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光学方法产生连续、准连续THz波的理论研究

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第一章概述

1.1 THz电磁波的特点

1.2 THz技术的发展简介

1.3 THz辐射的应用

1.4 THz源的发展

第二章用于光学非线性效应产生THz波的晶体

2.1泵浦光对半导体晶体表面相变的影响

2.2常见无机差频晶体

2.2.1 ZnGeP2晶体

2.2.2 GaSe晶体

2.2.3 GaP晶体

2.2.4 ZnTe晶体

2.2.5 CdTe晶体

2.2.6各向同性晶体差频产生THz波的理论模拟

第三章利用差频过程产生THz波的理论分析

3.1差频产生THz波的基本理论

3.1.1高斯理论模型

3.1.2晶体边界效应的影响

3.1.3平面波模型

3.2差频产生THz波的数值模拟

第四章参量振荡过程产生THz波

4.1铌酸锂晶体(LiNbO3)

4.2可调谐TPO基本原理

4.3数值模拟

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

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摘要

THz波在电磁光谱中所处的位置,及其自身主要特点和在光谱学、材料学、生物医疗、通信,及国防反恐等方面广阔的应用前景,使其受到了越来越多的重视。而THz波源则是整个THz研究领域的基础。目前,对THz波源的研究主要集中在利用电子学方法和利用光学方法实现THz波辐射两方面。利用非线性光学效应产生的连续、准连续THz波的THz波源具有可以实现室温下连续、可调谐运转运转的优点。这类THz源主要分为两种:利用差频产生THz波辐射的THz源;利用晶体拉曼效应的THz参量振荡器。本论文的主要内容和创新点归纳如下: 1.概述了THz电磁波的主要特点和THz技术的发展过程。介绍了THz波的应用前景。详细论述了THz波源,特别是基于非线性光学效应的常见THz波源的发展状况、应用方向。 2.分析了常见无机非线性晶体在差频产生THz波中的特性,及所满足的相位匹配条件和调谐特性,并在KTP-OPO近简并点双波长运转差频产生THz波的情况进行理论模拟,利用ZnTe晶体可以实现0.4-2.7THz可调谐运转,相应转换效率5×10-5~25×10-5。 3.对ZnTe晶体光致表面相变进行理论分析、研究。用有限元法和加勒金法推导其相变温度的时间演变特性,并进行了数值模拟,分析比较,并求出相变近似阈值。 4.对差频产生THz波的不同理论模型进行分析、比较,并对在KTP-OPO近简并点双波长运转差频产生THz波时,THz波的空间分布情况进行理论模拟。 5.对LiNbO3晶体THz参量振荡器的运转进行理论研究,并对LiNbO3晶体的相位匹配条件,及所产生的THz波、闲频光增益进行研究,并对TPO装置的运转进行理论模拟。

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