一种太赫兹辐射源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太赫兹辐射源系统，包括激光器、非线性晶体和散热装置，散热装置包括CVD金刚石衬底；CVD金刚石衬底固定于非线性晶体朝向激光器的一侧表面；激光器出射的泵浦光经CVD金刚石衬后入射至非线性晶体，泵浦光与非线性晶体作用后形成太赫兹波；CVD金刚石衬底用于吸收泵浦光与非线性晶体作用时产生的热量。本申请中，CVD金刚石衬底的存在能够在较大程度上吸收非线性晶体的产热，进而有效控制辐射源系统工作过程中非线性晶体的温度，提升非线性晶体可承受泵浦功率的上限，使得辐射源系统满足高功率连续太赫兹波的输出需求。系统满足高功率连续太赫兹波的输出需求。系统满足高功率连续太赫兹波的输出需求。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹辐射源系统


[0001]本专利技术实施例涉及太赫兹
，尤其涉及一种太赫兹辐射源系统。

技术介绍

[0002]太赫兹波(Terahertz Wave，THz波)，通常是指频率范围处于0.1THz到30THz间的电磁波，该范围恰好处于大多数分子、自由基和离子的转动、振动或平动能级，包含了丰富而且独特的物质细节信息，其在生命科学探索、物质特性等波谱分析成像应用领域呈现出非常广阔的前景。
[0003]太赫兹辐射源是太赫兹
中关键的部分之一。在高分辨率光谱分析、多光谱/高光谱成像及物质识别等应用领域，窄线宽超宽带、小型化、室温下稳定运转的太赫兹源有极大的需求。但当前商用的太赫兹辐射源仍面临太赫兹光谱范围有限、太赫兹波输出线宽较宽导致光谱分辨率低等瓶颈，极大地限制了太赫兹技术在波谱分析、成像探测及生物医学领域的应用。因此，研究和探索高性能、窄线宽和超宽带太赫兹波辐射源成为当前太赫兹科学研究领域的新技术热点之一。
[0004]基于非线性光学差频技术的太赫兹辐射源是一种有效的太赫兹波产生方法，具有无阈值、调谐范围广、结构紧凑和室温运转等优点。现有技术中多利用泵浦激光激发无机非线性晶体来产生太赫兹波，但受限于无机晶体的色散吸收特性，传统基于非线性光学差频技术的太赫兹辐射源输出频率范围大都局限在1
‑
3THz，且相位匹配条件较为苛刻，调谐方式相对复杂，能量转换效率较低。并且，在连续泵浦条件下，晶体内部热积累明显，极易导致晶体热损坏，影响太赫兹辐射源的正常应用需求。
专利技术内容
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种太赫兹辐射源系统，以提升太赫兹辐射源系统中晶体的散热效果，有效控制晶体温度，使得辐射源系统满足高功率连续太赫兹波的输出需求。
[0006]本专利技术实施例提供的太赫兹辐射源系统包括激光器、非线性晶体和散热装置，所述散热装置包括CVD金刚石衬底；
[0007]所述CVD金刚石衬底固定于所述非线性晶体朝向所述激光器的一侧表面；所述激光器出射的泵浦光经所述CVD金刚石衬后入射至所述非线性晶体，所述泵浦光与所述非线性晶体作用后形成太赫兹波；所述CVD金刚石衬底用于吸收泵浦光与所述非线性晶体作用时产生的热量。
[0008]本专利技术实施例中，太赫兹辐射源系统包括激光器、非线性晶体和散热装置，散热装置包括CVD金刚石衬底；CVD金刚石衬底固定于非线性晶体朝向激光器的一侧表面；激光器出射的泵浦光经CVD金刚石衬后入射至非线性晶体，泵浦光与非线性晶体作用后形成太赫兹波；CVD金刚石衬底用于吸收泵浦光与非线性晶体作用时产生的热量。本申请中，CVD金刚石衬底的存在能够在较大程度上吸收非线性晶体的产热，进而有效控制辐射源系统工作过程中非线性晶体的温度，提升非线性晶体可承受泵浦功率的上限，使得辐射源系统满足高
功率连续太赫兹波的输出需求
附图说明
[0009]图1为本专利技术实施例提供的一种太赫兹辐射源系统的结构示意图；
[0010]图2为本专利技术实施例提供的另一种太赫兹辐射源系统的结构示意图；
[0011]图3为图2所示太赫兹辐射源系统中散热装置的结构示意图；
[0012]图4为图2所示太赫兹辐射源系统中散热装置的拆解结构示意图；
[0013]图5为本专利技术实施例提供的一种非线性晶体的热分布仿真图；
[0014]图6为本专利技术实施例提供的另一种非线性晶体的热分布仿真图；
[0015]图7为本专利技术实施例提供的不同泵浦功率下非线性晶体中心最高温度变化曲线图；
[0016]图8为本专利技术实施例提供的不同泵浦功率下非线性晶体边缘最低温度变化曲线图；
[0017]图9为本专利技术实施例提供的一种太赫兹辐射源系统的输入输出功率曲线图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0019]基于
