太赫茲相干層析成像及相關(guān)功能器件研究.pdf

1、太赫茲成像技術(shù)及其功能器件的研究是目前太赫茲研究領(lǐng)域的熱門課題,在太赫茲?rùn)z測(cè)及通信的應(yīng)用中具有極其重要的研究?jī)r(jià)值。本論文主要針對(duì)太赫茲成像技術(shù)及調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究,尤其是對(duì)太赫茲相干層析成像技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹與分析。通過(guò)與現(xiàn)有的太赫茲三維成像技術(shù)相對(duì)比,我們所提出的太赫茲相干層析成像技術(shù)的縱向分辨率有了明顯的提高,達(dá)到100μm。此外,我們對(duì)摻鎂近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體和石墨烯材料在太赫茲波段的光學(xué)性能進(jìn)行了研究;通過(guò)光泵浦的

2、方法,我們還研究了鈮酸鋰晶體及石墨烯材料在太赫茲波段的調(diào)制特性,為太赫茲調(diào)制器及探測(cè)器的研究提供了一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)研究了CO2激光泵浦CH3OH氣體太赫茲激光器的超精細(xì)輸出光譜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果中在中心頻率兩側(cè)均勻的分布其它頻率,相鄰兩個(gè)頻率之間的間隔為0.15THz。通過(guò)對(duì)受激輻射過(guò)程的理論分析,得出能級(jí)分裂導(dǎo)致是導(dǎo)致這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的直接原因這一結(jié)論。
　　(2)分析了不同焦距的離軸拋物面鏡對(duì)太赫

3、茲光束的聚焦效果。結(jié)果表明,2.52THz頻率的太赫茲激光經(jīng)過(guò)一寸有效焦距的離軸拋物面鏡聚焦后在焦點(diǎn)處的光斑直徑為0.33mm,小于兩寸拋物面鏡的聚焦效果,在太赫茲成像應(yīng)用中也能得到更高的橫向分辨率。
　　(3)與光學(xué)相干層析成像技術(shù)相結(jié)合,我們提出了一種太赫茲相干層析成像技術(shù)。該技術(shù)的縱向分辨率可達(dá)100μm以下,這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果高于太赫茲飛行時(shí)間成像技術(shù)和合成孔徑成像技術(shù)。此外,該技術(shù)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊等特點(diǎn),在高精度的材料無(wú)

4、損探傷領(lǐng)域具有及其巨大的應(yīng)用前景。
　　(4)使用中心波長(zhǎng)為532nm的連續(xù)激光泵浦摻鎂近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體,通過(guò)太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)測(cè)量了晶體吸收系數(shù)在太赫茲波段的調(diào)制特性,調(diào)制深度達(dá)15％。進(jìn)一步的理論分析指出,外光場(chǎng)泵浦對(duì)鈮酸鋰晶體在太赫茲波段吸收系數(shù)的調(diào)制特性與光泵過(guò)程中OH?離子的吸收及光致疇反轉(zhuǎn)過(guò)程有關(guān)。鈮酸鋰晶體的光電導(dǎo)損耗會(huì)隨著泵浦光強(qiáng)的增加而增加,而OH?對(duì)太赫茲的吸收及光致疇反轉(zhuǎn)過(guò)程會(huì)使得鈮酸鋰晶體的吸收系數(shù)在

5、一定泵浦光強(qiáng)范圍內(nèi)出現(xiàn)下降。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)基于鈮酸鋰的太赫茲調(diào)制器件研究具有一定參考價(jià)值。
　　(5)使用中心波長(zhǎng)為1064nm的激光泵浦,實(shí)現(xiàn)了石墨烯電導(dǎo)率在太赫茲波段的調(diào)制特性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果,計(jì)算了光泵過(guò)程中載流子動(dòng)量弛豫時(shí)間隨泵浦光強(qiáng)的變化曲線。結(jié)果顯示出載流子動(dòng)量弛豫時(shí)間隨泵浦光強(qiáng)的增加而減小,并且變化速度先快后慢,呈現(xiàn)出閾值現(xiàn)象。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究表明,這一閾值與石墨烯的層數(shù)有關(guān),并且單層石墨烯的閾值小于六層石墨烯樣品