【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太赫兹波辐射的，具体涉及一种高能脉冲太赫兹波辐射装置。
技术介绍
1、高能太赫兹脉冲从材料科学、光谱学到医学成像领域都有许多应用，更加高效与轻便的高能太赫兹辐射装置仍然是太赫兹技术大规模应用亟需的关键技术。早在2002年，hebling团队首次提出了用于实现速度匹配的倾斜波前太赫兹辐射法。他认为通过光学整流产生超短太赫兹脉冲辐射的效率取决于泵浦激光与生成的太赫兹波的速度匹配，若二者相等，则辐射效率最高，反之，则效率较低。他的方案中实现速度匹配的关键在于脉冲前沿相对于脉冲波前的倾斜，根据惠更斯原理会在垂直于脉冲前沿的方向产生传播相速度为的太赫兹辐射，而泵浦激光传播群速度为其在太赫兹传播方向上的投影速度为显然，这个速度要与太赫兹传播相速度相等。所以，通过选择合适的倾斜角β，在太赫兹波介电常数远大于泵浦激光介电常数的材料中实现速度匹配是可行的。
2、相位匹配是增强非线性相互作用的关键条件，优质非线性晶体铌酸锂中的太赫兹波折射率过大(5左右)导致飞秒泵浦激光(折射率2.3左右)与太赫兹波的相位匹配无法实现。倾斜波前太赫兹辐射的产生原理在于通过定制光栅使泵浦激光的传播方向与波前形成一定夹角，从而实现泵浦激光在晶体中太赫兹辐射的传播方向(垂直于波前方向)上的群速度投影与太赫兹波的传播相速度相等，增加了二者的有效相互作用长度，从而极大增加太赫兹辐射效率，称为准相位匹配技术。
3、现有技术部分采用外置的光栅及配套的光学系统对泵浦激光进行波前倾斜处理，其装置结构较为复杂导致不易操作，既会在激光传播过程引入较大
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高能脉冲太赫兹波辐射装置。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术的一个方面，提供了一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，包括光栅以及电光晶体；
4、所述光栅设置在电光晶体的迎光面上，光栅周期d根据所使用的泵浦激光中心波长λ、电光晶体的折射率n以及所需倾斜角β设置，具体为：d＝λ/(n*sinβ)；
5、所述电光晶体的光轴方向与光栅方向一致；
6、所述电光晶体的厚度根据所选用的材料的太赫兹辐射脉冲的时域辐射强度随在电光晶体中传播距离的变化趋势，以及实际需求的太赫兹辐射脉冲的时域辐射强度设置；
7、泵浦激光以平行于电光晶体的光轴及光栅的偏振方向入射至光栅前表面。
8、作为优选的技术方案，采用多晶硅作为光栅。
9、作为优选的技术方案，还包括粘合层，当电光晶体与光栅不能粘合时采用粘合层将光栅粘附在电光晶体的迎光面上。
10、作为优选的技术方案，采用铌酸锂或gap作为电光晶体。
11、作为优选的技术方案，还包括聚焦装置，所述聚焦装置设置于电光晶体的后表面，用于聚焦0级及±1级共三个衍射级的太赫兹辐射脉冲。
12、作为优选的技术方案，所述光栅的刻槽深度和占空比根据确定好的泵浦激光中心波长、光栅周期、多晶硅折射率以及电光晶体折射率，以±1衍射级的衍射能量最高为优化目标通过仿真确定。
13、作为优选的技术方案，所述光栅直接在电光晶体的迎光面上刻蚀得到。
14、本专利技术的另一个方面，还提供了一种高能脉冲太赫兹波辐射产生方法，包括以下步骤：
15、对电光晶体内部发生的非线性相互作用进行数值仿真；
16、根据数值仿真结果计算出太赫兹辐射脉冲的时域辐射强度随在电光晶体中传播距离的变化趋势，选择出实际需求的太赫兹辐射脉冲的时域辐射强度对应的电光晶体厚度；
17、根据所使用的泵浦激光的中心波长λ、电光晶体的折射率n和所需倾斜角β计算出光栅周期d，具体为：d＝λ/(n*sinβ)；所述光栅的刻槽深度和占空比以±1衍射级的衍射能量最高为优化目标通过仿真确定；
18、将光栅设置于电光晶体的迎光面上，其中电光晶体的光轴方向与光栅方向一致；
19、将泵浦激光以平行于光轴及光栅的偏振方向入射至光栅前表面，在电光晶体后表面聚焦出射的太赫兹辐射脉冲。
20、作为优选的技术方案，将光栅直接刻蚀在电光晶体的迎光面上；当电光晶体无法刻蚀且与光栅之间无法粘合时，采用粘合层将光栅粘附在电光晶体的迎光面上。
21、作为优选的技术方案，采用铌酸锂或gap作为电光晶体，采用多晶硅作为光栅。
22、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
