相位匹配光整流THz輻射波導(dǎo)的研究.pdf

1、在使用超短光脈沖產(chǎn)生THz輻射的系統(tǒng)中，用中心波長為1.55μm的光纖激光器替代中心波長為800nm的鈦寶石激光器，可以使得THz輻射源趨向小型緊湊，穩(wěn)定和易于維護(hù)，從而推動(dòng)THz應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。但是常用的半導(dǎo)體光導(dǎo)天線器件通常需要較高的單光子能量，無法用1.55μm的超短脈沖進(jìn)行激勵(lì)。而在光學(xué)非線性晶體中利用非共振光整流效應(yīng)可以產(chǎn)生THz輻射，其轉(zhuǎn)換效率與相位匹配條件密切相關(guān)。對(duì)于1.55μm的超短脈沖，很多塊狀非線性晶體都不能滿足光

2、整流過程的相位匹配條件，從而影響了THz產(chǎn)生效率。本文采用合理設(shè)計(jì)的介質(zhì)平面波導(dǎo)來達(dá)到相位匹配條件，并設(shè)計(jì)周期耦合結(jié)構(gòu)將波導(dǎo)中的THz能量耦合到自由空間，這樣不僅減少介質(zhì)對(duì)THz的吸收，還擴(kuò)大了該THz器件的應(yīng)用范圍。
　　 本文主要包括以下幾個(gè)方面的工作：
　　 1.首先綜述了當(dāng)前常用的產(chǎn)生太赫茲輻射的方法，具體介紹了基于超快脈沖技術(shù)產(chǎn)生太赫茲輻射的方法以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 2.在研究光整流差頻理論的基礎(chǔ)上

3、，分析了光整流產(chǎn)生太赫茲輻射過程中的相位匹配條件，推導(dǎo)出了相干長度與折射率的關(guān)系。
　　 3.分別計(jì)算了多種半導(dǎo)體晶體在太赫茲波段和光波段的折射率，由相干長度公式進(jìn)行模擬計(jì)算，最終確定對(duì)于三層對(duì)稱介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使用GaAs晶體作為芯層，ZGP晶體作為包層的結(jié)構(gòu)能夠很好的達(dá)到相位匹配條件。
　　 4.考慮到對(duì)稱介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中太赫茲輻射在傳輸過程中吸收損耗過大，設(shè)計(jì)在三層非對(duì)稱平面介質(zhì)波導(dǎo)中加入周期結(jié)構(gòu)，使波導(dǎo)中的太赫茲波能