TEA CO2激光抽運重水太赫茲激光器超輻射實驗研究.pdf

1、太赫茲激光具有很多獨特的性質(zhì)，THz技術(shù)在醫(yī)學(xué)、通信、國防、工業(yè)生產(chǎn)、成像等方面應(yīng)用前景廣闊，但由于有效輻射源的缺乏，使得THz技術(shù)目前尚未被完全的開發(fā)。實現(xiàn)光束質(zhì)量好、輸出能量大、激光穩(wěn)定輸出、小型化的激光輻射源一直以來都是國內(nèi)外在該方向的研究重點。光抽運THz激光器具有光束質(zhì)量好，輸出功率高，可以采用脈沖激勵和連續(xù)激勵兩種方法，理論上可實現(xiàn)頻率調(diào)諧等優(yōu)點，目前仍然是技術(shù)成熟、可靠性高、比較實用的輻射源。
　　本文在理論和實驗上

2、對TEACO2激光器抽運重水氣體介質(zhì)(D2O)產(chǎn)生THz激光器進行了研究。在理論研究方面，采用半經(jīng)典密度矩陣理論，分析了光抽運重水氣體三能級系統(tǒng)模型，從密度矩陣運動方程出發(fā)，與經(jīng)典電磁波方程聯(lián)立求解，得出THz激光信號增益系數(shù)和抽運光吸收系數(shù)方程。理論上分析了光抽運THz激光器腔式輸出耦合鏡透過率理論仿真模型，并進行了數(shù)值模擬，討論了金屬網(wǎng)柵物理參數(shù)包括襯底厚度、線寬、周期常數(shù)等對透過率的影響，分別得出了在中心波長處，線寬以及周期常數(shù)對

3、透射率調(diào)諧的關(guān)系，為后續(xù)腔式實驗提供了設(shè)計依據(jù)。在實驗研究方面，研究了TEACO2激光器分別在多橫模和基橫模輸出下，THz激光輸出能量隨工作氣壓、抽運能量的變化規(guī)律，給出了最佳工作氣壓以及光光轉(zhuǎn)化效率隨抽運能量變化的趨勢，給出了低氣壓時重水氣體對抽運光吸收飽和效應(yīng)規(guī)律。實驗獲得了波長為385μm，脈沖寬度為50ns的THz激光脈沖輸出,設(shè)計了法布里-珀羅（Fabry-Perot）干涉儀THz激光波長測量系統(tǒng)。獲得了THz激光光斑的能量分