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CN117940838A - 近红外脉冲光源和太赫兹波产生装置 - Google Patents

近红外脉冲光源和太赫兹波产生装置 Download PDF

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CN117940838A
CN117940838A CN202180102345.6A CN202180102345A CN117940838A CN 117940838 A CN117940838 A CN 117940838A CN 202180102345 A CN202180102345 A CN 202180102345A CN 117940838 A CN117940838 A CN 117940838A
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CN
China
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infrared
pulse
light
light source
modulator
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Application number
CN202180102345.6A
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广泽贤一
西田美绪
长谷川清智
野竹孝志
南出泰亚
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

近红外脉冲光源(10A)具有：第1近红外光源(11)，其辐射波长比1240nm长的作为连续波的近红外激光；以及脉冲调制器，其通过脉冲对来自第1近红外光源(11)的近红外激光进行调制，射出脉冲宽度为1纳秒以下、消光比为对脉冲宽度与脉冲周期之比即脉冲的占空比(dB)加上10dB而得到的值以上的近红外脉冲光作为第1近红外光。

Description

近红外脉冲光源和太赫兹波产生装置
技术领域
本发明涉及通过使用了非线性光学晶体的光注入型太赫兹参量产生(injectionseeded terahertz-wave parametric generation(以下简称为is-TPG。))方式产生太赫兹波的太赫兹波产生装置、以及在基于is-TPG方式的太赫兹波产生装置中使用的近红外脉冲光源，所述非线性光学晶体能够通过光参量效应产生太赫兹波。
背景技术
太赫兹波是波长为30μm～300μm、且频率超过1THz的电磁波。
太赫兹波是兼具电波这样的“透射性”和激光光线这样的“直行性”的富有多样性的电磁波，在基础科学领域、工学领域和医用/生物领域等各种领域中，应用可能性正在扩大。
作为太赫兹波产生装置，在专利文献1中提出了基于is-TPG方式的太赫兹波产生装置。
专利文献1所示的基于is-TPG方式的太赫兹波产生装置包含泵浦光生成系统、泵浦光导光系统、泵浦光放大系统、种子光生成系统和太赫兹波生成系统。
构成泵浦光生成系统的泵浦光源是输出重复频率为100kHz、中心波长为1064nm、脉冲宽度为140ps的泵浦光的无源Q开关型的微片激光器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-35789号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所示的太赫兹波产生装置中，为了避免非线性光学晶体的光损伤，来自泵浦光源的泵浦光设定为平均激励功率密度成为规定的光折变效应产生阈值以下，但是，使用输出中心波长为1064nm的泵浦光的微片激光器作为泵浦光源，因此，光折变效应的抑制仍然不充分。
此外，很难制作输出脉冲宽度为140ps的泵浦光的微片激光器。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，得到如下的近红外脉冲光源：在被应用于基于is-TPG方式的太赫兹波产生装置的情况下，制作容易，能够抑制光折变效应，并且能够抑制受激布里渊(Brillouin)散射这样的非线性现象。
用于解决课题的手段
本发明的近红外脉冲光源具有：第1近红外光源，其辐射波长比1240nm长的作为连续波的近红外激光；以及脉冲调制器，其通过脉冲对来自第1近红外光源的近红外激光进行调制，射出近红外脉冲光作为第1近红外光，其中关于该近红外脉冲光，脉冲宽度为1纳秒以下，消光比为对脉冲的占空比(dB)加上10dB而得的值以上，脉冲的占空比是脉冲宽度与脉冲周期之比。
发明效果
根据本发明，能够得到如下的近红外脉冲光：针对基于is-TPG方式的太赫兹波产生装置中的非线性光学晶体能够抑制光折变效应，并且能够抑制受激布里渊散射。
附图说明
图1是示出实施方式1的太赫兹波产生装置的结构的结构图。
图2是示出实施方式1的太赫兹波产生装置中的基于第1强度调制器的脉冲、基于第2强度调制器的脉冲和基于两个调制器的组合的脉冲的图。
图3是示出实施方式1的太赫兹波产生装置中的消色差光学系统的结构的结构图。
图4是示出实施方式1的太赫兹波产生装置中的太赫兹波的波数矢量的图。
图5是用于说明实施方式1的太赫兹波产生装置中的非线性晶体中、太赫兹波的产生的图。
图6是示出实施方式2的太赫兹波产生装置的结构的结构图。
图7是示出实施方式3的太赫兹波产生装置的结构的结构图。
具体实施方式
实施方式1
根据图1～图5对实施方式1的太赫兹波产生装置进行说明。
实施方式1的太赫兹波产生装置通过使用了非线性光学晶体的is-TPG方式产生太赫兹波，该非线性光学晶体能够通过光参量效应产生太赫兹波。
is-TPG方式是如下的方法：为了得到单一频率的太赫兹波，根据希望得到的太赫兹波的角频率ωT和第1激光脉冲光的角频率ω1，使具有满足下式(1)的角频率ω2的第2激光入射到非线性光学晶体，由此使参量产生的能量集中于1个角频率ωT的太赫兹波，不会出现其他角频率的太赫兹波。
ω1＝ω2+ωT … (1)
另外，单一频率是指在谱空间上成为单峰、在其峰值内保持相干的状态。
此外，上式(1)示出从角频率ω1的1个光子得到角频率ω2的1个光子和角频率ωT的1个光子这样的能量守恒定律。
在角频率ω1的激光和角频率ω2的激光入射到非线性光学晶体时，角频率ω1的激光的功率减小，角频率ω2的激光的功率放大。
进而，得到与ω1-ω2的频率相当的角频率ωT，如果没有吸收和散射，则减少的角频率ω1的激光的功率与角频率ω2的激光的功率的增加量及新产生的角频率ωT的太赫兹波的功率相平衡。
