基于PPLN晶體和雙波長光纖激光器的可調(diào)諧THz輻射.pdf

1、太赫茲波具有很多獨特性質(zhì)，如寬帶性、互補性、瞬態(tài)性、相干性等。在成像與感測等應(yīng)用領(lǐng)域和醫(yī)藥、化學(xué)與生命科學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)，以及國防技術(shù)領(lǐng)域都帶來了比較深遠的影響。因此，THz科學(xué)與技術(shù)成為最近幾年比較熱門的研究課題。目前，THz有眾多熱門且有實際應(yīng)用價值的研究方向，包括THz輻射源、THz隱身以及THz波導(dǎo)等研究。其中，怎樣才能獲得可調(diào)諧的THz輻射源是THz科學(xué)與技術(shù)研究的關(guān)鍵性問題。經(jīng)過許多人的實驗研究驗證，非線性光學(xué)差頻獲得THz波

2、輻射的方法是一種比較理想的方法，其優(yōu)點是能夠在常溫下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)且輸出可調(diào)諧和相干的THz波。非線性光學(xué)差頻方法產(chǎn)生THz輻射的原理是由兩束波長接近、相干性好的激光通過非線性晶體在滿足相位匹配的條件下差頻獲得THz波。大多數(shù)選用的激光器是固體以及氣體激光器，采用光纖激光器的方法還比較少，尤其是采用1550nm附近的雙波長單縱模摻鉺光纖激光器。
　　本文重點研究了基于PPLN晶體和雙波長光纖激光器的可調(diào)諧THz輻射源，探討了PPLN晶體

3、的相關(guān)特性如何影響THz輻射，并對基于PPLN晶體實現(xiàn)THz波的調(diào)諧進行分析。通過分析非線性差頻對雙波長源的要求以及雙波長光纖激光器，得出雙波長單縱模摻鉺光纖激光器是差頻生成系統(tǒng)(DFG)較為理想的雙波長源。最終，本文設(shè)計出一種基于非線性放大環(huán)鏡(NALM)的雙波長單縱模摻鉺光纖激光器。由此，為將來可調(diào)諧THz輻射源的光纖化工作打下基礎(chǔ)。
　　論文的主要工作有:
　　(1)對非線性差頻理論進行研究，建立滿足相位匹配時的非線性

4、三波互作用的穩(wěn)態(tài)耦合波方程，從而得出生成THz波輻射的條件，并介紹了相位匹配的方法。在準相位匹配理論分析的基礎(chǔ)上，討論了PPLN晶體的相關(guān)特性對準相位匹配的影響，如折射率和相干長度等，從而得到如何優(yōu)化PPLN晶體結(jié)構(gòu)的方法。
　　(2)對THz波調(diào)諧方式進行分析，重點分析了溫度調(diào)諧，極化周期調(diào)諧以及二者結(jié)合方式的調(diào)諧。并分析THz波譜寬，得到基于PPLN晶體差頻生成THz輻射源的THz波普圖。以及得到PPLN晶體相位失配時的極化周