[發明專利]一種產生可調諧太赫茲波的裝置及方法

有效

• 申請號: 202010881292.X
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112114463B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 常超;黃崟東;王睿星;徐行;喬智;張子義;向左鮮;陳碩;李陽梅;羅治福;楊霄
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: G02F1/37
• 分類號: G02F1/37;G02F1/35;G02B27/16;G02B27/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 馬瑞

本發明實施例提供一種產生可調諧太赫茲波的裝置及方法，其中，所述裝置包括：分束合束組件，接收輸入的目標激光進行分束處理和合束處理，生成包含倍頻光斑和基頻空心光斑陣列的聚焦激光合束，其中基頻空心光斑陣列的光斑半徑可變，基頻空心光斑陣列疊加倍頻光斑可提高單個空心光斑的太赫茲產生效率，有效提高整體太赫茲波的能量，也可以通過調節空心特性實現對太赫茲波的頻率調整，實現在需求頻段上的能量集中；太赫茲波生成組件接收分束合束組件射入腔體內的聚焦激光合束，基頻空心光斑陣列電離惰性氣體形成等離子體陣列，等離子體陣列在勻強電場和倍頻光斑的作用下形成太赫茲波并從腔體輻射出太赫茲波，可實現高強度窄線寬的太赫茲波輸出。

技術領域

本發明涉及太赫茲波技術領域，尤其涉及一種產生可調諧太赫茲波的裝置及方法。

背景技術

太赫茲波段通常是指0.1-10THz頻率范圍內的電磁輻射，該波段介于紅外與微波波段之間。在生物安全性上優于X射線等高能光子波段，而相較微波具有更高的空間分辨特性和更高的頻率。此外，大量分子的轉動或振動能級處在太赫茲波段，因此太赫茲波在生物醫學、無線通信、雷達成像、無損檢測和安全檢查等領域具有非常廣闊的應用前景。

太赫茲波的產生可主要分為光學與電子學產生兩類，對應于原始頻率的上轉換或下轉換。對于光學技術產生太赫茲波輻射，一般包括以下幾種：與超短激光脈沖有關的能產生太赫茲波輻射的光電導、光整流、等離子體四波混頻等等。對于電子學技術產生太赫茲波輻射，一般的太赫茲波源包括微型真空電子器件、相對論性電子器件、半導體激光器等等。

近年來，隨著基于等離子體的太赫茲實驗結果不斷提出，越來越多的研究人員認為等離子體本身的太赫茲波具有獨特性，而這些獨特特性是在簡單模型中未曾考慮的。例如，等離子體內部的準束縛自由電子(雖然可以自由運動，但是等離子體中的電子可由等離子體邊界束縛，同時電子-離子之間相互作用會導致等離子體的特征振蕩)決定了其與單純氣體或者金屬相比具有非常顯著的差異。這些原因表明，由于激光產生的等離子體振蕩頻率與太赫茲本征振蕩頻率，此時并不能用簡單的模型予以描述。同樣的，基于上述理解，在太赫茲的產生方面同樣可以有所提高。

現有技術中，通常基于光學激光場方法產生的太赫茲波具有寬波段特性，因此即便能量轉換效率不低，但是在單個需求頻段上的能量則比較低。如果對基于等離子體的太赫茲波進行操控，實現在需求頻段上的能量集中，則有望進一步突破基于光學方法的可調諧太赫茲波的產生。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明實施例提供了一種產生可調諧太赫茲波的裝置及方法，以解決現有技術中存在的技術缺陷。

本發明實施例提供了一種產生可調諧太赫茲波的裝置，包括：

分束合束組件，所述分束合束組件接收輸入的目標激光進行分束處理和合束處理，生成包含倍頻光斑和基頻空心光斑陣列的聚焦激光合束，其中，基頻空心光斑陣列的光斑半徑可變；

太赫茲波生成組件，所述太赫茲波生成組件內包含充入惰性氣體的腔體，所述腔體內布置有勻強電場，所述太赫茲波生成組件接收所述分束合束組件射入所述腔體內的聚焦激光合束，所述基頻空心光斑陣列電離惰性氣體形成等離子體陣列，所述等離子體陣列在勻強電場和倍頻光斑的作用下形成太赫茲波并從所述腔體輻射出所述太赫茲波。

根據本發明一個實施例的產生可調諧太赫茲波的裝置，所述分束合束組件包括：

倍頻晶體，接收輸入的目標激光進行倍頻輻射，生成基頻光和倍頻光的共線激光光束；

分束鏡，所述分束鏡接收輸入的所述共線激光光束進行分束，生成基頻光束和倍頻光束；

波前相位調制模塊，所述波前相位調制模塊接收輸入的基頻光束進行相位調制，生成基頻空心光斑陣列；

望遠鏡組件，所述望遠鏡組件接收輸入的倍頻光束進行處理，生成倍頻光斑；