[IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 基于光学整流效应的斜条纹型PPLN太赫兹脉冲产生

摘要： 为高效产生太赫兹波，非线性晶体需满足相位匹配条件并具备低太赫兹吸收特性。周期性极化铌酸锂（PPLN）因其可通过设计周期极化结构调控相位匹配条件，成为太赫兹波生成领域备受关注的非线性晶体候选材料。采用超短脉冲泵浦时，通过光学整流效应可从PPLN获得多周期太赫兹脉冲[1]。该情况下，通过优化PPLN的周期结构有望获得任意频移的太赫兹脉冲[1,2]。利用这一特性，多周期太赫兹脉冲可望应用于高分辨率雷达技术。但受PPLN吸收限制，脉冲宽度仅为10~30皮秒——室温下PPLN的吸收系数约为数十cm?1[3]。为抑制太赫兹波吸收，佐佐木等人提出了斜条纹型PPLN晶体[4]。该斜向PPLN设计使生成的太赫兹波传播方向垂直于泵浦光束方向，通过将泵浦光束尽可能靠近晶体侧面发射，可缩短太赫兹波在非线性晶体中的传输路径从而降低衰减。虽然双色纳秒脉冲泵浦（通过差频生成DFG）已实现高效太赫兹波产生，但斜向PPLN在超短脉冲泵浦（通过光学整流效应OR）下产生多周期太赫兹脉冲的现象尚未得到验证。由于DFG与OR的太赫兹波产生机制不同，尚不确定OR效应能否像DFG那样高效产生沿泵浦光垂直方向传播的多周期太赫兹脉冲。本实验在室温下进行：采用飞秒脉冲（脉宽~170 fs，波长~1035 nm，重复频率~30 MHz）泵浦斜向PPLN，太赫兹脉冲从晶体侧面发射并由测辐射热计检测。图1(a)显示测辐射热计信号强度随泵浦功率平方增长，证实太赫兹信号与泵浦强度呈正比关系；图1(b)表明太赫兹波强度在泵浦脉冲偏振角为0°（平行于PPLN偏振方向）时达到最大值，在90°（垂直偏振方向）时最小，且与cos?θ（θ为偏振角）函数良好拟合。这些结果证实测辐射热计检测到的确为太赫兹脉冲信号。