1 华北水利水电大学电力学院，河南 郑州 450045
2 北京卓立汉光仪器有限公司，北京 101102
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院，激光与光电子研究所，天津 300072
本文提出了一种耦合级联光学差频（CCDFG）高效产生太赫兹波的方法。利用耦合光学参量效应产生的双信号光和双闲频光在同一块非周期极化铌酸锂（APPLN）晶体中分别激励一套级联光学差频（CDFG）并产生太赫兹波。频率、偏振方向、传播方向完全相同的太赫兹波将两套CDFG强烈地耦合在一起。CCDFG可以利用两套CDFG共同产生并放大太赫兹波，而产生的太赫兹波又反过来增强CCDFG，进一步驱动CCDFG向更高阶斯托克斯差频扩展，从而大幅提高了太赫兹波能量转换效率。经计算可知，在100 K和300 K温度下，CCDFG产生太赫兹波的能量转换效率分别为37%和4.6%，比相同条件下双信号光和双闲频光激励的两套CDFG的能量转换效率之和分别提高了40%和60%以上。
非线性光学 太赫兹波 耦合级联光学差频
1 华北水利水电大学电力学院，河南 郑州 450045
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院，激光与光电子研究所，天津 300072
提出了一种在晶体极化声子共振区利用级联差频在MgO∶LiNbO3平板波导中产生高频太赫兹波的方法。不同于传统的基于两束近红外光直接差频产生太赫兹波，本文首先利用两束近红外光在周期极化铌酸锂(PPLN)晶体中产生低频太赫兹波和一系列级联光，然后将上述级联光耦合导入平板波导中，通过改变平板波导的尺寸优化各阶差频的相位失配分布，经级联差频高效产生高频太赫兹波。借助MgO∶LiNbO3晶体极化声子共振区巨大的非线性光学系数，以及MgO∶LiNbO3平板波导中被降低的太赫兹波吸收系数，在室温下通过输入两束强度均为100 MW/cm2的差频光，得到了频率为5 THz的高频太赫兹波，太赫兹波强度为88.2396 MW/cm2，能量转换效率为44.12%。本文为产生高频、高功率太赫兹波提供了一种全新方法，可以推动高频太赫兹波在未来高速无线通信领域的应用。
非线性光学 太赫兹波 级联差频 极化声子共振区 平板波导
1 焦作师范高等专科学校理工学院, 河南 焦作 454000
2 河南师范大学物理学院, 河南 新乡 453007
3 华北水利水电大学电力学院, 河南 郑州 450045
4 西北工业大学电子信息学院, 陕西 西安 710129
理论研究了一种手性双层等离激元超表面的圆二向色性光谱传感效应。 通过分析其电磁场的空间分布发现,这种由人工结构增强的手性响应的产生归因于等离激元超表面狭缝的局域 等离激元与两层超表面之间的耦合作用,且这种结构的圆二向色性透射光谱与圆共偏振透射光谱的变化对生化 层折射率的变化具有不同的响应。在合适的结构参数下,圆共偏振透射光谱以及圆二向色性透射光谱传感灵敏 度最大分别能够达到109 nm/RIU、111 nm/RIU。该人工手性结构具备共偏振光谱和圆二向色性光谱传感功能, 在新型生化传感器件领域具有潜在的应用价值。
光谱学 传感 有限元方法 手性 圆二向色性光谱 太赫兹波 spectroscopy sensing finite element method chirality circular dichroism spectroscopy terahertz wave
华北水利水电大学 电力学院, 河南 郑州 450045
理论分析了有机晶体2-[3-(4-hydroxystyryl)-5,5-dimethylcyclohex-2-enylidene]malononitrile (OH1)中基于共线相位匹配级联光学差频产生太赫兹波的物理过程。从耦合波方程出发分析了级联斯托克斯过程和级联反斯托克斯过程, 计算了太赫兹波的强度和量子转换效率。相对于非级联光学差频过程, 13阶级联光学差频产生的太赫兹波强度增大了15.96倍。13阶级联光学差频中太赫兹波的量子转换效率为1377%, 超过了Manley-Rowe关系的限制。
太赫兹波 级联光学过程 差频产生 terahertz wave cascaded optical processes difference frequency generation 红外与激光工程
2016, 45(10): 1025001
