一种太赫兹辐射源系统

技术领域

本发明实施例涉及太赫兹技术领域，尤其涉及一种太赫兹辐射源系统。

背景技术

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。

太赫兹辐射源是太赫兹技术领域中关键的部分之一。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。

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。

本发明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；

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。

本发明实施例中，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

图1为本发明实施例提供的一种太赫兹辐射源系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种太赫兹辐射源系统的结构示意图；

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；

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；

图5为本发明实施例提供的一种非线性晶体的热分布仿真图；

图6为本发明实施例提供的另一种非线性晶体的热分布仿真图；

图7为本发明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；

图8为本发明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；

图9为本发明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

下面结合附图和实施例对本发明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发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

基于背景技术中所说的现有技术的缺陷，本发明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为本发明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。

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，本发明实施例中对此不再赘述。

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。

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。

其中，本发明实施例不限定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。

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。

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CVD金刚石衬底4和非线性晶体2之间的贴合效果，使得非线性晶体2一侧与CVD金刚石衬底4完全贴合，非线性晶体2的热量能够较大程度传递至CVD金刚石衬底4。

其中，本领域技术人员可根据实际应用需求选择不同类型的导热胶，例如有机硅导热胶或环氧树脂导热胶等，但不限于此。

可选的，在将CVD金刚石衬底4与非线性晶体2固定之前，还可对CVD金刚石衬底4进行抛光处理，具体可对CVD金刚石衬底4与非线性晶体2贴合的一侧表面以及背离非线性晶体2的一侧表面进行光学抛光，进一步提高CVD金刚石衬底4的光透过率。

其中，本发明实施例提供的太赫兹辐射源系统还可包括本领域技术人员可以想到的任意部件，例如用于探测系统产生的太赫兹波功率的太赫兹波探测器5等，本发明对此不赘述也不限定。另外，需要说明的一点是，本申请中附图仅用于示意各部件的相对位置关系，并非实际情况下各部件的尺寸。

本发明实施例中，太赫兹辐射源系统包括激光器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。本申请中，CVD金刚石衬底4的存在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。

图2为本发明实施例提供的另一种太赫兹辐射源系统的结构示意图，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，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，可参考图2～图4，在可能的实施例中，散热装置3还可包括水冷结构6，水冷结构6内部设置有水流通道(图中未示出)，水流通道的两端分别连接有进液口7和出液口8；水冷结构6包围CVD金刚石衬底4，以对CVD金刚石衬底4降温。

如图2～图4中所示，在本实施例中，非线性晶体2的散热装置3包括CVD金刚石衬底4和水冷结构6，水冷结构6包围CVD金刚石衬底4，由CVD金刚石衬底4和水冷结构6配合导出非线性晶体2产生的热量。需要说明的是，此处所说的包围是水冷结构6覆盖部分CVD金刚石衬底4的裸露表面。可以理解的是，泵浦光的入射路径不能被水冷结构6阻挡，在设置水冷结构6时，应在水冷结构6中预留出部分通孔，水冷结构6与CVD金刚石衬底4贴合后，泵浦光能够从通孔处入射至CVD金刚石衬底4，进而射入非线性晶体2。

其中，水冷结构6中设置有水流通道(图中未示出)、进液口7和出液口8，水流通道的两端分别连接进液口7和出液口8。在太赫兹辐射源系统的工作过程中，冷却液可在通过进液口7和出液口8在水流通道中流通，进而通过冷却液高效导出CVD金刚石衬底4的热量，进一步提升非线性晶体2的降温效果。

可以理解的是，冷却液的来源可以是外接冷却设备，本发明实施例不限定外接冷却设备的具体设置方式，在实际应用中，本领域技术人员可根据实际需求进行设置。另外，通过调整冷却液的设定温度和流速，能实现对不同泵浦强度下非线性晶体2温度的灵活调控，尽可能避免系统工作时非线性晶体2的热损伤问题，提升系统稳定性。

