一种三维光学参量振荡太赫兹波辐射源

摘要

本发明公开了一种三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，包括泵浦源、MgO:LiNbO3晶体、泵浦光回收器，以及设置在MgO:LiNbO3晶体周围的反射镜；第一泵浦光和第十泵浦光传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于第一泵浦光和第十泵浦光传播的平面，从泵浦源出射的泵浦光的传播方向为X轴负向，太赫兹波的传播方向为Y轴正向。本发明提供的三维光学参量振荡太赫兹波辐射源具有以下优点：泵浦光循环使用，可以产生多束太赫兹波，有效提高太赫兹波能量。通过改变泵浦光和Stokes光之间的夹角，可以得到频率调谐的太赫兹波。调谐方式简单，操作灵活。太赫兹波垂直于MgO:LiNbO3晶体出射，不需要任何耦合输出装置，有效减小太赫兹波输出损耗。

权利要求

1.一种三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，其特征在于：包括泵浦源(1)、MgO:LiNbO3晶体(2)、泵浦光回收器(4)，以及设置在MgO:LiNbO3晶体(2)周围的反射镜；

从泵浦源(1)出射的泵浦光经第一反射镜(Lm1)反射后变为第一泵浦光(Lp1)后入射MgO:

LiNbO3晶体(2)，经光学参量效应产生第一Stokes光(Ls1)和太赫兹波(3)，第一泵浦光(Lp1)在MgO:LiNbO3晶体(2)内发生全反射后变为第十泵浦光(Rp1)，第十泵浦光(Rp1)在MgO:

LiNbO3晶体(2)内经光学参量效应产生第十Stokes光(Rs1)；第一Stokes光(Ls1)和第十Stokes光(Rs1)在由第十九反射镜(LM1)和第二十八反射镜(RM1)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO3晶体(2)的表面出射；第一泵浦光(Lp1)和第一Stokes光(Ls1)、第十Stokes光(Rs1)组成的平面平行于坐标面X-Y平面，从MgO:LiNbO3晶体(2)出射的第十泵浦光(Rp1)经第十反射镜(Rm1)和第十一反射镜(Rm2)反射后变为第十一泵浦光(Rp2)，并再次入射MgO:LiNbO3晶体(2)；

第十一泵浦光(Rp2)入射MgO:LiNbO3晶体(2)，经光学参量效应产生第十一Stokes光

(Rs2)和太赫兹波(3)，第十一泵浦光(Rp2)在MgO:LiNbO3晶体(2)内发生全反射后变为第二泵浦光(Lp2)，第二泵浦光(Lp2)在MgO:LiNbO3晶体(2)内经光学参量效应产生第二Stokes光(Ls2)；第二Stokes光(Ls2)和第十一Stokes光(Rs2)在由第二十反射镜(LM2)和第二十九反射镜(RM2)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO3晶体(2)的表面出射，第十一泵浦光(Rp2)和第二Stokes光(Ls2)、第十一Stokes光(Rs2)组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体(2)出射的第二泵浦光(Lp2)经第二反射镜(Lm2)和第三反射镜(Lm3)反射后变为第三泵浦光(Lp3)，并再次入射MgO:LiNbO3晶体(2)；

第三泵浦光(Lp3)入射MgO:LiNbO3晶体(2)，经光学参量效应产生第三Stokes光(Ls3)和太赫兹波(3)，第三泵浦光(Lp3)在MgO:LiNbO3晶体(2)内发生全反射后变为十二泵浦光(Rp3)，第十二泵浦光(Rp3)在MgO:LiNbO3晶体(2)内经光学参量效应产生第十二Stokes光(Rs3)，产生的第三Stokes光(Ls3)和第十二Stokes光(Rs3)在由第二十一反射镜(LM3)和第三十反射镜(RM3)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO3晶体(2)的表面出射；第三泵浦光(Lp3)和第三Stokes光(Ls3)、第十二Stokes光(Rs3)组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；

从MgO:LiNbO3晶体(2)出射的第十二泵浦光(Rp3)在由第十二反射镜(Rm3)和第十三反射镜(Rm4)反射后变为第十三泵浦光(Rp4)，并再次入射MgO:LiNbO3晶体(2)；

第十三泵浦光(Rp4)入射MgO:LiNbO3晶体(2)，经光学参量效应产生第十三Stokes光

(Rs4)和太赫兹波(3)，第十三泵浦光(Rp4)在MgO:LiNbO3晶体(2)内发生全反射后变为第四泵浦光(Lp4)，第四泵浦光(Lp4)在MgO:LiNbO3晶体(2)内经光学参量效应产生第四Stokes光(Ls4)；第四Stokes光(Ls4)和第十三Stokes光(Rs4)在由第二十二反射镜(LM4)和第三十一反射镜(RM4)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO3晶体(2)的表面出射；第十三泵浦光(Rp4)和第四Stokes光(Ls4)、第十三Stokes光(Rs4)组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；

从MgO:LiNbO3晶体(2)出射的第四泵浦光(Lp4)在由第四反射镜(Lm4)和第五反射镜(Lm5)反射后变为第五泵浦光(Lp5)，并再次入射MgO:LiNbO3晶体(2)；第五泵浦光(Lp5)入射MgO:

LiNbO3晶体(2)，经光学参量效应产生第五Stokes光(Ls5)和太赫兹波(3)，第五泵浦光(Lp5)在MgO:LiNbO3晶体(2)内发生全反射后变为第十四泵浦光(Rp5)，第十四泵浦光(Rp5)在MgO:LiNbO3晶体(2)内经光学参量效应产生第十四Stokes光(Rs5)；第五Stokes光(Ls5)和第十四Stokes光(Rs5)在由第二十三反射镜(LM5)和第三十二反射镜(RM5)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO3晶体(2)的表面出射；第五泵浦光(Lp5)和第五Stokes光(Ls5)、第十四Stokes光(Rs5)组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；

从MgO:LiNbO3晶体(2)出射的第十四泵浦光(Rp5)在由第十四反射镜(Rm5)和第十五反射镜(Rm6)反射后变为第十五泵浦光(Rp6)，并再次入射MgO:LiNbO3晶体(2)；

