基于PPLN晶體和雙波長(zhǎng)光纖激光器的可調(diào)諧THz輻射.pdf

1、太赫茲波具有很多獨(dú)特性質(zhì)，如寬帶性、互補(bǔ)性、瞬態(tài)性、相干性等。在成像與感測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域和醫(yī)藥、化學(xué)與生命科學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)，以及國(guó)防技術(shù)領(lǐng)域都帶來了比較深遠(yuǎn)的影響。因此，THz科學(xué)與技術(shù)成為最近幾年比較熱門的研究課題。目前，THz有眾多熱門且有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的研究方向，包括THz輻射源、THz隱身以及THz波導(dǎo)等研究。其中，怎樣才能獲得可調(diào)諧的THz輻射源是THz科學(xué)與技術(shù)研究的關(guān)鍵性問題。經(jīng)過許多人的實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證，非線性光學(xué)差頻獲得THz波

2、輻射的方法是一種比較理想的方法，其優(yōu)點(diǎn)是能夠在常溫下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)且輸出可調(diào)諧和相干的THz波。非線性光學(xué)差頻方法產(chǎn)生THz輻射的原理是由兩束波長(zhǎng)接近、相干性好的激光通過非線性晶體在滿足相位匹配的條件下差頻獲得THz波。大多數(shù)選用的激光器是固體以及氣體激光器，采用光纖激光器的方法還比較少，尤其是采用1550nm附近的雙波長(zhǎng)單縱模摻鉺光纖激光器。
　　本文重點(diǎn)研究了基于PPLN晶體和雙波長(zhǎng)光纖激光器的可調(diào)諧THz輻射源，探討了PPLN晶體

3、的相關(guān)特性如何影響THz輻射，并對(duì)基于PPLN晶體實(shí)現(xiàn)THz波的調(diào)諧進(jìn)行分析。通過分析非線性差頻對(duì)雙波長(zhǎng)源的要求以及雙波長(zhǎng)光纖激光器，得出雙波長(zhǎng)單縱模摻鉺光纖激光器是差頻生成系統(tǒng)(DFG)較為理想的雙波長(zhǎng)源。最終，本文設(shè)計(jì)出一種基于非線性放大環(huán)鏡(NALM)的雙波長(zhǎng)單縱模摻鉺光纖激光器。由此，為將來可調(diào)諧THz輻射源的光纖化工作打下基礎(chǔ)。
　　論文的主要工作有:
　　(1)對(duì)非線性差頻理論進(jìn)行研究，建立滿足相位匹配時(shí)的非線性

4、三波互作用的穩(wěn)態(tài)耦合波方程，從而得出生成THz波輻射的條件，并介紹了相位匹配的方法。在準(zhǔn)相位匹配理論分析的基礎(chǔ)上，討論了PPLN晶體的相關(guān)特性對(duì)準(zhǔn)相位匹配的影響，如折射率和相干長(zhǎng)度等，從而得到如何優(yōu)化PPLN晶體結(jié)構(gòu)的方法。
　　(2)對(duì)THz波調(diào)諧方式進(jìn)行分析，重點(diǎn)分析了溫度調(diào)諧，極化周期調(diào)諧以及二者結(jié)合方式的調(diào)諧。并分析THz波譜寬，得到基于PPLN晶體差頻生成THz輻射源的THz波普?qǐng)D。以及得到PPLN晶體相位失配時(shí)的極化周