【摘 要】
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太赫兹（THz）波在生物医学诊断、通信、农业食品检测、安检等方面具有广阔的应用场景和潜在的开发价值。由于缺乏微型高效的THz辐射源的产生装置,限制了THz波在各个方面的应用。近年来,借助准相位匹配（QPM）方法在周期极化晶体中产生THz辐射源的方法受到了科研人员的广泛关注。本文从产生多频可调谐THz波的目的出发,设计了两种基于QPM技术和优化级联差频（OCDFG）技术产生THz波的方案,主要研究内
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太赫兹（THz）波在生物医学诊断、通信、农业食品检测、安检等方面具有广阔的应用场景和潜在的开发价值。由于缺乏微型高效的THz辐射源的产生装置,限制了THz波在各个方面的应用。近年来,借助准相位匹配（QPM）方法在周期极化晶体中产生THz辐射源的方法受到了科研人员的广泛关注。本文从产生多频可调谐THz波的目的出发,设计了两种基于QPM技术和优化级联差频（OCDFG）技术产生THz波的方案,主要研究内容如下:（1）设计了一种通过OCDFG在非周期极化铌酸锂（APPLN）晶体中产生多频THz波的方案。两束差频光激励APPLN晶体经级联差频（CDFG）产生一系列级联光,相邻级联光的频率差为ωT1。通过优化设置APPLN晶体的极化波矢分布,使得产生频率为ωT1的THz波的各阶级联差频的相位失配从第一阶差频到高阶差频逐阶等于0,驱使级联光向更高阶的斯托克斯（Stokes）光转移,同时高效产生了频率为ωT1的THz波。同理,通过优化设置APPLN晶体的极化波矢分布,可以使得产生频率为M倍ωT1的THz波的各阶级联差频的相位失配从第一阶差频到高阶差频逐阶等于0,高效产生频率为M倍ωT1的THz波。（2）设计了一种基于OCDFG融合光学参量振荡技术高效产生THz波的方案。通过设计谐振腔参数,使得Stokes光在谐振腔内往返振荡,将低阶Stokes光子重复转化为高阶Stokes光子。通过APPLN晶体经OCDFG过程将低阶Stokes光子连续转化为高阶Stokes光子。结合上述重复和连续转移,高效产生THz波。经理论计算,当泵浦强度为300 MW/cm2时,300 K温度下THz波能量转换效率超过了 26%,100 K温度下THz波能量转换效率超过了 43%。
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