波前傾斜強場(chǎng)太赫茲時(shí)域光譜儀原理
光整流THz輻射的產(chǎn)生原理
光整流效應產(chǎn)生 THz 的方法是一種常見(jiàn)的 THz 產(chǎn)生方法。在 20 世紀70 年代初，Yajima 以及 Yang 等人分別報道了利用光整流效應在非線(xiàn)性晶體中輻射 THz。當一束強激光在非線(xiàn)性介質(zhì)中傳播的時(shí)候，強光在介質(zhì)內部通過(guò)差頻振蕩會(huì )產(chǎn)生一個(gè)恒定的電極化場(chǎng)，光整流效應是一種二階非線(xiàn)性效應，可以看作 Pockels 電光效應的逆過(guò)程。利用光整流效應產(chǎn)生 THz 的非線(xiàn)性晶體，一般選擇有 LN 晶體、ZnTe 晶體等閃鋅礦半導體。當飛秒激光打在非線(xiàn)性晶體上，基于海森伯不確定原理，脈沖寬度為飛秒量級的脈沖激光包含有較寬的頻譜，在二階非線(xiàn)性過(guò)程中，這些不同頻率的光波差頻產(chǎn)生低頻的電磁脈沖，這就是 THz輻射。
波前傾斜強場(chǎng)太赫茲產(chǎn)生
上面的方法是較為普遍的產(chǎn)生 THz 的方法， 然而在人們對THz源不斷的研究發(fā)現過(guò)程中，新的 THz 源也不斷的向寬頻譜、脈沖能量大的方向發(fā)展。例如空氣法產(chǎn)生強 THz，通過(guò)飛秒激光電離空氣，四波混頻產(chǎn)生的 THz 頻譜可達幾十THz。而 THz 峰值強度也可達 MV/cm。2002 年 J. Hebling 等人提出利用波前傾斜的方法產(chǎn)生 THz， 通過(guò)傾斜入射到切割好的 LN晶體上脈沖激光的波前，實(shí)現在THz出射方向上THz與飛秒激光的波速匹配， 從而突破緊束縛條件的限制，激發(fā)出強的THz脈沖。如下圖所示：
波前傾斜強場(chǎng)太赫茲系統解決方案：Tera-AX
強場(chǎng)太赫茲時(shí)域光路圖
波前傾斜原理
一束波前傾斜的光束照射在特定切割角度的鈮酸鋰（LiNbO3）晶體上產(chǎn)生太赫茲輻射，太赫茲光束（橙色）垂直于波前。當太赫茲的波速和激發(fā)光波速相等時(shí)，相位匹配條件便達成，這需要精確恰當的波前傾斜角度γ。
那么如何傾斜波前呢？一般需要全息光柵來(lái)傾斜波前，激發(fā)光束照射以入射角α照射在光柵上，一級衍射光束出射角度?（取決于光柵常數），在這個(gè)角度下，寬光束兩邊光程發(fā)生變化，意味著(zhù)等相位面（即波前）發(fā)生γ2 ~ 70°的傾斜。
圖中綠色的線(xiàn)表示激發(fā)光波前傾斜角度，透鏡將入射光束光斑成像在LiNbO3晶體上，并且將光斑縮小了1/2，所以入射面處的傾斜角度γ1也不同于光柵面出的傾斜角γ2，與此同時(shí)，由于LiNbO3內部光波速度變慢，所以鈮酸鋰晶體內部?jì)A斜角度γ也不同于晶體外傾斜角度γ1。
實(shí)際光路原理圖
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