在满足上式(1)时，在矢量上也同时满足下式(2)。
在下式(2)中，k1是第1激光脉冲光的波数矢量，k2是第2光的波数矢量，kT是太赫兹波的波数矢量。
k1＝k2+kT … (2)
关于波数矢量，通过光的传播方向来决定矢量的方向，利用角频率和折射率来决定矢量的长度。折射率根据光的波长、太赫兹波的频率而变化。此外，在各向异性晶体中，折射率根据光和太赫兹波相对于晶体方位的传播角而变化。
将同时满足上式(1)和上式(2)的光和太赫兹波的传播角度称为相位匹配角。
进而，在is-TPG方式中，也可以使用能够单独产生太赫兹波的等级的强度的脉冲作为第1激光脉冲光，第2光也可以是连续波(Continuous Wave：CW)的光。此外，第1激光脉冲光是强力的，因此，伴随着太赫兹波的产生，第2光也被放大为高强度，产生根据第2光产生太赫兹波和第3光这样的多阶段的TPG。在将第3光的角频率设为ω3时，频率关系满足下式(3)。
ω2＝ω3+ωT…(3)
通过这样的多级的TPG，is-TPG方式能够高效地得到更高强度的太赫兹波。
即，在产生了多级的TPG的情况下，从角频率ω1的第1激光脉冲的1个光子得到多个角频率ωT的太赫兹波的光子，因此，得到超出Manley-Rowe定律的效率。
总之，角频率ω1的第1激光脉冲和角频率ωT的太赫兹波的强度超出Manley-Rowe定律。
Manley-Rowe定律是与从光子能量守恒定律导出的波长转换的效率的上限有关的定律，通常得到的太赫兹波的能量最大成为第1激光脉冲的能量的ωT/ω1。
实施方式1的太赫兹波产生装置利用了基于上述的is-TPG方式的太赫兹波的产生原理，如图1所示，具有第1近红外激光系统10、第2近红外激光系统20和太赫兹波生成系统30。
第1近红外激光系统10具有近红外脉冲光源10A和第1入射光学系统16。
近红外脉冲光源10A具有第1近红外光源11、构成脉冲调制器的第1强度调制器12和第2强度调制器13、第1放大器14以及定时控制装置15。
第2近红外激光系统20具有构成激光光源的第2近红外光源21和第2放大器22、以及第2入射光学系统23。
太赫兹波生成系统30具有非线性光学晶体31和太赫兹波取出元件32。
近红外脉冲光源10A中的第1近红外光源11、第1强度调制器12、第2强度调制器13、第1放大器14之间分别使用光纤等以光学方式连接。
构成第2近红外激光系统20的激光光源的第2近红外光源21与第2放大器22之间使用光纤等以光学方式连接。
第1近红外激光系统10对波长为比1240nm长的波长的近红外激光进行脉冲调制，向太赫兹波生成系统30中的非线性光学晶体31射出如下的近红外脉冲光作为第1近红外光，该近红外脉冲光的脉冲宽度为1纳秒(ns)以下、消光比为对脉冲的占空(duty)比(dB)加上10dB而得到的值(脉冲的占空比(dB)+10(dB))以上。
这里所说的脉冲的占空比(dB)是从第1近红外激光系统10射出的近红外脉冲光的脉冲宽度与脉冲周期之比(dB)，表现为光强度之比(功率比)。
此外，从第1近红外激光系统10向非线性光学晶体31射出的第1近红外光是平均激励功率密度超过光折变效应产生阈值52kW/cm 2的强度的近红外光。
第1近红外激光系统10是所谓的泵浦光生成系统。
近红外脉冲光源10A生成第1近红外光。
第1近红外光源11是辐射如下近红外激光的近红外激光器，该近红外激光是波长为比1240nm长的波长的单一频率的连续波。
在实施方式1中，作为第1近红外光源11，使用辐射波长为1.5μm的连续波(Continuous Wave：CW)的近红外激光的激光二极管。
波长为1.5μm波段的激光二极管在通信中广泛使用，容易获得光学部件。
另外，作为被辐射的近红外光，不限于波长为1.5μm波段，只要是比1240nm长的波长即可。
此外，从第1近红外光源11辐射的近红外光可以不必是连续波，也可以是伪连续波(Quasi-CW)的近红外激光。通过使第1近红外光源11进行伪连续波(Quasi-CW、以下简称为QCW。)动作，实现第1近红外光源11中的功耗的降低和峰值功率的提高。
在使第1近红外光源11进行QCW动作的情况下，通过定时控制装置15来控制。
另外，在本发明中，连续波包含伪连续波。
通过将第1近红外光源11设为辐射波长为比1240nm长的波长的单一频率的近红外激光的近红外光源，所辐射的近红外激光是光子能量比1.0eV小的激光，因此，能够抑制非线性光学晶体31中的光折变效应。
能够抑制非线性光学晶体31中的光折变效应是基于以下理由。
即，通过与光之间的相互作用，在非线性光学晶体31的内部，电子等载流子被激励，进而，该载流子移动，由此产生折射率变化。这种基于光的折射率变化是光折变效应。
在非线性光学晶体31的内部，在伴有折射率变化时，所入射的近红外光的相位匹配偏移，或者所入射的近红外光的射束由于折射率分布而畸变，由此阻碍以产生太赫兹波为首的非线性现象。
在使用铌酸锂(LiNbO 3)作为非线性光学晶体31时，铌酸锂的带隙为3.8eV，因此，通常不产生近红外光的吸收，也不产生载流子。
但是，如果为了得到太赫兹波而向非线性光学晶体31入射作为脉冲光的近红外光时，则基于多光子吸收而生成载流子。
此外，在非线性光学晶体31中存在源自杂质或缺陷的能级，因此，通过这样的中间能级来决定光折变效应的特性。
光折变效应的机理没有完全阐明，但是，例如如参考文献“M.Imlau等“Opticalnonlinearities of small polarons in lithium niobate,”Applied Physics ReviewVol.2,p.040606(2015).”、特别是图5及其关联记载部分所示，认为是被称为双极化子的缺陷引起的准粒子吸收光，由于由此产生的载流子而产生光折变效应。
如参考文献所示，在该双极化子为铌酸锂的情况下，存在以2.5eV为中心的吸收，吸收拖尾到大约1.0eV。
因此，如果是光子能量比1.0eV小的激光，则能够大幅抑制光折变效应。
在实施方式1中，具有1.0eV的光子能量的光的波长大约为1240nm，因此，将从第1近红外光源11辐射的近红外激光设为波长比1240nm长的近红外激光。
其结果，能够抑制非线性光学晶体31中的光折变效应。
由第1强度调制器12和第2强度调制器13构成的脉冲调制器对来自第1近红外光源11的近红外激光进行强度调制，进行脉冲化。
脉冲调制器通过脉冲对来自第1近红外光源11的近红外激光进行调制，射出如下的近红外脉冲光作为第1近红外光，该近红外脉冲光的脉冲宽度为1纳秒以下、基于脉冲的调制中的消光比成为比脉冲宽度与脉冲周期之比即脉冲的占空比大的值。
脉冲调制器射出脉冲调制的消光比成为比脉冲的占空比大的值的近红外脉冲光，因此，近红外脉冲光中的脉冲部分在整体功率中占据的功率变大。
