專利名稱：太赫茲波產(chǎn)生裝置以及太赫茲波產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太赫茲波產(chǎn)生裝置以及太赫茲波產(chǎn)生方法，通過向非線性光學(xué)晶 體內(nèi)照射超短脈沖激光，在滿足非共線相位匹配條件的方向上產(chǎn)生太赫茲波。
背景技術(shù)：
非專利文獻(xiàn)1公開了三種作為現(xiàn)有太赫茲波的產(chǎn)生方法，即天線元件方式、非線 性效應(yīng)方式以及施加磁場方式。天線元件方式中，對在半導(dǎo)體基板上形成的微小構(gòu)造即光 傳導(dǎo)天線上外加偏壓電壓，在這種狀態(tài)下將超短脈沖激光向光傳導(dǎo)天線照射而產(chǎn)生太赫茲 波。非線性效應(yīng)方式中，基于光整流效應(yīng)，通過對具有非線性敏感率X (2)的物質(zhì)照射超短 脈沖激光而產(chǎn)生太赫茲波。施加磁場方式中，施加與半導(dǎo)體表面平行的磁場，在這種狀態(tài) 下，通過對半導(dǎo)體表面照射超短脈沖激光而產(chǎn)生太赫茲波。非專利文獻(xiàn)2公開了作為使非線性光學(xué)晶體產(chǎn)生切連可夫型的放射，從而得到高 強(qiáng)度的太赫茲波的方法，使向非線性光學(xué)晶體照射的激光的波陣面相對于非線性光學(xué)晶體 的面傾斜的方法。利用該方法，通過使用由衍射光柵和透鏡構(gòu)成的衍射像轉(zhuǎn)送系，使激光的 波陣面傾斜。另外，作為太赫茲波的產(chǎn)生方法之一，存在向可利用參量(parametric)振動的非 線性光學(xué)晶體內(nèi)入射泵波的方法。圖10表示運用該方法產(chǎn)生太赫茲波的原理。根據(jù)該方 法，從與該非線性晶體100的光軸Z垂直的方向向非線性光學(xué)晶體100入射脈沖激光L的 情況下，在非線性光學(xué)晶體100內(nèi)產(chǎn)生參量相互作用，在滿足非共線相位匹配條件的方向A 上產(chǎn)生太赫茲波。作為該太赫茲波的產(chǎn)生方法，專利文獻(xiàn)1公開了使用兩臺激光發(fā)生器的 方法。兩臺激光發(fā)生器中的一臺為輸出脈沖激光的YAG激光器，此時，脈沖激光設(shè)定為脈沖 寬度15ns、波長1064nm。另一臺激光發(fā)生器為輸出連續(xù)激光的％光纖激光器。此時，連續(xù) 激光用作太赫茲波的注入播種機(jī)(injection seeder)，為了提高太赫茲波的強(qiáng)度而將波長 固定在1070. 2nm。專利文獻(xiàn)1 特開2002-72269號公報非專利文獻(xiàn)1(分光研究)日本分光學(xué)會、2001年，第50卷，第6號非專禾丨J 文獻(xiàn) 2 (Applied physics Letters)美國，American Institute ofPhysics,2001 年，第 90 卷，p. 17121-1 17121-3。在非專利文獻(xiàn)1記載的三種太赫茲波的產(chǎn)生方法中，產(chǎn)生的太赫茲波的強(qiáng)度小， 例如，即使在獲得最大強(qiáng)度的施加磁場方式的情況下，產(chǎn)生的太赫茲波的強(qiáng)度在8J/Pulse 左右。因此，難以將這種太赫茲波的產(chǎn)生方法適用于除了規(guī)定的光譜測量之外的領(lǐng)域中。另外，在非專利文獻(xiàn)2所述的方法中，需要在太赫茲波產(chǎn)生裝置中設(shè)置復(fù)雜結(jié)構(gòu) 的衍射光柵。此外，需要在透鏡的聚光點附近形成衍射像，從而轉(zhuǎn)送系統(tǒng)的調(diào)整困難。另外，在專利文獻(xiàn)1所述的方法中，如上所述需要設(shè)置兩臺激光產(chǎn)生器，并且為了 使連續(xù)激光的波長穩(wěn)定，％光纖器需為可調(diào)諧激光器。在該方法中，僅能夠生成納秒左右 時間寬度的太赫茲波。另外，裝置的制造成本也變高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這種狀況，其目的在于提供一種構(gòu)造簡單且能產(chǎn)生高強(qiáng)度的太赫茲波 的太赫茲波產(chǎn)生裝置以及太赫茲波產(chǎn)生方法。為了完成上述目的，本發(fā)明涉及的第一方面提供一種太赫茲波產(chǎn)生裝置，通過將 超短脈沖激光射入非線性光學(xué)晶體，在滿足非共線相位匹配條件的方向上產(chǎn)生太赫茲波， 該太赫茲波產(chǎn)生裝置的特征在于，具備脈沖光源，其產(chǎn)生所述超短脈沖激光；照射部，其 以與所述太赫茲波的傳播同步的方式，將所述脈沖光源產(chǎn)生的超短脈沖激光離散式地照射 在所述非線性光學(xué)晶體的太赫茲波傳播線上。