《2μm光纖雷射器泵浦的窄線寬mW量級連續THz源》是依託天津大學，由史偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：2μm光纖雷射器泵浦的窄線寬mW量級連續THz源
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：史偉
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
太赫茲技術在天文學和生物高解析度波譜分析等領域具有非常重要的套用前景。目前的太赫茲頻譜分析系統頻譜解析度很低（＞10GHz），不能滿足高解析度太赫茲波譜分析等套用領域的需求。基於非線性光學頻率下轉換方法的連續太赫茲輻射源具有單色窄線寬、可調諧、室溫運轉、相干性好等優點，是高解析度光譜分析系統中理想的太赫茲輻射源，但受到差頻晶體和泵浦方式的限制，目前的連續THz輻射源輸出功率較低，調諧範圍較窄。本項目針對上述太赫茲套用領域，提出了利用~ 2um 高功率窄線寬連續光纖雷射器泵浦，基於外腔增強準相位匹配差頻效應，以獲得窄線寬、寬調諧、高功率的新型連續THz輻射源的技術研究方案。通過本項目的研究，可以實現寬調諧範圍（0.5-5THz）、高效率、窄線寬（MHz）、輸出平均功率大於mW量級的連續太赫茲輸出。這將對促進太赫茲在生物高解析度光譜分析及太赫茲通訊方面的套用具有重要意義。
結題摘要
現有太赫茲頻譜分析系統頻譜解析度不能滿足高解析度太赫茲波譜分析等套用領域的需求。基於非線性光學頻率下轉換方法的連續太赫茲輻射源具有單色窄線寬、可調諧、室溫運轉、相干性好等優點，是高解析度光譜分析系統中理想的太赫茲輻射源，但受到差頻晶體和泵浦方式的限制，目前的連續THz輻射源在輸出功率較低和調諧範圍較窄。 本項目針對上述太赫茲套用領域，提出了利用~ 2μm 高功率窄線寬連續光纖雷射器泵浦，基於外腔增強準相位匹配差頻效應，以獲得窄線寬、寬調諧、高功率的新型連續THz輻射源的技術研究方案。 取得的重要結果和數據包括： （1）理論研究：研究了外腔增強諧振諧振腔和頻率鎖定技術理論，分析了諧振腔結構和晶體準相位匹配參數，為差頻諧振腔的最佳化提供理論依據；建立了高功率、窄線寬連續光纖雷射器的理論模型，分析了種子光功率、光纖長度和ASE對放大器性能的影響；建立了高功率光纖雷射器的溫度分布模型，分析了雙包層光纖內包層的形狀、注入種子光功率和泵浦功率比值對放大器溫度分布的影響。 （2）用於THz泵浦的2μm光纖雷射器研究：採用1064nm單頻光纖雷射器作為泵浦源，獲得532nm雷射輸出，為後期外腔增強差頻系統的最佳化提供了研究基礎；搭建了高功率單頻光纖雷射器的預放大器系統，獲得7W單頻信號光輸出；搭建了1925nm單頻光纖雷射器的功率放大系統，獲得了線寬為56kHz，相對強度噪聲為-108dBm/Hz，功率為45W單頻信號光輸出，系統斜率效率為43.3%。同時搭建了1956nm搭建單頻光纖雷射器的功率放大系統，獲得功率為90W信號光輸出，放大器斜率效率為47.9%； （3）周期反轉GaAs晶體中差頻產生THz輻射研究：研究準相位匹配差頻晶體的製備工藝，基於非線性差頻技術實現可調諧太赫茲波的輸出；通過2μm雷射GaAs晶體差頻實驗獲得1.006 THz—1.456 THz輸出。同時採用高功率1925nm和1956nm光纖雷射器作為泵浦源，單次通過GaAs晶體獲得頻率為121.46THz，功率為1.31μW的太赫茲波輸出。測量了外腔增強諧振腔在不放置GaAs時的增強係數和系統穩定性，系統的總結差頻外腔增強腔的工作特性。撰寫結題報告。
