高功率光學參量振蕩太赫茲源原理研究.pdf

1、本文及本項研究的目的在于設計和搭建高功率、高轉換效率的參量振蕩太赫茲輻射源,并提供可行的設計方案。最近幾年的研究表明,太赫茲在諸如醫(yī)學、生物、軍事、探測等領域擁有著十分廣闊的應用前景,而0.1-3THz頻段的太赫茲波在上述領域內(nèi)的應用同樣也擁有著特殊的地位。本課題所設計的太赫茲外腔參量振蕩輻射源產(chǎn)生的可調(diào)諧的太赫茲波段主要在0.9-3THz,涵蓋這一特殊的太赫茲波段。故本文,圍繞著太赫茲特別是1.5THz左右的波段范圍的應用范圍,展開討

2、論,進而介紹本課題產(chǎn)生太赫茲的機制,以及下一步工作的總結和展望,本文主要內(nèi)容包括:
　　1.介紹太赫茲的應用領域及產(chǎn)生機制,總結了國際上0.1-3THz波段太赫茲的研究進展,并結合本課題太赫茲源設計方案,分析本課題研究內(nèi)容的意義及前景。
　　2.對TPO過程中所涉及到的三波耦合過程進行了理論分析和公式推導,并得到太赫茲波、斯托克斯光在參量震蕩過程中的增益表達式,以及斯托克斯光功率與太赫茲功率間的關系,最終通過公式推導獲得外腔

3、TPO閾值表達式。并在此基礎上,對外腔TPO雙激光脈沖泵浦的條件下進行了理論計算,分析雙脈沖激光脈沖時間延遲對太赫茲波參量過程的影響及閾值分析。
　　3.回顧前人TPO外腔實驗設計,總結了前人實驗設計的優(yōu)缺點,并在前人設計的基礎上進行改善,設計了新的TPO實驗方法,改善了實驗參數(shù)(如腔長、晶體長度、泵浦光光斑直徑、泵浦光脈寬等參數(shù)),獲得了更高的太赫茲輸出功率和轉換效率。
　　4.提出了幾種可提高外腔TPO太赫茲源輸出功率的

4、方法,并進行了模擬計算。設計了太赫茲合束的空間幾何模型,計算模擬出了單束、2×1雙束以及2×2四束太赫茲束的空間合束圖像,并研究了接收距離、高斯光束峰值間距與太赫茲束干涉強度的關系,以及束間相位差對合成的影響。根據(jù)現(xiàn)有的 TPO實驗平臺設計和實驗條件,給出了太赫茲合束技術實現(xiàn)的3種方案。分析了各個方案的優(yōu)缺點和實現(xiàn)可行性。介紹了一種超材料微結構,對一定頻率范圍內(nèi)的太赫茲具有增透的作用,介紹了該增透膜結構的具體形式、參數(shù)及所用材料,并利用