其中，本发明实施例不限定水冷结构6的具体设置方式，本领域技术人员可根据实际需求进行设置，保证水冷结构6包围CVD金刚石衬底4即可。

可继续参考图2～图4，示例性的，在可能的实施例中，水冷结构6可包括水冷基板9和水冷盖板10；水冷基板9包括第一通光孔径11，CVD金刚石衬底4背离非线性晶体2的一侧表面与水冷基板9固定；非线性晶体2在水冷基板9上的正投影位于第一通光孔径11覆盖的区域内；水冷盖板10包括第二通光孔径12，水冷盖板10覆盖CVD金刚石朝向非线性晶体2的一侧表面并与水冷基板9固定；非线性晶体2的部分区域从第二通光孔径12中暴露。

如图2～图4中所示，水冷结构6由水冷基板9和水冷盖板10构成，水冷基板9中设置有第一通光孔径11，水冷盖板10中设置有第二通光孔径12，第一通光孔径11和第二通光孔径12即位于泵浦光的入射路径中，保证泵浦光经CVD金刚石衬底后4射入非线性晶体2，同时保证产生的太赫兹正常出射。

需要说明的是，在将CVD金刚石衬底4与水冷结构6固定之前，CVD金刚石衬底4与非线性晶体2已经相互粘合为一体结构。其中，可定义CVD金刚石衬底4背离非线性晶体2的一侧表面为CVD金刚石衬底4的第一表面41，CVD金刚石衬底4朝向非线性晶体2的一侧表面为CVD金刚石衬底4的第二表面42，非线性晶体2固定于CVD金刚石衬底4的第二表面42。

继续参考图2～图4，CVD金刚石衬底4的第一表面41与水冷基板9贴合固定，水冷基板9与CVD金刚石衬底4的第一表面41贴合时，应使得非线性晶体2在水冷基板9上的正投影位于第一通光孔径11覆盖的区域内，进而保证非线性晶体2接收泵浦光的区域不会被水冷基板9遮挡。

CVD金刚石衬底4的第二表面42与水冷盖板10贴合固定，可以理解的是，由于非线性晶体2设置于第二表面42，此处水冷基板9可覆盖CVD金刚石衬底4第二表面42裸露的区域，使得非线性晶体2的部分区域能够第二通光孔径12中暴露出来，进而保证经非线性晶体2后形成的太赫兹的出射区域不会被会水冷盖板10遮挡。

此种设置方式下，水冷基板9和水冷盖板10配合，能够使得水冷结构6与CVD金刚石衬底4有较大的接触面积，提升整个系统的散热效果。

其中，水冷基板9和水冷盖板10之间的固定方式不限，本领域技术人员可根据实际需求进行设置，例如利用导热胶将二者粘合固定；或者采用螺纹连接方式将水冷基板9和水冷盖板10固定等，但不限于此。

可选的，可继续参考图2～图4，水冷基板9还可包括凹槽13，第一通光孔径11位于凹槽13内；沿泵浦光的入射方向，CVD金刚石衬底4的厚度与凹槽13的厚度相同；CVD金刚石衬底4背离非线性晶体2的一侧表面贴合设置于凹槽13内。

如图2～图4中所示，本实施例中，可在水冷基板9中设置凹槽13，凹槽13用于放置CVD金刚石衬底4，CVD金刚石衬底4的第一表面41可贴合凹槽13设置。第一通光孔径11即位于凹槽13内。

其中，需要说明的一点是，本实施例中，可设置CVD金刚石衬底4的厚度与凹槽13的高度相同。具体来说，可定义泵浦光的垂直入射方式为第一方向X，可设置CVD金刚石衬底4在第一方向X的厚度与凹槽13在第一方向X的厚度相同，如此，CVD金刚石衬底4整体能够全部位于凹槽13内部，CVD金刚石衬底4的第二表面42与水冷基板9靠近水冷盖板10的表面在同一平面内。在将水冷盖板10覆盖于CVD金刚石衬底4第二表面42后，除通光孔径区域处裸露的CVD金刚石衬底4，其他区域的CVD金刚石衬底4外表面全部被水冷结构6包围。