具体而言，脉冲调制器对来自第1近红外光源11的近红外激光进行调制，射出脉冲宽度为1ns以下、消光比为对脉冲的占空(duty)比(dB)加上10dB而得到的值(脉冲的占空比(dB)+10(dB))以上(在该实施方式1中为60dB以上)的近红外脉冲光。
例如，在脉冲宽度为0.5ns、重复频率为20kHz(脉冲的周期为50μs)的近红外脉冲光时，脉冲的占空比(dB)成为脉冲宽度：脉冲的周期＝0.5ns：50μs＝5×10 -10：5×10 -5→50dB。
总之，脉冲调制器以脉冲宽度为1ns以下的宽度对以与光的波长对应的频率振动的电磁波的包络线进行脉冲调制，以该脉冲调制的消光比成为对脉冲宽度与重复频率之比即占空比加上10dB而得到的值、或对脉冲宽度与重复频率之比即占空比加上10dB而得到的值以上的消光比进行出射。
通过将近红外脉冲光的消光比设为对脉冲的占空比(dB)加上10dB而得到的值、或对脉冲的占空比(dB)加上10dB而得到的值以上，近红外脉冲光的全部光功率的大部分(在实施方式1的例子中为76％以上的功率)集中于脉冲宽度1ns以下的脉冲部分。
如图2的(a)所示，第1强度调制器12是如下的高速振幅调制器：针对1ns以下(在实施方式1中为0.5ns)的时间段，使近红外激光以所设定的透射率透过，在所生成的脉冲的时间段以外的时间段，阻止近红外激光的透过而形成脉冲，射出通过脉冲宽度为1ns以下的脉冲对来自第1近红外光源11的近红外激光进行脉冲调制后的、具有高速的重复频率的近红外脉冲光。
第1强度调制器12是使用了铌酸锂波导的电光效应(electro-optic effect：EO效应)的电光调制器(EO调制器)。
通过使用EO调制器作为第1强度调制器12，得到通过脉冲宽度为1ns以下的脉冲进行了脉冲调制的具有重复频率的近红外脉冲光。作为EO调制器，存在LN(lithium niobate：铌酸锂)调制器。
第1强度调制器12射出通过脉冲宽度为1ns以下的脉冲对来自第1近红外光源11的近红外激光进行了脉冲调制后的具有重复频率的近红外脉冲光，因此，近红外脉冲光中的脉冲宽度成为比非线性光学晶体31中的受激布里渊散射的响应速度短的脉冲宽度。
其结果，即使从第1近红外激光系统10向非线性光学晶体31射出具有高峰值功率的近红外脉冲光即第1近红外光，也能够抑制非线性光学晶体31中的受激布里渊散射。
但是，当第1强度调制器12使用EO调制器时，截止(OFF)时的光的阻止率不充分，因此，虽然消光比为20dB以上，但是止于20dB～40dB左右。
消光比表示产生脉冲时即导通(ON)的状态(导通时间)下的光强度与不产生脉冲的截止(OFF)的状态(截止时间)下的光强度之比(功率比)。
现在，在设作为第1强度调制器12的EO调制器射出脉冲宽度为0.5ns(500ps)、重复频率为20kHz的近红外脉冲光时，脉冲与脉冲之间的间隔、即脉冲的周期成为50μs，因此，EO调制器的导通时间与整体时间之比即脉冲的占空比为50dB(脉冲的宽度：脉冲的周期＝0.5ns：50μs＝5×10 -10：5×10 -5→50dB)。
因此，即使EO调制器的消光比为40dB，从作为第1强度调制器12的EO调制器射出的近红外脉冲光的截止时间也比导通时间长50dB，因此，关于EO调制器的输出中包含的能量，截止时间比导通时间高10dB。
其结果，来自EO调制器的近红外脉冲光的输出仅为来自第1近红外光源11的近红外激光的输出的10％，使非线性光学晶体31产生太赫兹波的效率差。
为了提高入射到非线性光学晶体31的第1近红外光的消光比，具有第2强度调制器13作为脉冲调制器。
第2强度调制器13以消光比为40dB以上的方式对近红外激光进行调制。
如图2的(b)所示，第2强度调制器13是如下的高消光比振幅调制器：针对10ns的时间段，使近红外激光以所设定的透射率透过，在所生成的脉冲的时间段以外的时间段，阻止近红外激光的透过而形成脉冲，以消光比为40dB以上的方式对来自第1强度调制器12的近红外脉冲光进行强度调制。
其结果，如图2的(c)所示，从由第1强度调制器12和第2强度调制器13构成的脉冲调制器射出在10ns的期间具有(脉冲的占空比(dB)+10(dB))以上(在实施方式1中为60dB以上)的消光比、在10ns的期间内的1ns以下(在实施方式1中为0.5ns)的期间具有20dB以上的消光比的脉冲调制后的近红外脉冲光。
即，脉冲调制器对来自第1近红外光源11的作为连续波的近红外激光进行脉冲调制，从脉冲调制器射出脉冲宽度为1ns以下即0.5ns、消光比为(脉冲的占空比(dB)+10(dB))以上即60dB以上的、由高速的重复频率构成的近红外脉冲光作为第1近红外光。
第2强度调制器13是声光调制器(AO(acousto-optic)调制器)。AO调制器的响应速度没有能够生成1ns以下的脉冲光那么快，但是，能够对近红外激光进行高消光比即40dB以上的调制。
另外，第2强度调制器13不限于AO调制器，也可以使用具有导通时间增大、截止时间吸收光的性质的、能够用作高消光比的强度调制器的半导体光放大器(SOA：Semiconductor Optical Amplifier)。
这样，组合作为高速振幅调制器的第1强度调制器12和作为高消光比振幅调制器的第2强度调制器13而构成脉冲调制器，由此，通过第1强度调制器12进行1ns以下的脉冲调制，通过第2强度调制器13进一步提高40dB以上的消光比，得到能够同时实现脉冲宽度为1ns以下、且消光比为(脉冲的占空比(dB)+10(dB))以上的近红外脉冲光。
其结果，能够使合计能量的大部分集中于来自由第1强度调制器12和第2强度调制器13构成的脉冲调制器的近红外脉冲光的脉冲部分。
例如，设从脉冲调制器射出脉冲宽度为0.5ns、重复频率为20kHz的近红外脉冲光，设峰值为1W时，脉冲部分的能量为500pJ，重复频率为20kHz，因此，成为500pJ×20kHz＝10μW。
在脉冲的周围10ns的区域中，第2强度调制器13导通(ON)，第1强度调制器12截止(OFF)，因此，峰值下降20dB以上，成为10mW×10ns＝100pJ，重复频率为20kHz，因此，成为100pJ×20kHz＝2μW。
在脉冲的周围10ns的区域以外的区域中，下降60dB，成为1μW。
因此，合计能量13μW(＝10+2+1)中的用于产生太赫兹的脉冲部分为10μW，因此，脉冲部分的能量的集中成为合计能量的76.7％(＝(10/13)×100)，能够使近红外脉冲光的合计能量的76％以上集中于近红外脉冲光的脉冲部分。
另外，在实施方式1中，从作为高速振幅调制器的第1强度调制器12向作为高消光比调制器的第2强度调制器13依次连接，但是，顺序也可以相反，从第2强度调制器13向第1强度调制器12依次连接。
