基于BBO晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统技术方案

本发明专利技术公开基于BBO晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统，双色激光脉冲经过脉宽和能量调节装置进行脉冲调节和能量调节后分成泵浦激光和探测激光；探测激光经时间延迟后由电光取样装置收集；泵浦激光进入泵浦光路聚焦后形成等离子体通道经过直流电场后辐射出第一太赫兹波；同时聚焦后的泵浦激光通过BBO晶体的不同位置后产生不同强度的二次谐波，通过不同强度的二次谐波改变第二太赫兹波的频率，进而改变电光取样装置收集到的太赫兹波的频率，从辐射太赫兹波的点源所在的位置进行调控配合脉宽和能量调节装置的泵浦脉冲能量的调谐，不仅保证太赫兹波的输出频率是连续的，且不要求高质量的光栅，成本相对较低。成本相对较低。成本相对较低。

【技术实现步骤摘要】
基于BBO晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统


[0001]本专利技术涉及太赫兹频率调节
，具体涉及基于BBO晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统。

技术介绍

[0002]太赫兹(THz)是介于光和微波之间的一段频谱，其频率范围为0.1
‑
10THz，波长介于30μm
‑
3mm之间科学研究的电磁辐射光谱，它的频率是介于红外和微波频段。
[0003]随着太赫兹辐射的产生和检测技术的发展，人们可以利用太赫兹辐射进行材料表征和化学传感，实现无标记遗传分析和成像。如果可以进行人为操纵太赫兹波，使其工作在我们需要的频率，将可以大大提高太赫兹辐射相关应用的工作效率。因此寻找一种最优的太赫兹辐射频率调节方法尤为重要。
[0004]如今进行宽带太赫兹波频率的调节可以通过调节初始脉冲的大小和改变泵浦脉冲的光斑分布来进行，使用空间光调制器进行太赫兹频率的调谐，但该技术只适用于低的泵浦激光能量，空间光调制器容易出现损伤；通过改变聚焦透镜的焦距进行太赫兹频率的调节，改变的太赫兹波的输出频率是非连续的；改变泵浦激光的输出脉宽调节太赫兹波的输出频率，对光栅的质量以及成本的要求相对较高。

