飞秒激光作用ZnSe晶体产生和探测THz辐射的实验

实验研究了ZnSe单晶的光学整流THz产生,借助电光取样技术得到THz脉冲的时域波形和FFT频谱分布,观察到约113fs的THz辐射场分布,及相应约5.8THz的频谱分布,辐射峰位于3THz左右.对比研究了不同表面的ZnSe晶体的THz辐射峰值强度随激发光功率的变化,通过轻微烧蚀模型定性解释了高激发功率下THz信号的饱和机制.     

飞秒激光作用ZnSe晶体产生和探测THz辐射的实验

实验研究了ZnSe单晶的光学整流THz产生,借助电光取样技术得到THz脉冲的时域波形和FFT频谱分布,观察到约113fs的THz辐射场分布,及相应约5.8THz的频谱分布,辐射峰位于3THz左右.对比研究了不同表面的ZnSe晶体的THz辐射峰值强度随激发光功率的变化,通过轻微烧蚀模型定性解释了高激发功率下THz信号的饱和机制.     

用飞秒激光触发GaAs光电导体产生THz电磁波的研究

报道了用半绝缘GaAs材料研制的光电导偶极天线在飞秒激光脉冲触发下辐射THz电磁波的实验结果.GaAs光电导偶极芯片的两个欧姆接触电极间隙为3mm,采用Si3N4薄膜绝缘保护,在540V直流偏置下被波长800nm,脉宽14fs,重复频率75MHz,平均功率130mW的飞秒激光脉冲触发时产生THz电磁波.用电光取样测量得到了THz电磁脉冲的时域波形和频谱分布.THz电磁波的辐射峰值位于0.5THz左右,频谱宽度大于2THz,脉冲宽度约为1ps.     

用飞秒激光触发GaAs光电导体产生THz电磁波的研究

报道了用半绝缘GaAs材料研制的光电导偶极天线在飞秒激光脉冲触发下辐射THz电磁波的实验结果.GaAs光电导偶极芯片的两个欧姆接触电极间隙为3mm,采用Si3N4薄膜绝缘保护,在540V直流偏置下被波长800nm,脉宽14fs,重复频率75MHz,平均功率130mW的飞秒激光脉冲触发时产生THz电磁波.用电光取样测量得到了THz电磁脉冲的时域波形和频谱分布.THz电磁波的辐射峰值位于0.5THz左右,频谱宽度大于2THz,脉冲宽度约为1ps.     

基于超快激光技术的THz波产生和探测

主要介绍利用超快激光技术产生和探测THz波辐射。THz波探测方法包括电光取样和空气探测。电光取样利用光学电光效应,采用探测激光偏振态的改变得到THz电场时域波形,广泛应用在TDS系统中。空气探测方法利用激光在空气中的三阶非线性效应,可以测得THz时域波形,并且该方法没有晶体的限制,因此可以探测频谱较宽的THz脉冲。产生THz的方法主要包括光电导天线、光学Dember效应、光整流和激光等离子体。其中前三者受到材料本征声子的影响,产生的THz谱宽有一定限制。倾斜激光脉冲波前入射非线性晶体光整流可以产生很强的THz波。双色飞秒激光脉冲与空气等离子体作用,可以产生较强的宽谱THz辐射,并且其谱宽与激光脉冲宽度密切相关。     

基于相对论超短电子束的THz源

THz波的产生有多种途径,清华大学加速器实验室正致力于发展基于相对论电子束的高峰值功率的THz辐射源。本文分别从高峰值流强的单束团与基于激光整形的多脉冲束团序列出发,介绍实验室在宽谱高电场梯度和准单频可调谐THz辐射等方面的研究进展。高亮度电子束团由新一代光阴极电子枪产生,经3 m行波加速管加速,能量可达~50 MeV,采用速度压缩机制可使束团长度达到百飞秒量级。该超短相对论束团可通过多种机制产生高峰值功率的THz辐射,目前,实验室已通过相干渡越辐射(CTR)获得单脉冲能量18μJ的THz辐射输出。同时,提出了一种结合欠压缩工作模式和漂移压缩方法的新束团压缩方案,可进一步将束团压缩至几十飞秒,有望获得频率范围为0.1 THz~30 THz的超宽谱THz辐射。本文同时介绍了多脉冲超短电子束序列的束团测量实验结果,通过模拟研究验证了基于该束团序列CTR产生高功率、可调谐准单频THz辐射的可行性,并进行了相应的实验方案设计。     

0.34 THz相对论返波振荡器实验

利用相对论返波管(RBWO)产生纳秒脉宽、千瓦量级功率的太赫兹脉冲辐射对太赫兹技术的应用具有积极意义。本文对0.34 THz-RBWO进行了粒子模拟与设计,通过微精密加工得到了平均直径6.8 mm,波纹深度0.1 mm,周期0.26 mm的正弦周期慢波结构,并对0.34 THz-RBWO进行了初步的实验。文中对0.34 THz脉冲信号脉宽、频率、功率参数的测量原理进行了研究。通过初步实验测试,0.34 THz-RBWO辐射波脉冲宽度2.1 ns,频率范围0.32 THz~0.36 THz,功率为375 kW。     

大间隙GaAs光导天线的太赫兹辐射频谱特性

从麦克斯韦方程出发,采用电涌模型对用飞秒激光触发大间隙光导天线产生的太赫兹脉冲远场辐射特性进行研究。文章分析了大间隙GaAs光电导天线的天线电极形状和参数、天线间隙对产生的THz脉冲频谱特性的影响。用制作不同间隙、天线形状的光导天线进行产生THz辐射的实验,仿真实验结果表明:大间隙光导天线的带宽为0.1 THz～2 THz,不同的电极形状主要影响1 THz～2 THz频段内的THz信号幅值;间隙更小的光导天线的频谱带宽稍宽,而且在1 THz以上的高频段信号略高一些。     

THz时域频谱技术中若干效应的研究

在电磁波谱中所处的特殊位置使得THz波在物理、化学、生物医学、电子科学、材料科学、环境监测等领域有着广泛的应用前景。讨论了THz时域频谱技术的若干关键问题：THz发射晶体的双光子吸收、衍射效应和非线性效应（Kerr效应和类Kerr效应）等对THz产生效率的影响,THz辐射脉冲的载波包络相位差,THz小波变换频谱技术,以及利用光子晶体光纤飞秒激光作为激发源对THz时域频谱系统进行小型化和提高能量的方案。     

基于波前倾斜的太赫兹单次测量研究

太赫兹单次测量技术可以对一些超快不可逆过程进行快速测量,在蛋白质变性、核爆模拟分析等领域具有广阔的应用前景。从飞秒激光放大器发出的光脉冲分成两束并分别经过两块光栅产生波前倾斜,一束作为抽运光激发铌酸锂晶体,基于光整流效应产生高功率太赫兹波;另一束作为探测光,采用正交平衡探测法探测。利用该光路产生太赫兹脉冲并对其进行单次测量,系统的时间窗口为16.8 ps,频谱范围覆盖0.1～1.6 THz。