第1放大器14对来自由第1强度调制器12和第2强度调制器13构成的脉冲调制器的作为近红外脉冲光的第1近红外光进行放大。
第1放大器14是光纤放大器或组合了光纤放大器和自由空间放大器而成的结构。
在使用组合了光纤放大器和自由空间放大器而成的结构作为第1放大器14时，能够避免在短脉冲中容易受到的拉曼散射或自相位调制等非线性效果。
另外，第1放大器14不限于1级，也可以是多级。
此外，为了提高能量效率或抑制基于自发辐射而引起的噪声，第1放大器14也可以通过定时控制装置15的控制来进行QCW激励。
定时控制装置15对第1强度调制器12和第2强度调制器13的导通时间的定时进行控制，使得第2强度调制器13的导通时间成为第1强度调制器12的导通时间。
即，如图2的(c)所示，定时控制装置15对来自第1强度调制器12的近红外脉冲光的出射定时和来自第2强度调制器13的近红外脉冲光的出射定时进行控制，使得从第1强度调制器12射出的脉冲位于从第2强度调制器13射出的脉冲的脉冲宽度的中央。
另外，从第1强度调制器12射出的脉冲的位置不限于从第2强度调制器13射出的脉冲的脉冲宽度的中央，只要是从第2强度调制器13射出的脉冲的脉冲宽度的范围内即可，也可以从中央偏移。
定时控制装置15由微计算机等构成。
定时控制装置15在使第1近红外光源11进行QCW动作的情况下，对第1近红外光源11进行使来自第1近红外光源11的QCW的近红外激光的出射定时与来自第1强度调制器12和第2强度调制器13的近红外脉冲光的出射定时一致的控制。
这样，由第1近红外光源11、第1强度调制器12、第2强度调制器13、第1放大器14和定时控制装置15构成的近红外脉冲光源10A对波长为比1240nm长的近红外激光进行脉冲调制，射出脉冲宽度为1ns以下、消光比为(脉冲的占空比(dB)+10(dB))以上的具有角频率ω1的近红外脉冲光。
如上所述构成的近红外脉冲光源10A将第1近红外光源11设为辐射波长为比1240nm长的作为连续波的近红外激光的近红外激光器，因此，解决了如下课题：由于不存在如1μm波段那样有效力的激光晶体，因此，很难得到通过微片激光器得到高强度且脉冲宽度为1ns以下的激光脉冲的光源。
此外，将第1近红外光源11的近红外激光设为波长为比1240nm长的连续波，利用脉冲调制器，通过脉冲对来自第1近红外光源11的近红外激光进行调制，在使脉冲宽度为1ns以下、消光比为对脉冲宽度与脉冲周期之比即脉冲的占空比(dB)加上10dB而得到的值以上的近红外脉冲光作为第1近红外光入射到非线性光学晶体31的情况下，能够抑制非线性光学晶体31中的光折变效应，因此，能够成为第1近红外光中的平均激励功率密度超过光折变效应产生阈值52kW/cm 2的强度。
进而，第1强度调制器12将来自第1近红外光源11的近红外激光调制成脉冲宽度为1ns以下的近红外脉冲光，第2强度调制器13以消光比为40dB以上的方式进行调制，因此，在使来自近红外脉冲光源10A的近红外激光入射到非线性光学晶体31的情况下，抑制非线性光学晶体31中的受激布里渊散射，提高太赫兹波的产生效率。
此外，利用第1强度调制器12和第2强度调制器13构成脉冲调制器，将第2强度调制器设为以消光比为40dB以上的方式对近红外激光进行调制的调制器，因此，能够使近红外脉冲光的合计能量的大部分集中于来自脉冲调制器的近红外脉冲光的脉冲部分。
总之，来自近红外脉冲光源10A的近红外脉冲光相对于非线性光学晶体31，能够在产生太赫兹波时保证单一波长性，能够抑制光折变效应和受激布里渊散射。
第1近红外激光系统10中的第1入射光学系统16将来自近红外脉冲光源10A的第1近红外光引导至非线性光学晶体31。
第1入射光学系统16具有反射镜、透镜和隔离器，形成从近红外脉冲光源10A的射出口到非线性光学晶体31的入射口的针对第1近红外光的激光光路，并且，通过透镜使第1近红外光会聚于非线性光学晶体31的内部。
在第1入射光学系统16具有透镜时，非线性光学晶体31中的非线性现象是依赖于峰值功率密度(每单位面积的峰值功率)而产生的，因此，通过基于透镜实现的针对非线性光学晶体3的内部的会聚，射束面积变小，峰值功率密度提高，容易引起非线性现象。
第2近红外激光系统20向太赫兹波生成系统30中的非线性光学晶体31射出如下的近红外激光作为第2近红外光，该近红外激光是具有角频率ω2的连续波。
第2近红外激光系统20是所谓的种子光生成系统。
角频率ω2是根据希望得到的太赫兹波的角频率ωT和来自近红外脉冲光源10A的第1近红外光的角频率ω1而满足上述(1)式的值。
即，角频率ω2是从角频率ω1减去角频率ωT而得到的值。
第2近红外激光系统20中的第2近红外光源21是生成并辐射第2近红外光的激光二极管等近红外激光器。
与第1近红外光源11同样，第2近红外光源21也可以进行QCW动作。
在使第2近红外光源21进行QCW动作的情况下，第2近红外光源21通过定时控制装置15来控制。
第2近红外激光系统20中的第2放大器22对来自第2近红外光源21的第2近红外光进行放大。
第2放大器22是光纤放大器或半导体光放大器(SOA)。
另外，第2放大器22不限于1级，也可以是多级。
此外，在来自第2近红外光源21的第2近红外光的输出不会不足的情况下，也可以没有第2放大器22。
第2近红外激光系统20中的第2入射光学系统23将由第2放大器22放大后的来自第2近红外光源21的第2近红外光引导至非线性光学晶体31。
第2入射光学系统23具有反射镜、透镜和隔离器，形成从第2放大器22的射出口(或者在不具有第2放大器22的情况下从第2近红外光源21的射出口)到非线性光学晶体31的入射口的针对第2近红外光的激光光路，并且通过透镜使第2近红外光会聚于非线性光学晶体31的内部。
另外，在希望从非线性光学晶体31得到的太赫兹波为多个频率的情况下，将第2近红外光源21设为与希望得到的多个太赫兹波对应地分别切换射出具有多个角频率ω2(1)～ω2(n)(n为2以上的自然数)的第2近红外光的近红外激光器即可。
此外，也可以设为射出角频率ω2(1)～ω2(n)随着时间而多次变化的第2近红外光的近红外激光器。该情况下，从非线性光学晶体31产生的太赫兹波的角频率也满足上述(1)式，并且随着时间而变化。
当来自第2近红外光源21的第2近红外光中的角频率ω2(1)～ω2(n)变化时，第2近红外光中的波长也根据角频率ω2(1)～ω2(n)而变化。
这样，在第2近红外光源21辐射具有多个角频率ω2(1)～ω2(n)的第2近红外光的情况下，如图3所示，在第2放大器22与非线性光学晶体31之间、或第2近红外光源21与非线性光学晶体31之间配置消色差光学系统24。
