[发明专利]一种利用激光脉冲聚焦于微液滴激发太赫兹波的装置及其方法

说明书

本发明涉及一种利用激光脉冲聚焦于微液滴激发太赫兹波的装置及其方法，属于赫兹激发技术领域。该装置，包括泵浦模块，用于产生飞秒量级超短脉冲激光的装置；聚焦模块，用于将飞秒量级超短脉冲激光光束聚焦于焦点处；微液滴产生系统，用于产生匀速下落的微液滴的装置；微液滴速度控制系统，用于调整微液滴下落速度和频率；所述泵浦模块出射光路与聚焦模块中心点共线，微液滴产生系统产生的匀速下落微液滴垂直滴落在聚焦模块焦点处形成太赫兹波辐射源，在滴落过程中微液滴速度控制系统调整微液滴下落速度和频率。本发明相对于水膜和水线激发装置，能够更好地消除扁平液体—空气界面处的全内反射，从而减小液体对激发出THz的吸收。

技术领域

本发明涉及一种利用激光脉冲聚焦于微液滴激发太赫兹波的装置及其方法，属于赫兹激发技术领域。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1～10THz(1THz＝10¹²Hz)，或波长在30μm～3mm范围内的一段电磁波谱区域。THz具有诸多优点，在化工、国防、医学、电子信息等领域发挥着重要作用，并在军事与安全领域具有广泛的应用前景。

太赫兹的产生是太赫兹波技术发展的一个关键环节。从固体、气体和等离子体中产生的太赫兹波已经被广泛研究了近三十年。由于空气等离子体较低的光能转换效率以及固体材料的损伤阈值等问题，限制了空气等离子体和光电晶体产生强太赫兹波的进一步发展。

液体既可以提供更多的光与分子相互作用，流动的液体也可以避免材料的损伤阈值问题，因此成为未来强场太赫兹激发源的一个重要的目标对象。然而，由于在太赫兹的频段内水的强吸收特性，液体源中太赫兹波的产生研究明显缺乏。

随着科技的发展，基于液态激发宽带太赫兹波已经得到了实验的初步验证。部分科研人员创造性的利用自由流动的水膜，应用飞秒脉冲激光激发微米量级的水膜，产生了强于空气等离子激发的宽带太赫兹波。然而，当高能量激光脉冲聚焦在其上时，薄水膜将被破坏，且THz信号沿着侧向方向被毫米宽的水强烈吸收。除了水的吸收，平坦的水—空气界面处的全内反射将显着降低THz信号。因此，强烈的THz波产生受到抑制。

基于水膜激发的种种限制，科研人员利用水线代替液体薄膜作为太赫兹发射器来增强THz信号。与水膜的平坦水—空气界面相比，水线的弯曲界面有助于减少THz波的全内反射，因此可以耦合出更多的太赫兹辐射。然而，非常薄的水线没有足够的体积用于激光脉冲和水分子之间的相互作用，而非常厚的水线遭受严重的水吸收THz。这两种情况都不能提供强大的太赫兹辐射。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种利用激光脉冲聚焦于微液滴激发太赫兹波的装置及其方法。本发明相对于水膜和水线激发装置，能够更好地消除扁平液体—空气界面处的全内反射，且液体对激发出的THz吸收更小。本发明通过以下技术方案实现。

一种利用激光脉冲聚焦于微液滴激发太赫兹波的装置，包括

泵浦模块1，用于产生飞秒量级超短脉冲激光的装置；

聚焦模块2，用于将飞秒量级超短脉冲激光光束聚焦于焦点处；

微液滴产生系统，用于产生匀速下落的微液滴的装置；

微液滴速度控制系统，用于调整微液滴下落速度和频率；

所述泵浦模块1出射光路与聚焦模块2中心点共线，微液滴产生系统产生的匀速下落微液滴垂直滴落在聚焦模块2焦点处形成太赫兹波辐射源，在滴落过程中微液滴速度控制系统调整微液滴下落速度和频率。

所述泵浦模块1为激光器，用以发射波长为800nm的激光。

所述聚焦模块2为一块透镜或者多块透镜的组合；透镜平凸透镜，平凸透镜球面的材质是N-BK7或H-K9L，其焦距为50mm、100mm、150mm或200mm，透镜不镀膜或在650nm～1050nm波段镀增透膜。