優(yōu)選方式為，所述照射部具有多個光纖，該多個光纖用于接受并傳送所述脈沖光 源產(chǎn)生的所述超短脈沖激光，并且以與所述太赫茲波的傳播同步的方式將所述超短脈沖激 光射出在所述非線性光學(xué)晶體的所述太赫茲波傳播線上，該光纖的光路長度互不相同。優(yōu)選方式為，所述照射部具有光分割器，該光分割器將從所述脈沖光源產(chǎn)生的所 述超短脈沖激光分割成多個超短脈沖激光，并送至所述多個光纖。優(yōu)選方式為，所述照射部具有調(diào)整各所述光纖的光路長度的長度調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述 長度調(diào)整機(jī)構(gòu)具有圓筒和張力變更部，其中所述圓筒被各所述光纖纏繞，所述張力變更部 通過改變所述圓筒的直徑來改變所述光纖在長度方向上的張力。優(yōu)選方式為，所述脈沖光源對應(yīng)于每個所述光纖分別設(shè)置。優(yōu)選方式為，所述照射部具備多芯光纖，該多芯光纖具有作為傳送路的多個芯，所 述傳送路用于接受并傳送所述脈沖光源產(chǎn)生的所述超短脈沖激光，并以與所述太赫茲波的 傳播同步的方式，將所述超短脈沖激光射出在所述非線性光學(xué)晶體的所述太赫茲波傳播線 上，所述多個芯的光路長度互不相同。優(yōu)選方式為，在所述太赫茲波傳播線的方向上并列配置所述多個芯的射出部，由 所述多個芯的射出部構(gòu)成的端面形成規(guī)定角度，各所述芯的光路長度隨著靠近所述射出部 的并列方向的一側(cè)而變長。優(yōu)選方式為，所述脈沖光源對應(yīng)于每個所述芯分別設(shè)置。優(yōu)選方式為，各所述脈沖光源具有時刻調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該時刻調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)產(chǎn)生 所述超短脈沖激光的時刻。優(yōu)選方式為，在各所述傳送路的射出部上設(shè)置有透鏡，該透鏡用于使從各所述射 出部射出的各超短脈沖激光向所述非線性光學(xué)晶體入射的入射角度、和各超短脈沖激光在 所述非線性光學(xué)晶體中太赫茲波的傳播線上的到達(dá)位置的間隔，成為規(guī)定值。為了完成上述目的，涉及本發(fā)明的第二觀點提供一種太赫茲波的產(chǎn)生方法，通過 將超短脈沖激光射入非線性光學(xué)晶體，在滿足非共線相位匹配條件的方向上產(chǎn)生太赫茲 波，所述太赫茲波的產(chǎn)生方法的特征在于，將脈沖激光組向所述非線性光學(xué)晶體照射，其中 所述脈沖激光組由相同重復(fù)頻率的多個所述超短脈沖激光構(gòu)成且具有離散式波面，傳遞所 述脈沖激光組的各超短脈沖激光，使各超短脈沖激光帶有時間差地到達(dá)所述太赫茲波傳播 線上的依次錯開的位置。優(yōu)選的是，所述超短脈沖激光通過各傳送路來傳送，并且，從所述傳送路的各射出 部向所述非線性光學(xué)晶體射出，從而構(gòu)成所述脈沖激光組，通過在一方向上并列排列各所述射出部，從而產(chǎn)生各所述超短脈沖激光到達(dá)所述傳播線上的到達(dá)位置的錯開，通過各所 述傳送路的光路長度隨著靠近所述射出部的并列方向的一側(cè)而變長，從而產(chǎn)生各所述超短 脈沖激光到達(dá)所述傳播線上的到達(dá)時間的差。根據(jù)本發(fā)明的太赫茲波的產(chǎn)生裝置以及產(chǎn)生方法，由簡單的構(gòu)造以及工序，也能 產(chǎn)生高強(qiáng)度的太赫茲波。


圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是放大表示超短脈沖激光組射入LN晶體的狀態(tài)的圖。圖3是表示本發(fā)明第二實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是表示本發(fā)明第三實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖5是表示本發(fā)明第四實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖6是表示本發(fā)明第五實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖7是表示第五實施方式的變形例的框圖。