基于激光等离子体的太赫兹辐射源研究

作     者：唐福 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周小为

授予年度：2018年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

主      题：太赫兹源 相干探测方法 等离子体 固体靶 

摘      要：太赫兹技术已广泛应用于国防安检、生物诊断、医疗成像等领域。随着技术的进一步发展,对于高功率宽频谱太赫兹源的需求也更加迫切。传统的太赫兹源如光电导天线以及晶体光整流,不仅功率低,频谱也很窄。基于激光等离子体的太赫兹源由于其具有宽频谱,高功率的特点,近年来受到了国内外研究者的广泛关注。论文基于激光等离子体相互作用原理,开展了激光气体靶以及固体靶太赫兹辐射源的研究。主要内容包括以下几个方面:(1)开展了空气环境下双色激光场太赫兹源实验。并用光谱编码单发探测技术对整个系统进行了快速优化,BBO晶体的最佳优化位置为距离透镜51.8 cm处。(2)对三种宽频太赫兹相干探测方法进行了研究。发现空气相干探测法需要较强的探测光能量,这会相对较少泵浦光的能量;BBO-空气相干探测法虽然可实现较低探测光能量下的相干探测,但晶体倍频效率较高,易使光电倍增管(PMT)饱和损坏;空气偏压的探测方法效果较好,经优化后信噪比可达40 dB,谱宽0.1-8 THz。经过对比,选择了空气偏压探测法作为后续高压气体靶实验的探测方法。(3)开展了氮气在高压环境下的双色激光场太赫兹源实验。发现随着压力上升,等离子体密度增加,太赫兹波的强度整体呈下降趋势,但在193 kPa压力处出现了信号增强,经过傅里叶变换,其频谱宽度为0.1-10 THz,信噪比43 dB,优于实验中同等入射激光条件下空气中的产生结果。表明对于氮气环境,存在一个最佳气压条件,使得太赫兹波辐射最强。(4)开展了基于激光与固体靶相互作用太赫兹源的相关研究。主要论述了该研究的前期工作。包含基于千赫兹重复频率的连续运动靶的设计制作,太赫兹波强度观测系统的搭建以及通过Labview软件对相关运动控制程序的编写等。