第十五泵浦光(Rp6)入射MgO:LiNbO3晶体(2)，经光学参量效应产生第十五Stokes光

(Rs6)和太赫兹波(3)，第十五泵浦光(Rp6)在MgO:LiNbO3晶体(2)内发生全反射后变为第六泵浦光(Lp6)，第六泵浦光(Lp6)在MgO:LiNbO3晶体(2)中经光学参量效应产生第六Stokes光(Ls6)；第六Stokes光(Ls6)和第十五Stokes光(Rs6)在由第二十四反射镜(LM6)和第三十三反射镜(RM6)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO3晶体(2)的表面出射；第十五泵浦光(Rp6)和第六Stokes光(Ls6)、第十五Stokes光(Rs6)组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体(2)出射的第六泵浦光(Lp6)在由第六反射镜(Lm6)和第七反射镜(Lm7)反射后变为第七泵浦光(Lp7)，并再次入射MgO:LiNbO3晶体(2)；第七泵浦光(Lp7)入射MgO:LiNbO3晶体(2)，经光学参量效应产生第七Stokes光(Ls7)和太赫兹波(3)，第七泵浦光(Lp7)在MgO:LiNbO3晶体(2)内发生全反射后变为第十六泵浦光(Rp7)，第十六泵浦光(Rp7)在MgO:LiNbO3晶体(2)中经光学参量效应产生第十六Stokes光(Rs7)；第七Stokes光(Ls7)和第十六Stokes光(Rs7)在由第二十五反射镜(LM7)和第三十四反射镜(RM7)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO3晶体(2)的表面出射；第七泵浦光(Lp7)和第七Stokes光(Ls7)、第十六Stokes光(Rs7)组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:

LiNbO3晶体(2)出射的第十六泵浦光(Rp7)在由第十六反射镜(Rm7)和第十七反射镜(Rm8)反射后变为第十七泵浦光(Rp8)，并再次入射MgO:LiNbO3晶体(2)；

第十七泵浦光(Rp8)入射MgO:LiNbO3晶体(2)，经光学参量效应产生第十七Stokes光

(Rs8)和太赫兹波(3)，第十七泵浦光(Rp8)在MgO:LiNbO3晶体(2)内发生全反射后变为第八泵浦光(Lp8)，第八泵浦光(Lp8)在MgO:LiNbO3晶体(2)中经光学参量效应产生第八Stokes光(Ls8)；第八Stokes光(Ls8)和第十七Stokes光(Rs8)在由第二十六反射镜(LM8)和第三十五反射镜(RM8)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO3晶体(2)的表面出射；第十七泵浦光(Rp8)和第八Stokes光(Ls8)、第十七Stokes光(Rs8)组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体(2)出射的第八泵浦光(Lp8)在由第八反射镜(Lm8)和第九反射镜(Lm9)反射后变为第九泵浦光(Lp9)，并再次入射MgO:LiNbO3晶体(2)；第九泵浦光(Lp9)入射MgO:LiNbO3晶体(2)，经光学参量效应产生第九Stokes光(Ls9)和太赫兹波(3)，第九泵浦光(Lp9)在MgO:LiNbO3晶体(2)内发生全反射后变为第十八泵浦光(Rp9)，第十八泵浦光(Rp9)在MgO:LiNbO3晶体(2)中经光学参量效应产生第十八Stokes光(Rs9)；第九Stokes光(Ls9)和第十八Stokes光(Rs9)在由第二十七反射镜(LM9)和第三十六反射镜(RM9)组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO3晶体(2)的表面出射；第九泵浦光(Lp9)和第九Stokes光(Ls9)、第十八Stokes光(Rs9)组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波(3)的波矢方向；从MgO:

LiNbO3晶体(2)出射的第十八泵浦光(Rp9)经第十八反射镜(Rm9)反射后进入泵浦光回收器(4)；

第一泵浦光(Lp1)和第十泵浦光(Rp1)传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于第一泵浦光(Lp1)和第十泵浦光(Rp1)传播的平面，从泵浦源(1)出射的泵浦光的传播方向为X轴负向，太赫兹波(3)的传播方向为Y轴正向；所述第一泵浦光(Lp1)、第二泵浦光(Lp2)、第三泵浦光(Lp3)、第四泵浦光(Lp4)、第五泵浦光(Lp5)、第六泵浦光(Lp6)、第七泵浦光(Lp7)、第八泵浦光(Lp8)、第九泵浦光(Lp9)、第十泵浦光(Rp1)、第十一泵浦光(Rp2)、第十二泵浦光(Rp3)、第十三泵浦光(Rp4)、第十四泵浦光(Rp5)、第十五泵浦光(Rp6)、第十六泵浦光(Rp7)、第十七泵浦光(Rp8)、第十八泵浦光(Rp9)、第一Stokes光(Ls1)、第二Stokes光(Ls2)、第三Stokes光(Ls3)、第四Stokes光(Ls4)、第五Stokes光(Ls5)、第六Stokes光(Ls6)、第七Stokes光(Ls7)、第八Stokes光(Ls8)、第九Stokes光(Ls9)、第十Stokes光(Rs1)、第十一Stokes光(Rs2)、第十二Stokes光(Rs3)、第十三Stokes光(Rs4)、第十四Stokes光(Rs5)、第十五Stokes光(Rs6)、第十六Stokes光(Rs7)、第十七Stokes光(Rs8)、第十八Stokes光(Rs9)在MgO:LiNbO3晶体(2)内的全反射点均为同一点，即为太赫兹波(3)的出射点。

2.根据权利要求1所述的三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，其特征在于：所述泵浦源(1)为脉冲激光器，波长为1064nm，重复频率为10Hz，单脉冲能量为200mJ，第一泵浦光(Lp1)的偏振方向为Z轴。

3.根据权利要求1所述的三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，其特征在于：所述第一反射镜Lm1、第二反射镜Lm2、第三反射镜Lm3、第四反射镜Lm4、第五反射镜Lm5、第六反射镜Lm6、第七反射镜Lm7、第八反射镜Lm8、第九反射镜Lm9、第十反射镜Rm1、第十一反射镜Rm2、第十二反射镜Rm3、第十三反射镜Rm4、第十四反射镜Rm5、第十五反射镜Rm6、第十六反射镜Rm7、第十七反射镜Rm8、第十八反射镜Rm9、第十九反射镜LM1、第二十反射镜LM2、第二十一反射镜LM3、第二十二反射镜LM4、第二十三反射镜LM5、第二十四反射镜LM6、第二十五反射镜LM7、第二十六反射镜LM8、第二十七反射镜LM9、第二十八反射镜RM1、第二十九反射镜RM2、第三十反射镜RM3、第三十一反射镜RM4、第三十二反射镜RM5、第三十三反射镜RM6、第三十四反射镜RM7、第三十五反射镜RM8、第三十六反射镜(RM9)均为平面镜，且角度可调。