圖8是表示本發(fā)明第六實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖9是表示第六實施方式的變形例的框圖。圖10是表示太赫茲波產(chǎn)生方法的產(chǎn)生原理的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。其中，將圖中相同或與之相應(yīng)的部分 標(biāo)注相同符號，不對此進(jìn)行重復(fù)的說明。(第一實施方式)圖1表示第一實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)。涉及第一實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置1具有超短脈沖激光源3、分配器5和光 纖束7。超短脈沖激光源3產(chǎn)生具有單一重復(fù)頻率的超短脈沖激光。分配器5通過一條光 纖9與超短脈沖激光源3相連接。該分配器5是將從超短脈沖激光源3射出的超短脈沖激 光分割成多個超短脈沖激光，并且，將該分割后的超短脈沖激光校準(zhǔn)為光纖F1-F5的傳送 路的直徑以下。光纖束7是分別與分配器5相連的光纖F1-F5成束而形成。由分配器5分 割并校準(zhǔn)的各超短脈沖激光同時射入各光纖F1-F5。并且，各光纖F1-F5在傳送超短脈沖 激光后，從射出部13朝向作為非線性光學(xué)晶體的LN晶體(以下統(tǒng)稱LN晶體)15射出該超 短脈沖激光L。這里本實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置1利用如圖10所示的原理而產(chǎn)生太 赫茲波T，因此調(diào)整各光纖F1-F5的射出部13的方向，使超短脈沖激光L從以與LN晶體15 的光軸垂直的方向射入LN晶體15。需要說明的是，以下，光纖F1-F5統(tǒng)稱為光纖F。此外， 在實施方式的說明中記載的光纖的數(shù)量為F1-F5這五根，其以上根數(shù)也可以。圖1所示的直線A表示由于超短脈沖激光L射入而在LN晶體15中產(chǎn)生的太赫茲 波T在滿足非共線相位匹配條件的方向上行進(jìn)的傳播線。各光纖F的射出部13并列設(shè)置成 從該射出部13射出的超短脈沖激光L依次錯開照射在太赫茲波的傳播線上。各光纖F的 光路長度隨著靠近射出部的并列方向即太赫茲波的傳播線A的方向的一側(cè)而變長。具體而言31、？233、？4、？5依次變長。此外，在光纖F的射出部13上設(shè)有聚光用的透鏡17。這 時，通過調(diào)整各透鏡17的曲面以及位置，將從各射出部13射出的超短脈沖激光L被聚光為 相對于各LN晶體的表面垂直照射，并且，形成了各超短脈沖激光L的聚光點以保持規(guī)定間 隔的方式位于太赫茲波的傳播線A上。根據(jù)具有以上結(jié)構(gòu)的太赫茲波產(chǎn)生裝置1，當(dāng)超短脈沖激光源3射出超短脈沖激 光時，該超短脈沖激光被分配器5分割以及校準(zhǔn)后，同時射入光纖F。并且該分割以及校準(zhǔn) 后的超短脈沖激光L在光纖F的傳送路傳送后，從射出部13向LN晶體15射出。其結(jié)果， 由多個超短脈沖激光L構(gòu)成且具有離散型波面的脈沖激光組C向LN晶體15行進(jìn)。在這里，構(gòu)成脈沖激光組C的各超短脈沖激光L在通過光纖F的傳送路時，有時間 延遲。該延遲時間是由于光纖F的材料折射率高而引起的，其大小根據(jù)光纖F的傳送路的 光路長度來確定。在本實施方式中，由于光纖F1-F5的傳送路的光路長度隨著靠近射出部 13的并列方向(即，太赫茲波的傳播線A的方向)的一側(cè)而變長，因此越是從靠近射出部13 的并列方向(即，太赫茲波的傳播線A的方向)的一側(cè)的光纖F射出的超短脈沖激光L，其 時間延遲越大。為此，當(dāng)從分配器5向光纖F1-F5同時射入超短脈沖激光時，脈沖激光組C 的波陣面成為傾斜的狀態(tài)，隨著靠近射出部13的并列方向(即，太赫茲波的傳播線A的方 向)的一側(cè)而變慢。圖2放大表示脈沖激光組C射入LN晶體的狀態(tài)。圖2所示的L1-L3是包含在一個 脈沖激光組C中的超短脈沖激光L。因為Ll通過傳送路最短的光纖F1，故時間延遲最短。 因為L2通過傳送路第二短的光纖F2，故時間延遲也第二短。因為L3通過傳送路第三短的 光纖F3，故時間延遲也第三短。