激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统和方法，激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统包括依次设置在光路上的激光器、分光镜、光参量放大器、斩波器、第一离轴抛物面反射镜和液体膜，激光器用于发射波长为800nm的激光，800nm的激光经过分光镜分出一束泵浦光和一束探测光，泵浦光入射至光参量放大器后再输出波长为1200nm、1300nm、1400nm、1500nm或1600nm的长波长激光，上述长波长激光经过斩波器后由第一离轴抛物面反射镜后聚焦至液体膜，液体膜处即形成一能够辐射出高强度宽带太赫兹波的太赫兹波辐射源。本发明专利技术创新的应用液体膜产生太赫兹波并且产生效率高，建置成本低、容易维护、稳定性高，弥补了目前高强度宽带太赫兹波产生技术领域的空白。

【技术实现步骤摘要】
激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统和方法
本专利技术涉及太赫兹波产生领域、流体力学领域和激光领域，具体而言，涉及一种激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统和方法。
技术介绍
近几年，随着对太赫兹辐射源的研究，大量的研究成果已经证明了固体晶体、金属材料、气体或者等离子体均是良好的太赫兹辐射源。然而，利用液体特别是液态水或其等离子体产生太赫兹波的研究成果寥寥无几。事实上，液态水作为各种电磁波的来源已经被研究了10多年。例如：通过超短脉冲激光聚焦到包含在细胞、射流或液滴中的水的非线性过程产生高次谐波和白光。此外，激光脉冲辐射的液态水的动力学已经被研究二十多年了。阻碍液态水成为太赫兹辐射源的原因可能是因为液态水在太赫兹频率范围内具有非常强的吸收特性。液态水在1太赫兹时的功率吸收系数约为220cm-1，意味着太赫兹的光子进入1mm厚的水膜中只有一个光子会辐射出来。，由此可见，光子损失非常大并且太赫兹产生效率很低。
技术实现思路
本专利技术提供一种激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统和方法，用以产生高强度宽带太赫兹波。为达到上述目的，本专利技术提供了一种激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统，其包括依次设置在光路上的激光器、分光镜、光参量放大器、斩波器、第一离轴抛物面反射镜和液体膜，其中：所述激光器用于发射波长为800nm的激光，800nm的激光经过所述分光镜分出一束泵浦光和一束探测光，泵浦光入射至所述光参量放大器后再输出波长为1200nm、1300nm、1400nm、1500nm或1600nm的长波长激光，上述长波长激光经过所述斩波器后由所述第一离轴抛物面反射镜后聚焦至所述液体膜，所述液体膜处即形成一能够辐射出高强度宽带太赫兹波的太赫兹波辐射源。在本专利技术的一实施例中，所述液体膜由一液体膜产生装置产生，所述液体膜产生装置包括液体池、第一连接管、水泵、第二连接管、Y型三通分流接头、第一软管、第二软管、第一喷头和第二喷头，所述第一连接管连接在所述液体池与所述水泵之间，所述第二连接管连接在所述水泵与所述Y型三通分流接头之间，所述第一软管连接在所述Y型三通分流接头与所述第一喷头之间，所述第二软管连接在所述Y型三通分流接头与所述第二喷头之间，所述水泵用于抽取所述液体池中的液体并对其进行增压，所述第一喷头、所述第二喷头喷出的两个高压液体柱相向射出并在二者的边缘产生对撞后，于所述第一喷头、所述第二喷头下方形成均匀、连续、稳定的单片花瓣状液体膜，所述液体膜中的液体回流至所述液体池，或者，将上述Y型三通分流接头、第一软管、第二软管、第一喷头和第二喷头替换为一铝合金材质的喷头，该铝合金材质的喷头具有一宽度介于0.1～0.5mm之间、长度为4mm的狭缝。在本专利技术的一实施例中，所述第一喷头、所述第二喷头喷出的两个高压液体柱之间的夹角介于60°～80°之间，所述液体膜的厚度介于50微米～150微米之间。在本专利技术的一实施例中，所述第一连接管、所述第二连接管均为孔径介于5mm～15mm之间的金属连接管，所述水泵为计量泵，所述第一喷头、所述第二喷头均为孔径介于0.1mm～1mm之间的铝合金喷头，所述第一软管、所述第二软管均为孔径介于3mm～10mm之间的乳胶软管。在本专利技术的一实施例中，所述液体池中的液体为浓度为50％的酒精溶液、水、氯化钙或四氯化碳。在本专利技术的一实施例中，所述激光器为飞秒激光放大器，所述斩波器的斩波频率为100～300Hz。在本专利技术的一实施例中，由所述第一离轴抛物面反射镜反射的信号光与所述液体膜所在平面的垂线之间的夹角介于10°～70°之间。在本专利技术的一实施例中，激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统还包括一滤波系统，所述滤波系统包括一第二离轴抛物面反射镜、一硅片、一滤波片和一打孔抛物面镜，所述太赫兹波辐射源发出的太赫兹波经由所述第二离轴抛物面反射镜准直后，再依次经过所述硅片和所述滤波片滤波，之后由所述打孔抛物面镜反射，以得到滤波后的太赫兹波。在本专利技术的一实施例中，激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统还包括一太赫兹波探测系统，所述太赫兹波探测系统包括第一凸透镜、ZnTe晶体、第二凸透镜和自平衡光电探测器，探测光通过所述第一凸透镜后聚焦并与经过所述打孔抛物面镜后聚焦的太赫兹波再共同聚焦于所述ZnTe晶体，之后通过所述第二凸透镜聚焦后再经由所述太赫兹波探测器探测强度。本专利技术还提供了一种应用于上述系统中的激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的方法，其包括以下步骤：S1：所述激光器发射波长为800nm的激光；S2：800nm的激光经过所述分光镜分出一束泵浦光和一束探测光；S3：泵浦光入射至所述光参量放大器后再输出波长为1200nm、1300nm、1400nm、1500nm或1600nm的长波长激光；S4：上述长波长激光经过所述斩波器后由所述第一离轴抛物面反射镜后聚焦至所述液体膜；S5：所述液体膜处形成太赫兹波辐射源并辐射出高强度宽带太赫兹波。本专利技术提供的激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统和方法创新的应用液体膜产生太赫兹波并且产生效率高，系统构成简单、建置成本低、容易维护、稳定性高，弥补了目前高强度宽带太赫兹波产生
