[实用新型]基于荧光辐射的利用液态水探测太赫兹波的系统

说明书

本实用新型公开了一种基于荧光辐射的利用液态水探测太赫兹波的系统，该系统包括激光器、分光镜、斩波器、平面反射镜、第一凸透镜、BBO倍频晶体、第一离轴抛物面反射镜、太赫兹滤波片、第二离轴打孔抛物面反射镜、第二凸透镜、液体膜、第三凸透镜、带通滤波片和光电倍增管。本实用新型中使用的液体膜具有连续、稳定、流速固定、外形无变化的特点，并且损伤阈值高、持续性强，本实用新型的系统构成简单、建置成本低、稳定性高、可修复性强并且容易维护，本实用新型在非相干探测领域中具有极高的灵敏度，更极大的发展了液体介质在探测太赫兹波领域的应用，具有较强的科研及实际应用价值。

技术领域

本实用新型涉及太赫兹波领域，具体而言，涉及一种基于荧光辐射的利用液态水探测太赫兹波的系统。

背景技术

随着太赫兹探测技术的发展，大量的研究成果已经证明了光电导天线、电光晶体、气体均是良好的太赫兹探测手段。

20世纪80年代就有人利用天线结构探测了太赫兹脉冲。作为探测光的飞秒激光脉冲和太赫兹脉冲同时聚焦在两电极之间的基片上，利用探测脉冲对THz脉冲电场进行取样即可记录太赫兹脉冲的时域波形。然而，受半导体材料载流子寿命和动量弛豫时间的影响，这一技术的高频响应受到了限制。电光晶体探测是一种常用的探测太赫兹波的手段。飞秒激光脉冲作为探测光，与太赫兹脉冲共线作用到电光晶体上，探测光在电光晶体中受到太赫兹脉冲电场的调制后其偏振态发生了变化，通过检测偏振态的变化，可以间接测量太赫兹脉冲电场的波形。但是该种方法需要严格的相位匹配条件，且电光晶体成本高，损伤阈值低。空气等离子体对太赫兹波进行探测即利用气体的非线性效应探测太赫兹波，通过探测太赫兹场致二次谐波的强度进而间接探测太赫兹脉冲电场。该方法对探测光能量要求较高，需要达到空气激发阈值，并且响应灵敏度低。

2018年，液态水在太赫兹驱动下的瞬态双折射的响应被报导，其利用差分探测器可以感测太赫兹波能量。但是基于这种原理液态介质对太赫兹波的响应灵敏度极低，因此该种方法很难发展成一种具有实用价值的探测手段。阻碍液态水成为太赫兹探测技术的原因可能是因为以下三点：

(一)电光晶体这样的固体探测原理是利用探测晶体二阶非线性效应导致的探测光瞬态双折射，而液体均具有各向同性的特性，故无该效应，所以本领域学者先前未曾考虑基于液体的非线性效应而发展太赫兹波的探测技术。

(二)液体介质在太赫兹驱动下的瞬态双折射响应灵敏度极低，故难以利用传统的瞬态双折射原理下的平衡探测技术探测太赫兹波。

(三)本文利用太赫兹与探测光在水中等离子体中的非线性效应导致的 400nm荧光辐射探测太赫兹波能量，需要实现探测光对液体介质电离形成等离子体。因此如果将水封闭在承载容器中(例如：石英材质的液体皿)，容器在承载液体等离子体时极易损伤。因此基于无承载容器的前提下，保持液体的稳定是本实用新型的基础。

实用新型内容

液态水具有很强的三阶非线性系数，为将液态水应用于太赫兹探测提供了理论基础。本实用新型提供的基于荧光辐射的利用液态水探测太赫兹波的系统就是利用液态水对太赫兹波的强度进行探测，本实用新型的响应灵敏度可以到达1kv/cm，可以应用于较弱的太赫兹辐射的感测。

本实用新型提供一种基于荧光辐射的利用液态水探测太赫兹波的系统，用以解决上述现有技术中的至少一个问题。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种基于荧光辐射的利用液态水探测太赫兹波的系统，其包括激光器、分光镜、斩波器、平面反射镜、第一凸透镜、BBO倍频晶体、第一离轴抛物面反射镜、太赫兹滤波片、第二离轴打孔抛物面反射镜、第二凸透镜、液体膜、第三凸透镜、带通滤波片和光电倍增管，其中：