[发明专利]一种太赫兹波产生系统及方法

说明书

本发明公开一种太赫兹波产生系统及方法，涉及太赫兹波产生技术领域，以解决现有的太赫兹波源需要在低温下工作，且产生的太赫兹波功率低的问题。该产生系统通过设置第一激光发射单元，第二激光发射单元、微波源和原子气室，能够向原子气室提供完成基态和激发态之间跃迁的第一激光束、完成激发态和原子里德堡能级之间跃迁的第二激光束、完成从第一原子里德堡能级到第二原子里德堡能级的跃迁的微波，在原子气室中产生多波混频效应，进而产生太赫兹波，能够在常温下工作，且能够产生具备高输出功率的太赫兹波。本发明提供的太赫兹波产生系统及方法用于对产生高输出功率的太赫兹波。

技术领域

本发明涉及太赫兹波产生技术领域，尤其涉及一种基于里德堡原子多波混频效应的太赫兹波产生系统及方法。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1THz—10THz波段内的电磁波，其位于红外和微波之间，具有穿透性、分子指纹特征及高带宽等性质，在通信、成像、雷达及安全检测领域有重要的应用。然而由于在太赫兹波这一波段缺乏高效的太赫兹波源、探测器及相关调节元器件，限制了太赫兹波的进一步应用，其丰富的频谱资源未被充分的开发。高效的太赫兹波源技术与太赫兹探测技术是推动太赫兹波应用的关键。

太赫兹波源研究占据太赫兹技术研究的重要位置，一直是该领域的研究热点，产生太赫兹波的途径主要基于光子学技术的太赫兹辐射源。基于光子学技术的太赫兹辐射源主要包括量子级联激光器、自由电子激光器和气体激光器，这类波源通常需要在低温下工作，成本高，且输出功率也不高。

基于此，探索在室温下工作、高输出功率的太赫兹波产生技术是太赫兹技术的重要发展目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基太赫兹波产生系统及方法，能够在室温下工作且产生的太赫兹波具备高输出功率，大大促进太赫兹技术的发展与应用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种太赫兹波产生系统，所述产生系统包括：

第一激光发射单元，与原子气室光路连接，用于产生第一激光束，并将所述第一激光束传输至所述原子气室；所述第一激光束用于完成基态和激发态之间的跃迁；

第二激光发射单元，与所述原子气室光路连接，用于产生第二激光束，并将所述第二激光束传输至所述原子气室；所述第二激光束用于完成激发态和原子里德堡能级之间的跃迁；

微波源，与所述原子气室相连接，用于产生微波，并将所述微波传输至所述原子气室；所述微波用于完成从第一原子里德堡能级到第二原子里德堡能级的跃迁；所述第一激光束、所述第二激光束和所述微波在所述原子气室内部分重合；

所述原子气室用于提供进行多波混频的介质，所述第一激光束、所述第二激光束和所述微波均与所述介质相作用，产生完成从所述第二原子里德堡能级到第三原子里德堡能级的跃迁的太赫兹波；所述第二原子里德堡能级和所述第三原子里德堡能级之间的跃迁频率覆盖太赫兹波段。

与现有技术相比，本发明提供的一种太赫兹波产生系统，通过设置第一激光发射单元，第二激光发射单元、微波源和原子气室，能够向原子气室提供完成基态和激发态之间跃迁的第一激光束、完成激发态和原子里德堡能级之间跃迁的第二激光束、完成从第一原子里德堡能级到第二原子里德堡能级的跃迁的微波，在原子气室中产生多波混频效应，第二原子里德堡能级和第三原子里德堡能级之间的跃迁频率覆盖太赫兹波段，进而产生能够完成从第二原子里德堡能级到第三原子里德堡能级的跃迁的太赫兹波，该产生系统能够在常温下工作，且能够产生具备高输出功率的太赫兹波。

本发明还用于提供一种太赫兹波产生方法，所述产生方法包括：

利用第一激光发射单元产生第一激光束，并将所述第一激光束传输至原子气室；所述第一激光束用于完成基态和激发态之间的跃迁；