[发明专利]一种利用双光束泵浦液体产生增强太赫兹波的系统和方法

说明书

一种利用双光束泵浦液体产生增强太赫兹波的系统和方法，该系统包括：激光器、第一半波片、第一偏振分光镜、电控平移台、第一反射镜、第二半波片、第二反射镜、第二偏振分光镜、第一离轴抛物面反射镜和液体射流产生装置，激光器发射的激光束经过第一偏振分光镜后分光为一水平分光束和一竖直分光束，水平分光束透射过第一偏振分光镜后入射至电控平移台，电控平移台将其方向偏转180°后投射至第一反射镜，由第一反射镜反射后的水平分光束依次经由第二半波片、第二偏振分光镜后入射至第一离轴抛物面反射镜，竖直分光束经由第一偏振分光镜反射后入射至第二反射镜，由第二反射镜反射后的竖直分光束经由第二偏振分光镜后入射至第一离轴抛物面反射镜。

技术领域

本发明涉及太赫兹波技术、流体力学领域和激光领域，具体而言，涉及一种利用双光束泵浦液体产生增强太赫兹波的系统和方法。

背景技术

近几年，随着太赫兹源技术的发展，大量的研究已经证明了固体晶体、金属材料、气体或者等离子体均是良好的太赫兹辐射源。然而，从液体特别是液体或其等离子体产生太赫兹波的研究成果寥寥无几。事实上，液体作为各种电磁波的来源已经被研究了10多年。例如：通过超短脉冲激光聚焦到包含在细胞、射流或液滴中的水的非线性过程产生高次谐波和白光。此外，激光脉冲辐射的液体的动力学已经被研究二十多年了。阻碍液体成为太赫兹源的原因可能是因为液体在太赫兹频率范围内具有非常强的吸收特性。液体在1太赫兹时的功率吸收系数约为220cm^-1，意味着太赫兹的光子进入1mm厚的水膜中只有一个光子会辐射出来。为了减少这种损失，一种重力驱动、自由流动的水膜技术和喷射式水膜技术已被成功创造。该技术为我们提供了制备太赫兹辐射液体样品的方法和思路。但是这种液体辐射太赫兹的效率依然很低。

发明内容

鉴于现有技术中存在的液体辐射太赫兹的效率很低的技术问题，为了增强太赫兹的辐射强度，本发明将飞秒激光聚焦在液体射流上，对液体表面进行灼烧，重整形，增强第二束飞秒激光与液体的耦合效率。

为达到上述目的，本发明提供了一种利用双光束泵浦液体产生增强太赫兹波的系统，其包括：

激光器、第一半波片、第一偏振分光镜、电控平移台、第一反射镜、第二半波片、第二反射镜、第二偏振分光镜、第一离轴抛物面反射镜和液体射流产生装置，

激光器发射波长为800nm的水平偏振的激光束，激光束经过第一半波片后偏振方向发生变化，之后第一偏振分光镜将激光束分光为一水平分光束和一竖直分光束，水平分光束入射至电控平移台，电控平移台用于控制水平分光束的光程并将其方向偏转180°后投射至第一反射镜，由第一反射镜反射后的水平分光束依次经由第二半波片、第二偏振分光镜后入射至第一离轴抛物面反射镜，竖直分光束经由第一偏振分光镜反射后入射至第二反射镜，由第二反射镜反射后的竖直分光束经由第二偏振分光镜后入射至第一离轴抛物面反射镜，在第一离轴抛物面反射镜处汇聚的水平分光束和竖直分光束共同聚焦至液体射流产生装置产生的液体射流上，得到一向外辐射太赫兹波的太赫兹波源。

在本发明的一实施例中，液体射流由一液体射流产生装置产生，液体射流产生装置包括液体池、水泵、喷头、第一连接管和第二连接管，第一连接管连接在液体池与水泵之间，第二连接管连接在水泵与喷头之间，水泵用于抽取液体池中的液体并对其进行增压，并由喷头喷出液体射流，液体射流中的液体回流至液体池。

在本发明的一实施例中，激光器为飞秒激光放大器。

在本发明的一实施例中，液体射流中的液体为水、氯化钠溶液、氯化钙溶液、酒精溶液或四氯化碳溶液。

在本发明的一实施例中，液体射流为液体膜或液体柱。

在本发明的一实施例中，水平分光束与竖直分光束的相对延时为4.6纳秒。