作者：Gail Overton
如果要將太赫茲（THz）輻射用于生物醫(yī)學成像、國家安全、天文學以及工業(yè)檢測等領域中，就需要實用的THz光源。THz光源粗略的定義為輻射波長在30微米到1毫米之間的光源，它可以穿透到器官組織的內部而不會像X射線那樣造成損傷，也能夠將有機組織與不斷變化的水成份區(qū)分開來。
通過采用多種方法，人們在開發(fā)THz光源方面取得了很大進展，圣安德魯斯大學物理與天文學院的一個研究小組演示了一個小型的、在室溫下工作的THz光源，其調諧范圍為1.2到3.05THz（對應于100到250微米的波長），與之前的技術相比，此光源所需的泵浦能量減小了10倍多，而THz脈沖能量卻提高了25倍。1這一THz光源采用非共線相位匹配的光參量產生技術研制而成，能夠產生1W的峰值功率和5nJ的脈沖能量。
該THz輻射產生技術采用了一種新穎的泵浦光與空閑光交叉作用的腔結構，使非線性介質位于泵浦激光腔的內部，并受到循環(huán)的腔內電磁場的控制。由于在最佳輸出耦合條件下，內部電磁場強度比外部電磁場強度高一個數(shù)量級以上，因此不需要使用高能量的泵浦激光。實際上，采用這一技術實現(xiàn)的峰值功率為1W的THz輻射源所使用的泵浦激光的能量僅為1.3mJ，相比之下，利用其他的光參量產生技術所需的典型泵浦能量值在20mJ以上。
在該實驗裝置中，準連續(xù)二極管激光器（QCW LD）工作在釹（Nd）的激發(fā)波長808nm附近，用它泵浦由間距為37cm的兩個反射鏡組成的諧振腔（見圖）。腔內的其他光學元件保證激光器以調Q的方式工作，以獲得所需的峰值功率。激光增益介質為Nd:YAG晶體。空閑光或光學參量振蕩器（OPO）的諧振腔由反射鏡M3、M4以及非線性晶體組成，腔長為13cm。根據結構設計，OPO腔可以相對于泵浦激光腔的軸線旋轉，以便于調節(jié)空閑光腔的軸線相對于泵浦激光的角度，這樣可以在非線性晶體內有效地產生可調諧太赫茲輻射。
為了產生寬調諧范圍、高效率的THz輻射源，
利用一個工作在808nm附近的二極管激光器
泵浦由相距37cm的兩個反射鏡M1和M2所構
成的諧振腔。反射鏡M1對于1064nm光波的
反射率大于98%，而對于808nm光波高度透
射，反射鏡M2對于1064nm光波的反射率為
90%。激光增益介質（LG）、1/4波片（QW）
、電光Q開關（QS）和偏振片（POL）保證
了泵浦激光器以調Q的方式工作。非線性晶
體（NL）置于反射鏡M3和M4之間，形成了
光學參量振蕩器（OPO）諧振腔，THz輻射
即從此腔中產生。
采用這種非共線相位匹配結構，產生的太赫茲輻射以30°的角度入射至5x50mm非線性晶體的側面，該非線性晶體的橫截面為邊長5mm的正方形，長為50mm。因為這個角度超過了晶體的全內反射角11°，采用由硅構成的棱柱形輸出耦合結構將晶體－硅分界面的全內反射角提高到38°，從而使太赫茲輻射能夠從晶體中出射。
盡管沒有測量太赫茲光束的空間分布，但據估計光束在遠場為高斯分布并且接近衍射極限。
“我們認為我們已經研制出基于光參量產生技術的多功能小型可調諧太赫茲輻射源”，該研究小組的負責人Malcolm Dunn說。“我們非�？释c其他研究小組合作研究相關應用。為此，我們已經與國家安全和醫(yī)療領域的一些潛在用戶進行了接觸，并期望展開進一步的合作�！�
參考文獻：
T.J. Edwards et al., Optics Exp. 14(4) 1582 (Feb. 20, 2006).