4.根据权利要求3所述的三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，其特征在于：所述第一反射镜(Lm1)、第二反射镜(Lm2)、第三反射镜(Lm3)、第四反射镜(Lm4)、第五反射镜(Lm5)、第六反射镜(Lm6)、第七反射镜(Lm7)、第八反射镜(Lm8)、第九反射镜(Lm9)、第十反射镜(Rm1)、第十一反射镜(Rm2)、第十二反射镜(Rm3)、第十三反射镜(Rm4)、第十四反射镜(Rm5)、第十五反射镜(Rm6)、第十六反射镜(Rm7)、第十七反射镜(Rm8)、第十八反射镜(Rm9)对波长为1064nm的泵浦光全反射，第十九反射镜(LM1)、第二十反射镜(LM2)、第二十一反射镜(LM3)、第二十二反射镜(LM4)、第二十三反射镜(LM5)、第二十四反射镜(LM6)、第二十五反射镜(LM7)、第二十六反射镜(LM8)、第二十七反射镜(LM9)、第二十八反射镜(RM1)、第二十九反射镜(RM2)、第三十反射镜(RM3)、第三十一反射镜(RM4)、第三十二反射镜(RM5)、第三十三反射镜(RM6)、第三十四反射镜(RM7)、第三十五反射镜(RM8)、第三十六反射镜(RM9)对波长范围在1064-1100nm内的Stokes光全反射。

5.根据权利要求1所述的三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，其特征在于：所述第二泵浦光(Lp2)和第二Stokes光(Ls2)、第三泵浦光(Lp3)和第三Stokes光(Ls3)、第四泵浦光(Lp4)和第四Stokes光(Ls4)、第五泵浦光(Lp5)和第五Stokes光(Ls5)、第六泵浦光(Lp6)和第六Stokes光(Ls6)、第七泵浦光(Lp7)和第七Stokes光(Ls7)、第八泵浦光(Lp8)和第八Stokes光(Ls8)、第九泵浦光(Lp9)和第九Stokes光(Ls9)在Z轴上的投影均在Z轴的正半轴。

6.根据权利要求1所述的三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，其特征在于：所述MgO:

LiNbO3晶体(2)的光轴沿Z轴，在X-Y平面为等腰梯形，等腰梯形的两个内角分别为64.2°和

115.8°，保证太赫兹波(3)垂直于MgO:LiNbO3晶体(2)表面出射。

7.根据权利要求6所述的三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，其特征在于：所述MgO:

LiNbO3晶体(2)的腰边长度为20mm，上底边长度为37.4mm，下底边长度为20mm，沿Z轴的厚度为50mm。

8.根据权利要求1所述的三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，其特征在于：所述第一泵浦光(Lp1)、第一Stokes光(Ls1)和第十Stokes光(Rs1)组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α1，第二泵浦光(Lp2)、第二Stokes光(Ls2)和第十一Stokes光(Rs2)组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α2，第三泵浦光(Lp3)、第三Stokes光(Ls3)和第十二Stokes光(Rs3)组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α3，第四泵浦光(Lp4)、第四Stokes光(Ls4)和第十三Stokes光(Rs4)组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α4，第五泵浦光(Lp5)、第五Stokes光(Ls5)和第十四Stokes光(Rs5)组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α5，第六泵浦光(Lp6)、第六Stokes光(Ls6)和第十五Stokes光(Rs6)组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α6，第七泵浦光(Lp7)、第七Stokes光(Ls7)和第十六Stokes光(Rs7)组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α7，第八泵浦光(Lp8)、第八Stokes光(Ls8)和第十七Stokes光(Rs8)组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α8，第九泵浦光(Lp9)、第九Stokes光(Ls9)和第十八Stokes光(Rs9)组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α9，α1等于0°，α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8、α9依次增大，α9小于20°。

9.根据权利要求1所述的三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，其特征在于：所述第一泵浦光(Lp1)与第一Stokes光(Ls1)之间的夹角为θ1，第二泵浦光(Lp2)与第二Stokes光(Ls2)之间的夹角为θ2，第三泵浦光(Lp3)与第三Stokes光(Ls3)之间的夹角为θ3，第四泵浦光(Lp4)与第四Stokes光(Ls4)之间的夹角为θ4，第五泵浦光(Lp5)与第五Stokes光(Ls5)之间的夹角为θ5，第六泵浦光(Lp6)与第六Stokes光(Ls6)之间的夹角为θ6，第七泵浦光(Lp7)与第七Stokes光(Ls7)之间的夹角为θ7，第八泵浦光(Lp8)和第八Stokes光(Ls8)之间的夹角为θ8，第九泵浦光(Lp9)与第九Stokes光(Ls9)之间的夹角为θ9，θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8、θ9均相等。

说明书

一种三维光学参量振荡太赫兹波辐射源

技术领域

[0001] 本发明属于太赫兹波应用技术领域，具体涉及一种三维光学参量振荡太赫兹波辐射源。

背景技术

[0002] 太赫兹波(Terahertz，简称THz)，是指频率在0.1-10THz(1THz＝1012THz)范围内的电磁波，其波段位于电磁波谱中毫米波和红外线之间，是光子学与电子学、宏观理论向微观
理论的过渡区域。太赫兹波所处的特殊位置使其在物理、化学、天文学、分子光谱、生命科学
和医药科学等基础研究领域，以及医学成像、环境监测、材料检测、食品检测、射电天文、移
动通讯、卫星通信和军用雷达等应用研究领域均有重大的科学研究价值和广阔的应用前
景。太赫兹波主要应用在以下领域：

[0003] (1)成像领域利用太赫兹时域光谱技术可以直接测量太赫兹电磁脉冲所产生的瞬态电磁场，可以直接测得样品的介电常数。

[0004] (2)生物化学技术领域由于许多生物大分子的转动吸收谱处于太赫兹频段，利用对生化反应太赫兹吸收谱的研究可以得到反应中的分子运动状况信息。对于进一步研究生
化反应提供了有力的手段。

[0005] (3)天文学领域在宇宙中，大量的物质在发出太赫兹电磁波。碳(C)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、氮(N2)、氧(O2)等大量的分子可以在太赫兹频段进行探测。

[0006] (4)通信领域太赫兹波是很好的宽带信息载体，可以携带声频或者视频信号进行传输。太赫兹波用于通信可以获得10GB/s的无线传输速度，这比当前的超宽带技术快几百
至一千多倍。

[0007] (5)国土安全领域在国土安全领域，由于太赫兹波的非电离性，及强穿透性，所以它能够在机场、车站等地对隐藏的爆炸物、违禁品、武器、毒品等危险物品提供远距离、大范
围的预警。

