一種基于激光相干合成的太赫茲波產生系統技術方案

本發明專利技術提供一種基于激光相干合成的太赫茲波產生系統，包括：激光相干合成子系統、焦場探測子系統、太赫茲波發產生子系統以及數控終端子系統；通過設置激光相干合成子系統對多路激光進行放大和光束整形，獲得更強大穩定和精確的激光束，以產生更強的太赫茲波源。基于空氣法產生太赫茲波源，能夠根據需要選擇產生太赫茲波的空間位置，并且可以對太赫茲波的指向、偏振、發散角和強度參數進行調控。所述系統基于模塊化設計，結構簡單，容易維護，能夠根據實際需要產生不同種類的特殊光束以及不同強度及分布的太赫茲波。度及分布的太赫茲波。度及分布的太赫茲波。

【技術實現步驟摘要】
一種基于激光相干合成的太赫茲波產生系統


[0001]本專利技術涉及太赫茲波技術和激光相干合成
，尤其涉及一種基于激光相干合成的太赫茲波產生系統。

技術介紹

[0002]將超短激光脈沖聚焦在周圍空氣中直接產生太赫茲波的技術，又稱
‘
空氣法
’
，由于其具備可在遠處(幾公里遠)產生太赫茲波，能夠克服太赫茲波在空氣中的強吸收，以及產生的太赫茲波峰值功率高，頻譜寬等優點，應用前景十分美好，近年來引起了人們的廣泛關注。但是，由于這種方式產生太赫茲波的能量利用效率比較低，太赫茲波產生機理并沒有完全解釋清楚，無法滿足人們需求，人們迫切的想找到能夠提高太赫茲波的能量轉換效率的方法。為此，本領域技術人員進行了很多嘗試，通過改變激光的波長，工作介質以及使用雙色場、外加偏置電場、磁場等諸多方法以增強太赫茲波的產生效率。此外，使用空間光調制器或相位板改變焦場，從而實現控制太赫茲波產生的方法，由于光束調制器件無法承受大功率，使得系統存在無法擬補的缺陷。

