LiNbO-,3-晶體摻MgO優(yōu)化THz波參量振蕩器輸出特性研究.pdf

1、太赫茲技術(shù)在很多基礎(chǔ)研究領(lǐng)域和應(yīng)用研究領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景,而太赫茲波源器件的研發(fā)是太赫茲技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。在眾多的太赫茲波輻射源中,太赫茲波參量振蕩器由于其準(zhǔn)連續(xù)方式輸出、體積小、頻率連續(xù)可調(diào)諧、窄線寬、高空間和時(shí)間相干性,且在室溫下工作等特點(diǎn),受到了科研工作者的極大關(guān)注。 實(shí)驗(yàn)中,我們分別利用一塊長65mm摻5％molMgO:LiNbO3晶體加一塊長65mm無摻雜的LiNbO3晶體參量過程產(chǎn)生THz波,和兩塊無摻雜的LiNbO

2、3晶體在相同配置下參量過程產(chǎn)生THz波,前者比后者泵浦閾值降低了約30％,而在泵浦光能量為18mJ/pulse時(shí),其THz波輸出的能量增加約12.4％。表明,LiNbO3晶體摻入價(jià)態(tài)比較穩(wěn)定的抗光折變雜質(zhì)離子Mg2+,利用它參量過程產(chǎn)生THz波,能夠有效的增強(qiáng)其輸出能量而降低其泵浦閾值。另外,我們對5％mol MgO:LiNbO3晶體為非線性光學(xué)介質(zhì)構(gòu)成的THz波參量振蕩器的增益和角度調(diào)諧特性進(jìn)行了計(jì)算,做出了其增益和調(diào)諧曲線,其增益提

3、高而調(diào)諧范圍拓寬。 5％molMg2+摻入同成分LiNbO3晶體,改善了THz波參量輻射源的輸出性能,其機(jī)理是：同成分LiNbO3晶體中存在大量的缺陷如：反位鈮、鋰空位、小極化子、雙極化子、Fe2+、Fe3+等光折變敏感中心,所以其光折變效應(yīng)顯著。由于泵浦光在LiNbO3晶體中的光折變效應(yīng)引起的光感應(yīng)光散射和類透鏡效應(yīng),使泵浦光向散射光轉(zhuǎn)移能量,所以利用同成分LiNbO3晶體參量過程產(chǎn)生THz波泵浦閾值高而輸出能量低。當(dāng)給LiN

4、bO3晶體中摻入價(jià)態(tài)比較穩(wěn)定的Mg2+后,LiNbO3晶體結(jié)構(gòu)基本沒有變化,LiNbO3晶體中較強(qiáng)A1(TO)振動(dòng)模式,和E(TO)振動(dòng)模式主要由氧八面體(NbO3)特征基團(tuán)決定,摻鎂對此影響不大。當(dāng)摻鎂量為閾值濃度(5％mol)時(shí),LiNbO3晶體中的反位鈮離子重新回到鈮位,而雜質(zhì)離子的晶格占位也由鋰位變?yōu)殁壩弧Ｋ耘c鋰空位有關(guān)的缺陷失去了電荷的受主和施主能力,有效的抑制了LiNbO3晶體的光折變效應(yīng),泵浦光向散射光轉(zhuǎn)移能量降低,而轉(zhuǎn)