一种增强飞秒激光脉冲产生太赫兹波辐射的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN104112975104112975A(43)申请公布日2014.10.22(21)申请号201310133815.2(22)申请日2013.04.17(71)申请人杜海伟地址455000河南省安阳市殷都区东良村申请人杨楠(72)发明人杜海伟杨楠(51)Int.Cl.H01S3/10(2006.01)H01S3/094(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书2页说明书2页附图1页附图1页(54)发明名称一种增强飞秒激光脉冲产生太赫兹波辐射的方法(57)摘要本发明公开了一种增强飞秒激光脉冲与气体原子作用产生太赫兹波脉冲的方法。该方法利用高功率飞秒激光脉冲通过透镜聚焦，利用非线性晶体产生激光二次谐波，激光脉冲的基频波和二次谐波共同电离气体原子，产生等离子体和太赫兹波脉冲辐射。该过程产生的激光余光被离轴抛物面镜进行第二次聚焦产生等离子体和太赫兹波脉冲。通过改变第一个等离子体产生的太赫兹波脉冲的传播距离，来改变它和第二个等离子体产生的太赫兹波脉冲的相位差，使得这两次产生的太赫兹波脉冲得到相干叠加，从而产生更强的太赫兹波脉冲辐射。CN104112975ACN1042975ACN104112975A权利要求书1/1页1.一种利用双色飞秒激光脉冲产生太赫兹波脉冲辐射的方法，其特征在于：双色飞秒激光脉冲即基频激光脉冲和由偏硼酸钡晶体倍频作用产生的倍频激光脉冲；双色飞秒激光脉冲两次聚焦电离气体原子产生等离子体和太赫兹波脉冲辐射；改变第一个等离子体产生的太赫兹波脉冲传播的距离，使得其与第二个等离子体产生的太赫兹波脉冲发生相干相长。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：第二个等离子体由第二个90度离轴抛物面镜聚焦激光脉冲产生，并同时产生太赫兹波脉冲辐射；第二个等离子体产生的太赫兹波脉冲由第三个离轴抛物面镜准直；这两个离轴抛物面镜固定在平移台上，通过微调平移台，来改变第一个等离子体产生的太赫兹波脉冲的传播距离。2CN104112975A说明书1/2页一种增强飞秒激光脉冲产生太赫兹波辐射的方法1.技术领域[0001]本发明属于光电应用领域，主要涉及利用飞秒激光脉冲产生太赫兹波脉冲的方法。2.背景技术[0002]太赫兹波即频率位于0.1-10太赫兹(1太赫兹＝1012赫兹)的电磁波，在电磁波谱中位于微波和红外之间，属于远红外电磁波。飞秒激光脉冲即脉冲宽度在几飞秒到几百飞秒之间的激光脉冲。由于飞秒激光脉冲的超短时间特性，它能产生较高的峰值功率。具有高脉冲能量的飞秒激光脉冲(脉冲能量大于几百微焦)与气体原子作用，激光电场可以电离气体原子产生自由电子和离子，即形成等离子体。等离子体寿命为几十微秒。该过程可以产生太赫兹波辐射。利用双色飞秒激光脉冲(基频光和其倍频光)与气体原子作用，气体原子被离化后，电子在激光电场中被加速形成光电流，这种光电流是一种快速振荡的电流，其时间长度约为激光脉冲的时间长度，这种振荡电流产生的电磁波辐射即为太赫兹波辐射。这种太赫兹波辐射是脉冲型辐射，其重复频率与飞秒激光脉冲重复一致。太赫兹波脉冲宽度由激光脉冲宽度决定。3.发明内容[0003]双色飞秒激光脉冲电离气体原子后，产生等离子体和太赫兹波脉冲辐射，经过等离子体的散射作用，激光脉冲波形和脉冲相干性发生变化。当激光脉冲能量足够高时，经过等离子体的激光的余光聚焦，仍然可以离化气体原子，产生等离子体和太赫兹波辐射。这两个等离子体分别产生的太赫兹波脉冲没有固定的相位关系，可能是相干相消，也可能是相干相长。[0004]本发明方法即通过改变第一个等离子体产生的太赫兹波脉冲的传播距离，来改变两个等离子体分别产生的太赫兹波脉冲的相位关系，实现二者的相干相长。从而增强了太赫兹波辐射的产生。由色散关系可知，激光和太赫兹波脉冲在空气中传播速度不同。并且激光脉冲传播距离的微小改变，不会改变激光脉冲的光学性能。因此这个距离不会改变激光脉冲第二次聚焦产生太赫兹波脉冲辐射的规律。这个距离同时改变了第一个等离子体产生的太赫兹波脉冲传播到第二个等离子体时的相位，因此可以使得两次产生的太赫兹波脉冲产生相干相长，使得太赫兹波转换效率增高。4.附图说明[0005]下面结合附图对本发明进一步说明。[0006]附图是实现本发明方法的具体光路图。图中各部分说明如下：[0007]1)lens为聚光透镜，用来聚焦激光脉冲产生等离子体，透镜焦距范围为10厘米到20厘米；BBO为较薄的偏硼酸钡晶体，化学式为β-BaB2O4，其厚度由飞秒激光脉冲宽度决定，取值范围在几十微米到几百微米；plasma1是飞秒激光脉冲电离气体原子产生的第一3CN104112975A说明书2/2页个等离子体；OAP1，OAP2，OAP3均为90度离轴抛