技术实现思路

[0005]现有的宽带太赫兹波频率的调谐方式只适用于低的泵浦激光能量，空间光调制器容易出现损伤、输出频率是非连续的和对光栅的质量以及成本的要求相对较高等技术问题；本专利技术提供基于BBO晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统以解决上述技术问题。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]基于BBO晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统，包括：激光发生装置、脉宽和能量调节装置、探测光路、泵浦光路和电光取样装置；所述泵浦光路包括角度可调的BBO晶体；
[0008]激光发生装置发出双色激光脉冲，双色激光脉冲经过脉宽和能量调节装置进行脉冲调节和能量调节后分成能量不等的两路：能量大的为泵浦激光，能量小的为探测激光；
[0009]探测激光经过探测光路的时间延迟后由电光取样装置收集；
[0010]泵浦激光进入泵浦光路先聚焦后形成等离子体通道，等离子体通道经过直流电场后辐射出第一太赫兹波；同时聚焦后的泵浦激光通过BBO晶体的不同位置后产生不同强度的二次谐波，二次谐波和泵浦激光共同激发等离子体通道辐射出第二太赫兹波；
[0011]混合的第一太赫兹波和第二太赫兹波由电光取样装置收集。
[0012]本方案工作原理：现有的宽带太赫兹波频率调节方式为调节初始脉冲的大小和改变泵浦脉冲的光斑分布来实现，使用空间光调制器调谐太赫兹频率只适用于低泵浦激光能量情形，且空间光调制器容易出现损伤；而改变聚焦透镜的焦距调谐太赫兹频率，其太赫兹
波的输出频率是非连续的；改变泵浦激光的输出脉宽调谐太赫兹频率，对光栅的质量以及成本的要求相对较高；本方案提供的基于BBO晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统，令聚焦后的泵浦激光通过BBO晶体的不同位置后产生不同强度的二次谐波，通过不同强度的二次谐波改变第二太赫兹波的频率，进而改变太赫兹波的频率，即调节泵浦激光通过BBO晶体的位置来调谐太赫兹波的频率，操作方式简单方便，同时适用于低泵浦激光能量和高泵浦激光能量情形，另外从辐射太赫兹波的点源所在的位置进行调控配合脉宽和能量调节装置的泵浦脉冲能量的调谐，不仅保证太赫兹波的输出频率是连续的，且不要求高质量的光栅，成本相对较低。
[0013]本方案中脉宽和能量调节装置和BBO晶体独立装设，可以令泵浦激光(对应调节脉宽和能量调节装置)和BBO晶体的位置一个为定量，另一个为变量，改变变量进行太赫兹频率的调谐，不仅适用范围广，且从辐射太赫兹波的源头调控可以保证太赫兹波的输出频率是连续的。
[0014]进一步优化方案为，所述脉宽和能量调节装置包括：光栅对、1/2波片、第一反射镜和第二反射镜，所述激光发生装置发出的入射激光脉冲先经过光栅对改变激光脉宽后，再经过1/2波片后到达第一反射镜，经第一反射镜的布儒斯特角反射后到达第二反射镜，经第二反射镜的布儒斯特角反射后分成能量不等的两路。
[0015]进一步优化方案为，还包括分束镜，双色激光脉冲经过脉宽和能量调节装置进行脉冲调节和能量调节后通过分束镜分成能量不等的两路。
[0016]进一步优化方案为，所述泵浦光路还包括第三离轴抛物面镜、第一电极、第二电极和平凸透镜；
[0017]从分束镜分离出的泵浦激光经过第三离轴抛物面镜反射至平凸透镜，经平凸透镜进行聚焦后形成等离子体通道；
[0018]所述第一电极接地，第一电极与第二电极之间形成匀强电场加载在等离子体通道上；所述匀强电场完全覆盖等离子体通道。
[0019]进一步优化方案为，所述第一电极与第二电极均为铜片电极，第一电极与第二电极构成的匀强电场强度为8kV/cm。
[0020]进一步优化方案为，所述泵浦光路还包括第一离轴抛物面镜和第二离轴抛物面镜；
[0021]混合的第一太赫兹波和第二太赫兹波经过第一离轴抛物面镜反射到达第二离轴抛物面镜，经第二离轴抛物面镜反射到达电光取样装置。
[0022]进一步优化方案为，通过调整BBO晶体e轴与聚焦后的泵浦激光偏振方向的夹角θ来获得不同强度的二次谐波；
[0023]在BBO晶体e轴与聚焦后的泵浦激光偏振方向的夹角θ＝0
°‑
75
°
范围内，BBO晶体的角度连续可调。
[0024]进一步优化方案为，θ越大，二次谐波强度越强。
[0025]进一步优化方案为，所述第一太赫兹波的频率低于第二太赫兹波的频率。
[0026]进一步优化方案为，所述激光发生装置发出的双色激光脉冲的脉宽为40fs，能量为4mJ，中心波长为800nm。
[0027]匀强电场诱导光丝(等离子体通道)产生的太赫兹波(第一太赫兹波)的频率是低
频，双色场诱导产生的太赫兹波(二次谐波和泵浦激光激发等离子体通道辐射出第二太赫兹波，二次谐波和泵浦激光(基频光/中心波长为800nm的激光脉冲)构成非对称的电场，这个电场电离空气中的电子形成剩余电流，剩余电流的振荡激发等离子体通道辐射出第二太赫兹波。)的频率为高频，随着BBO晶体旋转角度θ的增加，二次谐波的强度增加，双色场诱导产生的太赫兹波的强度增加。
[0028]光丝(等离子体通道)辐射出的太赫兹由两种机制构成，直流场诱导产生的第一太赫兹波频率不变，双色场诱导产生的第二太赫兹波强度增加，两种因素导致电光取样装置收集的混合太赫兹波的频率有所增加。
[0029]通过改变BBO(旋转硼酸钡)晶体的角度和泵浦脉冲能量来对太赫兹辐射频率进行调节，只需要调节BBO(旋转硼酸钡)晶体的角度即可完成太赫兹频率调节，操作简单，调节方便。
[0030]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0031]1、本专利技术基于BBO晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统，令聚焦后的泵浦激光通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于BBO晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统，其特征在于，包括：激光发生装置(1)、脉宽和能量调节装置(2)、探测光路(3)、泵浦光路(4)和电光取样装置(5)；所述泵浦光路(4)包括角度可调的BBO晶体(6)；激光发生装置(1)发出双色激光脉冲，双色激光脉冲经过脉宽和能量调节装置(2)进行脉冲调节和能量调节后分成能量不等的两路：能量大的为泵浦激光，能量小的为探测激光；探测激光经过探测光路(3)的时间延迟后由电光取样装置(5)收集；泵浦激光进入泵浦光路(4)先聚焦后形成等离子体通道，等离子体通道经过直流电场后辐射出第一太赫兹波；同时聚焦后的泵浦激光通过BBO晶体(6)的不同位置后产生不同强度的二次谐波，二次谐波和泵浦激光共同激发等离子体通道辐射出第二太赫兹波；混合的第一太赫兹波和第二太赫兹波由电光取样装置(5)收集。2.根据权利要求1所述的基于BBO晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统，其特征在于，所述脉宽和能量调节装置(2)包括：光栅对(21)、1/2波片(22)、第一反射镜(23)和第二反射镜(24)，所述激光发生装置(1)发出的入射激光脉冲先经过光栅对(21)改变激光脉宽后，再经过1/2波片(22)后到达第一反射镜(23)，经第一反射镜(23)的布儒斯特角反射后到达第二反射镜(24)，经第二反射镜(24)的布儒斯特角反射后分成能量不等的两路。3.根据权利要求2所述的基于BBO晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统，其特征在于，还包括分束镜(7)，双色激光脉冲经过脉宽和能量调节装置(2)进行脉冲调节和能量调节后通过分束镜(7)分成能量不等的两路。4.根据权利要求3所述的基于BBO晶体和泵浦脉冲能量的太赫兹波频率调节系统，所述泵浦光路(4)还包括第三离轴抛物面镜(41)、第一电极(42)、第二电极(43)和平凸透镜(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振，肖惠云，陈燕萍，张喆林，张嘉阳，马勇，潘武，刘艺，冉佳，黄文，郝宏刚，李国军，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：