構(gòu)成脈沖激光組C的多個超短脈沖激光L中，時間延遲最短的超短脈沖激光Ll最 先到達(dá)LN晶體15。這樣的結(jié)果是，根據(jù)參量熒光而在LN晶體15中產(chǎn)生太赫茲波T，該太 赫茲波T的一部分向傳播線A的方向傳播。并且，當(dāng)太赫茲波T向傳播線A方向行進(jìn)規(guī)定 距離dl時，在行進(jìn)后的位置處，時間延遲第二短的超短脈沖激光L2到達(dá)該位置，由于參數(shù) 的相互作用而產(chǎn)生參量增幅。這樣的結(jié)果是，太赫茲波T的強(qiáng)度被增強(qiáng)。近而，當(dāng)太赫茲波 T向傳播線A方向行進(jìn)規(guī)定距離d2時，在行進(jìn)后的位置處，時間延遲第三短的超短脈沖激光 L3到達(dá)該位置，太赫茲波T的強(qiáng)度再次被增強(qiáng)。在被賦予最長時間延遲的超短脈沖激光L 到達(dá)LN晶體15之前，重復(fù)該強(qiáng)度的增強(qiáng)過程。其結(jié)果是，太赫茲波T成為高強(qiáng)度。另外，太赫茲波T在LN晶體15內(nèi)傳播的過程中，產(chǎn)生由LN晶體15吸收太赫茲波 T。因此，在本實施方式中，調(diào)整超短脈沖激光源3產(chǎn)生的激光的脈沖寬度、以及脈沖激光組 C中的超短脈沖激光L的間隔，以使太赫茲波T的強(qiáng)度增加的比例(增益)變得比該吸收量 大。根據(jù)本實施方式，由多個超短脈沖激光L組成的脈沖激光組C向LN晶體15行進(jìn)， 并且該超短脈沖激光組C的各超短脈沖激光L具有時間差地到達(dá)在太赫茲波的傳播線A上 依次錯開的位置，因此能夠向LN晶體15內(nèi)產(chǎn)生的太赫茲波T依次照射各超短脈沖激光L。 由此，產(chǎn)生高強(qiáng)度的太赫茲波。并且，在太赫茲波產(chǎn)生裝置1中設(shè)有多個光纖F，并且通過調(diào) 整各光纖F的射出部13的位置以及傳送路的光路長度而得到的裝置的構(gòu)造簡單。此外，通過調(diào)整各光纖F的傳送路的光路長度以及射出部13位置，可以調(diào)整脈沖 激光組C的各超短脈沖激光L到達(dá)太赫茲波的傳播線A上的時間以及位置。由此，可任意設(shè)定LN晶體15的形狀、以及LN晶體15和太赫茲波產(chǎn)生裝置1之間的相對位置。此外，通過調(diào)整透鏡17的曲面以及位置，能將從各光纖F射出的超短脈沖激光L 聚光在所期望的位置上。由此，能夠可靠地實現(xiàn)由從光纖F射出的超短脈沖激光L所形成 的太赫茲波的增幅。由此，可靠地產(chǎn)生高強(qiáng)度的太赫茲波。另外，在本實施方式中，也可以省略透鏡17。即使在這種情況下，以束狀的超短脈 沖激光L依次向太赫茲波照射的方式，通過使脈沖激光組C的波陣面傾斜(即，脈沖激光組 C的各超短脈沖激光L依次具有時間延遲)，太赫茲波的強(qiáng)度得到增強(qiáng)。(第二實施方式)圖3是涉及本發(fā)明第二實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置20的結(jié)構(gòu)的框圖。在該太 赫茲波產(chǎn)生裝置20中，設(shè)有超短脈沖光纖激光源21以及分配器23，以代替第一實施方式中 超短脈沖激光源3以及分配器5。以下說明與第一實施方式的不同之處。超短脈沖光纖激光源21產(chǎn)生單一重復(fù)頻率的超短脈沖激光，并且將產(chǎn)生的超短 脈沖激光校準(zhǔn)到光纖F的傳送路的直徑以下。分配器23通過一根光纖10與超短脈沖光纖 激光源21相連接。該分配器23將從超短脈沖光纖激光源21射出的超短脈沖激光分割成 多個超短脈沖激光，并且將該分割后的超短脈沖激光向光纖F同時射出。在本實施方式中， 如第一實施方式，通過調(diào)整各光纖F的傳送路的光路長度及射出部13的位置以及透鏡17 的曲面以及位置，實現(xiàn)與第一實施方式同樣的效果。(第三實施方式)圖4是表示第三實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置30的結(jié)構(gòu)的框圖。該太赫茲波產(chǎn) 生裝置30中，對于第一實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置1增加了用于調(diào)整光纖F的傳送路的 光路長度的長度調(diào)整機(jī)構(gòu)31。以下，說明與第一實施方式的不同之處。