[实用新型]一种电磁辐射产生装置

说明书

技术领域

本实用新型属于强场物理光学领域，尤其涉及一种电磁辐射产生装置。

背景技术

载波-包络相位(Carrier-Envelop Phase,CEP)锁定的少周期超强光脉冲技术的出现，使得光学已经从微扰非线性光学机制阶段进入非微扰非线性光学机制—强场非线性光学机制阶段，其中最引人注目的研究成果当属源于该机制的新型光源——阿秒光脉冲源技术的实现。但截至目前，阿秒光脉冲辐射的单脉冲能量却仅仅达到纳焦量级，这个低能量技术缺陷限制了此类新型光源的实际应用广度。因此，寻求高效率阿秒光脉冲电磁辐射是当前强场物理领域急需解决的主要技术问题。

阿秒光脉冲电磁辐射的产生过程，即强场高次谐波过程的本质是基于强光场隧穿电离效应的频率变换过程，也即光场电离高次谐波过程。这意味着，无论采用哪种孤立阿秒光脉冲技术，高次谐波过程中的相位匹配问题都是解决问题的核心，相位匹配程度通过影响多原子体系的宏观响应而最终决定高次谐波过程的光谱转换效率。根据光场电离“三步模型”理论知，该相位匹配问题涉及多种微观因素，如驱动场、高次谐波场及光场电离过程形成的等离子体场，而这些微观因素在宏观上则直接取决于驱动场与气体靶的空间耦合情况，对此进行完备准确的理论分析几乎不可能。至今，已有的技术理论分析更多偏重于对某一种影响因素的研究，因而其对工程实践的理论指导价值不高，这导致阿秒脉冲电磁辐射源工程实践因缺乏精准理论指导而陷入盲目的尝试和反复。截至目前，基于惰性气体原子与强光场相互作用的高效阿秒脉冲电磁辐射产生方法仍然处于探索中。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电磁辐射产生装置，用以克服现有技术在高次谐波产生过程中的相位匹配不佳、光谱转换效率较低的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种电磁辐射产生装置，其特殊之处在于：包括依次设置的脉冲驱动源、位置可三维调整的气体储藏室、滤光片和CCD探测器，所述脉冲驱动源和CCD 探测器设置在真空腔室外，气体储藏室和滤光片设置在真空腔室内，脉冲驱动源透过石英窗进入真空腔室。

进一步地，所述气体储藏室设置在三维高精度调整台上。

进一步地，所述脉冲驱动源为近红外飞秒脉冲驱动源。

进一步地，所述近红外飞秒脉冲驱动源的脉冲宽度为3fs-20fs。

进一步地，所述气体储藏室为镍管，所述镍管内部充满惰性气体。

进一步地，所述惰性气体为氦气或氖气。

进一步地，所述滤光片为铝滤光片或锆滤光片。

进一步地，所述真空腔室内部压强为10^-3～10^-4Pa。

进一步地，所述真空腔室上设置有透明密封盖。

本实用新型还提供一种基于上述电磁辐射产生装置的使用方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1)驱动脉冲聚焦点的确定：

去掉透明密封盖，将气体储藏室和滤波片从驱动脉冲传播光路上移走，关闭CCD探测器，CCD探测器前面放置光束拦截器，将脉冲驱动源调节到实验光学状态：保证如果移去光束拦截器，驱动脉冲光场能完全辐照在CCD探测器芯片上；聚焦光强度根据所需电磁辐射确定，在黑暗条件下，驱动脉冲源所形成的空气击穿等离子体的纵向中点，即为驱动脉冲源的聚焦点；

2)气体储藏室位置的粗调及激光钻孔：

以步骤1)中确定的驱动脉冲聚焦点为基准，将气体储藏室放置在驱动脉冲聚焦点后，但同时要保证此时气体储藏室不在驱动脉冲光路上，降低驱动脉冲功率，将气体储藏室缓慢移至驱动脉冲光路上，且使得驱动脉冲光斑位于气体储藏室横向中心，盖上透明密封盖，恢复驱动脉冲强度至步骤1)中的聚焦光强度，对气体储藏室进行钻孔以形成光路，钻孔时间在20～40分钟，关闭脉冲驱动源，移去光束拦截器，清理真空腔室中的烧蚀物，如果远场出现小孔衍射图像，则说明钻孔过程顺利完成；

3)气体储藏室位置的微调及高效光谱变换：

将滤波片安装在固定架上，并置于驱动脉冲光路中，盖上透明密封盖，启动真空泵使真空腔室内逐渐达到所需真空度，开启脉冲驱动源，开启惰性气体管道控制阀，启动CCD探测器，采集所需电磁辐射光束轮廓及强度信息，调整气体储藏室的位置，同时扫描惰性气体的流量，便可获得所需电磁辐射光谱强度与气体储藏室位置的依赖关系，进而确定出高次谐波最优相位匹配时气体储藏室的空间位置。

本实用新型的有益效果是：