基于金屬F-P微諧振腔選頻輸出的太赫茲波源理論研究.pdf

1、太赫茲(THz)電磁波(頻率為0.1—10THz)是波長介于毫米波和紅外光之間相當(dāng)寬范圍的電磁輻射區(qū)域。正是太赫茲波所處的波段使得其具有非常獨(dú)特的性質(zhì),使THz波在凝聚態(tài)物理、天體物理、生物、醫(yī)學(xué)、安全檢測等眾多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前限制太赫茲電磁輻射技術(shù)發(fā)展的一個很重要因素是缺乏一種有效的太赫茲輻射源?；诠鈱W(xué)方法的各種THz輻射源,憑借其卓越的特性和顯著的優(yōu)點(diǎn),逐漸在眾多THz輻射產(chǎn)生技術(shù)方面顯現(xiàn)出舉足輕重的地位。本論文在分析TH

2、z電磁波的研究意義、現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,對THz參量振蕩器(TPO)作為輻射源進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化,具體開展了以下研究工作：(1)簡單介紹了太赫茲電磁波的優(yōu)異特性和太赫茲的產(chǎn)生、探測技術(shù)。通過對光學(xué)參量振蕩器的原理介紹,講解了以LiNbO3晶體為非線性介質(zhì)的THz參量振蕩器。(2)設(shè)計了利用微型金屬絲太赫茲波F-P諧振腔實現(xiàn)窄線寬單色太赫茲波寬調(diào)諧輸出的方案,其方案為在原有太赫茲波源基礎(chǔ)上加入了金屬F-P微諧振腔,對其產(chǎn)生的THz

3、波束進(jìn)行選頻調(diào)諧輸出。并從原理上進(jìn)行了詳細(xì)分析證明其可行性。(3)通過THz參量振蕩器產(chǎn)輻射THz機(jī)理—受激喇曼散射出發(fā),結(jié)合量子力學(xué)中的波恩近似原理，引用有源輻射區(qū)(THz波在晶體表面的輻射范圍)這一概念。通過分析實驗數(shù)據(jù)驗證了其正確性。(4)對THz參量振蕩器輻射波束進(jìn)行分析,結(jié)合其遠(yuǎn)場分布特性,得出淺表垂直式的THz參量振蕩器輻射的THz波成準(zhǔn)高斯波束。為了評價其THz波束質(zhì)量,引入了光學(xué)中光束的M2質(zhì)量因子,根據(jù)淺表垂直式的TH