內(nèi)腔THz參量振蕩器的研究.pdf

1、THz波是一種波長介于微波和紅外波之間的電磁波，由于其在光譜中所處的位置及自身所具有的獨特性質(zhì)使其在通信(寬帶通信)、電子對抗、雷達、電磁武器、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像(無標(biāo)記的基因檢查、細胞水平的成像)、無損檢測、環(huán)境監(jiān)測及安全檢查(生化物的檢查)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。因此，如何獲得穩(wěn)定、可調(diào)諧的THz輻射源成為THz研究中的關(guān)鍵內(nèi)容。目前，產(chǎn)生THz波的方法主要有電子學(xué)方法和光子學(xué)方法，其中后者與前者相比，具有可獲得高頻THz波和實驗系

2、統(tǒng)小型化等優(yōu)勢。而在光子學(xué)方法中，基于電磁耦子散射的內(nèi)腔THz參量振蕩(TPO)輻射源技術(shù)具有效率高、振蕩閾值低、體積小、調(diào)諧簡單、室溫運轉(zhuǎn)等優(yōu)點，因而內(nèi)腔TPO技術(shù)成為目前THz源技術(shù)中的一項重要研究內(nèi)容。本文基于內(nèi)腔TPO技術(shù)，其主要內(nèi)容及創(chuàng)新點如下：
　　 1.理論上分析了內(nèi)腔THz參量振蕩(TPO)的動力學(xué)過程，系統(tǒng)分析了在內(nèi)腔TPO過程中，腔內(nèi)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度、泵浦光強度和Stokes光強度隨時間的變化關(guān)系，從而清楚的呈

3、現(xiàn)出腔內(nèi)泵浦光和Stokes光的建立過程。在理論上推導(dǎo)了內(nèi)腔TPO的能量泵浦閾值，并計算了在不同的條件下，內(nèi)腔TPO的能量泵浦閾值。
　　 2.采用垂直于晶體表面輸出的方法，搭建了一套可調(diào)諧的內(nèi)腔THz參量振蕩器。實驗中獲得的THz波最大平均功率為3-3μW，此時THz波能量轉(zhuǎn)換效率為2.8×10-6，調(diào)諧范圍為0.9-2.5 THz，閾值約為5.4.mJ，與理論計算基本相符。同時觀察到最高階為四階的Stokes光譜線。

4、　　 3.設(shè)計一臺小型化的基于垂直晶體表面輸出的外腔THz參量振蕩器，在充分利用TPO技術(shù)體積小的特點的同時，主要目的是將實驗結(jié)果與內(nèi)腔TPO進行比較。在實驗中獲得的THz波最大平均功率為10.8μW，對應(yīng)THz波能量轉(zhuǎn)換效率為8.43×10-6。并理論上分析了內(nèi)腔TPO的平均功率和轉(zhuǎn)換效率均高于外腔TPO的原因。
　　 4.由于在MgO：LiNbO3中的參量振蕩產(chǎn)生THz的方法采用的是非共線相位匹配，三波互作用體積較小，為了