THz波参量振荡器产生THz波理论分析

摘要

太赫兹波段在电磁波谱中位于毫米波和红外光之间,该频段的电磁辐射具有非常独特的性质,如在物体成像、医疗诊断、环境检测、射电天文、宽带移动通信等领域内有广阔的应用前景。近几年来,太赫兹波技术无论在基础研究方面还是在应用研究领域,都取得了一定的进步和发展,而基于光学方法的各种THz辐射源,凭借其卓越的特性和显著的优点,逐渐在众多THz辐射产生技术方面显现出举足轻重的地位。对于太赫兹(THz)波参量振荡器来说探索其THz辐射发生、振荡、放大机理,将会使得太赫兹参量振荡器进一步优化,且朝着实现高效率、高能量、结构紧凑、简单连续调谐、室温稳定运转的方向迅速发展。 本文从固体的元激发理论出发,分析了元激发——电磁耦合场量子的形成以及它的受激喇曼散射和色散曲线的意义,并且应用声子的受激散射原理阐述太赫兹(THz)波参量振荡器产生THz波的机理；运用Henry和Garrett的波耦合方法来描述电磁耦合场量子的受激散射,推导得出THz波参量增益的表达式；利用所得增益表达式进行了数值计算,并对结果进行了详细地分析和讨论,进一步分析了温度对THz波产生的影响；结果说明随着温度的升高,各光谱峰频率减小,光谱峰位置向低波数方向移动,且光谱峰数目在减少,这主要是由于LiNbO3晶体中[Li-O]、[Nb-O]的键合强度、晶格中离子间的相互作用随着温度的升高强度减弱,而晶体的光学声子行为与晶体的[Li-O]键密切相关,这样就导致LiNbO3晶体中A1对称光学软模的喇曼活性降低,进而出现THz波增益随温度的升高而降低的现象。此研究为今后太赫兹(THz)波参量振荡器优化设计提供了非常有价值的参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪 论

1.1太赫兹(THz)波简介

1.2太赫兹(THz)波的特点

1.3太赫兹(THz)波的重要应用

1.4产生太赫兹(THz)波辐射的方法

1.5太赫兹(THz)波参量振荡器简介

1.6论文研究目的和内容

1.7小结

2电磁耦合场量子与喇曼散射

2.1电磁耦合场量子

2.1.1元激发

2.1.2光与晶体中横向长光学波的耦合

2.1.3极化激元色散曲线意义

2.2电磁耦合场量子的受激喇曼散射

2.2.1光散射现象的一般描述

2.2.2受激喇曼散射

2.2.3受激喇曼散射的应用

2.2.4受激极化激元喇曼散射

2.3小结

3THz波产生的理论分析与增益计算

3.1理论分析

3.2光波在介质内传播的波动方程

3.3 THz波增益表达式推导

3.4小结

4THz波产生受温度的影响

4.1THz波增益受温度的影响

4.2增益g0受温度的影响

4.3吸收系数受温度的影响

4.4折射率受温度的影响

4.5小结

5总 结

5.1结论

5.2需要进一步研究的工作

致谢

参考文献

附录