消色差光学系统24被设计成，在第2近红外光源21选择多个角频率ω2(1)～ω2(n)中的任意角频率的第2近红外光并射出的情况下，也满足非线性光学晶体31中的相位匹配角。
即，消色差光学系统24是如下的光学系统：即使通过使第2近红外光的角频率ω2和太赫兹波的角频率ωT变化而使相位匹配角变化，也以追随于相位匹配角的变化的方式使第2近红外光的角度变化，满足相位匹配。
如上所述，相位匹配角是指同时满足上述(1)式和上述(2)式的传播角。
消色差光学系统24具有波长色散元件24a，或者具有波长色散元件24a和透镜对24b。
图3所示的消色差光学系统24示出具有波长色散元件24a和透镜对24b的光学系统。
波长色散元件24a是根据来自第2近红外光源21的第2近红外光的波长和角频率而使所射出的第2近红外光的出射角度变化的元件。
波长色散元件24a由衍射光栅或棱镜等构成。
现在，对希望从非线性光学晶体31得到的太赫兹波的频率为1THz～5THz中的f1THz和f 1THz的2倍的频率即f 2THz(＝2×f 1)的情况进行说明。
图4的(a)示出太赫兹波的频率为f 1THz时的基于上述(2)式的波数矢量的守恒定律的、来自近红外脉冲光源10A的第1近红外光的波数矢量k1、来自第2近红外光源21的第2近红外光的波数矢量k2、以及非线性光学晶体31产生的太赫兹波的波数矢量kT之间的关系。
此外，图4的(b)示出太赫兹波的频率为f 2THz时的基于上述(2)式的波数矢量的守恒定律的、来自近红外脉冲光源10A的第1近红外光的波数矢量k1、来自第2近红外光源21的第2近红外光的波数矢量k2、以及非线性光学晶体31产生的太赫兹波的波数矢量kT之间的关系。
波数矢量的长度由角频率和折射率来决定，但是，在希望得到的太赫兹的频率成倍时，折射率通常不会成倍那样变化，因此，太赫兹波的波数矢量的长度接近成倍。其结果，如图4的(a)和(b)所示，波数矢量k1和波数矢量k2所成的角在频率f 1THz时和频率f 2THz时发生变化。
设波数矢量k1和波数矢量k2所成的角为θ，假定在使希望得到的太赫兹波的角频率ωT变化为ωT+dωT时，波数矢量k1和波数矢量k2所成的角θ变化为θ+dθ。
在来自近红外脉冲光源10A的第1近红外光的角频率ω1固定的情况下，为了使太赫兹波的角频率ωT变化为ωT+dωT，需要使来自第2近红外光源21的第2近红外光的角频率ω2变化为ω2+dω2，此时，根据上述(1)式，成为dω2＝-dωT。
关于波长色散元件24a，根据上述的ωT、dωT、θ、dθ、ω2和dω2的关系性，在使第2近红外光的角频率ω2变化为了ω2+dω2的情况下，需要使从波长色散元件24a射出的第2近红外光的出射角度从变化为此时，选择具有满足下式(4)的的元件。
在使用衍射光栅作为波长色散元件24a的情况下，选择具有满足上述(4)式的槽个数的衍射光栅。
此外，在使用棱镜作为波长色散元件24a的情况下，选择具有满足上述(4)式的色散的棱镜。
这样，通过将波长色散元件24a配置于第2放大器22与非线性光学晶体31之间、或第2近红外光源21与非线性光学晶体31之间，由此，即使为了得到多个太赫兹波而使来自第2近红外光源21的第2近红外光的角频率ω2变化从而使非线性光学晶体31中的相位匹配角变化，从波长色散元件24a射出的第2近红外光的出射角度也追随于来自第2近红外光源21的第2近红外光的角频率ω2的变化而变化，确保了非线性光学晶体31中的相位匹配。
另外，作为波长色散元件24a，在无法满足上述(4)式的情况下、即 的情况下，在波长色散元件24a与非线性光学晶体31之间配置透镜对24b来构成消色差光学系统24。
透镜对24b由使焦点位置一致的2个透镜构成，作为扩束器或缩小光学系统发挥功能。
在设透镜对24b的射束的放大率为G时，能够使来自波长色散元件24a的第2近红外光中的射束的入射角成为1/G。
因此，透镜对24b设为射束的放大率G满足下式(5)的透镜对，由此，即使为了得到多个太赫兹波而使来自第2近红外光源21的第2近红外光的角频率ω2变化从而使非线性光学晶体31中的相位匹配角变化，也通过波长色散元件24a和透镜对24b确保了非线性光学晶体31中的相位匹配。
此外，在消色差光学系统24中，设为波长色散元件24a的色散量比相位匹配角的变化量dθ/dω2小的波长色散元件24a，将透镜对24b设为缩小光学系统，由此，能够将向非线性光学晶体31入射的第2近红外光的射束直径缩小为较细，在非线性光学晶体31中，能够高效地实现非线性光学效应。
太赫兹波生成系统30中的非线性光学晶体31是通过is-TPG方式产生太赫兹波的铌酸锂晶体。
非线性光学晶体31不限于铌酸锂晶体，只要是通过is-TPG方式产生太赫兹波的非线性光学晶体即可。
在来自第1近红外激光系统10的第1近红外光和来自第2近红外激光系统20的第2近红外光以满足相位匹配角的角度入射到非线性光学晶体31时，如图5所示，第1近红外光和第2近红外光以在非线性光学晶体31的内部重叠的方式进行传播，从重叠的部分产生太赫兹波。
另外，第1近红外光和第2近红外光相对于非线性光学晶体31的入射角度由相位匹配角来决定，太赫兹波的辐射角度也由相位匹配角来决定。
相位匹配角由非线性光学晶体31以及第1近红外光和第2近红外光的波长的组合来决定，根据该组合，还存在零度的情况。
在非线性光学晶体31中，来自第1近红外激光系统10的第1近红外光是强力的，因此，从第1近红外光产生第2近红外光和太赫兹波，由此，第2近红外光被放大为高强度，其结果，将第2近红外光作为激励光而进行太赫兹波的增强。
其结果，如图5所示，产生上式(3)所示的角频率ω3的第3近红外光，产生从第2近红外光产生太赫兹波和第3近红外光这样的多阶段的TPG。
通过产生第3近红外光，能够从非线性光学晶体31得到高强度的太赫兹波。
太赫兹波生成系统30中的太赫兹波取出元件32取出非线性光学晶体31产生的太赫兹波。
太赫兹波取出元件32是由相对于太赫兹波的折射率高且吸收少的硅等材料构成的棱镜，装配于非线性光学晶体31。
多个种类的非线性光学晶体31存在太赫兹波的吸收，并且太赫兹波的频率区域的折射率高，因此，太赫兹波在通过全反射被封入内部的状态下在内部进行长距离传播，可能被吸收。
通过将太赫兹波取出元件32装配于非线性光学晶体31，非线性光学晶体31的内部产生的太赫兹波被释放到太赫兹波取出元件32，防止在非线性光学晶体31的内部被吸收，而从太赫兹波生成系统30射出。
另外，在使用太赫兹波的吸收少的非线性光学晶体作为非线性光学晶体31的情况下，也可以不将太赫兹波取出元件32配置于非线性光学晶体31。
接着，对实施方式1的太赫兹波产生装置的动作进行说明。
首先，对第1近红外激光系统10中的动作进行说明。
通过第1强度调制器12，将从第1近红外光源11射出的波长为比1240nm长的单一频率的作为连续波的近红外激光调制成脉冲宽度为1ns以下的由高速的重复频率构成的近红外脉冲光并射出。
