外腔增强激光非线性频率变换及高效窄线宽太赫兹波的产生

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:atta2002
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THz波处于光谱中过渡区域,其不仅在物理、化学生物等基础学科中有着独特的优势,而且在医学、军事通讯等多领域都有着巨大的潜在价值。基于外腔增强技术的THz波差频辐射源能产生高能量,可调谐相干THz波,且能在室温下运转,结构紧凑,有极大的研究价值。依托国家自然科学基金项目“2μm光纤激光器泵浦的窄线宽m W量级连续THz源”,我们对外腔增强结构差频THz源的各个技术环节分别进行了研究探索,主要分为2μm光纤激光放大系统的搭建,外腔增强环形腔结构的研究,以及THz波导的研究。本论文的主要内容如下:1.介绍了THz波,归纳了THz波的光学和电学产生方法,特点及在多领域的应用,总结了国内外关于外腔增强差频THz源的研究进展,介绍了非线性光学频率变换过程中最重要的相位匹配技术;2.推导描述了非线性频率变换中三波互作用过程。对LBO晶体I类相位匹配倍频进行了理论分析,计算模拟结果为,在θ角为90°,φ角约为11°时,有最大的有效非线性系数约2.64×10-12m/V,基频慢光和倍频快光的走离角分别为0和0.38°,两者能流密度方向互作用角有最小值约为0.27°;3.以LBO晶体I类倍频为基础,对外腔增强环形腔的结构稳定条件进行了探索,推导了模式匹配与阻抗匹配条件,并计算了连续波及脉冲情况下的增强系数,根据环形腔精细度不同,可以得到几十至几百倍的增强;4.对高性能双波长2μm差频THz泵浦源进行搭建并测试,目前第二级预放大后可以获得7.5W的光信号输出,线宽大约在75.1k Hz,相对强度噪声约为-110d B/Hz;5.介绍了一种基于晶体光纤波导结构,周期反转Ga As晶体为纤芯,硫属化合物玻璃为包层的高亮度THz源,并从理论上分析了光波-THz波的能量转换特性,以及产生的THz波聚焦特性。
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