[0008] 缺少的能够产生高功率、高质量、高效率的太赫兹波，且低成本并能在室温下运转的太赫兹源是目前面临的主要问题。目前太赫兹波的产生方法主要有电子学方法和光子学
方法。电子学方法是一般将电磁辐射的波长从毫米波延伸到太赫兹波段，也就相当于一个
频率变大的过程，但是当频率大于1THz时会遇到很大的障碍，以至于效率变的很低，同时电
子学方法产生的太赫兹波辐射源体积庞大，限制了其在很多领域中的应用。而光子学方法
其主要方向就是把可见光或者红外光向太赫兹波段转换。此方法的优势在于产生的太赫兹
辐射源具有很高的相干性和方向性，但是现阶段产生的太赫兹波功率和效率都较低。

发明内容

[0009] 本发明的目的是提供一种三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，用以解决现有太赫兹波功率低、效率低等问题。

[0010] 本发明的目的是以下述方式实现的：

[0011] 一种三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，包括泵浦源、MgO:LiNbO3晶体、泵浦光回收器，以及设置在MgO:LiNbO3晶体周围的反射镜；

[0012] 从泵浦源出射的泵浦光经第一反射镜反射后变为第一泵浦光后入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第一Stokes光和太赫兹波，第一泵浦光在MgO:LiNbO3晶体内发
生全反射后变为第十泵浦光，第十泵浦光在MgO:LiNbO3晶体内经光学参量效应产生第十
Stokes光；产生的第一Stokes光和第十Stokes光在由第十九反射镜和第二十八反射镜组成
的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波垂直于MgO:LiNbO3晶体的表面出射；第一泵浦光和
第一Stokes光、第十Stokes光组成的平面平行于坐标面X-Y平面，从MgO:LiNbO3晶体出射的
第十泵浦光经第十反射镜和第十一反射镜反射后变为第十一泵浦光，并再次入射MgO:
LiNbO3晶体；

[0013] 第十一泵浦光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第十一Stokes光和太赫兹波，第十一泵浦光在MgO:LiNbO3晶体内发生全反射后变为第二泵浦光，第二泵浦光在
MgO:LiNbO3晶体内经光学参量效应产生第二Stokes光；产生的第二Stokes光和第十一
Stokes光在由第二十反射镜和第二十九反射镜组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波
垂直于MgO:LiNbO3晶体的表面出射，第十一泵浦光和第二Stokes光、第十一Stokes光组成
的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体
出射的第二泵浦光经第二反射镜和第三反射镜反射后变为第三泵浦光，并再次入射MgO:
LiNbO3晶体；

[0014] 第三泵浦光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第三Stokes光和太赫兹波，第三泵浦光在MgO:LiNbO3晶体内发生全反射后变为十二泵浦光，第十二泵浦光在MgO:
LiNbO3晶体内经光学参量效应产生第十二Stokes光；产生的第三Stokes光和第十二Stokes
光在由第二十一反射镜和第三十反射镜组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波垂直于
MgO:LiNbO3晶体的表面出射；第三泵浦光和第三Stokes光、第十二Stokes光组成的平面与
坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体出射的第
十二泵浦光在由第十二反射镜和第十三反射镜反射后变为第十三泵浦光，并再次入射MgO:
LiNbO3晶体；

[0015] 第十三泵浦光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第十三Stokes光和太赫兹波，第十三泵浦光在MgO:LiNbO3晶体内发生全反射后变为第四泵浦光，第四泵浦光在
MgO:LiNbO3晶体内经光学参量效应产生第四Stokes光；产生的第四Stokes光和第十三
Stokes光在由第二十二反射镜和第三十一反射镜组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹
波垂直于MgO:LiNbO3晶体的表面出射；第十三泵浦光和第四Stokes光、第十三Stokes光组
成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶
体出射的第四泵浦光在由第四反射镜和第五反射镜反射后变为第五泵浦光，并再次入射
MgO:LiNbO3晶体；

[0016] 第五泵浦光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第五Stokes光和太赫兹波，第五泵浦光在MgO:LiNbO3晶体内发生全反射后变为第十四泵浦光，第十四泵浦光在
MgO:LiNbO3晶体内经光学参量效应产生第十四Stokes光；产生的第五Stokes光和第十四
Stokes光在由第二十三反射镜和第三十二反射镜组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹
波垂直于MgO:LiNbO3晶体的表面出射；第五泵浦光和第五Stokes光、第十四Stokes光组成
的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体
出射的第十四泵浦光在由第十四反射镜和第十五反射镜反射后变为第十五泵浦光，并再次
入射MgO:LiNbO3晶体；

[0017] 第十五泵浦光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第十五Stokes光和太赫兹波，第十五泵浦光在MgO:LiNbO3晶体内发生全反射后变为第六泵浦光，第六泵浦光在
MgO:LiNbO3晶体中经光学参量效应产生第六Stokes光；产生的第六Stokes光和第十五
Stokes光在由第二十四反射镜和第三十三反射镜组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹
波垂直于MgO:LiNbO3晶体的表面出射；第十五泵浦光和第六Stokes光、第十五Stokes光组
成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶
体出射的第六泵浦光在由第六反射镜和第七反射镜反射后变为第七泵浦光，并再次入射
MgO:LiNbO3晶体；

[0018] 第七泵浦光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第七Stokes光和太赫兹波，第七泵浦光在MgO:LiNbO3晶体内发生全反射后变为第十六泵浦光，第十六泵浦光在
MgO:LiNbO3晶体中经光学参量效应产生第十六Stokes光；产生的第七Stokes光和第十六
Stokes光在由第二十五反射镜和第三十四反射镜组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹
波垂直于MgO:LiNbO3晶体的表面出射；第七泵浦光和第七Stokes光、第十六Stokes光组成
的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体
出射的第十六泵浦光在由第十六反射镜和第十七反射镜反射后变为第十七泵浦光，并再次
入射MgO:LiNbO3晶体；

[0019] 第十七泵浦光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第十七Stokes光和太赫兹波，第十七泵浦光在MgO:LiNbO3晶体内发生全反射后变为第八泵浦光，第八泵浦光在
MgO:LiNbO3晶体中经光学参量效应产生第八Stokes光。产生的第八Stokes光和第十七
Stokes光在由第二十六反射镜和第三十五反射镜组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹
波垂直于MgO:LiNbO3晶体的表面出射；第十七泵浦光和第八Stokes光、第十七Stokes光组
成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶
体出射的第八泵浦光在由第八反射镜和第九反射镜反射后变为第九泵浦光，并再次入射
MgO:LiNbO3晶体；

