基于双泵浦脉冲光学整流效应产生THz波的研究

摘要

太赫兹(THz)波由于具有穿透性强、光子能量低、分辨率高、频谱宽等优点而在安检、成像、生物医疗等多个领域有着广泛应用。作为一项前沿领域和交叉学科，THz科学技术也越来越受到人们的重视。随着高功率 THz源和高灵敏度THz探测手段的不断发展，THz波的应用越来越广泛，同时对THz源提出了更高的要求：进一步提高THz源的功率，以及寻找更加丰富的THz波调制手段。本论文从这两个角度出发，旨在通过基于双泵浦脉冲的光学整流效应探索一种新的调制THz波和提高THz波输出的手段，主要工作如下：
　　首先，介绍了THz波的研究历史和发展，THz波的特殊性质，应用方向以及产生和探测手段。
　　第二章重点研究了光学整流效应产生THz波的理论。从Maxwell方程出发，推导了在慢变包络近似条件下的非线性波方程，并得到了光学整流过程产生THz波的频域表达式。在此基础上得到了泵浦光转化到 THz波的转换效率公式，分析了影响THz波转换效率的因素，并给出了(110)切割的GaP晶体产生THz波的强度与偏振方向的关系。
　　第三章，在单脉冲光学整流产生 THz波表达式的基础上，推导得出了双泵浦脉冲条件下所产生的THz波的理论表达式。实验上采用双脉冲泵浦GaP晶体，验证了双脉冲产生的THz波在时域的相干叠加和对频谱的调制作用。实验结果与理论分析相一致，验证了基于双泵浦脉冲的光学整流效应可以对产生的THz波进行调制的思想。
　　最后，在第三章结果的基础上，研究了双脉冲泵浦光入射条件下 THz波功率的输出提升，证明了在两束泵浦脉冲交叠时，可以将输出的THz波功率提高到单路泵浦光情况下功率输出的三倍。这也是一个简单易行的提高 THz波输出功率的手段。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 THz波简介

1.3 THz波的特殊性质

1.4 THz波的应用

1.5 THz技术的发展现状

1.6 THz波主要的产生手段

1.7 THz波探测手段

1.8 THz波辐射源的研究进展

1.9本论文的研究内容

第二章 光学整流理论

2.1光学整流

2.2 GaP晶体切向分析

2.3本章小结

第三章 双脉冲光学整流效应产生THz波的调制现象研究

3.1双脉冲光学整流产生THz波的理论研究

3.2双脉冲光学整流产生THz波的实验系统

3.3双脉冲光学整流效应产生THz波调制的实验结果

3.4双脉冲光学整流对THz波频谱调制的理论解释

3.5本章小结

第四章 双脉冲光学整流效应产生THz波功率特性的研究

4.1测量THz波功率的实验系统

4.2双泵浦脉冲光学整流效应调制THz波功率的实验结果

4.3双脉冲光学整流效应调制THz波功率的数值模拟

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