長度調(diào)整機(jī)構(gòu)31具有分別纏繞光纖F1-F5的圓筒(未圖示)和用于改變各圓筒 的直徑的壓電電單元(未圖示)。此時，通過改變圓筒的直徑，改變施加于光纖F1-F5的長 度方向的張力。根據(jù)本實施方式，通過長度調(diào)整機(jī)構(gòu)31的運轉(zhuǎn)，改變施加到光纖F1-F5的長度方 向上的張力，從而改變了光纖F1-F5的長度，因此能夠?qū)⒐饫wF1-F5的傳送路的光路長度調(diào) 整為期望的長度。由此，能夠?qū)⒔o予從光纖F1-F5射出的超短脈沖激光L的時間延遲設(shè)置 在更大的范圍內(nèi)。由此，從光纖F1-F5射出的各超短脈沖激光L可靠地照射在太赫茲波的 傳播線A上的太赫茲波上。需要說明的是，更優(yōu)選使壓電電單元與計算機(jī)相連接(未圖示)，并基于該計算機(jī) 的信號來改變圓筒的直徑。在這種情況下，計算機(jī)與測定太赫茲波的強(qiáng)度的傳感器(未圖 示)電連接，并基于該傳感器的測量值算出圓筒直徑的變化量。并且計算機(jī)將用于使圓筒 產(chǎn)生該計算出的量的變化的信號向壓電元件發(fā)送。如此，基于實際的太赫茲波T的產(chǎn)生強(qiáng) 度來調(diào)整光纖F1-F5的傳送路的光路長度，因此能夠?qū)⑻掌澆═的產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)整為期望 的值。(第四實施方式)圖5是表示第四實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置40的框圖。該太赫茲波產(chǎn)生裝置 40是在第一實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置1上設(shè)置多個超短脈沖激光源3。此時，構(gòu)成脈 沖激光組C的各超短脈沖激光L分別由不同的超短脈沖激光源3產(chǎn)生。以下說明與第一實施方式的不同之處。在第四實施方式中，省略圖1所示的分配器5，超短脈沖激光源3對應(yīng)設(shè)置在個光 纖束7的每個光纖F上。各光纖F將對應(yīng)的超短脈沖激光源3所產(chǎn)生的超短脈沖激光傳送 后，將該超短脈沖激光L向LN晶體15射出。此外，在各個超短脈沖激光源3上連接有用于調(diào)整激光產(chǎn)生時刻的時刻調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 41。通過該時刻調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)41的工作，各超短脈沖激光源3向各自對應(yīng)的光纖F同時射入超 短脈沖激光。根據(jù)本實施方式，可以不設(shè)置分配器5而同時向各光纖F內(nèi)射入超短脈沖激光。另外，如本實施方式在設(shè)有多個超短脈沖激光源3的情況下，也可以將光纖F的傳 送路的光路長度設(shè)成恒定的值。這種情況下，通過將各超短脈沖激光源3產(chǎn)生激光的時刻 依次以適當(dāng)間隔錯開，能夠?qū)γ}沖激光組C的波陣面賦予期望的傾斜。各時刻調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)41 通過電腦來控制，因此能夠?qū)?yīng)的超短脈沖激光源3的光脈沖射出時刻調(diào)整為期望的時 間。(第五實施方式)圖6是表示第五實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置50的框圖。該太赫茲波產(chǎn)生裝置 50在第一實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置1上追加有后述的高輸出功率放大器51。以下說 明與第一實施方式的不同之處。在第五實施方式中設(shè)有高輸出功率放大器51，該高輸出功率放大器51用于提高 通過各光纖F的傳送路的超短脈沖激光的輸出。根據(jù)本實施方式，通過高輸出功率51而提高了強(qiáng)度的超短脈沖激光L從各光纖F 向LN晶體15射出。因此，從各光纖F射出的超短脈沖激光L向太赫茲波照射時，太赫茲波 的強(qiáng)度增強(qiáng)的比例變大，因此產(chǎn)生更高強(qiáng)度的太赫茲波。圖7表示本實施方式的變形例。在本變形例的太赫茲波產(chǎn)生裝置53中，在第三實 施方式中敘述的長度調(diào)整機(jī)構(gòu)31相對于光纖F1-F5設(shè)置在高輸出功率放大器51的前段。 