45000，150000pa，并通過高萊探測器對太赫茲波能量進行檢測。取各個壓強下的能量平均值做點繪制在圖3b上，將作出的圖像進行歸一化處理，檢測結(jié)果如圖3b所示。
[0035](3)將鍍金(Au)金屬薄膜分別放在充滿He，Ne，N2，Ar的氣室中，通過調(diào)節(jié)氣室的進氣排氣 P，改變氣體的壓強至3，10，30，50，80，100，200，300，400，500,1000,3000，5000，7000，10000，12000，14000，16000，18000，20000，30000，60000，80000，100000，105000，110000，115000，120000，125000，130000，135000，140000，145000，150000pa，并通過高萊探測器對太赫茲波能量進行檢測。取各個壓強下的能量平均值做點繪制在圖3c上，將作出的圖像進行歸一化處理，檢測結(jié)果如圖3c所示。
[0036]實驗(I)的檢測結(jié)果如圖3a所示:低壓強時(3pa—1kpa)時四種氣體中太赫茲信號強度變化明顯，即隨著氣體壓強升高，太赫茲波信號強度總體減弱，1kpa以后信號變化曲線趨于平穩(wěn)，我們對高壓強時(10kpa—150kpa)進行多點采樣測量，信號曲線依然趨于平穩(wěn)。特別的，對于氬氣(Ar)來說，低壓時太赫茲信號強度有一個明顯的最小值，隨后升高最后信號趨于平緩，但大體上四種氣體中信號曲線的趨勢是相同的。
[0037]就圖像總體來說，在四種不同氣體中，其他條件相同的情況下，太赫茲信號強度從大到小排列為:Ar>N2>Ne>He。
[0038]在充滿Ar、N2、Ne氣且為低壓(3pa左右)的氣室中，鍍Ru金屬薄膜出射的太赫茲輻射源的信號強度最高，約是在常壓下N2氣中Ru金屬薄膜產(chǎn)生太赫茲的1.6倍左右;在充滿He氣且為低壓(3pa左右)的氣室中，鍍Ru金屬薄膜出射的太赫茲輻射源的信號強度約是在常壓下N2氣中Ru金屬薄膜產(chǎn)生太赫茲的1.2倍左右。
[0039]實驗(2)的檢測結(jié)果如圖3b所示:檢測結(jié)果與實驗(I)檢測結(jié)果大體一致。在Ar，Ne，He氣中鍍Pt金屬薄膜產(chǎn)生的太赫茲信號強度與Ru金屬薄膜產(chǎn)生的太赫茲信號強度差距不明顯。特別的，在N2氣中，鍍Pt金屬薄膜產(chǎn)生的太赫茲信號強度總體明顯低于在Ru金屬薄膜產(chǎn)生的太赫茲信號。
[0040]實驗(3)的檢測結(jié)果如圖3c所示:鍍Au金屬薄膜產(chǎn)生的太赫茲信號強度明顯低于Ru，Pt。在充滿Ar、N2、Ne、He氣且為低壓(3pa左右)的氣室中，鍍Au金屬薄膜出射的太赫茲輻射源的信號強度約是在常壓下N2氣中Ru金屬薄膜產(chǎn)生太赫茲的0.45倍左右。
[0041]實驗(2)(3)的檢測結(jié)果(見圖3b、圖3c)與實驗(I)檢測結(jié)果大體一致。即在四種不同氣體中，其他條件相同的情況下，太赫茲信號強度從大到小排列為:Ar>N2>Ne>He。最大區(qū)別是鍍膜金屬不同時，其他條件如氣體相同時，在鍍Au金屬薄膜產(chǎn)生的太赫茲信號強度明顯低于Ru，Pt。
[0042]總的來說，可以看出，本實驗氣體為Ar，N2，Ne，He氣，氣室的壓強范圍控制在150kpa以下，金屬薄膜分別為鍍Ru，Pt，Au金屬薄膜。我們得到的三條規(guī)律是:
[0043]a)在四種不同氣體中，其他條件相同的情況下，太赫茲信號強度從大到小排列為:Ar>N2>Ne>He0
[0044]b)在同種氣體不同壓強，其他條件相同的情況下，低壓強時(3pa—1kpa)時氣體中太赫茲信號強度變化明顯，即隨著氣體壓強升高，太赫茲波信號強度總體減弱，1kpa以后信號變化曲線趨于平穩(wěn)。
[0045]c)在鍍膜金屬不同時，其他條件相同的情況下，太赫茲信號強度從大到小排列為:Ru>Pt>Au0
[0046]綜上三組實驗，得出使太赫茲信號最優(yōu)的實驗結(jié)論是:
[0047]在充滿Ar氣且為低壓(3pa左右)的氣室中放置鍍Ru金屬薄膜，其出射的太赫茲輻射源的信號強度最高，約是在常壓下N2氣中Ru金屬薄膜產(chǎn)生太赫茲的1.6倍左右。
[0048]最終得出的幾種使太赫茲信號增強的方案是:
[0049]a)在Ar，N2，Ne，He氣中選擇Ar氣充入氣室中，其他條件相同的情況下，金屬薄膜輻射太赫茲信號強度最大。
[0050]b)將氣室中的壓強調(diào)至接近Opa時，其他條件相同的情況下，金屬薄膜輻射太赫茲信號強度最大。
[0051]c)在Ru、Pt、Au中選擇Ru金屬薄膜，其他條件相同的情況下，輻射太赫茲信號強度最大。
[0052]本發(fā)明探究太赫茲信號強度的方法，具有如下有益效果:
[0053]I)通過對金屬薄膜在飛秒激光的激勵下，太赫茲輻射的能量具有很高的強度，同時能量轉(zhuǎn)換的效率得到顯著地提高，具有廣泛的應(yīng)用前景；
[0054]2)本發(fā)明采用的多種變量調(diào)節(jié)，通過對金屬薄膜的種類，金屬薄膜所在氣體的種類和金屬薄膜所在氣體壓強的改變，測得太赫茲波的強度信號規(guī)律。
[0055]3)本發(fā)明通過對多種條件下測得太赫茲波的強度信號規(guī)律的研究，提供一種具有系統(tǒng)構(gòu)成簡單、購買和維護成本較低和穩(wěn)定性較高的能增強太赫茲波信號強度的系統(tǒng)以及方法。
[0056]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。
