差頻太赫茲脈沖整形技術(shù)的研究.pdf

1、隨著THz技術(shù)的發(fā)展，THz脈沖整形技術(shù)在量子系統(tǒng)激子躍遷、生物醫(yī)學(xué)成像、分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)、高速光信號(hào)處理和超快無(wú)線數(shù)字通信等領(lǐng)域，尤其是在準(zhǔn)光學(xué)合成孔徑雷達(dá)（SAR）等特殊領(lǐng)域的巨大應(yīng)用價(jià)值，使其成為當(dāng)前THz研究領(lǐng)域的前沿課題。
　　本課題來(lái)自國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(61071016/F010608)，主要從以下三個(gè)方面展開(kāi)研究：
　　一、基于飛秒脈沖整形原理與差頻THz脈沖輻射原理，提出了差頻THz脈沖整形方案。

2、在忽略晶體的吸收與散射作用的情況下，對(duì)差頻過(guò)程耦合波方程進(jìn)行理論推導(dǎo)和Matlab模擬，從理論上證明通過(guò)控制兩垂直正交泵浦脈沖之間的時(shí)間延遲可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輻射 THz波電場(chǎng)的振幅和偏振極性的控制。在考慮晶體的吸收與散射、以及 THz波與泵浦光之間相位失配的情況下，討論了晶體的長(zhǎng)度、泵浦脈沖的寬度對(duì)輻射THz波頻譜的影響。發(fā)現(xiàn)在不同厚度的ZnTe晶體中均可實(shí)現(xiàn)中心頻率為2THz的THz波輸出，而且泵浦脈沖寬度的增加也會(huì)使輻射 THz波的頻譜強(qiáng)

3、度增加。研究了晶體的晶向?qū)Hz輻射效率的影響作用，發(fā)現(xiàn)在(110)-切面的晶體中可實(shí)現(xiàn)最大功率THz波輸出。
　　二、在考慮晶體吸收與散射情況下，對(duì)同屬閃鋅礦結(jié)構(gòu)的GaAs、GaP、InP、CdTe和ZnTe晶體中差頻THz輻射效率進(jìn)行了理論研究。發(fā)現(xiàn)晶體的吸收作用是決定THz輻射頻譜寬度的主要因素。通過(guò)對(duì)相位失配方程的理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)于ZnTe、GaAs、GaP、InP、CdTe晶體，分別使用0.8μm、1.33μm、1.1

4、8μm、1.22μm和1.0μm泵浦波長(zhǎng)可以實(shí)現(xiàn)完全相位匹配。若泵浦脈沖寬度100fs、晶體厚度為0.1mm，波長(zhǎng)分別為0.8μm（ZnTe）、1.56μm（GaAs、GaP、InP）和1.064μm（CdTe）的激光作為泵浦光，可以實(shí)現(xiàn)頻譜寬度為3.8THz（ZnTe）、5.2THz（GaAs）、6.2 THz（GaP）、4.8THz（InP）和3.1THz（CdTe）的THz波輸出。若晶體厚度為0.5mm時(shí)，ZnTe晶體滿足完全相位