根據(jù)該變形例，通過長度調(diào)整機(jī)構(gòu)31調(diào)整光纖F1-F5的光路長度，能夠?qū)τ筛咻敵龉β史?大器51提高強(qiáng)度后的超短脈沖激光L賦予期望的時間延遲。由此，高強(qiáng)度的超短脈沖激光 L可靠地向太赫茲波的傳播線A上的太赫茲波照射，因此產(chǎn)生更高強(qiáng)度的太赫茲波。(第六實施方式)圖8是表示第六實施方式的太赫茲波產(chǎn)生裝置60的框圖。在該太赫茲波產(chǎn)生裝 置60中，設(shè)有耦合器61以及多芯光纖63來代替第一實施方式中的分配器5以及光纖束7。 以下說明與第一實施方式的不同之處。耦合器61通過光纖65與超短脈沖激光源3相連接，使從超短脈沖激光源3射出 的超短脈沖激光的強(qiáng)度變得均勻。多芯光纖63由多個傳送路67和覆蓋該多個傳送路67的包覆部(未標(biāo)注符號) 構(gòu)成。各傳送路67與耦合器61的射出部直接連接，利用耦合器61而使強(qiáng)度均勻后的超短 脈沖激光同時射入各傳送路67。此外，調(diào)整各傳送路67的射出部69的朝向，以使從射出部69射出的超短脈沖激 光L從與LN晶體15的光軸垂直的方向射入LN晶體15。此外，各轉(zhuǎn)送路67的射出部69并 列設(shè)置，以使從射出部69射出的超短脈沖激光L依次錯開照射在太赫茲波的傳播線A上。此外，多芯光纖63的射出側(cè)端面研磨成規(guī)定的斜度，因此隨著靠近射出部69的并列方向 (即，太赫茲波的傳播線A的方向)的一側(cè)，各傳送路67的光路長度變長。此外，各射出部 69上設(shè)置有聚光用的透鏡71。此時，通過調(diào)整各透鏡71的曲面以及位置，從各射出部69 射出的超短脈沖激光L被聚光成相對于LN晶體15的表面垂直入射，并且各超短脈沖激光 L的聚光點以空開規(guī)定間隔的方式而位于太赫茲波的傳播線A上。根據(jù)本實施方式，當(dāng)超短脈沖激光源3射出超短脈沖激光L時，該超短脈沖激光L 通過耦合器61而使強(qiáng)度均勻，然后同時射入多芯光纖63的各傳送路67。而且，射入各傳送 路67的超短脈沖激光L從射出部69向LN晶體15射出。其結(jié)果，與第一實施方式同樣，由 多個超短脈沖激光L構(gòu)成且具有離散式的波面的脈沖激光組C向LN晶體15行進(jìn)。而且， 多芯光纖63的各傳送路67的光路長度隨著靠近射出部69的并列方向(即，太赫茲波的傳 播線A的方向)的一側(cè)而變長，因此，脈沖激光組C的波陣面成為隨著靠近射出部69的并 列方向(即，太赫茲波的傳播線A的方向)的一側(cè)而變慢的傾斜狀態(tài)。其結(jié)果，脈沖激光組 C的各超短脈沖激光L帶有時間差地到達(dá)太赫茲波的傳播線A上依次錯開的位置，因此，與 第一實施方式同樣，能夠?qū)⒏鞒堂}沖激光L重復(fù)向太赫茲波T照射。由此，在LN晶體15 內(nèi)產(chǎn)生高強(qiáng)度的太赫茲波T。并且，通過設(shè)置多芯光纖63并調(diào)整多芯光纖63中各傳送路 67的光路長度以及傳送路67的射出部69的位置而得到的裝置結(jié)構(gòu)簡單。此外，通過調(diào)整各傳送路67的射出部69的位置，或者調(diào)整多芯光纖63的射出側(cè) 端面的研磨斜度從而調(diào)整各傳送路67的光路長度，從而能夠調(diào)整脈沖激光組C的各超短脈 沖激光L向太赫茲波的傳播線A上照射的位置以及到達(dá)時間。由此，能任意設(shè)定LN晶體15 的形狀及LN晶體15與太赫茲波產(chǎn)生裝置60的相對位置。此外，通過調(diào)整透鏡71的曲面以及位置，從各傳送路67射出的超短脈沖激光L能 夠聚光在期望的位置，可靠地產(chǎn)生高強(qiáng)度的太赫茲波T。圖9表示本實施方式的變形例。在本變形例的太赫茲波產(chǎn)生裝置73中，多芯光纖 63的各傳送路67與耦合器61的射出部分別通過光纖75相連接，此時，從耦合器61通過該 光纖75射入超短脈沖激光。而且在太赫茲波產(chǎn)生裝置73中，相對于各光纖75，在耦合器 61的后段位置上設(shè)有第三實施方式所示的長度調(diào)整機(jī)構(gòu)31。根據(jù)本變形例，通過使用長度調(diào)整機(jī)構(gòu)31來調(diào)整各光纖75的光路長度，從而對從 各傳送路67射出的超短脈沖激光L賦予的時間延遲能夠在更大的范圍內(nèi)設(shè)定。由此，從各 傳送路67射出的各超短脈沖激光L可靠地向太赫茲波的傳播線A上的太赫茲波T照射。