基于非線(xiàn)性晶體利用光學(xué)差頻產(chǎn)生THz波輻射的研究.pdf

1、THz波作為電磁波譜的最后一個(gè)研究波段，其研究，包括THz波輻射源、THz波探測(cè)和THz波的傳輸及應(yīng)用(THz光譜，THz成像，THz無(wú)線(xiàn)通訊等)，已成為世界各國(guó)普遍公認(rèn)的重要領(lǐng)域。THz技術(shù)為科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家安全等方面提供了一個(gè)非常誘人的機(jī)遇。以美、日為首的各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家正投入大量人力和物力致力于這方面的研究。積極開(kāi)展THz科學(xué)技術(shù)的研究工作對(duì)我國(guó)具有重要的戰(zhàn)略意義。其中，THz波輻射源的研究是重中之重。 本研

2、究是THz波輻射源方面研究的重要部分，即利用光子學(xué)方法獲得THz波輻射。我們致力研究基于非線(xiàn)性光學(xué)的全固態(tài)、結(jié)構(gòu)緊湊(小型化)、室溫下運(yùn)轉(zhuǎn)、可調(diào)諧的THz波輻射源系統(tǒng)。這是THz技術(shù)應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。獲得THz波輻射的方法很多，主要分為電子學(xué)和光子學(xué)兩個(gè)大方向，本文的研究屬于光子學(xué)領(lǐng)域，并且主要是采用非線(xiàn)性光學(xué)方法，包括非線(xiàn)性光學(xué)差頻、THz波參量振蕩和光學(xué)Cherenkov輻射等。國(guó)際上，非線(xiàn)性光學(xué)方法獲得THz波輻射的研究水平已有目共

3、睹，其中無(wú)機(jī)晶體中非線(xiàn)性光學(xué)差頻獲得THz波輻射的峰值功率已到幾個(gè)kW:THz波參量振蕩獲得的相干THz波輻射已應(yīng)用在高精度，高速數(shù)據(jù)采集的THz波光譜儀。目前國(guó)內(nèi)差頻THz波輸出較國(guó)際水平有很大差距；應(yīng)用研究集中在THz光譜和成像方面，這方面研究由于是同國(guó)外相關(guān)單位合作，所以水平同國(guó)際相當(dāng)。本文作者查閱研讀了大量相關(guān)文獻(xiàn)資料，在理論上提出了周期極化晶體THz波參量振蕩新的輻射結(jié)構(gòu)；并給出了差頻THz波輻射相關(guān)研究結(jié)果；實(shí)驗(yàn)上已獲得穩(wěn)定

4、的雙波長(zhǎng)線(xiàn)偏振態(tài)輸出，達(dá)到國(guó)際最高水平，目前實(shí)驗(yàn)成果和進(jìn)度受限于THz波探測(cè)器。 本文創(chuàng)新點(diǎn)：理論上首次給出傾斜周期極化鈮酸鋰晶體差頻側(cè)面輻射THz波的理論模型，并根據(jù)模型進(jìn)行分析研究；理論上首次提出周期極化晶體垂直側(cè)面輻射THz波參量振蕩器的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案；理論上給出LD端面泵浦1064和946 nm雙波長(zhǎng)連續(xù)振蕩閾值模型，研究了溫度對(duì)輸出功率的影響；實(shí)驗(yàn)上獲得國(guó)際最高水平5.12 W功率輸出；實(shí)驗(yàn)上獲得領(lǐng)域內(nèi)端面泵浦1318.