[0020] 第九泵浦光入射MgO:LiNbO3晶体，经光学参量效应产生第九Stokes光和太赫兹波，第九泵浦光在MgO:LiNbO3晶体内发生全反射后变为第十八泵浦光，第十八泵浦光在
MgO:LiNbO3晶体中经光学参量效应产生第十八Stokes光；产生的第九Stokes光和第十八
Stokes光在由第二十七反射镜和第三十六反射镜组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹
波垂直于MgO:LiNbO3晶体的表面出射；第九泵浦光和第九Stokes光、第十八Stokes光组成
的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体
出射的第十八泵浦光经第十八反射镜反射后进入泵浦光回收器；

[0021] 第一泵浦光和第十泵浦光传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于第一泵浦光和第十泵浦光传播的平面，从泵浦源出射的泵浦光的传播方向为X轴负向，太赫兹波
的传播方向为Y轴正向。

[0022] 所述泵浦源为脉冲激光器，波长为1064nm，重复频率为10Hz，单脉冲能量为200mJ，pump光的偏振方向为Z轴。

[0023] 所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜、第九反射镜、第十反射镜、第十一反射镜、第十二反射镜、第十
三反射镜、第十四反射镜、第十五反射镜、第十六反射镜、第十七反射镜、第十八反射镜、第
十九反射镜、第二十反射镜、第二十一反射镜、第二十二反射镜、第二十三反射镜、第二十四
反射镜、第二十五反射镜、第二十六反射镜、第二十七反射镜、第二十八反射镜、第二十九反
射镜、第三十反射镜、第三十一反射镜、第三十二反射镜、第三十三反射镜、第三十四反射
镜、第三十五反射镜第三十六反射镜均为平面镜，且角度可调。

[0024] 所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜、第九反射镜、第十反射镜、第十一反射镜、第十二反射镜、第十
三反射镜、第十四反射镜、第十五反射镜、第十六反射镜、第十七反射镜、第十八反射镜对波
长为1064nm的泵浦光全反射，第十九反射镜、第二十反射镜、第二十一反射镜、第二十二反
射镜LM4、第二十三反射镜、第二十四反射镜、第二十五反射镜、第二十六反射镜、第二十七反
射镜、第二十八反射镜、第二十九反射镜、第三十反射镜、第三十一反射镜、第三十二反射
镜、第三十三反射镜、第三十四反射镜、第三十五反射镜第三十六反射镜对波长范围在
1064-1100nm内的Stoke光全反射。

[0025] 所述第二泵浦光和第二Stokes光、第三泵浦光和第三Stokes光、第四泵浦光和第四Stokes光、第五泵浦光和第五Stokes光、第六泵浦光和第六Stokes光、第七泵浦光和第七
Stokes光、第八泵浦光和第八Stokes光、第九泵浦光和第九Stokes光在Z轴上的投影均在Z
轴的正半轴。

[0026] 所述MgO:LiNbO3晶体的光轴沿Z轴，在X-Y平面为等腰梯形，等腰梯形的两个内角分别为64.2°和115.8°，保证太赫兹波垂直于MgO:LiNbO3晶体表面出射。

[0027] 所述MgO:LiNbO3晶体的腰边长度为20mm，上底边长度为37.4mm，下底边长度为20mm，沿Z轴的厚度为50mm。

[0028] 所述第一泵浦光、第二泵浦光、第三泵浦光、第四泵浦光、第五泵浦光、第六泵浦光、第七泵浦光、第八泵浦光、第九泵浦光、第十泵浦光、第十一泵浦光、第十二泵浦光、第十
三泵浦光、第十四泵浦光、第十五泵浦光、第十六泵浦光、第十七泵浦光、第十八泵浦光、第
一Stokes光、第二Stokes光、第三Stokes光、第四Stokes光、第五Stokes光、第六Stokes光、
第七Stokes光、第八Stokes光、第九Stokes光、第十Stokes光、第十一Stokes光、第十二
Stokes光、第十三Stokes光、第十四Stokes光、第十五Stokes光、第十六Stokes光、第十七
Stokes光、第十八Stokes光在MgO:LiNbO3晶体内的全反射点均为同一点，即为太赫兹波的
出射点。

[0029] 所述第一泵浦光、第一Stokes光和第十Stokes光组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α1，第二泵浦光、第二Stokes光和第十一Stokes光组成的平面与坐标面X-Y平面
之间的夹角为α2，第三泵浦光、第三Stokes光和第十二Stokes光组成的平面与坐标面X-Y平
面之间的夹角为α3，第四泵浦光、第四Stokes光和第十三Stokes光组成的平面与坐标面X-Y
平面之间的夹角为α4，第五泵浦光、第五Stokes光和第十四Stokes光组成的平面与坐标面
X-Y平面之间的夹角为α5，第六泵浦光、第六Stokes光和第十五Stokes光组成的平面与坐标
面X-Y平面之间的夹角为α6，第七泵浦光、第七Stokes光和第十六Stokes光组成的平面与坐
标面X-Y平面之间的夹角为α7，第八泵浦光、第八Stokes光和第十七Stokes光组成的平面与
坐标面X-Y平面之间的夹角为α8，第九泵浦光、第九Stokes光和第十八Stokes光组成的平面
与坐标面X-Y平面之间的夹角为α9，α1等于0°，α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8、α9依次增大，α9小于
20°。

[0030] 所述第一泵浦光与第一Stokes光之间的夹角为θ1，第二泵浦光与第二Stokes光之间的夹角为θ2，第三泵浦光与第三Stokes光之间的夹角为θ3，第四泵浦光与第四Stokes光之
间的夹角为θ4，第五泵浦光与第五Stokes光之间的夹角为θ5，第六泵浦光与第六Stokes光之
间的夹角为θ6，第七泵浦光与第七Stokes光之间的夹角为θ7，第八泵浦光和第八Stokes光之
间的夹角为θ8，第九泵浦光与第九Stokes光之间的夹角为θ9，θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8、θ9均相等。

