光泵太赫茲脈沖激光產(chǎn)生機(jī)理及關(guān)鍵器件特性研究.pdf

1、華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文光泵太赫茲脈沖激光產(chǎn)生機(jī)理及關(guān)鍵器件特性研究姓名：祁春超申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：光電信息工程指導(dǎo)教師：程祖海；左都羅20100508II地解釋了產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因。與光放大的支線跳動(dòng)、多模運(yùn)轉(zhuǎn)、輸出激光峰值功率低的特點(diǎn)相比，注入鎖定具有單支線、單縱模、輸出激光峰值功率高的優(yōu)點(diǎn)。在我們的光注入鎖定實(shí)驗(yàn)中，這些優(yōu)點(diǎn)得到很好體現(xiàn)。但由于注入激光頻率與腔模式頻率的失諧、較弱的注入光強(qiáng)、以及無光隔離措施等因素導(dǎo)致了單縱模的

2、獲取并不能達(dá)到100%的成功概率。通過和過去實(shí)驗(yàn)對(duì)比性分析，最終確定了上述因素是限制注入鎖定實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。綜合上述不利因素后，本論文最終確定了利用可調(diào)諧TEACO2激光直接泵浦產(chǎn)生太赫茲的實(shí)驗(yàn)方案。輸入輸出耦合器是腔式太赫茲激光器中重要的光學(xué)元件。本論文摒棄了過去傳統(tǒng)的小孔輸入輸出耦合器，而采用基于厚襯底的電容性網(wǎng)柵輸入輸出耦合器，并且這些輸入輸出耦合器同時(shí)充當(dāng)太赫茲激光器的封閉窗口。基于傳輸線理論模型，設(shè)計(jì)和制作了基于高阻硅襯底的鎳

3、金屬電容性網(wǎng)柵輸出耦合器以及基于ZnSe襯底的鎳金屬電容性網(wǎng)柵輸入耦合器。輸出耦合器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論預(yù)言在歸一化共振頻率ω0=0.85時(shí)比較吻合，而輸入耦合器還有待改進(jìn)。針對(duì)FP雙平襯底極易出現(xiàn)的etalon效應(yīng)以及透射率對(duì)襯底厚度的依賴性，本論文提出了利用楔形襯底抑制etalon效應(yīng)進(jìn)而獲得精確平坦透射率譜的想法，并且在理論上驗(yàn)證了其可行性。鑒于上述理論和實(shí)驗(yàn)研究，我們利用具有磁開關(guān)控制放電電路的TEACO2激光器產(chǎn)生的短脈沖激光束與

4、腔式FP型太赫茲激光器中的NH3分子相互作用。并通過改變輸出耦合器網(wǎng)柵參量、太赫茲增益物質(zhì)工作氣壓、泵浦能量、泵浦支線等參量，最終獲得了頻率為3.33THz、最大光子轉(zhuǎn)換效率為6.5%、最大能量為1.35mJ的太赫茲激光輸出。同時(shí)對(duì)太赫茲工作特性進(jìn)行了研究，這主要包括：（1）泵浦脈沖和太赫茲脈沖建立時(shí)刻的延時(shí)關(guān)系（2）泵浦能量與太赫茲輻射能量的關(guān)系（3）一定泵浦強(qiáng)度下，最佳太赫茲輸出對(duì)NH3氣壓的依賴性（4）泵浦強(qiáng)度對(duì)最大太赫茲輸出所對(duì)