用于差頻產(chǎn)生THz波的激光器及THz光子晶體帶隙特性的研究.pdf

1、太赫茲波（THz波）的產(chǎn)生是THz研究領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。實現(xiàn)THz波總體上分為電子學(xué)和光子學(xué)兩種方法。在光子學(xué)領(lǐng)域，非線性光學(xué)差頻方法是獲取高功率、低成本、便攜式和室溫運轉(zhuǎn)THz波的主要方法之一。在利用非線性光學(xué)差頻方法產(chǎn)生THz波的關(guān)鍵技術(shù)中，研制新型的差頻泵浦源是最為重要的。同時，隨著THz波輻射源和THz探測技術(shù)的不斷發(fā)展，如何構(gòu)建一套完整的THz光學(xué)系統(tǒng)已成為研究的熱點之一。光子晶體作為一種新型人工材料有望在THz功能器件的開

2、發(fā)和研制中扮演重要的角色，從而為THz系統(tǒng)的集成化和小型化作出貢獻(xiàn)。本論文主要圍繞用于差頻產(chǎn)生THz輻射源的多波長激光器及THz光子晶體的帶隙特性分析而展開，論文的主要內(nèi)容包括： 一、從LD端面泵浦固體激光器的激光閾值公式出發(fā)，理論計算了腔鏡對于兩個波長的透過率關(guān)系，實現(xiàn)了LD端面泵浦Nd：YAG1319nm/1338nm雙波長激光連續(xù)、準(zhǔn)連續(xù)及線偏振穩(wěn)定輸出。這兩條非常接近的譜線為進(jìn)一步通過非線性光學(xué)差頻方法獲得高重復(fù)頻率、高

3、相干性3.23TH的THz波提供了實驗基礎(chǔ)，實驗結(jié)果達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平； 二、實現(xiàn)了LD端面泵浦Nd：YAG LBO內(nèi)腔倍頻連續(xù)和準(zhǔn)連續(xù)多波長紅光穩(wěn)定輸出。將659.5nm/669nm雙波長紅光作為差頻泵浦光，選擇合適的差頻晶體，有望實現(xiàn)6.73THz的高頻率THz波輸出。這是利用非線性光學(xué)差頻方法產(chǎn)生THz波的第二套實驗方案； 三、基于非線性光學(xué)頻率變換理論，計算模擬出在不同相位匹配條件下，GaSe和ZnGeP2晶體差頻

4、的相位匹配角、走離角，允許角和有效非線性系數(shù)，總結(jié)出對應(yīng)輸出不同THz波長的最佳相位匹配方式。計算結(jié)果為利用非線性光學(xué)差頻方法產(chǎn)生THz輻射源的實驗研究提供了深入和全面的理論基礎(chǔ)； 四、利用平面波展開法，通過改變二維THz光子晶體的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對二維THz光子晶體完全帶隙進(jìn)行了優(yōu)化，分析出兩種適合工作在THz波段的二維光子晶體結(jié)構(gòu)；采用時域有限差分法和平面波展開法，計算出THz波在二維光子晶體“T”型分束波導(dǎo)，45度旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)中傳輸