[0031] 相对于现有技术，本发明提供的三维光学参量振荡太赫兹波辐射源与现有的基于差频或参量效应的太赫兹辐射源相比，具有以下优点：

[0032] (1)泵浦光循环使用，可以产生多束太赫兹波，有效提高太赫兹波能量。

[0033] (2)通过改变泵浦光和Stokes光之间的夹角，可以得到频率调谐的太赫兹波。调谐方式简单，操作灵活。

[0034] (3)太赫兹波垂直于MgO:LiNbO3晶体出射，不需要任何耦合输出装置，有效减小太赫兹波输出损耗。

附图说明

[0035] 图1是本发明实施例的结构原理图。

[0036] 图2是MgO:LiNbO3晶体中泵浦光、Stokes光和太赫兹波相位匹配示意图，图中kp、ks、kT分别为泵浦光、Stokes光、太赫兹波的波矢，θ角为泵浦光波矢kp与Stokes光波矢ks之
间的夹角。

具体实施方式

[0037] 如图1-2所示，一种三维光学参量振荡太赫兹波辐射源，包括泵浦源1、MgO:LiNbO3晶体2、泵浦光回收器4，以及设置在MgO:LiNbO3晶体2周围的反射镜；

[0038] 从泵浦源1出射的泵浦光经第一反射镜Lm1反射后变为第一泵浦光Lp1后入射MgO:LiNbO3晶体2，经光学参量效应产生第一Stokes光Ls1和太赫兹波3，第一泵浦光Lp1在MgO:
LiNbO3晶体2内发生全反射后变为第十泵浦光Rp1，第十泵浦光Rp1在MgO:LiNbO3晶体2内经光
学参量效应产生第十Stokes光Rs1。产生的第一Stokes光Ls1和第十Stokes光Rs1在由第十九
反射镜LM1和第二十八反射镜RM1组成的谐振腔中谐振放大，产生的太赫兹波3垂直于MgO:
LiNbO3晶体2的表面出射；第一泵浦光Lp1和第一Stokes光Ls1、第十Stokes光Rs1组成的平面
平行于坐标面X-Y平面，从MgO:LiNbO3晶体2出射的第十泵浦光Rp1经第十反射镜Rm1和第十一
反射镜Rm2反射后变为第十一泵浦光Rp2，并再次入射MgO:LiNbO3晶体2；

[0039] 第十一泵浦光Rp2入射MgO:LiNbO3晶体2，经光学参量效应产生第十一Stokes光Rs2和太赫兹波3，第十一泵浦光Rp2在MgO:LiNbO3晶体2内发生全反射后变为第二泵浦光Lp2，第
二泵浦光Lp2在MgO:LiNbO3晶体2内经光学参量效应产生第二Stokes光Ls2；产生的第二
Stokes光Ls2和第十一Stokes光Rs2在由第二十反射镜LM2和第二十九反射镜RM2组成的谐振腔
中谐振放大，产生的太赫兹波3垂直于MgO:LiNbO3晶体2的表面出射，第十一泵浦光Rp2和第
二Stokes光Ls2、第十一Stokes光Rs2组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为
太赫兹波3的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体2出射的第二泵浦光Lp2经第二反射镜Lm2和第三反
射镜Lm3反射后变为第三泵浦光Lp3，并再次入射MgO:LiNbO3晶体2；

[0040] 第三泵浦光Lp3入射MgO:LiNbO3晶体2，经光学参量效应产生第三Stokes光Ls3和太赫兹波3，第三泵浦光Lp3在MgO:LiNbO3晶体2内发生全反射后变为十二泵浦光Rp3，第十二泵
浦光Rp3在MgO:LiNbO3晶体2内经光学参量效应产生第十二Stokes光Rs3；产生的第三Stokes
光Ls3和第十二Stokes光Rs3在由第二十一反射镜LM3和第三十反射镜RM3组成的谐振腔中谐振
放大，产生的太赫兹波3垂直于MgO:LiNbO3晶体2的表面出射；第三泵浦光Lp3和第三Stokes
光Ls3、第十二Stokes光Rs3组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为太赫兹波3
的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体2出射的第十二泵浦光Rp3在由第十二反射镜Rm3和第十三反
射镜Rm4反射后变为第十三泵浦光Rp4，并再次入射MgO:LiNbO3晶体2；

[0041] 第十三泵浦光Rp4入射MgO:LiNbO3晶体2，经光学参量效应产生第十三Stokes光Rs4和太赫兹波3，第十三泵浦光Rp4在MgO:LiNbO3晶体2内发生全反射后变为第四泵浦光Lp4，第
四泵浦光Lp4在MgO:LiNbO3晶体2内经光学参量效应产生第四Stokes光Ls4；产生的第四
Stokes光Ls4和第十三Stokes光Rs4在由第二十二反射镜LM4和第三十一反射镜RM4组成的谐振
腔中谐振放大，产生的太赫兹波3垂直于MgO:LiNbO3晶体2的表面出射；第十三泵浦光Rp4和
第四Stokes光Ls4、第十三Stokes光Rs4组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线
为太赫兹波3的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体2出射的第四泵浦光Lp4在由第四反射镜Lm4和第
五反射镜Lm5反射后变为第五泵浦光Lp5，并再次入射MgO:LiNbO3晶体2；

[0042] 第五泵浦光Lp5入射MgO:LiNbO3晶体2，经光学参量效应产生第五Stokes光Ls5和太赫兹波3，第五泵浦光Lp5在MgO:LiNbO3晶体2内发生全反射后变为第十四泵浦光Rp5，第十四
泵浦光Rp5在MgO:LiNbO3晶体2内经光学参量效应产生第十四Stokes光Rs5；产生的第五
Stokes光Ls5和第十四Stokes光Rs5在由第二十三反射镜LM5和第三十二反射镜RM5组成的谐振
腔中谐振放大，产生的太赫兹波3垂直于MgO:LiNbO3晶体2的表面出射；第五泵浦光Lp5和第
五Stokes光Ls5、第十四Stokes光Rs5组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为
太赫兹波3的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体2出射的第十四泵浦光Rp5在由第十四反射镜Rm5和
第十五反射镜Rm6反射后变为第十五泵浦光Rp6，并再次入射MgO:LiNbO3晶体2；

[0043] 第十五泵浦光Rp6入射MgO:LiNbO3晶体2，经光学参量效应产生第十五Stokes光Rs6和太赫兹波3，第十五泵浦光Rp6在MgO:LiNbO3晶体2内发生全反射后变为第六泵浦光Lp6，第
六泵浦光Lp6在MgO:LiNbO3晶体2中经光学参量效应产生第六Stokes光Ls6；产生的第六
Stokes光Ls6和第十五Stokes光Rs6在由第二十四反射镜LM6和第三十三反射镜RM6组成的谐振
腔中谐振放大，产生的太赫兹波3垂直于MgO:LiNbO3晶体2的表面出射；第十五泵浦光Rp6和
第六Stokes光Ls6、第十五Stokes光Rs6组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线
为太赫兹波3的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体2出射的第六泵浦光Lp6在由第六反射镜Lm6和第
七反射镜Lm7反射后变为第七泵浦光Lp7，并再次入射MgO:LiNbO3晶体2；