技術實現思路

[0003]鑒于此，本專利技術實施例提供了一種基于激光相干合成的太赫茲波產生系統，以消除或改善現有技術中存在的一個或更多個缺陷，解決現有技術中由于光束調制器無法承受大功率限制所產生的太赫茲波強度的問題。
[0004]本專利技術的技術方案如下：
[0005]提供一種基于激光相干合成的太赫茲波產生系統，包括：激光相干合成子系統、焦場探測子系統、太赫茲波發產生子系統以及數控終端子系統。
[0006]激光相干合成子系統包括依次連接的激光器、第一分束器、第一設定數量個相位控制器、光學斬波器、第一設定數量個激光放大器和第一設定數量個激光準直器，每個激光準直器均設置光束位置及定向控制器調節；所述激光器產生激光束，所述激光束由第一分束器分為第一設定數量個子光束，各子光束分別導入相應的相位控制器進行相位調節，通過光學斬波器調制為固定頻率后導入相應的激光放大器進行功率放大，再經相應的激光準直器進行準直發射；
[0007]焦場探測子系統包括第二分束器、第一聚焦透鏡、第一倍頻晶體和光束分析儀；各激光準直器導出的子光束通過所述第二分束器分為兩路，通過反射得到較弱的第一路光，通過透射得到較強的第二路光；所述第一路光子光束通過所述第一聚焦透鏡和所述第一倍頻晶體后導入所述光束分析儀用于檢測所述第一路光中各子光束的焦面強度分布信息、激光束質量因子、相位信息以及位置指向信息；
[0008]太赫茲波發產生子系統包括依次設置的第二聚焦透鏡和第二倍頻晶體，所述第二聚焦透鏡與所述第一聚焦透鏡規格相同，所述第二倍頻晶體與所述第一倍頻晶體規格相同，所述第一聚焦透鏡與所述第一倍頻晶體的間距等于所述第二聚焦透鏡和所述第二倍頻
晶體的間距；所述第二路光的子光束通過所述第二聚焦透鏡和所述第二倍頻晶體后電離空氣產生太赫茲波；
[0009]數控終端子系統至少包括控制器，所述控制器連接各相位控制器、各激光放大器、各光束位置及定向控制器、以及所述光束分析儀，用于根據所述光束分析儀的檢測結果對各子光束的相位、功率、位置和方向進行調控，使所述第二路光中各子光束的光強相等、偏振一致。
[0010]在一些實施例中，所述系統還包括太赫茲波探測子系統，包括：第一離軸拋物面反射鏡、硅片、第二離軸拋物面反射鏡、濾波片、以及太赫茲強度及分布探測器；
[0011]所述第一離軸拋物面反射鏡用于將所述太赫茲波反射并匯聚為一束平行光；
[0012]所述硅片用于對所述平行光進行第一次濾波；
[0013]所述第二離軸拋物面反射鏡用于將所述硅片濾波后的平行光匯聚，通過所述濾波片二次濾波并透射在所述太赫茲強度及分布探測器上進行檢測。
[0014]在一些實施例中，所述控制器還連接所述太赫茲強度及分布探測器，以根據所述太赫茲強度及分布探測器檢測到的太赫茲波強度和分布信息對各子光束的相位、功率、位置和方向進行調控。
[0015]在一些實施例中，所述激光器為飛秒脈沖激光種子源。
[0016]在一些實施例中，所述飛秒脈沖激光種子源產生脈寬為50fs，脈沖重復率為1KHz，線寬為1GHz的種子光。
[0017]在一些實施例中，所述太赫茲強度及分布探測器采用熱釋電探測器或高萊探測器探測所述太赫茲波的強度信息，采用太赫茲相機或太赫茲波陣列傳感器探測所述太赫茲波的分布信息。
[0018]在一些實施例中，所述光學斬波器的頻率與探測器的采樣頻率匹配，所述光學斬波器的頻率為15～20Hz。
[0019]在一些實施例中，所述激光器產生1200～1600nm波長的激光束，相應的，所述第一分束器和所述第二分束器為石英材質。
[0020]在一些實施例中，所述數控終端子系統還包括無線通信模塊，用于遠程訪問和控制。
[0021]在一些實施例中，所述數控終端子系統還包括顯示器模塊，用于顯示所述光束分析儀和所述太赫茲強度及分布探測器的檢測結果。
[0022]本專利技術的有益效果至少是：
[0023]本專利技術所述基于激光相干合成的太赫茲波產生系統中，通過設置激光相干合成子系統對多路激光進行放大和光束整形，獲得更強大穩定和精確的激光束，以產生更強的太赫茲波源。基于空氣法產生太赫茲波源，能夠根據需要選擇產生太赫茲波的空間位置，并且可以對太赫茲波的指向、偏振、發散角和強度參數進行調控。所述系統基于模塊化設計，結構簡單，容易維護，能夠根據實際需要產生不同種類的特殊光束以及不同強度及分布的太赫茲波。
[0024]本專利技術的附加優點、目的，以及特征將在下面的描述中將部分地加以闡述，且將對于本領域普通技術人員在研究下文后部分地變得明顯，或者可以根據本專利技術的實踐而獲知。本專利技術的目的和其它優點可以通過在書面說明及其權利要求書以及附圖中具體指出的
結構實現到并獲得。
[0025]本領域技術人員將會理解的是，能夠用本專利技術實現的目的和優點不限于以上具體所述，并且根據以下詳細說明將更清楚地理解本專利技術能夠實現的上述和其他目的。
附圖說明
[0026]此處所說明的附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本專利技術的限定。在附圖中：
[0027]圖1為本專利技術一實施例所述基于激光相干合成的太赫茲波產生系統的結構示意圖；
[0028]圖2為本專利技術另一實施例所述基于激光相干合成的太赫茲波產生系統的結構示意圖。
[0029]附圖標記說明：
[0030]10：激光相干合成子系統；11：激光器；12：第一分束器；
[0031]13：相位控制器；14：光學斬波器；15：激光放大器；
[0032]16：激光準直器；17：光束位置及定向控制器；20：焦場探測子系統；
[0033]21：第二分束器；22：第一聚焦透鏡；23：第一倍頻晶體；
[0034]24：光束分析儀；30：太赫茲波發產生子系統；31：第二聚焦透鏡；
[0035]32：第二倍頻晶體；40：數控終端子系統本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于激光相干合成的太赫茲波產生系統，其特征在于，包括：激光相干合成子系統，包括依次連接的激光器、第一分束器、第一設定數量個相位控制器、光學斬波器、第一設定數量個激光放大器和第一設定數量個激光準直器，每個激光準直器均設置光束位置及定向控制器調節；所述激光器產生激光束，所述激光束由第一分束器分為第一設定數量個子光束，各子光束分別導入相應的相位控制器進行相位調節，通過光學斬波器調制為固定頻率后導入相應的激光放大器進行功率放大，再經相應的激光準直器進行準直發射；焦場探測子系統，包括第二分束器、第一聚焦透鏡、第一倍頻晶體和光束分析儀；各激光準直器導出的子光束通過所述第二分束器分為兩路，通過反射得到較弱的第一路光，通過透射得到較強的第二路光；所述第一路光子光束通過所述第一聚焦透鏡和所述第一倍頻晶體后導入所述光束分析儀用于檢測所述第一路光中各子光束的焦面強度分布信息、激光束質量因子、相位信息以及位置指向信息；太赫茲波發產生子系統，包括依次設置的第二聚焦透鏡和第二倍頻晶體，所述第二聚焦透鏡與所述第一聚焦透鏡規格相同，所述第二倍頻晶體與所述第一倍頻晶體規格相同，所述第一聚焦透鏡與所述第一倍頻晶體的間距等于所述第二聚焦透鏡和所述第二倍頻晶體的間距；所述第二路光的子光束通過所述第二聚焦透鏡和所述第二倍頻晶體后電離空氣產生太赫茲波；數控終端子系統，至少包括控制器，所述控制器連接各相位控制器、各激光放大器、各光束位置及定向控制器、以及所述光束分析儀，用于根據所述光束分析儀的檢測結果對各子光束的相位、功率、位置和方向進行調控。2.根據權利要求1所述的基于激光相干合成的太赫茲波產生系統，其特征在于，所述系統還包括太赫茲波探測子系統，包括：第一離軸拋物面反射鏡、硅片、第二離軸拋物面反射鏡、濾波片、以及太赫茲強度及分布探測器；所述第一離軸拋物面反射鏡用于將所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣廣通，鄭曉冉，李曄，孫鑫鵬，楊振，王彤璐，許培碩，李川，張志強，李青松，李松柏，徐林，臧彥楠，韓松，雷婕妤，
申請(專利權)人：中國兵器裝備研究院，
類型：發明
國別省市：