TEA CO2激光泵浦CH3F气体THz激光器初步研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chukwokhung
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太赫兹波段是宏观电子学到微观光子学的过渡区域,因其有许多独特的性质,使其在国家安全、环境探测、军事及通信等领域具有重大的学术价值和广阔的应用前景。本论文采用TEACO2脉冲激光器作为泵浦源,CH3F(氟甲烷)作为工作介质,从理论和实验上对TEACO2激光器9P(20)支线泵浦CH3F分子产生的496μm超辐射THz做了初步研究。理论上:介绍了光泵CH3F产生496μm THz辐射的基本原理,给出了496μm辐射的相关能级结构;根据激光辐射跃迁的三能级速率方程理论,计算了热平衡状态和非平衡状态下吸收系数和增益系数;证明了速率方程理论模型的可行性;用Matlab程序理论仿真了泵浦能量、CH3F工作气压和激光腔长对泵浦光吸收特性的影响。实验上:搭建了TEA CO2激光泵浦CH3F超辐射THz激光系统,获得了频率为0.605THz,波长为496μm,最大能量为0.29mJ的太赫兹辐射;得到了基横模和多横模泵浦条件下泵浦光经过CH3F介质的透过率曲线,其与仿真曲线吻合;利用狭缝法,给出了基横模与多模泵浦时496μm THz光斑的形状和尺寸;给出F-P干涉仪测波长的原理,测量了THz辐射波长;测量了泵浦光和THz辐射的波形和脉宽,给出THz脉冲和泵浦脉冲的时序关系。结合理论和实验研究,改变泵浦模式、泵浦能量、CH3F工作气压分析了THz辐射的工作特性,主要包括:固定工作气压,THz能量和泵浦能量的关系;固定泵浦能量,THz能量与CH3F气压的关系;不同泵浦能量、泵浦模式对CH3F最佳工作气压的影响;不同泵浦模式对THz辐射能量和量子效率的影响。
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