[發(fā)明專利]通過(guò)脈沖激光展寬實(shí)現(xiàn)太赫茲波中心頻率連續(xù)可調(diào)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410081388.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103840366B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭滟;朱亦鳴;周云燕;羅坤;陳向前;方丹;鐘宇;鄭書(shū)琦;莊松林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué);江蘇拓領(lǐng)光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01S4/00
• 分類號(hào): H01S4/00;G02F1/37;G02F1/35
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電磁波調(diào)整技術(shù)，特別涉及一種連續(xù)調(diào)節(jié)太赫茲波中心頻率的方法。

背景技術(shù)

太赫茲波，是指頻率在0.1-10?THz范圍內(nèi)的電磁波（1THz=10¹²?Hz），在電磁波譜中位于微波與紅外輻射之間，是電子學(xué)與光子學(xué)、宏觀與微觀之間的過(guò)渡區(qū)域。在上世紀(jì)80年代中期以前，人們對(duì)這個(gè)頻段的電磁波知之甚少，形成了微波與紅外輻射之間所謂的“太赫茲間隙”。由于太赫茲波在物理、化學(xué)、天文學(xué)、生命科學(xué)和醫(yī)藥科學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，以及安全檢查、醫(yī)學(xué)成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品檢驗(yàn)等應(yīng)用研究領(lǐng)域均具有巨大的科學(xué)研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，目前，包括美國(guó)、西歐和日本在內(nèi)的世界各國(guó)都對(duì)太赫茲波技術(shù)的研究給予了高度重視，投入大量人力物力開(kāi)展了與各自領(lǐng)域相關(guān)的太赫茲波技術(shù)的研究。研究出高功率、高效率、寬帶可調(diào)諧、穩(wěn)定的太赫茲輻射源已成為21世紀(jì)科研工作者追求的目標(biāo)和迫切需要解決的實(shí)際問(wèn)題。

近幾年，廣泛應(yīng)用的太赫茲波產(chǎn)生方法有光電導(dǎo)天線和光整流方法，但這兩種方法都存在一定的損傷閾值，在太赫茲應(yīng)用方面受到了限制，直到利用氣體等離子體產(chǎn)生太赫茲波方法的發(fā)現(xiàn)，才有效地拓寬了太赫茲波在各領(lǐng)域的應(yīng)用。并且，利用氣體等離子體產(chǎn)生太赫茲波的方法具有制備簡(jiǎn)單、無(wú)損傷閾值、且產(chǎn)生的太赫茲波頻譜寬能量強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

目前，利用氣體等離子體產(chǎn)生太赫茲波的方法主要有兩種：一，直接將超短脈沖激光在空氣中聚焦形成等離子體細(xì)絲，由此輻射出錐形太赫茲波；二，利用超短脈沖激光基頻和它的二次諧波同時(shí)在空氣中聚焦形成等離子體細(xì)絲產(chǎn)生較強(qiáng)的太赫茲輻射波。其中，第二種方法的太赫茲波能量更強(qiáng)且轉(zhuǎn)換效率更高。但是這兩種方法產(chǎn)生的太赫茲波中心頻率都由初始超短脈沖激光決定，無(wú)法調(diào)整。基于這些實(shí)驗(yàn)上的種種不便捷性，目前還沒(méi)有可連續(xù)調(diào)節(jié)太赫茲波中心頻率的實(shí)驗(yàn)裝置出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對(duì)目前太赫茲脈沖產(chǎn)生技術(shù)方法大多只能產(chǎn)生單一中心頻率的太赫茲波的問(wèn)題，提出了一種通過(guò)脈沖激光展寬實(shí)現(xiàn)太赫茲波中心頻率連續(xù)可調(diào)的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)太赫茲波中心頻率的功能。。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種通過(guò)脈沖激光展寬實(shí)現(xiàn)太赫茲波中心頻率連續(xù)可調(diào)的方法，?將初始脈沖激光分成基頻光和倍頻光，基頻光采用脈沖展寬的方法進(jìn)行時(shí)域展寬，得到時(shí)域展寬后的基頻光；倍頻光經(jīng)過(guò)反光鏡和光束延時(shí)系統(tǒng)后，再與時(shí)域展寬后的基頻光進(jìn)行空間合束，倍頻光與基頻光中不同波長(zhǎng)的光相互作用產(chǎn)生不同頻率的太赫茲波，被太赫茲波探測(cè)系統(tǒng)接收。

所述將初始脈沖激光分成基頻光和倍頻光，可采用以下兩方法其中一種：

方法1：激光光源發(fā)出的初始脈沖激光通過(guò)倍頻晶體后，得到基頻光和倍頻光的混合光束，經(jīng)過(guò)雙色分束片后基頻光和倍頻光分開(kāi)；

方法2：激光光源發(fā)出的初始脈沖激光通過(guò)倍頻晶體后，得到基頻光和倍頻光的混合光束，經(jīng)過(guò)雙色分束片后基頻光和倍頻光分開(kāi)。

所述倍頻光經(jīng)過(guò)帶通濾波片濾除基頻光處理后，再經(jīng)過(guò)入射反射鏡組反射進(jìn)入光束延時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行延時(shí)，再經(jīng)過(guò)出射反射鏡組反射，與時(shí)域展寬后的基頻光經(jīng)反射鏡反射的展寬脈沖通過(guò)合束片合成一束。所述通過(guò)合束片合成的光束通過(guò)凸透鏡后在焦點(diǎn)附近形成氣體等離子體，使倍頻光與基頻光中不同波長(zhǎng)的光波利用四波混頻原理產(chǎn)生太赫茲波進(jìn)入太赫茲波探測(cè)系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過(guò)脈沖激光展寬實(shí)現(xiàn)太赫茲波中心頻率連續(xù)可調(diào)的方法，裝置簡(jiǎn)單，容易操作，可以自由調(diào)節(jié)兩個(gè)脈沖之間的相對(duì)時(shí)間重合點(diǎn)。在實(shí)際操作過(guò)程中，只需要控制倍頻光路中的光束延時(shí)系統(tǒng)9，就可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)脈沖之間相對(duì)時(shí)間重合點(diǎn)的改變，從而調(diào)整太赫茲波的中心頻率；該方法適用于各種波長(zhǎng)的超短脈沖激光。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明通過(guò)脈沖激光展寬實(shí)現(xiàn)太赫茲波中心頻率連續(xù)可調(diào)實(shí)現(xiàn)實(shí)施例一裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明通過(guò)脈沖激光展寬實(shí)現(xiàn)太赫茲波中心頻率連續(xù)可調(diào)實(shí)現(xiàn)實(shí)施例二裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

通過(guò)脈沖激光展寬實(shí)現(xiàn)太赫茲波中心頻率連續(xù)可調(diào)的方法：是將初始脈沖激光分成基頻光和倍頻光，基頻光采用脈沖展寬的方法進(jìn)行時(shí)域展寬，得到時(shí)域展寬后的基頻光，再將時(shí)域展寬后的基頻光和倍頻光進(jìn)行空間合束，通過(guò)控制兩個(gè)脈沖之間的相對(duì)時(shí)間延時(shí)，使倍頻光與基頻光中不同波長(zhǎng)的光相互作用，基于四波混頻原理產(chǎn)生不同頻率的太赫茲波，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)太赫茲波中心頻率的功能。