当然，图2～图4中仅示例性的示出了一种可选的水冷基板9和水冷盖板10的具体设置方式，此种设置方式下，水冷盖板10为平板结构。在其他可能的实施例中，也可设置水冷基板9为平板结构，水冷盖板10上设置有容纳CVD金刚石衬底4的凹槽13，或者水冷基板9和水冷盖板10均设置凹槽13等。在实际应用过程中，当CVD金刚石衬底4具体形状不同时，本领域技术人员可随意调整水冷基板9和水冷盖板10的结构。

图5为本发明实施例提供的一种非线性晶体的热分布仿真图，图6为本发明实施例提供的另一种非线性晶体的热分布仿真图。其中，图5为未设置本申请中散热装置时，太赫兹辐射源系统工作过程中非线性晶体的热分布情况；图6为设置图2所示散热装置后，太赫兹辐射源系统工作过程中非线性晶体的热分布情况。参考图5和图6，图中所示圆形内部的各条圆形曲线即为不同温度下的热分布曲线。根据实际仿真数据，当太赫兹辐射源系统中未设置散热装置3时，在泵浦总功率为3W，泵浦光束半径为50μm时，非线性晶体2中心的最高温度可达到365℃，边缘最低温度也升高至40℃左右(如图5所示)。非线性晶体2内部温度梯度较大，热应力较强，且常用种类的非线性晶体2熔点在300℃左右，局部最高温度超过熔点后，晶体会被迅速熔化。当太赫兹辐射源系统中设置CVD金刚石衬底4和水冷结构6作为散热装置3时，冷却液温度设定为18℃时，相同泵浦条件，非线性晶体2中的最高温度降低至198℃(如图6中所示)，最低温度与冷却液温度很接近。另外，本发明还仿真了仅设置CVD金刚石衬底4作为散热装置3时非线性晶体2的热分布情况(未示出相应附图)，当太赫兹辐射源系统中设置CVD金刚石衬底4作为散热装置时，非线性晶体2中心的最高温度也可下降至215.7℃左右。综上，太赫兹辐射源系统中设置有本申请提供的散热装置3后，非线性晶体2的最高温度显著降低，晶体内部温度梯度减小，进而减小了非线性晶体2内部热应力，非线性晶体2不易受到热损伤。

图7为本发明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，图8为本发明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。本申请分别测试了未增加任何散热装置3时非线性晶体2在不同泵浦功率下温度变化情况、仅增加CVD金刚石衬底4后非线性晶体2在不同泵浦功率下温度变化情况以及增加CVD金刚石衬底4和水冷结构6后非线性晶体2在不同泵浦功率下温度变化情况。图7和图8中均包括多条温度变化曲线，其中，曲线1表示未设置任何散热装置3时非线性晶体2中心的温度曲线；曲线2表示仅设置CVD金刚石衬底4后非线性晶体2中心的温度曲线；曲线3表示同时设置CVD金刚石衬底4和水冷结构6后非线性晶体2中心的温度曲线；曲线4表示未设置任何散热装置3时非线性晶体2边缘的温度曲线；曲线5表示仅设置CVD金刚石衬底4后非线性晶体2边缘的温度曲线；曲线6表示同时设置CVD金刚石衬底4和水冷结构6后非线性晶体2边缘的温度曲线

参考图7，随着泵浦频率的增加，曲线1的温度迅速升高至接近600℃，而曲线2和曲线3的温度上升趋势明显减弱，并且温度最高仅上升至接近300℃。说明CVD金刚石衬底4对非线性晶体2中心区域的散热起到了良好的帮助，并且对比曲线2和曲线3可知，水冷结构6的加入对非线性晶体2中心处的最高温度的影响较小，散热效果的提升主要依赖于CVD金刚石衬底4的存在。

