[發明專利]一種使用特殊激光光束產生太赫茲波的系統和方法

有效

• 申請號: 201710993423.1
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107591666B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 張亮亮;蔣廣通;張仕京;張存林
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

本發明公開了一種使用特殊激光光束產生太赫茲波的系統和方法，其中，該使用特殊激光光束產生太赫茲波的系統包括：特殊光束產生裝置，用于產生特殊光束；太赫茲波產生裝置，包括相互平行的一透鏡和一BBO晶體，特殊光束依次垂直透射透鏡和BBO晶體后產生太赫茲波。與高斯光束相比，本發明中的特殊光束在經過透鏡聚焦后形成的等離子體會產生相應變化，從而使得能量利用率更高，產生的太赫茲波能量更強。本發明提供的使用特殊激光光束產生太赫茲波的系統結構簡單、容易維護、穩定性較高，能夠根據實際需要產生不同種類的特殊光束以及不同強度的太赫茲波，彌補了目前高強度太赫茲波產生技術領域的空白，具有較強的科研及實際應用價值。

技術領域

本發明涉及太赫茲波技術和特殊光束領域，具體而言，涉及一種使用特殊飛秒激光光束激發空氣等離子體產生高強度太赫茲波的系統和方法。

背景技術

近幾年，隨著空間光調制技術的成熟，特殊光束領域迅速發展。由于特殊光束具有不同于高斯光束的物理特性，使得特殊光束在光攝、成像、表面等離子體等領域應用廣泛。

將超短激光脈沖聚焦在周圍空氣中直接產生太赫茲波的技術，近年來引起了人們的廣泛關注，該方法可在遠處(可在幾公里遠)產生太赫茲波，應用前景十分美好。盡管這種產生太赫茲波的方法具有很多優點，但是，由于這種方式產生太赫茲波的能量利用效率比較低，太赫茲波產生機理并沒有完全解釋清楚，無法滿足人們需求，人們迫切的想找到能夠提高太赫茲波的能量利用效率的方法。為此，科研工作者們在此方向上做了很多工作，通過改變激光的波長、使用雙色場、外加偏置電場、磁場等諸多方法以增強太赫茲波的產生效率，但是，目前還不存在使用特殊光束增強太赫茲波的產生效率的技術。

發明內容

本發明提供一種使用特殊激光光束產生太赫茲波的系統和方法，利用特殊飛秒激光光束激發空氣等離子體產生高強度太赫茲波，并能夠提高太赫茲波的能量利用效率。

為達到上述目的，本發明提供了一種使用特殊激光光束產生太赫茲波的系統，其包括：

特殊光束產生裝置，用于產生特殊光束；

太赫茲波產生裝置，包括相互平行的一透鏡和一BBO晶體，所述特殊光束依次垂直透射所述透鏡和所述BBO晶體后產生太赫茲波。

在本發明的一實施例中，所述特殊光束產生裝置包括依次設置于光路上的激光器、光參量放大器、斬波器、反射鏡組、擴束鏡和光束變化裝置，所述激光器發射一高斯光束，所述高斯光束經過所述光參量放大器后變為偏振方向為豎直方向的高斯光束，偏振方向為豎直方向的高斯光束經過斬波器之后再依次所述反射鏡組變為偏振方向為水平方向的高斯光束，偏振方向為水平方向的高斯光束經過所述擴束鏡擴束后以小角度入射至所述光束變化裝置，所述光束變化裝置對入射光束進行調制后輸出特殊光束。

在本發明的一個實施例中，所述特殊光束為零階貝塞爾光束、高階貝塞爾光束、一維艾里光束、二維艾里光束、圓形艾里光束、方形艾里光束、渦旋光束、余弦光束、Mathieu光束或拋物線光束。

在本發明的一個實施例中，使用特殊激光光束產生太赫茲波的系統還包括一太赫茲波探測裝置，其用于探測所述太赫茲波的強度，包括第一離軸拋物面反射鏡、硅片、第二離軸拋物面反射鏡、濾波片和太赫茲波強度探測器，第一離軸拋物面反射鏡將太赫茲波匯聚形成一束平行光束，該平行光束經過所述硅片濾波后投射至所述第二離軸拋物面反射鏡，之后再經過所述濾波片濾波后入射至所述太赫茲波強度探測器。

在本發明的一個實施例中，所述光束變化裝置為相位型空間光調制器，其中預先加載有相息圖，以對入射光束進行調制后輸出特殊光束，或者所述光束變化裝置為液晶相位板。

在本發明的一個實施例中，所述激光器為飛秒激光放大器。

在本發明的一個實施例中，所述斬波器的頻率為15～20Hz。

在本發明的一個實施例中，所述透鏡的材質為石英，所述反射鏡為金屬鏡。