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文檔簡介
1、超快THz技術有望在未來的基礎科學研究、國土安全和生物醫(yī)療等眾多領域發(fā)揮重要作用,而緊湊、穩(wěn)定的高功率超快THz輻射源則是實現(xiàn)這些應用的關鍵。
本論文致力于實現(xiàn)一種體積緊湊、結構簡單、成本低廉、運轉穩(wěn)定的高平均功率超快THz輻射源。圍繞光學整流方法產(chǎn)生超快THz波過程中諸多影響轉換效率的因素,優(yōu)化了實驗系統(tǒng),依托光子晶體光纖飛秒激光技術,實現(xiàn)了緊湊的高平均功率超快THz輻射源;同時研究了在高功率運轉條件下與THz波產(chǎn)生伴生
2、的各種非線性過程,設計了新型的THz發(fā)射器。論文主要工作如下:
1、詳細分析了飛秒激光脈沖通過光學整流在非線性晶體中產(chǎn)生超快THz波過程中各種影響轉換效率的因素,使用高功率的全光子晶體光纖飛秒激光系統(tǒng)作為THz波的激發(fā)源,采用單級放大結構,充分利用放大級增益光纖的色散效應省掉CPA的脈沖展寬器,縮小了系統(tǒng)的體積,利用SPM效應展寬光譜,獲得很窄的脈沖,系統(tǒng)運轉穩(wěn)定。
2、系統(tǒng)研究了本征GaP晶體的非線性特性。
3、運用Z-scan方法測量了GaP晶體的非線性折射率系數(shù);首次判定了其在1040 nm飛秒激光泵浦條件下非線性吸收的類型為三光子吸收,測量了其非線性吸收系數(shù);測量了晶體表面飛秒激光損傷閾值;研究了GaP晶體的二次諧波和三次諧波特性。
3、搭建緊湊的THz波源,選用3 mm厚的GaP晶體作為發(fā)射器,首先使用THz-TDS優(yōu)化晶體發(fā)射角、泵光脈寬、泵浦光斑面積等參數(shù),再使用Golay-cell探測器在室溫下測量功率指標,優(yōu)化后的
4、系統(tǒng)輻射出163μW高平均功率高重復頻率的超快THz波,為使用普通光纖飛秒放大器作為泵源結果的25倍。
4、利用等效折射率漸變原理設計了具有棱錐型微結構增透層的塊狀THz發(fā)射器,通過實驗證明這種發(fā)射器對產(chǎn)生的THz波耦合輸出效率更高,且微結構面能有效散射剩余泵浦光,利于系統(tǒng)的運轉。
5、通過調(diào)節(jié)泵浦光脈沖寬度實現(xiàn)了THz頻譜調(diào)諧,輸出的THz脈沖頻譜陡峭,調(diào)諧手段非常方便;設計了矩形波導結構的發(fā)射器陣列,以實
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