参考图8，随着泵浦频率的增加，曲线4的温度迅速升高至接近50℃，曲线5和曲线6的温度上升趋势明显减弱，曲线5温度升高至25左右，曲线6温度基本保持不变，说明CVD金刚石衬底4对非线性晶体2边缘区域的散热也起到了良好的帮助，并且水冷结构6的加入能够进一步降低非线性晶体2边缘处的最低温度。同时设置CVD金刚石衬底4和水冷结构6时，CVD金刚石衬底4和水冷结构6基本可以将非线性晶体2的产热全部吸收。

综合图7和8的实验结果，CVD金刚石衬底4和水冷结构6起到了良好的散热效果，能够有效控制非线性晶体2的温度，避免非线性晶体2热损坏，提升非线性晶体2可承受的泵浦功率，使得太赫兹辐射源系统满足高功率连续太赫兹波输出的需求。

其中，需要说明的一点是，用于产生太赫兹波的非线性晶体2体积一般很小，因此，CVD金刚石衬底4和水冷结构6的尺寸可设置的相对较小，能够满足散热需求即可。

示例性的，在可能的实施例中，水冷基板9在泵浦光入射方向上的厚度为0.2～2mm，水流通道设置于水冷基板9中。

具体地，本实施例中，可将水冷基板9在第一方向X的厚度d1设置在0.2mm～2mm范围内，并将水流通道设置于水冷基板9中。根据实验测试，将水冷基板9厚度d1控制在此较小范围内时，即可起到良好的散热效果。

此时，若在水冷基板9上设置凹槽13并将CVD金刚石衬底4设置于凹槽13内，水冷基板9与CVD金刚石衬底4的接触面积比较大，水冷盖板10与CVD金刚石衬底4的接触面积比较小，水冷盖板10的厚度可相应减小。在可能的实施例中，可将水冷盖板10设置为片状，片状水冷盖板10覆盖于CVD金刚石衬底4的第二表面42。如此，在保证散热效果的同时，水冷结构6的整体较为紧凑，尺寸较小，有利于实现太赫兹辐射源系统的小型化应用。

另外，根据图7和图8可知，散热装置3中仅设置CVD金刚石衬底4时已经可以有效导出非线性晶体2热量。因此，水冷基板9中的水流通道无需设置的过于复杂，可将水流通道设置为U型结构，U型水流通道的两端分别连接进液口7和出液口8，如此，在保证水冷结构6导热效果的同时，能够降低水冷结构6的制作难度。

可继续参考图4，在可能的实施例中，可设置水冷基板9和CVD金刚石衬底4之间，以及水冷盖板10和CVD金刚石衬底4的之间均填充有铟箔14。

本实施例中，可利用铟箔14填充水冷结构6和CVD金刚石衬底4之间的压合面，铟箔14的延展性以及导热性均较好，在水冷基板9和CVD金刚石衬底4之间，以及水冷盖板10和CVD金刚石衬底4的之间填充铟箔14能够进一步提升水冷结构6对CVD金刚石衬底4的热交换效果，保证CVD金刚石衬底4吸收的热量及时通过水冷结构6释放，有利于散热效率的提升。

需要说明的一点是，由于铟箔14延展性较好，水冷结构6与CVD金刚石衬底4压合后，二者之间的铟箔14的厚度很薄，几乎可以忽略不计，不会对散热装置3的整体结构造成影响。

可选的，下面以一具体实施例对本申请中散热装置3的制作过程进行介绍。可仍参考图2～图4，散热装置3包括图中所示的CVD金刚石衬底4、水冷基板9和水冷盖板10。首先，对CVD金刚石衬底4的表面进行抛光处理后利用导热胶(图中未示出)将CVD金刚石衬底4和非线性晶体2粘合固定；随后在水冷基板9的凹槽13内填充铟箔14，并将CVD金刚石衬底4未与非线性晶体2贴合的一侧置于水冷基板9的凹槽13内，CVD金刚石衬底4与水冷基板9通过铟箔14紧密压合。进一步地，将水冷盖板10与CVD金刚石衬底4背离水冷基板9的一侧表面贴合固定，并保证非线性晶体2从第二通光孔径12中露出，其中，水冷盖板10和CVD金刚石衬底4之间也通过铟箔14紧密贴合。进一步地，将水冷基板9与水冷盖板10用过螺钉连接，利用螺钉连接的好处在于水冷基板9和水冷盖板10之间的拆接比较容易，有助于散热装置3的拆卸。