[0044] 第七泵浦光Lp7入射MgO:LiNbO3晶体2，经光学参量效应产生第七Stokes光Ls7和太赫兹波3，第七泵浦光Lp7在MgO:LiNbO3晶体2内发生全反射后变为第十六泵浦光Rp7，第十六
泵浦光Rp7在MgO:LiNbO3晶体2中经光学参量效应产生第十六Stokes光Rs7；产生的第七
Stokes光Ls7和第十六Stokes光Rs7在由第二十五反射镜LM7和第三十四反射镜RM7组成的谐振
腔中谐振放大，产生的太赫兹波3垂直于MgO:LiNbO3晶体2的表面出射；第七泵浦光Lp7和第
七Stokes光Ls7、第十六Stokes光Rs7组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为
太赫兹波3的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体2出射的第十六泵浦光Rp7在由第十六反射镜Rm7和
第十七反射镜Rm8反射后变为第十七泵浦光Rp8，并再次入射MgO:LiNbO3晶体2；

[0045] 第十七泵浦光Rp8入射MgO:LiNbO3晶体2，经光学参量效应产生第十七Stokes光Rs8和太赫兹波3，第十七泵浦光Rp8在MgO:LiNbO3晶体2内发生全反射后变为第八泵浦光Lp8，第
八泵浦光Lp8在MgO:LiNbO3晶体2中经光学参量效应产生第八Stokes光Ls8；产生的第八
Stokes光Ls8和第十七Stokes光Rs8在由第二十六反射镜LM8和第三十五反射镜RM8组成的谐振
腔中谐振放大，产生的太赫兹波3垂直于MgO:LiNbO3晶体2的表面出射；第十七泵浦光Rp8和
第八Stokes光Ls8、第十七Stokes光Rs8组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线
为太赫兹波3的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体2出射的第八泵浦光Lp8在由第八反射镜Lm8和第
九反射镜Lm9反射后变为第九泵浦光Lp9，并再次入射MgO:LiNbO3晶体2；

[0046] 第九泵浦光Lp9入射MgO:LiNbO3晶体2，经光学参量效应产生第九Stokes光Ls9和太赫兹波3，第九泵浦光Lp9在MgO:LiNbO3晶体2内发生全反射后变为第十八泵浦光Rp9，第十八
泵浦光Rp9在MgO:LiNbO3晶体2中经光学参量效应产生第十八Stokes光Rs9；产生的第九
Stokes光Ls9和第十八Stokes光Rs9在由第二十七反射镜LM9和第三十六反射镜RM9组成的谐振
腔中谐振放大，产生的太赫兹波3垂直于MgO:LiNbO3晶体2的表面出射；第九泵浦光Lp9和第
九Stokes光Ls9、第十八Stokes光Rs9组成的平面与坐标面X-Y平面不平行，且两平面交线为
太赫兹波3的波矢方向；从MgO:LiNbO3晶体2出射的第十八泵浦光Rp9经第十八反射镜Rm9反射
后进入泵浦光回收器4；

[0047] 第一泵浦光Lp1和第十泵浦光Rp1传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于第一泵浦光Lp1和第十泵浦光Rp1传播的平面，从泵浦源1出射的泵浦光的传播方向为X轴负
向，太赫兹波3的传播方向为Y轴正向。

[0048] 泵浦源1为脉冲激光器，波长为1064nm，重复频率为10Hz，单脉冲能量为200mJ，pump光Lp1的偏振方向为Z轴。

[0049] 第一反射镜Lm1、第二反射镜Lm2、第三反射镜Lm3、第四反射镜Lm4、第五反射镜Lm5、第六反射镜Lm6、第七反射镜Lm7、第八反射镜Lm8、第九反射镜Lm9、第十反射镜Rm1、第十一反射镜
Rm2、第十二反射镜Rm3、第十三反射镜Rm4、第十四反射镜Rm5、第十五反射镜Rm6、第十六反射镜
Rm7、第十七反射镜Rm8、第十八反射镜Rm9、第十九反射镜LM1、第二十反射镜LM2、第二十一反射
镜LM3、第二十二反射镜LM4、第二十三反射镜LM5、第二十四反射镜LM6、第二十五反射镜LM7、第
二十六反射镜LM8、第二十七反射镜LM9、第二十八反射镜RM1、第二十九反射镜RM2、第三十反射
镜RM3、第三十一反射镜RM4、第三十二反射镜RM5、第三十三反射镜RM6、第三十四反射镜RM7、第
三十五反射镜RM8、第三十六反射镜RM9均为平面镜，且角度可调。

[0050] 第一反射镜Lm1、第二反射镜Lm2、第三反射镜Lm3、第四反射镜Lm4、第五反射镜Lm5、第六反射镜Lm6、第七反射镜Lm7、第八反射镜Lm8、第九反射镜Lm9、第十反射镜Rm1、第十一反射镜
Rm2、第十二反射镜Rm3、第十三反射镜Rm4、第十四反射镜Rm5、第十五反射镜Rm6、第十六反射镜
Rm7、第十七反射镜Rm8、第十八反射镜Rm9对波长为1064nm的泵浦光全反射，第十九反射镜LM1、
第二十反射镜LM2、第二十一反射镜LM3、第二十二反射镜LM4、第二十三反射镜LM5、第二十四反
射镜LM6、第二十五反射镜LM7、第二十六反射镜LM8、第二十七反射镜LM9、第二十八反射镜RM1、
第二十九反射镜RM2、第三十反射镜RM3、第三十一反射镜RM4、第三十二反射镜RM5、第三十三反
射镜RM6、第三十四反射镜RM7、第三十五反射镜RM8、第三十六反射镜RM9对波长范围在1064-
1100nm内的Stoke光全反射。

[0051] 第二泵浦光Lp2和第二Stokes光Ls2、第三泵浦光Lp3和第三Stokes光Ls3、第四泵浦光Lp4和第四Stokes光Ls4、第五泵浦光Lp5和第五Stokes光Ls5、第六泵浦光Lp6和第六Stokes光
Ls6、第七泵浦光Lp7和第七Stokes光Ls7、第八泵浦光Lp8和第八Stokes光Ls8、第九泵浦光Lp9和
第九Stokes光Ls9在Z轴上的投影均在Z轴的正半轴。

