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、分子振動和轉(zhuǎn)動動力學(xué)、高速光信號處理和超快無線數(shù)字通信等領(lǐng)域，尤其是在準(zhǔn)光學(xué)合成孔徑雷達（SAR）等特殊領(lǐng)域的巨大應(yīng)用價值，使其成為當(dāng)前THz研究領(lǐng)域的前沿課題。
　　本課題來自國家自然科學(xué)基金面上項目(61071016/F010608)，主要從以下三個方面展開研究：
　　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，對差頻過程耦合波方程進行理論推導(dǎo)和Matlab模擬，從理論上證明通過控制兩垂直正交泵浦脈沖之間的時間延遲可以實現(xiàn)對輻射 THz波電場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，討論了晶體的長度、泵浦脈沖的寬度對輻射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使輻射 THz波的頻譜強

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。通過對相位失配方程的理論計算發(fā)現(xiàn)，對應(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泵浦波長可以實現(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，ZnTe晶體滿足完全相位