雙色光激發(fā)大氣等離子體產(chǎn)生太赫茲波的偏振特性的理論研究.pdf

1、太赫茲大氣光子學技術近些年蓬勃發(fā)展并且逐漸成熟起來。能夠描述太赫茲波脈沖的物理量得到了十分廣泛的研究，然而對太赫茲偏振態(tài)的研究工作卻十分稀少。雙色飛秒激光激發(fā)大氣等離子體能夠產(chǎn)生線偏振的太赫茲波?？梢酝ㄟ^改變雙色飛秒激光之間的時域延時來進行對太赫茲波偏振方向的相干控制。這個對太赫茲偏振方向角的相干控制的現(xiàn)象吸引了眾多科研工作者的興趣。
　　本論文從兩個方向出發(fā)來解釋太赫茲波偏振方向的相干控制現(xiàn)象。一個是從宏觀的角度來分析這個問題，

2、另一個是從微觀的角度來建立物理模型。這兩個思路得到了統(tǒng)一的解析表達式來解釋上述關于偏振方向相干控制的實驗現(xiàn)象。
　　在宏觀的角度上，發(fā)展了一套分析同軸轉動物理系統(tǒng)的新方法，并發(fā)現(xiàn)了同軸轉動角系統(tǒng)的守恒特性。用這個守恒特性十分成功地分析了雙色光激發(fā)大氣等離子體產(chǎn)生太赫茲波的偏振控制現(xiàn)象。最終發(fā)現(xiàn)對太赫茲波偏振方向進行相干控制的不是時域延時，也不是基頻光與倍頻光的相對相位，而是基頻光與倍頻光的在光路方向上的相對轉動角。當基頻光與倍頻光

3、均是右旋偏振態(tài)的時候，基頻光與倍頻光在光軸方向上的相對轉動角，表現(xiàn)為基頻光與倍頻光的相對相位，進而表現(xiàn)為基頻光與倍頻光的時域延時，因為這時這三者之間是正比關系。當基頻光與倍頻光均是線偏振態(tài)的時候，基頻光與倍頻光在光軸方向上的相對轉動角，表現(xiàn)為基頻光與倍頻光的相對偏振方向角，這時的相對轉動角與相對相位以及時域延時沒有相關性。
　　在微觀的角度上，立足于量子光學的理論，建立了七能級系統(tǒng)的物理模型，闡述了雙色激光的相對相位對所產(chǎn)生的太赫

4、茲波偏振方向相干控制的微觀機理。這個七能級系統(tǒng)是由兩個擁有同一個基態(tài)的四能級系統(tǒng)組成的。其中一個四能級系統(tǒng)產(chǎn)生右旋態(tài)的太赫茲波光子，另一個四能級系統(tǒng)產(chǎn)生左旋態(tài)的太赫茲波光子。太赫茲光子最終的偏振態(tài)將由這兩個自旋態(tài)光子的相干疊加所決定。采用光子產(chǎn)生算符的平均值來反映這種量子態(tài)疊加過程中的量子幅。最后得到了與宏觀分析一致的解析表達式。
　　隨后用同軸轉動角系統(tǒng)的守恒特性分析了矢量疊加的一些性質。從側面證明了該守恒特性的正確性。