23、(1)本专利技术将实现波前倾斜的光栅集成在非线性晶体前表面，消除了额外光学系统带来的更大体积与成像误差，大大简化了倾斜波前太赫兹辐射装置，易于集成各种功能器件，同时保留现有技术的所有优点。
24、(2)本专利技术采用泵浦激光正入射的方式，通过衍射光栅使得激光能量分布在0级及±1级共三个衍射级。±1级衍射角均为63°且完全对称，二者可在垂直于晶体表面方向产生同步的太赫兹辐射。同时激光的0级衍射分量在前表面一个相干长度内也可以产生同方向上同步传播的太赫兹辐射。这三处太赫兹辐射产生于晶体不同空间，辐射过程互不影响，且有着相同传播相速度，故而可以打破现有物理限制，通过聚焦装置聚焦后理论上可将太赫兹辐射单脉冲能量从现有上限值提升到200％-300％，泵浦激光利用效率高，更加节能。
25、(3)本专利技术同时选用了特定的高折射率光栅材料，并经过参数优化提高了±1级衍射效率。通过数值仿真模拟了晶体内部太赫兹辐射产生过程，并以此为依据确定了最佳的晶体厚度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征在于，包括光栅以及电光晶体；
2.根据权利要求1所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征在于，采用多晶硅作为光栅。
3.根据权利要求1所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征在于，还包括粘合层，当电光晶体与光栅不能粘合时采用粘合层将光栅粘附在电光晶体的迎光面上。
4.根据权利要求1所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征在于，采用铌酸锂或GaP作为电光晶体。
5.根据权利要求1所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征在于，还包括聚焦装置，所述聚焦装置设置于电光晶体的后表面，用于聚焦0级及±1级共三个衍射级的太赫兹辐射脉冲。
6.根据权利要求1所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征在于，所述光栅的刻槽深度和占空比根据确定好的泵浦激光中心波长、光栅周期、多晶硅折射率以及电光晶体折射率，以±1衍射级的衍射能量最高为优化目标通过仿真确定。
7.根据权利要求1所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征在于，所述光栅直接在电光晶体的迎光面上刻蚀得到。
8.一
9.根据权利要求8所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射产生方法，其特征在于，将光栅直接刻蚀在电光晶体的迎光面上；当电光晶体无法刻蚀且与光栅之间无法粘合时，采用粘合层将光栅粘附在电光晶体的迎光面上。
10.根据权利要求8所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射产生方法，其特征在于，采用铌酸锂或GaP作为电光晶体，采用多晶硅作为光栅。
...【技术特征摘要】
1.一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征在于，包括光栅以及电光晶体；
2.根据权利要求1所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征在于，采用多晶硅作为光栅。
3.根据权利要求1所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征在于，还包括粘合层，当电光晶体与光栅不能粘合时采用粘合层将光栅粘附在电光晶体的迎光面上。
4.根据权利要求1所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征在于，采用铌酸锂或gap作为电光晶体。
5.根据权利要求1所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征在于，还包括聚焦装置，所述聚焦装置设置于电光晶体的后表面，用于聚焦0级及±1级共三个衍射级的太赫兹辐射脉冲。
6.根据权利要求1所述的一种高能脉冲太赫兹波辐射装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王天武，孔默阳，
申请(专利权)人：广东大湾区空天信息研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。