由第1强度调制器12调制后的近红外脉冲光通过第2强度调制器13进行强度调制，作为消光比为(脉冲的占空比(dB)+10(dB))以上的近红外脉冲光而射出。
由第2强度调制器13调制后的近红外脉冲光通过第1放大器14被放大而射出。
其结果，从具有第1近红外光源11、第1强度调制器12、第2强度调制器13和第1放大器14的近红外脉冲光源10A对波长为比1240nm长的近红外激光进行脉冲调制，射出脉冲宽度为1ns以下、消光比为(脉冲的占空比(dB)+10(dB))以上的具有角频率ω1的近红外脉冲光。
从近红外脉冲光源10A射出的近红外脉冲光被引导至第1入射光学系统16，作为第1近红外光入射到太赫兹波生成系统30中的非线性光学晶体31。
另一方面，在第2近红外激光系统20中，如以下那样进行动作。
从第2近红外光源21射出具有角频率ω2的作为连续波的近红外激光。
从第2近红外光源21射出的近红外激光通过第2放大器22被放大而射出。
从第2放大器22射出的近红外脉冲光被引导至第2入射光学系统23，作为第2近红外光入射到太赫兹波生成系统30中的非线性光学晶体31。
在第2近红外光源21射出角频率ω2(1)～ω2(n)随着时间而多次变化的近红外激光的情况下，通过消色差光学系统24使来自第2近红外光源21的近红外激光的出射角度变化，使该近红外激光入射到第2入射光学系统23。
在从第1近红外激光系统10射出的近红外脉冲光即角频率ω1的第1近红外光和从第2近红外激光系统20射出的近红外激光即角频率ω2的第2近红外光入射到非线性光学晶体31时，非线性光学晶体31产生角频率ωT的太赫兹波。
在非线性光学晶体31中，从第1近红外光产生第2近红外光和太赫兹波，由此，第2近红外光被放大，其结果，将第2近红外光作为激励光进行太赫兹波的增强。
其结果，产生角频率ω3的第3近红外光。
通过产生第3近红外光，从非线性光学晶体31产生高强度的太赫兹波。
由非线性光学晶体31产生的角频率ωT的太赫兹波通过太赫兹波取出元件32被取出，从太赫兹波生成系统30射出。
如上所述，实施方式1的太赫兹波产生装置中的近红外脉冲光源10A具有第1近红外光源11和脉冲调制器，第1近红外光源11辐射波长比1240nm长的作为连续波的近红外激光，因此制作容易，在使来自近红外脉冲光源10A的近红外激光入射到非线性光学晶体31的情况下，能够抑制非线性光学晶体31中的光折变效应，并且，脉冲调制器对来自第1近红外光源11的近红外激光进行调制，射出脉冲宽度为1ns以下的近红外脉冲光作为第1近红外光，因此，抑制受激布里渊散射，提高来自非线性光学晶体31的太赫兹波的产生效率。
此外，通过使脉冲调制器具有将近红外激光调制为脉冲宽度为1ns以下的由高速的重复频率构成的近红外脉冲光的第1强度调制器12、以及以消光比为40dB以上的方式对近红外激光进行调制的第2强度调制器13，由此，通过第1强度调制器12进行脉冲的宽度为1ns以下的脉冲调制，通过第2强度调制器13提高消光比，能够同时实现脉冲宽度为1ns以下且消光比为(脉冲的占空比(dB)+10(dB))以上，能够使合计能量的大部分集中于来自脉冲调制器的近红外脉冲光的脉冲部分。
进而，具有这样构成的近红外脉冲光源10A的实施方式1的太赫兹波产生装置能够通过is-TPG方式，高效地得到单一频率的太赫兹波。
太赫兹波产生装置中的第2近红外激光系统20具有第2近红外光源21和消色差光学系统24，将第2近红外光源21设为分别切换射出具有多个角频率ω2(1)～ω2(n)的第2近红外光的近红外激光器，由此能够改变从太赫兹波生成系统30产生的太赫兹波的频率。
在进行基于太赫兹波的分光等时，这样的能够辐射单一频率且频率可变的太赫兹波的太赫兹波产生装置是有用的。
实施方式2
根据图6对实施方式2的太赫兹波产生装置进行说明。
实施方式2的太赫兹波产生装置与实施方式1的太赫兹波产生装置的不同之处在于，配置了第3放大器17和第4放大器18，其他方面相同。
在图6中，与图1相同的标号表示相同或相当的部分。
实施方式2的太赫兹波产生装置利用了基于上述的is-TPG方式的太赫兹波的产生原理，如图6所示，具有第1近红外激光系统10、第2近红外激光系统20和太赫兹波生成系统30。
第1近红外激光系统10具有近红外脉冲光源10A和第1入射光学系统16。
近红外脉冲光源10A具有第1近红外光源11、构成脉冲调制器的第1强度调制器12和第2强度调制器13、配置于第1强度调制器12与第2强度调制器13之间的第3放大器17、第4放大器18以及定时控制装置15。
第2近红外激光系统20具有构成激光光源的第2近红外光源21和第2放大器22、以及第2入射光学系统23，与实施方式1的太赫兹波产生装置中的第2近红外激光系统20相同。
太赫兹波生成系统30具有非线性光学晶体31和太赫兹波取出元件32，与实施方式1的太赫兹波产生装置中的太赫兹波生成系统30相同。
因此，下面以第3放大器17和第4放大器18为中心进行说明。
第3放大器17对来自第1强度调制器12的近红外脉冲光进行放大，向第2强度调制器13射出放大后的近红外脉冲光。
第3放大器17是光纤放大器或组合了光纤放大器和自由空间放大器而成的结构。
另外，第3放大器17不限于1级，也可以是多级。
第3放大器17配置于第1强度调制器12与第2强度调制器13之间，因此，抑制第3放大器17中的放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission：ASE)的产生，能够高效地对来自第1强度调制器12的近红外脉冲光进行放大，向第2强度调制器13射出放大后的近红外脉冲光。
ASE是对放大器产生的自发辐射光进行放大这样的现象，在入射到放大器的光和自发辐射光的功率级接近时，容易产生ASE，放大器的放大效率降低。
第3放大器17中入射有来自第1强度调制器12的近红外脉冲光，因此，来自第1强度调制器12的近红外脉冲光和自发辐射光的功率级之差较大，抑制第3放大器17中的ASE的产生，能够进行高效的放大。
此外，在脉冲与脉冲之间较强地产生ASE，但是，第2强度调制器13能够以高消光比阻止或去除较强地产生ASE的时间段中的自发辐射光的透过。
第4放大器18对来自由第1强度调制器12、第2强度调制器13和第3放大器17构成的脉冲调制器的近红外脉冲光即第1近红外光进行放大，向第1入射光学系统16射出放大后的近红外脉冲光。
第4放大器18是光纤放大器或组合了光纤放大器和自由空间放大器而成的结构。
另外，第4放大器18不限于1级，也可以是多级。