另外，在本實施方式中，超短脈沖激光源3也可以對應(yīng)設(shè)在每個多芯光纖63的各 傳送路67。這種情況下，各傳送路67通過光纖與超短脈沖激光源3相連接，并被射入來自 超短脈沖激光源3的超短脈沖激光。此外在這種情況下，優(yōu)選各超短脈沖激光源3上連接 圖5所示的時刻調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)41。由此，能夠使各超短脈沖激光源3產(chǎn)生的超短脈沖激光同時 入射到多芯光纖63的各傳送路67內(nèi)。本申請是2008年8月26日提出申請的基于日本專利申請2008-217385號。在本 說明書中參照并引入其說明書、權(quán)利要求書及附圖整體。(工業(yè)上的可利用性)本發(fā)明是產(chǎn)生高強(qiáng)度的太赫茲波的裝置，能夠用于多層的汽車的膜厚的測定等， 在工業(yè)上的可利用性非常高。
(附圖標(biāo)記說明)
l、20、30、40、50、53、60、73太赫茲波產(chǎn)生裝置
7光纖束
9、10、65、75光纖
3超短脈沖激光源
5、23分配器
13、69射出部
15LN晶體
17、7l透鏡
2 l超短脈沖光纖激光源
3 l長度調(diào)整機(jī)構(gòu)
4 1時刻調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
5l高輸出功率放大器
6l耦合器
63多芯光纖
67傳送路
A太赫茲波的傳播線10loo] C脈沖激光組
Fl—F5光纖
L超短脈沖激光
T太赫茲波
權(quán)利要求
1.一種太赫茲波產(chǎn)生裝置，通過將超短脈沖激光射入非線性光學(xué)晶體，在滿足非共線 相位匹配條件的方向上產(chǎn)生太赫茲波，該太赫茲波產(chǎn)生裝置的特征在于，具備脈沖光源，其產(chǎn)生所述超短脈沖激光；照射部，其以與所述太赫茲波的傳播同步的方式，將所述脈沖光源產(chǎn)生的超短脈沖激 光離散式地照射在所述非線性光學(xué)晶體的太赫茲波傳播線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲波產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述照射部具有多個光纖，該多個光纖用于接受并傳送所述脈沖光源產(chǎn)生的所述超短 脈沖激光，并且以與所述太赫茲波的傳播同步的方式將所述超短脈沖激光射出在所述非線 性光學(xué)晶體的所述太赫茲波傳播線上，并且該光纖的光路長度互不相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲波產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述照射部具有光分割器，該光分割器將從所述脈沖光源產(chǎn)生的所述超短脈沖激光分 割成多個超短脈沖激光，并送至所述多個光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太赫茲波產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述照射部具有調(diào)整各所述光纖的光路長度的長度調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述長度調(diào)整機(jī)構(gòu)具有圓筒和張力變更部，其中所述圓筒被各所述光纖纏繞，所述張 力變更部通過改變所述圓筒的直徑來改變所述光纖在長度方向上的張力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太赫茲波產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述脈沖光源對應(yīng)于每個所述光纖分別設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲波產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述照射部具備多芯光纖，該多芯光纖具有作為傳送路的多個芯，所述傳送路用于接 受并傳送所述脈沖光源產(chǎn)生的所述超短脈沖激光，并以與所述太赫茲波的傳播同步的方 式，將所述超短脈沖激光射出在所述非線性光學(xué)晶體的所述太赫茲波傳播線上，所述多個芯的光路長度互不相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太赫茲波產(chǎn)生裝置，其特征在于，在所述太赫茲波傳播線的方向上并列配置所述多個芯的射出部，由所述多個芯的射出部構(gòu)成的端面形成規(guī)定角度，各所述芯的光路長度隨著靠近所述 射出部的并列方向的一側(cè)而變長。