飞秒激光诱导空气等离子体产生太赫兹波的物理机制研究

摘要

太赫兹波段在电磁频谱上位于微波和远红外光之间。它具有许多独特的物理性质，比如太赫兹波能穿透绝大多数电介质材料和非极性材料，光子能量低，无线传输速率高，等等。太赫兹波的这些优良物理性质使其具有极高的应用价值。近年来，随着太赫兹波成像技术、太赫兹波时域光谱技术、太赫兹波雷达等技术的出现，太赫兹波技术被誉为又一场“前沿革命”，有关太赫兹波的研究已成为一个热门的科研课题。
　　 稳定可靠的太赫兹辐射源是太赫兹波技术不断进步的保证。在各种太赫兹波的产生方案中，飞秒激光诱导空气等离子体产生太赫兹波的方法，特别是双色激光诱导，已成为学界一个热门的话题。然而用这种方法产生太赫兹波的物理机制，目前学术界还存在争议。其中两个最主要的模型是光电流模型和四波混频模型。为了比较这两个模型的优劣，本文首先设计实验测量了双色激光诱导空气等离子体产生太赫兹波的两个偏振分量随BBO转角的变化情况，然后分别根据这两个模型进行了数值模拟，并将模拟结果和实验结果进行对比，结果表明四波混频过程是双色激光诱导空气等离子体产生太赫兹波的主要原因。
　　 第一章主要介绍太赫兹波的物理性质以及在此基础之上产生的应用；第二章回顾和总结了太赫兹波的产生方法和探测方法；第三章介绍飞秒激光诱导空气等离子体产生太赫兹波，主要是单色激光诱导空气等离子体产生太赫兹波；第四章介绍双色激光诱导空气等离子体产生太赫兹波，包括实验和理论模拟；第五章是总结和展望。