第2强度调制器13存在损坏阈值，在无法通过第3放大器17将近红外脉冲光放大到足够的强度的情况下，第4放大器18将来自脉冲调制器的近红外脉冲光放大到充分强度，此外，在即使第2强度调制器13处于导通时间、透射率也不是100％因而无法使脉冲得到充分峰值强度的情况下，第4放大器18将来自脉冲调制器的近红外脉冲光的脉冲放大到足够的峰值强度。
在通过第3放大器17充分得到来自脉冲调制器的近红外脉冲光的强度和脉冲的峰值强度的情况下，也可以不配置第4放大器18。
另外，从作为高速振幅调制器的第1强度调制器12向作为高消光比调制器的第2强度调制器13依次连接，但是，顺序也可以相反，从第2强度调制器13向第1强度调制器12依次连接。
该情况下，来自第2强度调制器13的近红外脉冲光也入射到第3放大器17，因此，入射的近红外脉冲光的脉冲宽度长，入射的近红外脉冲光的平均功率高，因此，抑制第3放大器17中的ASE的产生，能够进行高效的放大。
接着，对实施方式2的太赫兹波产生装置的动作进行说明。
首先，对第1近红外激光系统10中的动作进行说明。
通过第1强度调制器12，将从第1近红外光源11射出的波长比1240nm长的单一频率的作为连续波的近红外激光调制成脉冲宽度为1ns以下的由高速的重复频率构成的近红外脉冲光并射出。
由第1强度调制器12进行脉冲调制后的近红外脉冲光通过第3放大器17被放大而向第2强度调制器13射出，通过第2强度调制器13进行强度调制，成为消光比为(脉冲的占空比(dB)+10(dB))以上的近红外脉冲光而射出。
由第2强度调制器13调制后的近红外脉冲光通过第4放大器18被放大而射出。
其结果，从具有第1近红外光源11、第1强度调制器12、第2强度调制器13、第3放大器17和第4放大器18的近红外脉冲光源10A对波长比1240nm长的近红外激光进行脉冲调制，射出脉冲宽度为1ns以下、消光比为(脉冲的占空比(dB)+10(dB))以上的具有角频率ω1的近红外脉冲光。
从近红外脉冲光源10A射出的近红外脉冲光经由第1入射光学系统16，作为第1近红外光入射到太赫兹波生成系统30中的非线性光学晶体31。
另一方面，在第2近红外激光系统20中，与实施方式1的太赫兹波产生装置中的第2近红外激光系统20同样地进行动作。
太赫兹波生成系统30也与实施方式1的太赫兹波产生装置中的太赫兹波生成系统30同样地进行动作，被入射了从第1近红外激光系统10射出的近红外脉冲光即角频率ω1的第1近红外光和从第2近红外激光系统20射出的近红外激光即角频率ω2的第2近红外光的非线性光学晶体31产生角频率ωT的太赫兹波和角频率ω3的第3近红外光，高强度的角频率ωT的太赫兹波通过太赫兹波取出元件32被取出而从太赫兹波生成系统30射出。
如上所述，实施方式2的太赫兹波产生装置中的近红外脉冲光源10A也得到与实施方式1的太赫兹波产生装置中的近红外脉冲光源10A相同的效果，实施方式2的太赫兹波产生装置也得到与实施方式1的太赫兹波产生装置相同的效果。
进而，实施方式2的太赫兹波产生装置中的近红外脉冲光源10A通过配置于第1强度调制器12与第2强度调制器13之间的第3放大器17抑制第3放大器17中的ASE的产生，能够进行高效的放大，由此，能够从由第1强度调制器12、第2强度调制器13和第3放大器17构成的脉冲调制器射出高效率且高强度的近红外脉冲光。
具有这样构成的近红外脉冲光源10A的实施方式2的太赫兹波产生装置能够通过is-TPG方式，高效地得到单一频率的太赫兹波。
实施方式3
根据图7对实施方式3的太赫兹波产生装置进行说明。
实施方式3的太赫兹波产生装置与实施方式2的太赫兹波产生装置的不同之处在于，定时控制装置15具有分频器15a，其他方面相同。
在图7中，与图1和图6相同的标号表示相同或相当的部分。
下面，以与实施方式2的太赫兹波产生装置不同的定时控制装置15为中心进行说明。
定时控制装置15将决定来自第2强度调制器13的近红外脉冲光的重复频率的第1定时信号输出到第2强度调制器13，对第1定时信号进行分频，将决定来自第1强度调制器12的近红外脉冲光的重复频率的第2定时信号输出到第1强度调制器12。
定时控制装置15具有分频器15a，该分频器15a对第1定时信号进行分频，将第2定时输出到第1强度调制器12。
即，定时控制装置15具有分频器15a，向第1强度调制器12和第2强度调制器13分别输出同步后的不同频率的定时信号、即第1定时信号和通过分频器15a对第1定时信号进行分频而得到的第2定时信号。
定时控制装置15是具有分频功能(分频器15a)的函数发生器。
现在，通过第1定时信号，使来自第2强度调制器13的近红外脉冲光的重复频率f2与非线性光学晶体31所产生的太赫兹波的频率f相同，通过由分频器15a进行分频后的第2定时信号，使来自第1强度调制器12的近红外脉冲光的重复频率f1成为来自第2强度调制器13的近红外脉冲光的重复频率f2的n(2以上的自然数)倍即n×f。
在通过第1定时信号对第1强度调制器12进行控制使得来自第1强度调制器12的近红外脉冲光的重复频率f1成为n×f时，与将来自第1强度调制器12的近红外脉冲光的重复频率f1设为f的情况相比，入射到第3放大器17的来自第1强度调制器12的近红外脉冲光的平均功率成为n倍。
入射到第3放大器17的来自第1强度调制器12的近红外脉冲光的平均功率成为n倍的结果是，能够更加强固地抑制第3放大器17中的ASE的产生，能够进行高效的放大。
另外，在使第1近红外光源11进行QCW动作的情况下，通过来自定时控制装置15中的分频器15a的第2定时信号对第1近红外光源11进行控制。
此外，在使第3放大器17进行QCW动作的情况下，也通过来自定时控制装置15中的分频器15a的第2定时信号对第3放大器17进行控制。
除了通过来自分频器15a的第2定时信号控制成使来自第1强度调制器12的近红外脉冲光的重复频率f1成为n×f这点以外，实施方式3的太赫兹波产生装置的动作与实施方式2的太赫兹波产生装置的动作实质上相同，因此省略说明。
如上所述，实施方式3的太赫兹波产生装置中的近红外脉冲光源10A也得到与实施方式2的太赫兹波产生装置中的近红外脉冲光源10A相同的效果，实施方式3的太赫兹波产生装置也得到与实施方式2的太赫兹波产生装置相同的效果。
进而，实施方式3的太赫兹波产生装置中的近红外脉冲光源10A能够使高平均功率的近红外脉冲光从第1强度调制器12入射到第3放大器17，因此，抑制第3放大器17中的ASE的产生，能够进行高效的放大，由此，能够从由第1强度调制器12、第2强度调制器13和第3放大器17构成的脉冲调制器射出高效率且高强度的近红外脉冲光。
具有这样构成的近红外脉冲光源10A的实施方式3的太赫兹波产生装置能够通过is-TPG方式，高效地得到单一频率的太赫兹波。
另外，能够进行各实施方式的自由组合、或各实施方式的任意结构要素的变形、或各实施方式中的任意结构要素的省略。
