幾種晶體材料的太赫茲波電光特性研究.pdf

1、在微波、激光技術(shù)高速發(fā)展的背景下，太赫茲波段逐漸成為電磁波譜中潛力較大的波段。太赫茲波段內(nèi)電光晶體材料的各種特性，是目前研究太赫茲多種功能器件的基礎(chǔ)之一。雖然各種電光晶體材料在光波段的研究比較深入，應(yīng)用較廣泛，但關(guān)于太赫茲波段電光材料電光特性方面的具體實(shí)驗(yàn)研究很少。太赫茲波段內(nèi)基于電光材料的應(yīng)用，如THz波的檢測和產(chǎn)生、THz電光成像、各種THz功能器件等，在太赫茲系統(tǒng)研究中至關(guān)重要。研究太赫茲波段內(nèi)晶體材料的電光特性有著很重要的現(xiàn)實(shí)意

2、義，合理利用晶體材料的性質(zhì)，外加電磁場調(diào)控晶體的重要參數(shù)，將對(duì)太赫茲功能器件以及系統(tǒng)性能有較大的改善。
　　 本文總結(jié)了電光材料在太赫茲的產(chǎn)生、探測和太赫茲成像三個(gè)方面的研究與應(yīng)用情況。在理論上，分析并確定了碲化鋅、砷化鎵、鈮酸鋰晶體的最佳外加電場方向；在實(shí)驗(yàn)上，利用透射型THz-TDS光譜系統(tǒng)獲得了幾種晶體材料在太赫茲波段的折射率色散譜線等參數(shù)。所得結(jié)果有一定的意義，有助于利用這些材料的太赫茲波器件的研制。主要的研究成果有以下

3、幾個(gè)方面：
　　 一、結(jié)合折射率橢球理論和晶體結(jié)構(gòu)，確定了碲化鋅、砷化鎵、鈮酸鋰晶體的最佳外加電場偏置方向：對(duì)于碲化鋅/砷化鎵晶體，當(dāng)外加電場偏置方向?yàn)閥'軸方向，太赫茲偏振為y’軸或z’軸方向時(shí)，晶體折射率變化最大，此時(shí)的外加電場偏置方向?yàn)樽罴逊较?，此方向總是垂直于晶體的z軸；鈮酸鋰的最佳電壓偏置方向取晶體z軸的方向，也是其折射率變化最大的方向，太赫茲波偏振方向也取和折射率變化最大的方向一致，以感測晶體折射率的較大變化量。

4、r>　　 二、制作了旋轉(zhuǎn)電極模具，與之前的模具相比較，能夠較精確地調(diào)整晶體的角度，方便了外加偏置電壓的方向最優(yōu)化，對(duì)模具進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)情況下的仿真，保證了模具能讓晶體正常上電進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
　　 三、采用THz-TDS光譜系統(tǒng)得到了幾種晶體材料在不同電壓偏置下的折射率色散譜線：砷化鎵晶體的折射率在800 GHz到2 THz左右有0.093左右較為明顯的變化；碲化鋅折射率則在相應(yīng)頻段里面有0.015左右相對(duì)小的變化量；高阻硅的折射率色散