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太赫茲波產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述脈沖光源對應(yīng)于每個所述芯分別設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太赫茲波產(chǎn)生裝置，其特征在于，各所述脈沖光源具有時刻調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該時刻調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)產(chǎn)生所述超短脈沖激光 的時刻。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太赫茲波產(chǎn)生裝置，其特征在于，各所述脈沖光源具有時刻調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該時刻調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)產(chǎn)生所述超短脈沖激光 的時刻。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太赫茲波產(chǎn)生裝置，其特征在于，在各所述傳送路的射出部上設(shè)置有透鏡，該透鏡用于使從各所述射出部射出的各超短 脈沖激光向所述非線性光學(xué)晶體入射的入射角度、和各超短脈沖激光在所述非線性光學(xué)晶體中太赫茲波的傳播線上的到達(dá)位置的間隔，成為規(guī)定值。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太赫茲波產(chǎn)生裝置，其特征在于，在各所述傳送路的射出部上設(shè)置有透鏡，該透鏡用于使從各所述射出部射出的各超短 脈沖激光向所述非線性光學(xué)晶體入射的入射角度、和各超短脈沖激光在所述非線性光學(xué)晶 體中太赫茲波的傳播線上的到達(dá)位置的間隔，成為規(guī)定值。
13.一種太赫茲波產(chǎn)生方法，通過將超短脈沖激光射入非線性光學(xué)晶體，在滿足非共線 相位匹配條件的方向上產(chǎn)生太赫茲波，所述太赫茲波產(chǎn)生方法的特征在于，將脈沖激光組向所述非線性光學(xué)晶體照射，其中所述脈沖激光組由相同重復(fù)頻率的多 個所述超短脈沖激光構(gòu)成且具有離散式波面，傳遞所述脈沖激光組的各超短脈沖激光，使各超短脈沖激光帶有時間差地到達(dá)所述太 赫茲波傳播線上的依次錯開的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的太赫茲波產(chǎn)生方法，其特征在于，所述超短脈沖激光通過各傳送路來傳送，并且，從所述傳送路的各射出部向所述非線 性光學(xué)晶體射出，從而構(gòu)成所述脈沖激光組，通過在一方向上并列排列各所述射出部，從而產(chǎn)生各所述超短脈沖激光到達(dá)所述傳播 線上的到達(dá)位置的錯開，通過各所述傳送路的光路長度隨著靠近所述射出部的并列方向的一側(cè)而變長，從而產(chǎn) 生各所述超短脈沖激光到達(dá)所述傳播線上的到達(dá)時間的差。
全文摘要
本發(fā)明的太赫茲波產(chǎn)生裝置具有產(chǎn)生單一重復(fù)頻率的超短脈沖激光的超短脈沖激光源(3)、和分別傳送超短脈沖激光源(3)產(chǎn)生的超短脈沖激光并向LN晶體(15)射出的光纖F1-F5。光纖F1-F5中傳送路的射出部(13)并列設(shè)置成使由上述射出部(13)分別射出的超短脈沖激光L依次錯開照射在LN晶體(15)中的太赫茲波的傳播線A上。此時，光纖F1-F5的傳送路的光路長度隨著靠近射出部(13)的并列方向一側(cè)越變長。
文檔編號G02F1/39GK102132207SQ20098013358
公開日2011年7月20日 申請日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者上原讓, 大竹秀幸, 永井正也, 田中耕一郎 申請人:愛信精機(jī)株式會社