产业上的可利用性
本发明的近红外脉冲光源能够用于基础科学领域、工学领域和医用/生物领域等各种领域，能够用于各种激光系统。
具有本发明的近红外脉冲光源的太赫兹波产生装置能够用作输出更高的平均功率的太赫兹波产生装置。
此外，具有本发明的近红外脉冲光源、且具有射出具有多个角频率的第2近红外光的第2近红外光源的太赫兹产生装置能够使太赫兹波为单一频率且频率可变，因此，优选应用于太赫兹波的分光等。
标号说明
10：第1近红外激光系统；10A：近红外脉冲光源；11：第1近红外光源；12：第1强度调制器；13：第2强度调制器；14：第1放大器；15：定时控制装置；15a：分频器；16：第1入射光学系统；17：第3放大器；18：第4放大器；20：第2近红外激光系统；21：第2近红外光源；22：第2放大器；23：第2入射光学系统；24：消色差光学系统；24a：波长色散元件；24b：透镜对；30：太赫兹波生成系统；31：非线性光学晶体；32：太赫兹波取出元件。

Claims (18)

1.一种近红外脉冲光源，其具有：
第1近红外光源，其辐射波长比1240nm长的作为连续波的近红外激光；以及
脉冲调制器，其通过脉冲对来自所述第1近红外光源的近红外激光进行调制，射出近红外脉冲光作为第1近红外光，其中关于所述近红外脉冲光，所述脉冲的宽度为1纳秒以下，消光比为对所述脉冲的占空比(dB)加上10dB而得的值以上，所述脉冲的占空比是所述脉冲的宽度与所述脉冲的周期之比。
2.一种近红外脉冲光源，其具有：
第1近红外光源，其辐射波长比1240nm长的作为连续波的近红外激光；以及
脉冲调制器，其通过脉冲对来自所述第1近红外光源的近红外激光进行调制，射出近红外脉冲光作为第1近红外光，其中关于所述近红外脉冲光，所述脉冲的宽度为1纳秒以下，基于所述脉冲进行的调制中的消光比为比所述脉冲的占空比大的值，所述脉冲的占空比是所述脉冲的宽度与所述脉冲的周期之比。
3.根据权利要求1所述的近红外脉冲光源，其中，
所述脉冲调制器具有：
第1强度调制器，其射出通过脉冲宽度为1纳秒以下的脉冲对近红外激光进行脉冲调制后的具有重复频率的近红外脉冲光；以及
第2强度调制器，其以消光比为40dB以上的方式对近红外激光进行调制。
4.根据权利要求3所述的近红外脉冲光源，其中，
所述第1强度调制器是基于电光调制器的高速振幅调制器，所述第2强度调制器是基于声光调制器或半导体光放大器的高消光比振幅调制器。
5.根据权利要求2所述的近红外脉冲光源，其中，
所述脉冲调制器具有：
第1强度调制器，其是基于电光调制器的高速振幅调制器，射出通过脉冲宽度为1纳秒以下的脉冲对近红外激光进行脉冲调制后的具有重复频率的近红外脉冲光；以及
第2强度调制器，其是基于声光调制器或半导体光放大器的高消光比振幅调制器。
6.根据权利要求3～5中的任意一项所述的近红外脉冲光源，其中，
所述近红外脉冲光源还具有定时控制装置，该定时控制装置进行使来自所述第1强度调制器的近红外脉冲光的出射定时与来自所述第2强度调制器的近红外脉冲光的出射定时一致的控制。
7.根据权利要求3～5中的任意一项所述的近红外脉冲光源，其中，
所述近红外脉冲光源还具有定时控制装置，该定时控制装置进行使来自所述第1强度调制器的近红外脉冲光的出射定时与来自所述第2强度调制器的近红外脉冲光的出射定时一致的控制，对所述第1近红外光源进行如下控制：使来自所述第1近红外光源的使连续波成为伪连续波的近红外激光的出射定时与来自所述第1强度调制器和所述第2强度调制器的近红外脉冲光的出射定时一致。
8.根据权利要求3～5中的任意一项所述的近红外脉冲光源，其中，
所述近红外脉冲光源还具有定时控制装置，该定时控制装置具有分频器，该分频器将决定来自所述第2强度调制器的近红外脉冲光的重复频率的第1定时信号输出到所述第2强度调制器，对所述第1定时信号进行分频，输出第2定时信号，所述定时控制装置将来自所述分频器的第2定时信号输出到所述第1强度调制器，决定来自所述第1强度调制器的近红外脉冲光的重复频率。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的近红外脉冲光源，其中，
所述近红外脉冲光源还具有第1放大器，该第1放大器对来自所述脉冲调制器的近红外脉冲光进行放大。
10.根据权利要求9所述的近红外脉冲光源，其中，
所述第1放大器是组合了光纤放大器和自由空间放大器而成的结构。
11.根据权利要求3～8中的任意一项所述的近红外脉冲光源，其中，
在所述第1强度调制器与所述第2强度调制器之间还具有对近红外脉冲光进行放大的第3放大器。
12.一种太赫兹波产生装置，其具有：
第1近红外激光系统，其具有权利要求1～11中的任意一项所述的近红外脉冲光源；
第2近红外激光系统，其具有射出第2近红外光的第2近红外光源；以及
太赫兹波生成系统，其具有非线性光学晶体，来自所述近红外脉冲光源的第1近红外光和来自所述第2近红外光源的第2近红外光入射到所述非线性光学晶体，所述非线性光学晶体产生具有从所述第1近红外光的角频率减去所述第2近红外光的角频率而得的值的角频率的太赫兹波，
从所述太赫兹波生成系统产生的太赫兹波是通过光注入型太赫兹参量产生方式产生的太赫兹波。
13.根据权利要求12所述的太赫兹波产生装置，其中，
所述非线性光学晶体是铌酸锂。
14.根据权利要求12或13所述的太赫兹波产生装置，其中，
向所述非线性光学晶体入射的来自所述第1近红外激光系统的第1近红外光和从所述非线性光学晶体产生的太赫兹波的强度超出Manley-Rowe定律。
15.根据权利要求12或13所述的太赫兹波产生装置，其中，
在所述非线性光学晶体中，所述第2近红外光被放大，产生第3近红外光，该第3近红外光具有从所述第2近红外光的角频率减去如下差值的角频率而得到的值的角频率，该差值的角频率是从所述第1近红外光的角频率减去所述第2近红外光的角频率而得到的。
16.根据权利要求12～15中的任意一项所述的太赫兹波产生装置，其中，
来自所述第2近红外光源的第2近红外光是作为连续波的近红外激光。
17.根据权利要求12～16中的任意一项所述的太赫兹波产生装置，其中，
所述第2近红外激光系统具有对来自所述第2近红外光源的第2近红外光进行放大的第2放大器。
18.根据权利要求12～17中的任意一项所述的太赫兹波产生装置，其中，
所述第2近红外光源射出各自具有不同的角频率的多个第2近红外光，
所述第2近红外激光系统具有消色差光学系统，该消色差光学系统具有波长色散元件，该波长色散元件根据来自所述第2近红外光源的第2近红外光的波长和角频率使所射出的第2近红外光的出射角度变化，向所述非线性光学晶体射出。
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