[发明专利]一种太赫兹波产生装置

说明书

本发明实施例公开了一种太赫兹波产生装置，包括脉冲激光器和射流靶发生器；射流靶发生器包括固定连接的储液罐和真空腔，储液罐和真空腔的连接处设置有喷嘴，储液罐用于存储金属液体，金属液体通过喷嘴后在真空腔内形成射流靶；真空腔的一侧设置有入射窗口，脉冲激光器输出的脉冲激光经过入射窗口后作用在射流靶，以激发太赫兹波。本发明实施例的技术方案采用液体靶代替固体靶，利用金属液体的流动性降低靶材制备的难度，从而避免激光与金属靶材长期作用过程中容易形成凹坑效应而导致太赫兹波的输出功率不稳定的问题，同时，可以提高太赫兹波的输出频率。

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，尤其涉及一种太赫兹波产生装置。

背景技术

太赫兹波(terahertz wave，THz波)又称为太赫兹射线，是上个世纪80年代中后期才被正式命名的。太赫兹波是指频率在0.1THz-10THz范围的电磁波，在电磁波谱上，太赫兹波介于远红外与毫米波之间，由于太赫兹频段位于传统的电子学向光子学的过渡区域，因此具有很多独特的性质，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。

太赫兹波的产生方法分为电子学方法和光子学方法，电子学方法利用电子器件将微波变频至太赫兹波段，具有转换效率高、稳定性好、使用方便的优点，但其谱宽较窄、单脉冲功率较低；光子学方法主要包括光电导天线、光整流以及激光等离子体的方法。光电导天线利用高重频飞秒激光泵浦半导体材料产生瞬态电流辐射太赫兹波，这种方法产生的太赫兹波的辐射强度受到载流子寿命等因素限制；光整流利用飞秒激光在非线性晶体中的传播产生太赫兹波，当激光功率密度在10¹⁰～10¹¹W/cm²时可以得到亚毫焦量级的太赫兹辐射且电场强度达到GV/m，但受到晶体中声子吸收以及损伤阈值的限制，进一步提高激光能量无法再增强太赫兹辐射；激光等离子体是获得高重频强太赫兹辐射的最佳手段。

目前，激光等离子体主要采用固体金属作为靶材，固体靶材物质密度高，在激光作用下电离产生的超热电子更多，有利于太赫兹的激发，但是激光与固体靶作用的过程中会对靶材造成损伤，产生凹坑效应而导致太赫兹波的输出功率不稳定，因此需要频繁更换靶材，同时均匀的薄膜靶制备也比较复杂，不适合高重频下的长期工作。

发明内容

本发明实施例提供了一种太赫兹波产生装置，该太赫兹波产生装置利用液体金属作为靶材，以解决现有技术中激光与固体靶材长期作用过程中产生凹坑效应而导致太赫兹波的输出功率不稳定的问题，同时，可以提高太赫兹源的工作频率和输出频率。

根据本发明的一方面，提供了一种太赫兹波产生装置，包括脉冲激光器和射流靶发生器；

所述射流靶发生器包括固定连接的储液罐和真空腔，所述储液罐和所述真空腔的连接处设置有喷嘴，所述储液罐用于存储金属液体，所述金属液体通过所述喷嘴后在所述真空腔内形成射流靶；

所述真空腔的一侧设置有入射窗口，所述脉冲激光器输出的脉冲激光经过所述入射窗口后作用在所述射流靶，以激发太赫兹波。

可选的，所述的太赫兹波产生装置，还包括汇聚透镜组，设置于所述脉冲激光器与所述入射窗口之间，所述汇聚透镜组包括至少一片汇聚透镜，用于将所述脉冲激光聚焦至所述射流靶的表面。

可选的，所述射流靶发生器还包括温度控制单元，所述温度控制单元用于控制所述储液罐的温度，以使所述储液罐中的金属保持液体状态。

可选的，所述温度控制单元包括加热线圈、隔热层、热电偶和温度控制器；

所述加热线圈围绕所述储液罐的侧壁，所述隔热层覆盖所述加热线圈，所述热电偶与所述金属液体接触，所述加热线圈和所述热电偶均与所述温度控制器连接。

可选的，所述射流靶发生器还包括气压调节单元，所述储液罐和所述真空腔均与所述气压调节单元连接。