可选的，可参考图3，在可能的实施例中，非线性晶体2和CVD金刚石衬底4均呈片状，非线性晶体2的直径d2为1～2mm，CVD金刚石衬底4的直径d3为1～4mm。

其中，可设置非线性晶体2和CVD金刚石衬底4均为片状，并且CVD金刚石衬底4的直径d3大于或等于非线性晶体2的直径d2。此种设置方式下，非线性晶体2和CVD金刚石衬底4在泵浦光入射方向(第一方向X)的厚度很小，能够降低散热装置3整体厚度，进而提升太赫兹辐射源系统内部部件的紧凑型，进一步降低系统体积。

图中示例性的示出了非线性晶体2和CVD金刚石衬底4呈圆形，实际情况不限于此。

另外，设置CVD金刚石衬底4的直径d3大于或等于非线性晶体2的直径d2，既能保证CVD金刚石衬底4与非线性晶体2之间有较大的接触面积，还能提升二者之间的固定效果，提升散热装置3的牢固性。

可选的，在可选实施例中，非线性晶体2的直径d2可设置在1～2mm范围内，CVD金刚石衬底4的直径d3可设置在1～4mm范围内。根据实验测试，将非线性晶体2和CVD金刚石衬底4的直径设置在上述较小范围内时，即可满足太赫兹辐射源系统的实际应用需求。图9为本发明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，对应本申请图2所示太赫兹辐射源系统，图9中所示曲线为输出2.418THz频率的太赫兹波时，系统承受的泵浦功率与输出的太赫兹波功率的对应变化曲线。如图9所示，该太赫兹辐射源系统可承受的泵浦功率与输出的太赫兹波功率均得到提高，在2.418THz频率下太赫兹波的输出功率最高可达2.8nW。

可选的，可继续参考图3，在可能的实施例中，水冷结构6在CVD金刚石衬底4所在平面的直径d4可为2～5mm。

为提升水冷结构6导热效果，可设置水冷结构6在CVD金刚石衬底4所在平面的直径d4大于或等于CVD金刚石衬底4的直径d3。在示例性实施例中，当CVD金刚石衬底4的直径d3为1～4mm时，可设置水冷结构6的直径为2～5mm。

其中，水冷结构6在CVD金刚石衬底4所在平面的直径可以理解为水冷结构6在CVD金刚石衬底4所在平面的正投影的直径。例如当水冷结构6由水冷基板9和水冷盖板10组成时，水冷结构6的直径可为二者中尺寸较大的结构的直径，图3中所示水冷基板9尺寸较大，水冷结构6的直径可与水冷基板9直径相同，实际设置情况不限于此。

当然，在其他可能的实施例中，非线性晶体2可为其他形状，当非线性晶体2形状改变时，可相应调整散热装置3中CVD金刚石衬底4和水冷结构6的具体形状参数。

可选的，在可能的实施例中，激光器包括近红外双波长连续激光器，非线性晶体包括有机非线性电光DAST晶体。

本申请中，激光器可为近红外双波长连续激光器，近红外双波长连续激光器用于差频产生泵浦光，非线性晶体可以为有机非线性电光DAST晶体，有机晶体具有大非线性系数、色散曲线平坦和太赫兹波段吸收小等优点。利用近红外双波长连续激光器和有机非线性电光DAST晶体，在窄线宽连续泵浦条件下，可实现高光谱分辨率、超宽带的连续太赫兹波输出。除此之外，CVD金刚石材料对红外波段光的透过率较好，利用近红外双波长连续激光器做泵浦光源，入射至非线性晶体2的泵浦光衰减小，光束质量更高。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。