的空白，具有较强的科研及实际应用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统的组成示意图(俯视图)；图2为本专利技术中的液体膜产生装置的组成示意图；图3a、图4a、图5a、图6a、图7a分别为1200nm、1300nm、1400nm、1500nm、1600nm的长波长激光对应产生的太赫兹波时域波形；图3b、图4b、图5b、图6b、图7b分别为1200nm、1300nm、1400nm、1500nm、1600nm的长波长激光对应产生的太赫兹波频域波形；图8为本专利技术另一实施例的液体膜产生装置的组成示意图。附图标记说明：1-激光器；2-分光镜；3-光参量放大器；4-斩波器；5-第一离轴抛物面反射镜；6-液体膜；60-铝合金材质的喷头；61-液体池；62-第一连接管；63-水泵；64-第二连接管；65-Y型三通分流接头；66-第一软管；67-第二软管；68-第一喷头；69-第二喷头；7-第二离轴抛物面反射镜；8-硅片；9-滤波片；10-打孔抛物面镜；11-第一凸透镜；12-ZnTe晶体；13-第二凸透镜；14-自平衡光电探测器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术提供的激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统的组成示意图(俯视图)，图2为本专利技术中的液体膜产生装置的组成示意图，如图1、图2所示，本专利技术提供的激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统包括依次设置在光路上的激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统，其特征在于，包括依次设置在光路上的激光器、分光镜、光参量放大器、斩波器、第一离轴抛物面反射镜和液体膜，其中：所述激光器用于发射波长为800nm的激光，800nm的激光经过所述分光镜分出一束泵浦光和一束探测光，泵浦光入射至所述光参量放大器后再输出波长为1200nm、1300nm、1400nm、1500nm或1600nm的长波长激光，上述长波长激光经过所述斩波器后由所述第一离轴抛物面反射镜后聚焦至所述液体膜，所述液体膜处即形成一能够辐射出高强度宽带太赫兹波的太赫兹波辐射源。

【技术特征摘要】
1.一种激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统，其特征在于，包括依次设置在光路上的激光器、分光镜、光参量放大器、斩波器、第一离轴抛物面反射镜和液体膜，其中：所述激光器用于发射波长为800nm的激光，800nm的激光经过所述分光镜分出一束泵浦光和一束探测光，泵浦光入射至所述光参量放大器后再输出波长为1200nm、1300nm、1400nm、1500nm或1600nm的长波长激光，上述长波长激光经过所述斩波器后由所述第一离轴抛物面反射镜后聚焦至所述液体膜，所述液体膜处即形成一能够辐射出高强度宽带太赫兹波的太赫兹波辐射源。2.根据权利要求1所述的激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统，其特征在于，所述液体膜由一液体膜产生装置产生，所述液体膜产生装置包括液体池、第一连接管、水泵、第二连接管、Y型三通分流接头、第一软管、第二软管、第一喷头和第二喷头，所述第一连接管连接在所述液体池与所述水泵之间，所述第二连接管连接在所述水泵与所述Y型三通分流接头之间，所述第一软管连接在所述Y型三通分流接头与所述第一喷头之间，所述第二软管连接在所述Y型三通分流接头与所述第二喷头之间，所述水泵用于抽取所述液体池中的液体并对其进行增压，所述第一喷头、所述第二喷头喷出的两个高压液体柱相向射出并在二者的边缘产生对撞后，于所述第一喷头、所述第二喷头下方形成均匀、连续、稳定的单片花瓣状液体膜，所述液体膜中的液体回流至所述液体池，或者，将上述Y型三通分流接头、第一软管、第二软管、第一喷头和第二喷头替换为一铝合金材质的喷头，该铝合金材质的喷头具有一宽度介于0.1～0.5mm之间、长度为4mm的狭缝。3.根据权利要求2所述的激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统，其特征在于，所述第一喷头、所述第二喷头喷出的两个高压液体柱之间的夹角介于60°～80°之间，所述液体膜的厚度介于50微米～150微米之间。4.根据权利要求2所述的激光激发液体膜产生高强度宽带太赫兹波的系统，其特征在于，所述第一连接管、所述第二连接管均为孔径介于5mm～15mm之间的金属连接管，所述水泵为计量泵，所述第一喷头、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮亮，吴同，康凯，冯世嘉，谭永，蒋广通，张存林，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11