合，經(jīng)聲場(chǎng)調(diào)制又重新耦合入纖芯中。當(dāng)入射光入射至傾斜布喇格光柵時(shí)，波長(zhǎng)滿足(2)式的光纖基模能夠反向耦合至高階包層模式
權(quán)利要求
1.一種基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖窄線寬雙波長(zhǎng)激光器的太赫茲波源，其特征在于該太赫茲波源包括基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器、摻鐿光纖放大器、二維調(diào)節(jié)架、薄透鏡、GaSe棒狀波導(dǎo)及連接用光纖；窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器通過(guò)普通單模光纖與摻鐿光纖放大器連接，輸出端置于二維調(diào)節(jié)架上，調(diào)節(jié)二維調(diào)節(jié)架使放大器輸出端與薄透鏡中心和GaSe狀波導(dǎo)共線，由GaSe棒狀波導(dǎo)的后端面輸出太赫茲波。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太赫茲波源，其特征在于所述的基于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器包括泵浦光源、波分復(fù)用耦合器、兩個(gè)二維調(diào)節(jié)架、兩個(gè)壓電陶瓷片、兩個(gè)聲放大器、寫制有兩個(gè)相同傾斜布喇格光柵的鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖、吸聲裝置、信號(hào)發(fā)生器、普通單模光纖和普通金屬導(dǎo)線；寫制有兩個(gè)相同傾斜布喇格光柵的鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的中點(diǎn)位置設(shè)置有吸聲裝置，微結(jié)構(gòu)光纖的兩端各連接一個(gè)聲放大器，聲放大器的底部用有機(jī)膠粘于壓電陶瓷片上，兩個(gè)壓電陶瓷片分別經(jīng)導(dǎo)線連接信號(hào)發(fā)生器的兩極，兩個(gè)壓電陶瓷片的另一面分別粘于二維調(diào)節(jié)架上，用二維調(diào)節(jié)架夾持并拉緊鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖，而鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的一端依次穿過(guò)一個(gè)壓電陶瓷片中心和圓錐形聲放大器頂端，并與普通單模光纖連接作為光纖激光器的輸出，鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖的另一端依次穿過(guò)另一個(gè)壓電陶瓷片中心和圓錐形聲放大器頂端并經(jīng)普通單模光纖與波分復(fù)用耦合 器連接，波分復(fù)用耦合器另一側(cè)的兩個(gè)端口中的一個(gè)連接泵浦光源，另一個(gè)作為抑制反射端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲波源，其特征在于所述傾斜布喇格光纖光柵的布喇格波長(zhǎng)為 1060nm 1068nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲波源，其特征在于所述窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器的諧振腔由寫制于鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖上的兩個(gè)相同的傾斜布喇格光纖光柵構(gòu)成，所述窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器的諧振腔的腔長(zhǎng)為2cnT5cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲波源，其特征在于所述窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器的選模器件為施加有聲波調(diào)制的兩個(gè)相同傾斜布喇格光纖光柵；窄線寬雙波長(zhǎng)光纖激光器的增益介質(zhì)為鐿鍺共摻的微結(jié)構(gòu)光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲波源，其特征在于通過(guò)改變施加聲場(chǎng)的頻率可以改變輸出太赫茲波的頻率，通過(guò)對(duì)微結(jié)構(gòu)光纖填充或涂敷功能性材料可以實(shí)現(xiàn)太赫茲頻率的可調(diào)諧輸出。
全文摘要
一種基于單縱模鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖激光器的太赫茲源，包括微結(jié)構(gòu)光纖激光器、摻鐿光纖放大器、二維調(diào)節(jié)架、薄透鏡、GaSe棒狀波導(dǎo)、連接用光纖；微結(jié)構(gòu)光纖激光器利用980nm的泵浦光泵浦微結(jié)構(gòu)光纖中摻雜的鐿離子產(chǎn)生1064nm左右的熒光，并在施加聲場(chǎng)調(diào)制的傾斜布喇格光柵對(duì)和鐿鍺共摻微結(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成的諧振腔中形成雙波長(zhǎng)激射。通過(guò)縮短激光器腔長(zhǎng)能夠獲得單縱模窄帶雙波長(zhǎng)激光。利用透鏡將雙波長(zhǎng)光束耦合到GaSe晶體中混頻，其差頻信號(hào)即為太赫茲波。本發(fā)明可通過(guò)調(diào)節(jié)聲波的頻率、在微結(jié)構(gòu)光纖中填充功能材料等實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)的寬帶太赫茲波。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定、可靠性高、基于光纖激光器而無(wú)需嚴(yán)格的光路調(diào)節(jié)、可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出太赫茲信號(hào)的調(diào)諧。
文檔編號(hào)H01S1/02GK102664337SQ20121014101
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者劉波, 劉艷格, 張昊, 林煒, 王志, 苗銀萍 申請(qǐng)人:南開大學(xué)