1 华北水利水电大学电力学院，河南 郑州 450045
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所，天津 300072
在铌酸锂晶体非共线相位匹配太赫兹波参量振荡器中观察到了级联光学参量效应。实验中测量到了一阶、二阶和三阶斯托克斯光。通过分析一阶、二阶和三阶斯托克斯光谱发现相邻阶斯托克斯光频率差相等，表明在太赫兹波的产生过程中发生了级联光学参量效应。在高阶级联光学参量过程中，一个泵浦光子可以产生多个太赫兹光子，表明在太赫兹波产生过程中量子转换效率会有效提高。
太赫兹波 太赫兹波参量振荡器 级联光学参量振荡 terahertz wave terahertz wave parametric oscillator cascaded optical parametric oscillation
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所， 天津 300072
2 天津大学教育部光电信息技术科学重点实验室， 天津 300072
利用一块大体积MgO∶LiNbO3晶体，采用浅表垂直出射方式构成太赫兹(THz)波参量振荡器(TPO)，实现了高功率可调谐的THz波输出，调谐范围为0.8～2.8 THz。当抽运功率密度为197.4 MW/cm2时，在1.73 THz处每个THz脉冲的最大输出能量为173.9 nJ,对应的能量转换效率为2.2×10-6。实验过程中观察到了一阶和二阶斯托克斯(Stokes)光，一阶Stokes光相对于抽运光的频移等于产生的THz波的频率。
非线性光学 太赫兹波 太赫兹波参量振荡器 电磁耦子
1 郑州大学河南省激光与光电信息技术重点实验室, 河南 郑州 450052
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
研究了镁掺杂周期极化铌酸锂晶体光学参量振荡(PPMgLN-OPO)产生高功率、高重复频率中红外激光的特性。采用半导体激光器(LD)抽运的声光调Q Nd:YAG激光器,1064 nm准连续激光功率最大输出为7.8 W,重复频率5～50 kHz。产生1064 nm调Q光,抽运周期为30.7 μm的掺氧化镁(摩尔分数为5%)周期性极化铌酸锂晶体,温度变化范围为40～200 ℃,实现了短腔双谐振红外高功率激光输出。实验中近红外激光波长调谐范围为1570～1676 nm,最高输出功率613 mW; 中红外输出波长范围为2942～3300 nm,中红外光平均功率也达到了百毫瓦级,信号光单脉冲能量达40 μJ;光-光(LD-信号光)转换效率为3.4%。
非线性光学 准相位匹配 温度调谐 镁掺杂周期极化铌酸锂晶体 光学参量振荡
1 郑州大学河南省激光与光电信息技术重点实验室,河南,郑州,450052
2 北京交通大学理学院,北京,100044
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所,天津,300072
本文用平面波展开法研究了太赫兹波(THz)在二维正方晶格光子晶体中的传播特性.分析了晶格常数为α=0.1mm的正方晶格介质柱二维光子晶体,在0～1.8THz频段范围内,通过数值计算,发现当介质圆柱半径r=0.2α时,E偏振出现最大绝对光子带隙,带隙位于0.283-0.400THz,带隙宽度为0.117THz,相应的带隙波长范围为84.9μm至120μn,处于THz波段,并分析了随着相对介电常数差值的增大出现的TM带隙宽度增大.研究结果为THz器件的开发提供了理论依据.
太赫兹波 光子晶体 平面波展开法 正方品格 光子能带结构
1 郑州大学河南省激光与光电信息技术重点实验室,郑州,450052
2 枣庄学院物理与电子工程系,山东,枣庄,277160
3 天津大学激光与光电子研究所,天津,300072
对Ar+激光器产生的514.5nm的连续光泵浦KTP晶体的光学参量振荡器(CW-KTP-OPO)做了理论上的分析,分别讨论了KTP晶体在Ⅱ类相位匹配时x-z平面和x-y平面内的匹配情况,数值模拟了其角度调谐曲线,并且计算了两种匹配方式下的有效非线性系数及其阈值功率,证实了其实验的可行性,并最终确定了晶体的切割角为θ=-90°(Φ)=50.60°,可以有效输出1.029μm左右的的参量光.
连续波光学参量振荡器(CW-OPO) KTP晶体 Ar+激光器 Ⅱ类相位匹配
