[发明专利]波形可控太赫兹辐射的产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹辐射产生，特别是一种波形可控的太赫兹辐射产生装置。 

背景技术

超短脉冲激发空气等离子体成丝的方法最早在2000年提出[Cook,D.J.and R.M.Hochstrasser Intense terahertz pulses by four-wave rectification in air,Opt.Lett.,(2000),25(16):1210-1212.]。由于超短脉冲激光远距离传输并成丝，可以避免太赫兹在空气传输水蒸气等造成的吸收，实现远程产生和探测。同时相比晶体介质，空气等离子体不受破坏阈值的限制，可以用更高能量的激光泵浦，获得强的太赫兹辐射。 

根据驱动光源的不同空气成丝的方法可分为单色场和双色场。通常几十到几百飞秒双色场比单色场拥有更高的能量转换效率。但如果激光场包络内载波振荡只有少数个光周期时，不需要二倍频光场的辅助也能产生较强的太赫兹辐射[Kresz,M.,et al.Determination of the carrier-envelope phase of few-cycle laser pulses withterahertz-emission spectroscopy,Nat Phys(2006),2(5):327-331.]。物理过程如下：周期量级光场因为自身具有的光场非对称特征，可以通过光电离和光场对电子加速过程将驱动光频率下转换至太赫兹波段。周期量级光场激发气体等离子体的方法，可以产生单周期的太赫兹辐射。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种波形可控的太赫兹辐射产生装置，该装置产生的太赫兹辐射具有波形和幅度可调的特点。 

本发明的方案如下： 

一种波形可控太赫兹辐射的产生装置，特点在于其构成包括周期量级红外光源，沿该周期量级红外光源的激光输出方向依次是熔融石英楔板对、平面反射镜、凹面反射镜和不锈钢刀片，所述的熔融石英楔板对中的一块熔融石英楔板置于步进电机平移台上，该步进电机平移台在步进电机的驱动下带动该块熔融石英楔板沿楔板长直角边方向移动，所述的不锈钢刀片位于所述的凹面反射镜的焦点外并置于另一台步进电机上，该不锈钢刀片在所述的步进电机的驱动下沿光传播方向移动。 

所述的不锈钢刀片的遮挡使得光丝被阻止，只有未被遮挡的光丝部分产生的太 赫兹辐射在远场被收集探测。 

本发明的原理如下： 

根据光电流模型描述，太赫兹辐射源于非对称光场激发的瞬态电流，在光场作用结束后，仍会有非零的剩余电流存在，电流的运动方向决定了单周期太赫兹电场的极性。通常太赫兹辐射波形依赖于脉冲的载波振荡，因此调节光场的载波包络相位可以控制产生太赫兹的波形。由于光丝的长度通常大于线性聚焦光束的瑞利长度，且不同段丝产生剩余光电流的极性也不一样，因此本发明还提出用刀片控制丝长度的办法，来获得不同极性的太赫兹波形。 

本发明的优点： 

1、本发明采用同时对周期量级脉冲初始载波包络相位与光丝长度的控制方法，可实现太赫兹电场波形的控制。 

2、本发明中采用不锈钢刀片阻断成丝过程的方法可以准确的控制光丝长度，切丝的刀片放置于步进电机上，沿着激光传播方向移动。 

3、周期量级光场不需要叠加二倍频就可产生太赫兹辐射。 

附图说明

图1为本发明波形可控的太赫兹辐射产生装置示意图。 

图2是等离子体光丝照片、刀片挡丝的示意图及不锈钢刀片照片。 

图3是利用本发明装置调节周期量级脉冲载波包络相位测得的一组太赫兹波形数据。 

图4是利用本发明装置调节光丝长度测得的一组太赫兹波形数据。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。 

2、先请参阅图1，图1为本发明波形可控太赫兹辐射的产生装置结构示意图。由图可见，本发明波形可控太赫兹辐射的产生装置，构成包括：周期量级红外光源1，沿该周期量级红外光源1的激光输出方向依次是熔融石英楔板对2、平面反射镜4、凹面反射镜5和不锈钢刀片7，所述的熔融石英楔板对2中的一块熔融石英楔板置于步进电机平移台3上，该步进电机平移台3在步进电机的驱动下带动该块熔融石英楔板沿楔板长直角边方向移动，所述的不锈钢刀片7位于所述的凹面反射镜5 的焦点外并置于另一台步进电机8上，该不锈钢刀片7在所述的另一台步进电机8的驱动下沿光传播方向移动。