技术介绍
中所说的现有技术的缺陷，本专利技术实施例提供了一种太赫兹辐射源系统，可用于产生太赫兹波，该太赫兹辐射源系统可用于高分辨率光谱分析、多光谱/高光谱成像及物质识别等领域。图1为本专利技术实施例提供的一种太赫兹辐射源系统的结构示意图，如图1中所示，该系统包括：激光器1、非线性晶体2和散热装置3，散热装置3包括CVD金刚石衬底4；CVD金刚石衬底4固定于非线性晶体2朝向激光器1的一侧表面；激光器1出射的泵浦光经CVD金刚石衬底4后入射至非线性晶体2，泵浦光与非线性晶体2作用后形成太赫兹波；CVD金刚石衬底4用于吸收泵浦光与非线性晶体2作用时产生的热量。
[0020]本申请中的太赫兹辐射源系统中太赫兹波的产生的原理是利用两束波长接近的泵浦光在非线性晶体2中满足相位匹配时差频产生波长在太赫兹区域的辐射源。其中，激光器1即用于提供差频作用时所需的泵浦光，泵浦光入射至非线性晶体2内部发生差频作用后产生太赫兹波。当泵浦光的线宽和功率等不同时，产生的太赫兹波的带宽和功率等参数也就不同，本领域技术人员可以理解上述太赫兹波产生的详细原理，本专利技术实施例中对此不再赘述。
[0021]如图1中所示，太赫兹辐射源系统中还设置有散热装置3，散热装置3用于吸收并导出非线性晶体2的热量。其中，本申请中，利用CVD金刚石衬底4作为非线性晶体2的散热装置3，具体可在非线性晶体2的一侧设置CVD金刚石衬底4。CVD金刚石即化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition)金刚石，CVD金刚石是一种人造金刚石，其是利用含碳气体(如甲烷)和氢气的混合物在高温和低于标准大气压的压力下被激发分解，形成等离子态碳原子，进而在基体上沉积交互生长形成的聚晶金刚石。CVD金刚石具有极高的热导率，同时又是较好的绝缘材料，利用CVD金刚石能够在较大程度上吸收非线性晶体2的产热，进而有
效控制辐射源系统工作过程中非线性晶体2的温度，提升非线性晶体2可承受泵浦功率的上限，使得辐射源系统满足高功率连续太赫兹波的输出需求。
[0022]另外，需要说明的一点是，本申请中，CVD金刚石衬底4位于非线性晶体2靠近激光器1的一侧，并与非线性晶体2贴合固定。激光器1出射的泵浦光先入射至CVD金刚石衬底4表面，经过CVD金刚石衬底4后到达非线性晶体2。CVD金刚衬底石的光透过率较高，几乎不会造成泵浦光的衰减，能够保证入射至非线性晶体2的泵浦光的光束质量，也不会影响太赫兹波的出射情况。
[0023]其中，本专利技术实施例不限定CVD金刚石衬底4与非线性晶体2的固定方式，本领域技术人员可根据实际需求选择任意固定方式。
[0024]示例性的，在可能的实施例中，非线性晶体2与CVD金刚石衬底4之间可通过导热胶(图中未示出)粘合。
[0025]为了提升CVD金刚石衬底4对非线性晶体2内部热量导出的效果，可设置二者之间通过导热胶粘合固定。利用导热胶进行粘合能够保证C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹辐射源系统，其特征在于，包括激光器、非线性晶体和散热装置，所述散热装置包括CVD金刚石衬底；所述CVD金刚石衬底固定于所述非线性晶体朝向所述激光器的一侧表面；所述激光器出射的泵浦光经所述CVD金刚石衬后入射至所述非线性晶体，所述泵浦光与所述非线性晶体作用后形成太赫兹波；所述CVD金刚石衬底用于吸收泵浦光与所述非线性晶体作用时产生的热量。2.根据权利要求1所述的太赫兹辐射源系统，其特征在于，所述散热装置还包括水冷结构，所述水冷结构内部设置有水流通道，所述水流通道的两端分别连接有进液口和出液口；所述水冷结构包围所述CVD金刚石衬底，以对所述CVD金刚石衬底降温。3.根据权利要求2所述的太赫兹辐射源系统，其特征在于，所述水冷结构包括水冷基板和水冷盖板；所述水冷基板包括第一通光孔径，所述CVD金刚石衬底背离所述非线性晶体的一侧表面与所述水冷基板固定；所述非线性晶体在所述水冷基板上的正投影位于所述第一通光孔径覆盖的区域内；所述水冷盖板包括第二通光孔径，所述水冷盖板覆盖所述CVD金刚石朝向所述非线性晶体的一侧表面并与所述水冷基板固定；所述非线性晶体的部分区域从所述第二通光孔径中暴露。4.根据权利要求3所述的太赫兹辐射源系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王与烨，王泽龙，徐德刚，邓建钦，
申请(专利权)人：中电科思仪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：