基于光譜全息的單脈沖太赫茲波時(shí)空電場(chǎng)分布的探測(cè).pdf

1、太赫茲波的研究受限于兩大因素，即沒有有效的產(chǎn)生源和缺乏足夠靈敏的探測(cè)手段，超快激光技術(shù)的發(fā)展突破了這些束縛，引發(fā)了太赫茲波的研究熱潮。其中太赫茲波的探測(cè)，尤其是單脈沖太赫茲波的探測(cè)在很多實(shí)驗(yàn)和研究中是相當(dāng)重要的。目前有很多研究者都提出過探測(cè)單脈沖太赫茲波的方法，但這些方法中大多數(shù)能夠探測(cè)的是獨(dú)立時(shí)間維度或者空間維度的太赫茲波。本論文中首次提出基于光譜全息理論可實(shí)現(xiàn)單脈沖太赫茲波三維時(shí)空探測(cè)的系統(tǒng)，并通過模擬驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性。論文的主

2、要內(nèi)容如下:
　　 1.首次提出并詳細(xì)描述了基于光譜全息的單脈沖太赫茲波測(cè)量系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，單脈沖太赫茲信號(hào)通過電光晶體被加載到經(jīng)啁啾展寬的飛秒脈沖(2ps)上，此后攜帶了太赫茲信號(hào)的飛秒脈沖與參考光同時(shí)經(jīng)過二維達(dá)曼光柵和干涉帶通濾波片分束濾波之后成為9個(gè)具有不同中心波長、不同傳播方向的參考光和物光對(duì)，這9對(duì)參考光和物光分別干涉形成9幅子全息圖被記錄在單色CCD的一幀圖像上，得到包含9幅子全息圖的復(fù)合全息圖。然后采用空間濾波、

3、快速傅里葉變換等數(shù)字計(jì)算方法從復(fù)合全息圖中重構(gòu)了被測(cè)太赫茲信號(hào)。
　　 2.對(duì)上述單脈沖太赫茲波的探測(cè)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬和驗(yàn)證。首先模擬了啁啾飛秒脈沖展寬的過程，將100fs脈寬的脈沖展寬到了2ps，展寬之后與太赫茲脈沖進(jìn)行了耦合。然后模擬并設(shè)定好二維達(dá)曼光柵以及干涉帶通濾波片的各個(gè)參數(shù)。接著模擬了參考光分別與不含太赫茲信息的物光和含有太赫茲信息的物光經(jīng)過衍射、分束、濾波、干涉之后形成一幅背景復(fù)合全息圖和一幅含有太赫茲信息的復(fù)合

4、全息圖的過程，每幅復(fù)合全息圖中都包含9幅子全息圖。最后根據(jù)模擬過程的逆過程，采用數(shù)值方法重構(gòu)了太赫茲信號(hào)。模擬結(jié)果表明，重構(gòu)的太赫茲信號(hào)的時(shí)空分布和對(duì)應(yīng)的原始太赫茲信號(hào)的時(shí)空分布基本一致，從而驗(yàn)證了此探測(cè)方法的有效性。
　　 3.討論了所提出的探測(cè)方法中各個(gè)器件參數(shù)對(duì)于重構(gòu)結(jié)果的影響。首先討論了二維達(dá)曼光柵的突變點(diǎn)位置、周期與分束效果的關(guān)系，然后討論了干涉帶通濾波片的結(jié)構(gòu)、折射率與濾出波的中心波長的關(guān)系，以及這兩個(gè)器件的空間方位