[0057]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分布于實施例的裝置中，也可以進行相應(yīng)變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。
[0058]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種利用金屬薄膜產(chǎn)生并增強太赫茲波信號強度的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括激光器、斬波器、太赫茲波探測器、衰減片、凸透鏡、金屬薄膜、氣室和硅片，其中: 激光器、斬波器、衰減片、凸透鏡、氣室、硅片、太赫茲波探測器依次設(shè)置在光路上，金屬薄膜設(shè)置在氣室內(nèi)的亞波長陣列孔結(jié)構(gòu)氧化物模板上，激光器產(chǎn)生的飛秒激光通過斬波器進行斬波后，再經(jīng)過衰減片，最后由凸透鏡聚焦在亞波長陣列孔結(jié)構(gòu)氧化物模板上的金屬薄膜上，獲得太赫茲輻射源;其中氣室內(nèi)的氣體種類和壓強均可調(diào)節(jié)，從氧化物模板出射的太赫茲輻射源，投射到硅片上，并由太赫茲波探測器接收。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用金屬薄膜產(chǎn)生太赫茲并增強太赫茲波信號強度的系統(tǒng)，其特征在于:所述激光器為飛秒激光放大器或飛秒激光振蕩器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用金屬薄膜產(chǎn)生太赫茲并增強太赫茲波信號強度的系統(tǒng)法，其特征在于:所述太赫茲波探測器為熱釋電探測器或高萊探測器。4.一種利用金屬薄膜產(chǎn)生太赫茲并增強太赫茲波信號強度的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、飛秒激光通過頻率為15-20HZ的斬波器進行斬波后，再經(jīng)過衰減片，最后由透鏡聚焦在亞波長陣列孔結(jié)構(gòu)氧化物模板上的金屬薄膜上，獲得太赫茲輻射源，其中氣室內(nèi)的氣體種類和壓強均可調(diào)節(jié)；從氧化物模板出射的太赫茲輻射源，投射到450μπι厚的硅片上，并由太赫茲波探測器接收，其中，激光器、斬波器、衰減片、凸透鏡、氣室、硅片、太赫茲波探測器依次設(shè)置在光路上，金屬薄膜設(shè)置在氣室內(nèi)的亞波長陣列孔結(jié)構(gòu)氧化物模板上； 步驟二、改變氣室內(nèi)氣體的種類和壓強，獲得金屬薄膜產(chǎn)生太赫茲輻射場強與金屬薄膜種類，金屬薄膜所在氣體的種類和金屬薄膜所在氣體壓強的關(guān)系。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用金屬薄膜產(chǎn)生太赫茲并增強太赫茲波信號強度的方法，其特征在于:所述金屬薄膜的材質(zhì)分為多種，其制備方法是利用磁控濺射的方法將釕、鉑、金、鈦、銀或鈀金屬鍍在有亞波長結(jié)構(gòu)的基底材料上制備成表面具有1nm量級粗糙度的金屬薄膜。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用金屬薄膜產(chǎn)生太赫茲并增強太赫茲波信號強度的方法，其特征在于:所述氣室的直徑為220mm，長度為161mm，高度為360.90mm，前窗為直徑38.1mm、5mm厚的石英板，后窗為直徑50.8mm、4.5mm厚的娃片，所述氣室連接有氣體稀釋系統(tǒng)，氣體稀釋系統(tǒng)將純的氣體沖到氣室中或從氣室中導(dǎo)出，實現(xiàn)氣室中的壓強的精準(zhǔn)控制。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用金屬薄膜產(chǎn)生太赫茲并增強太赫茲波信號強度的方法，其特征在于:所述氣體的種類為He，Ne，N2，Ar或其它穩(wěn)定氣體。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用金屬薄膜產(chǎn)生太赫茲并增強太赫茲波信號強度的方法，其特征在于:所述氣體的壓強實驗中控制在150kPa以內(nèi)或更高。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種利用金屬薄膜產(chǎn)生并增強太赫茲波信號強度的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括激光器、斬波器、太赫茲波探測器、衰減片、凸透鏡、金屬薄膜、氣室和硅片，激光器、斬波器、衰減片、凸透鏡、氣室、硅片、太赫茲波探測器依次設(shè)置在光路上，金屬薄膜設(shè)置在氣室內(nèi)的亞波長陣列孔結(jié)構(gòu)氧化物模板上，激光器產(chǎn)生的飛秒激光通過斬波器進行斬波后，再經(jīng)過衰減片，最后由凸透鏡聚焦在亞波長陣列孔結(jié)構(gòu)氧化物模板上的金屬薄膜上，獲得太赫茲輻射源；其中氣室內(nèi)的氣體種類和壓強均可調(diào)節(jié)，從氧化物模板出射的太赫茲輻射源，投射到硅片上，并由太赫茲波探測器接收。
【IPC分類】H01S1/06
【公開號】CN105552692
【申請?zhí)枴緾N201610045352
【發(fā)明人】張亮亮, 吳同, 趙航, 張存林
【申請人】首都師范大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月22日