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

1、太赫茲技術在很多基礎研究領域和應用研究領域有廣泛的應用前景,而太赫茲波源器件的研發(fā)是太赫茲技術發(fā)展的關鍵。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連續(xù)方式輸出、體積小、頻率連續(xù)可調諧、窄線寬、高空間和時間相干性,且在室溫下工作等特點,受到了科研工作者的極大關注。 實驗中,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,其THz波輸出的能量增加約12.4％。表明,LiNbO3晶體摻入價態(tài)比較穩(wěn)定的抗光折變雜質離子Mg2+,利用它參量過程產(chǎn)生THz波,能夠有效的增強其輸出能量而降低其泵浦閾值。另外,我們對5％mol MgO:LiNbO3晶體為非線性光學介質構成的THz波參量振蕩器的增益和角度調諧特性進行了計算,做出了其增益和調諧曲線,其增益提

3、高而調諧范圍拓寬。 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,所以其光折變效應顯著。由于泵浦光在LiNbO3晶體中的光折變效應引起的光感應光散射和類透鏡效應,使泵浦光向散射光轉移能量,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。當給LiN

4、bO3晶體中摻入價態(tài)比較穩(wěn)定的Mg2+后,LiNbO3晶體結構基本沒有變化,LiNbO3晶體中較強A1(TO)振動模式,和E(TO)振動模式主要由氧八面體(NbO3)特征基團決定,摻鎂對此影響不大。當摻鎂量為閾值濃度(5％mol)時,LiNbO3晶體中的反位鈮離子重新回到鈮位,而雜質離子的晶格占位也由鋰位變?yōu)殁壩?。所以與鋰空位有關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,泵浦光向散射光轉移能量降低,而轉