[发明专利]一种使用特殊激光光束产生太赫兹波的系统和方法

说明书

本发明公开了一种使用特殊激光光束产生太赫兹波的系统和方法，其中，该使用特殊激光光束产生太赫兹波的系统包括：特殊光束产生装置，用于产生特殊光束；太赫兹波产生装置，包括相互平行的一透镜和一BBO晶体，特殊光束依次垂直透射透镜和BBO晶体后产生太赫兹波。与高斯光束相比，本发明中的特殊光束在经过透镜聚焦后形成的等离子体会产生相应变化，从而使得能量利用率更高，产生的太赫兹波能量更强。本发明提供的使用特殊激光光束产生太赫兹波的系统结构简单、容易维护、稳定性较高，能够根据实际需要产生不同种类的特殊光束以及不同强度的太赫兹波，弥补了目前高强度太赫兹波产生技术领域的空白，具有较强的科研及实际应用价值。

技术领域

本发明涉及太赫兹波技术和特殊光束领域，具体而言，涉及一种使用特殊飞秒激光光束激发空气等离子体产生高强度太赫兹波的系统和方法。

背景技术

近几年，随着空间光调制技术的成熟，特殊光束领域迅速发展。由于特殊光束具有不同于高斯光束的物理特性，使得特殊光束在光摄、成像、表面等离子体等领域应用广泛。

将超短激光脉冲聚焦在周围空气中直接产生太赫兹波的技术，近年来引起了人们的广泛关注，该方法可在远处(可在几公里远)产生太赫兹波，应用前景十分美好。尽管这种产生太赫兹波的方法具有很多优点，但是，由于这种方式产生太赫兹波的能量利用效率比较低，太赫兹波产生机理并没有完全解释清楚，无法满足人们需求，人们迫切的想找到能够提高太赫兹波的能量利用效率的方法。为此，科研工作者们在此方向上做了很多工作，通过改变激光的波长、使用双色场、外加偏置电场、磁场等诸多方法以增强太赫兹波的产生效率，但是，目前还不存在使用特殊光束增强太赫兹波的产生效率的技术。

发明内容

本发明提供一种使用特殊激光光束产生太赫兹波的系统和方法，利用特殊飞秒激光光束激发空气等离子体产生高强度太赫兹波，并能够提高太赫兹波的能量利用效率。

为达到上述目的，本发明提供了一种使用特殊激光光束产生太赫兹波的系统，其包括：

特殊光束产生装置，用于产生特殊光束；

太赫兹波产生装置，包括相互平行的一透镜和一BBO晶体，所述特殊光束依次垂直透射所述透镜和所述BBO晶体后产生太赫兹波。

在本发明的一实施例中，所述特殊光束产生装置包括依次设置于光路上的激光器、光参量放大器、斩波器、反射镜组、扩束镜和光束变化装置，所述激光器发射一高斯光束，所述高斯光束经过所述光参量放大器后变为偏振方向为竖直方向的高斯光束，偏振方向为竖直方向的高斯光束经过斩波器之后再依次所述反射镜组变为偏振方向为水平方向的高斯光束，偏振方向为水平方向的高斯光束经过所述扩束镜扩束后以小角度入射至所述光束变化装置，所述光束变化装置对入射光束进行调制后输出特殊光束。

在本发明的一个实施例中，所述特殊光束为零阶贝塞尔光束、高阶贝塞尔光束、一维艾里光束、二维艾里光束、圆形艾里光束、方形艾里光束、涡旋光束、余弦光束、Mathieu光束或抛物线光束。

在本发明的一个实施例中，使用特殊激光光束产生太赫兹波的系统还包括一太赫兹波探测装置，其用于探测所述太赫兹波的强度，包括第一离轴抛物面反射镜、硅片、第二离轴抛物面反射镜、滤波片和太赫兹波强度探测器，第一离轴抛物面反射镜将太赫兹波汇聚形成一束平行光束，该平行光束经过所述硅片滤波后投射至所述第二离轴抛物面反射镜，之后再经过所述滤波片滤波后入射至所述太赫兹波强度探测器。

在本发明的一个实施例中，所述光束变化装置为相位型空间光调制器，其中预先加载有相息图，以对入射光束进行调制后输出特殊光束，或者所述光束变化装置为液晶相位板。

在本发明的一个实施例中，所述激光器为飞秒激光放大器。

在本发明的一个实施例中，所述斩波器的频率为15～20Hz。

在本发明的一个实施例中，所述透镜的材质为石英，所述反射镜为金属镜。