太赫兹波参量振荡器泵浦波长调谐技术的研究

太赫兹波参量振荡器(TPO)是一种性能优良的连续可调谐、相干窄带太赫兹波辐射源。常见的TPO通常采用角度调谐技术，即根据极性非线性晶体电磁耦子的角度色散特性来实现THz波的连续调谐输出。在这种非共线相位匹配角度调谐过程中所伴随的三波互作用区间的变化，必然会影响TPO的工作运转性能。基于此，本项目提出了一种只需通过连续改变泵浦波长就可实现TPO调谐输出的新技术。该调谐技术不仅能克服角度调谐技术中存在的主要不足，而且具有调谐精度高等优点。为研究该调谐技术的可行性和实用性，将角锥棱镜谐振腔结构应用于TPO中，在围绕泵浦波长调谐技术开展系统而深入的理论与实验研究的同时，对角锥棱镜谐振腔在偏振相关增益介质情况下的本征振荡特性进行深入的研究，进而实现一种调谐精度高、抗失谐性能好、操作灵活的高性能THz波辐射源。该研究结果将对TPO性能提升和应用具有重要的参考价值。

常见的TPO通常采用角度调谐技术，然而在这种非共线相位匹配角度调谐过程中所伴随的三波互作用区间的变化，必然会影响TPO的工作运转性能。基于此，我们本项目中研究了了一种只需通过连续改变泵浦波长就可实现TPO调谐输出的新技术。该调谐技术不仅能克服角度调谐技术中存在的主要不足，而且具有调谐精度高等优点。我们分别研究了基于LiNbO3、LiTaO3和KTP晶体的TPO，在采用该调谐技术情况下的频率调谐输出特性、THz波增益特性以及THz波的输出方向性等工作运转特性。同时，我们将具有自准直、高抗失谐性等特点的角锥棱镜谐振腔应用于TPO泵浦波长调谐技术中，并对多种角锥棱镜谐振腔的抗失谐性能、本征振动模式进行了系统的研究。在此工作基础上，我们展示了一种获得相干窄带、宽调谐范围、高能量输出的双波长差频泵浦源的方法，并利用一和频实验间接、真实地验证了这种可调谐双波长泵浦源是一种行之有效的差频产生THz波的泵浦源。根据上述电磁耦子散射过程产生THz波的研究工作基础，我们提出了一种基于THz-Stokes双光子纠缠太赫兹波关联成像技术。这种太赫兹波成像技术的具有抗干扰能力强、分辨率高、非定域性等特点。以TPG作为产生THz-Stokes纠缠双光子辐射源为物理模型，对该成像技术中所涉及到的成像光学元件的摆放位置、成像放大率、分辨率等成像特性及规律进行了详细的理论研究，得到了有意义的研究结果。