[0052] MgO:LiNbO3晶体2的光轴沿Z轴，在X-Y平面为等腰梯形，等腰梯形的两个内角分别为64.2°和115.8°，保证太赫兹波3垂直于MgO:LiNbO3晶体2表面出射。

[0053] MgO:LiNbO3晶体2的腰边长度为20mm，上底边长度为37.4mm，下底边长度为20mm，沿Z轴的厚度为50mm。

[0054] 第一泵浦光Lp1、第二泵浦光Lp2、第三泵浦光Lp3、第四泵浦光Lp4、第五泵浦光Lp5、第六泵浦光Lp6、第七泵浦光Lp7、第八泵浦光Lp8、第九泵浦光Lp9、第十泵浦光Rp1、第十一泵浦光
Rp2、第十二泵浦光Rp3、第十三泵浦光Rp4、第十四泵浦光Rp5、第十五泵浦光Rp6、第十六泵浦光
Rp7、第十七泵浦光Rp8、第十八泵浦光Rp9、第一Stokes光Ls1、第二Stokes光Ls2、第三Stokes光
Ls3、第四Stokes光Ls4、第五Stokes光Ls5、第六Stokes光Ls6、第七Stokes光Ls7、第八Stokes光
Ls8、第九Stokes光Ls9、第十Stokes光Rs1、第十一Stokes光Rs2、第十二Stokes光Rs3、第十三
Stokes光Rs4、第十四Stokes光Rs5、第十五Stokes光Rs6、第十六Stokes光Rs7、第十七Stokes光
Rs8、第十八Stokes光Rs9在MgO:LiNbO3晶体2内的全反射点均为同一点，即为太赫兹波3的出
射点。

[0055] 第一泵浦光Lp1、第一Stokes光Ls1和第十Stokes光Rs1组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α1，第二泵浦光Lp2、第二Stokes光Ls2和第十一Stokes光Rs2组成的平面与坐标
面X-Y平面之间的夹角为α2，第三泵浦光Lp3、第三Stokes光Ls3和第十二Stokes光Rs3组成的
平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α3，第四泵浦光Lp4、第四Stokes光Ls4和第十三Stokes光
Rs4组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α4，第五泵浦光Lp5、第五Stokes光Ls5和第十
四Stokes光Rs5组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α5，第六泵浦光Lp6、第六Stokes光
Ls6和第十五Stokes光Rs6组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α6，第七泵浦光Lp7、第
七Stokes光Ls7和第十六Stokes光Rs7组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为α7，第八泵
浦光Lp8、第八Stokes光Ls8和第十七Stokes光Rs8组成的平面与坐标面X-Y平面之间的夹角为
α8，第九泵浦光Lp9、第九Stokes光Ls9和第十八Stokes光Rs9组成的平面与坐标面X-Y平面之
间的夹角为α9，α1等于0°，α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8、α9依次增大，α9小于20°。α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8、α9依次增大2°。

[0056] 第一泵浦光Lp1与第一Stokes光Ls1之间的夹角为θ1，第二泵浦光Lp2与第二Stokes光Ls2之间的夹角为θ2，第三泵浦光Lp3与第三Stokes光Ls3之间的夹角为θ3，第四泵浦光Lp4与
第四Stokes光Ls4之间的夹角为θ4，第五泵浦光Lp5与第五Stokes光Ls5之间的夹角为θ5，第六
泵浦光Lp6与第六Stokes光Ls6之间的夹角为θ6，第七泵浦光Lp7与第七Stokes光Ls7之间的夹
角为θ7，第八泵浦光Lp8和第八Stokes光Ls8之间的夹角为θ8，第九泵浦光Lp9与第九Stokes光
Ls9之间的夹角为θ9，θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8、θ9均相等。通过改变第一反射镜Lm1、第二反射镜Lm2、第三反射镜Lm3、第四反射镜Lm4、第五反射镜Lm5、第六反射镜Lm6、第七反射镜Lm7、第八
反射镜Lm8、第九反射镜Lm9、第十反射镜Rm1、第十一反射镜Rm2、第十二反射镜Rm3、第十三反射
镜Rm4、第十四反射镜Rm5、第十五反射镜Rm6、第十六反射镜Rm7、第十七反射镜Rm8、第十八反射
镜Rm9、第十九反射镜LM1、第二十反射镜LM2、第二十一反射镜LM3、第二十二反射镜LM4、第二十
三反射镜LM5、第二十四反射镜LM6、第二十五反射镜LM7、第二十六反射镜LM8、第二十七反射镜
LM9、第二十八反射镜RM1、第二十九反射镜RM2、第三十反射镜RM3、第三十一反射镜RM4、第三十
二反射镜RM5、第三十三反射镜RM6、第三十四反射镜RM7、第三十五反射镜RM8、第三十六反射镜
RM9的角度，可以改变θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8和θ9，θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8和θ9均等于角θ，如图2所示。当θ角的范围在0.3356°-1.4686°变化时，可以得到频率范围在0.8-3.2THz的太
赫兹波3，同时可以得到波长范围在1067-1076.2nm的Stokes光。

[0057] 根据能量守恒定理ωP＝ωS+ωT和相位匹配关系 可以计算出各级Stokes光的波长和各级太赫兹波的频率。其中，ωP、ωS、ωT分别为泵浦光的
角频率、Stokes光的角频率、太赫兹波的角频率，θ为泵浦光和Stokes光之间的夹角，kP、kS、
kT分别为泵浦光、Stokes光、太赫兹波在晶体中的波矢， ni分别为泵
浦光、Stokes光、太赫兹波在晶体中的折射率，c为真空中的光速。

[0058] 第二泵浦光Lp2和第二Stokes光Ls2组成的平面与坐标面X-Y平面之间的交线、第三泵浦光Lp3和第三Stokes光Ls3组成的平面与坐标面X-Y平面之间的交线、第四泵浦光Lp4和第
四Stokes光Ls4组成的平面与坐标面X-Y平面之间的交线、第五泵浦光Lp5和第五Stokes光Ls5
组成的平面与坐标面X-Y平面之间的交线、第六泵浦光Lp6和第六Stokes光Ls6组成的平面与
坐标面X-Y平面之间的交线、第七泵浦光Lp7和第七Stokes光Ls7组成的平面与坐标面X-Y平
面之间的交线、第八泵浦光Lp8和第八Stokes光Ls8组成的平面与坐标面X-Y平面之间的交
线、第九泵浦光Lp9和第九Stokes光Ls9组成的平面与坐标面X-Y平面之间的交线均为太赫兹
波3的波矢方向。

[0059] 以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变
形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对
实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。