如何使用光学和光子学实现太赫兹辐射源

1774070 2020-12-08 | pdf | 0.07 MB | 次下载 | 1积分

资料介绍

　　太赫兹波（Tera-Hertz Wave，频率在0.1—10THz范围）是光子学技术与电子学技术、宏观与微观的过渡区域，是一个具有科学研究价值但尚未开发的电磁辐射区域。如何有效的产生高功率（高能量）、高效率且能在室温下稳定运转、宽带可调的THz辐射源，已经成为科研工作者追求的目标。根据THz辐射产生的机理，可以将其辐射源分为两大类：一类是利用电子学的方法，另一类是利用光学的方法产生THz波辐射。目前光学方法产生THz辐射的主要有以下几种：

　　l、TlHz气体激光器利用一个C02．激光抽运一个充有甲烷（CH4 ）、氰化氢（HCN）或是甲醇（CH30H）等的低气压腔，由于这些气体分子的转动能级间的跃迁频率处于THz波段范围，可以形成THz波受激发射。这种方法可以得到上百毫瓦的输出功率，且已实现产品化，且已被美国国家航天局（NASA）应用于卫星大气观测。

　　2、利用超短激光脉冲产生rHz辐射，有两种方案：光电导和光整流在光电导半导体材料表面淀积金属制成偶极天线电极结构，用光子能量大于半导体禁带宽度的超短脉冲激光照射半导体材料（hv≥Eg），使半导体材料中产生电子-空穴对，在外加偏置电场中产生的载流子的瞬态输运，这种随时间变化的瞬态光电流的变化，便会发射太赫兹电磁辐射。光学整流方法利用电光晶体作为非线性介质，使超短激光脉冲进行二阶非线性光学过程（差频产生）或高阶非线性光学过程来产生THz电磁脉冲。利用飞秒激光脉冲激发半导体晶体的方法产生的THz波具有超宽带、脉宽窄及峰值功率高等特点，可应用于THz时域光谱成像与精密时间分辨光谱等研究。