用于差頻產(chǎn)生THz波的激光器及THz光子晶體帶隙特性的研究.pdf

1、太赫茲波（THz波）的產(chǎn)生是THz研究領域的關鍵技術之一。實現(xiàn)THz波總體上分為電子學和光子學兩種方法。在光子學領域，非線性光學差頻方法是獲取高功率、低成本、便攜式和室溫運轉(zhuǎn)THz波的主要方法之一。在利用非線性光學差頻方法產(chǎn)生THz波的關鍵技術中，研制新型的差頻泵浦源是最為重要的。同時，隨著THz波輻射源和THz探測技術的不斷發(fā)展，如何構建一套完整的THz光學系統(tǒng)已成為研究的熱點之一。光子晶體作為一種新型人工材料有望在THz功能器件的開

2、發(fā)和研制中扮演重要的角色，從而為THz系統(tǒng)的集成化和小型化作出貢獻。本論文主要圍繞用于差頻產(chǎn)生THz輻射源的多波長激光器及THz光子晶體的帶隙特性分析而展開，論文的主要內(nèi)容包括： 一、從LD端面泵浦固體激光器的激光閾值公式出發(fā)，理論計算了腔鏡對于兩個波長的透過率關系，實現(xiàn)了LD端面泵浦Nd：YAG1319nm/1338nm雙波長激光連續(xù)、準連續(xù)及線偏振穩(wěn)定輸出。這兩條非常接近的譜線為進一步通過非線性光學差頻方法獲得高重復頻率、高

3、相干性3.23TH的THz波提供了實驗基礎，實驗結果達到國內(nèi)領先水平； 二、實現(xiàn)了LD端面泵浦Nd：YAG LBO內(nèi)腔倍頻連續(xù)和準連續(xù)多波長紅光穩(wěn)定輸出。將659.5nm/669nm雙波長紅光作為差頻泵浦光，選擇合適的差頻晶體，有望實現(xiàn)6.73THz的高頻率THz波輸出。這是利用非線性光學差頻方法產(chǎn)生THz波的第二套實驗方案； 三、基于非線性光學頻率變換理論，計算模擬出在不同相位匹配條件下，GaSe和ZnGeP2晶體差頻

4、的相位匹配角、走離角，允許角和有效非線性系數(shù)，總結出對應輸出不同THz波長的最佳相位匹配方式。計算結果為利用非線性光學差頻方法產(chǎn)生THz輻射源的實驗研究提供了深入和全面的理論基礎； 四、利用平面波展開法，通過改變二維THz光子晶體的結構參數(shù)，對二維THz光子晶體完全帶隙進行了優(yōu)化，分析出兩種適合工作在THz波段的二維光子晶體結構；采用時域有限差分法和平面波展開法，計算出THz波在二維光子晶體“T”型分束波導，45度旋轉(zhuǎn)波導中傳輸