基于金属fp微谐振腔选频输出的太赫兹波源理论研究

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1、摘要论文题目:基于金属卜P徽谐振腔选频输出的太赫兹波源理论研究学科专业:光学研究生:张新鹅签名:来扒魄指导教师:张显斌教授签名:摘要太赫兹(THz)电磁波(频率为0.1一1oTHz)是波长介于毫米波和红外光之间相当宽范围的电磁辐射区域。正是太赫兹波所处的波段使得其具有非常独特的性质，使THz波在凝聚态物理、天体物理、生物、医学、安全检测等众多领域中得到广泛应用。当前限制太赫兹电磁辐射技术发展的一个很重要因素是缺乏一种有效的太赫兹辐射源。基于光学方法的各种THz辐射源，凭借其卓越的特性和显著的优点，逐渐在众多THz辐射产生技术方面显现出举足轻重

2、的地位。本论文在分析THz电磁波的研究意义、现状以及未来发展趋势的基础上，对THz参量振荡器(TPO)作为辐射源进行进一步的优化，具体开展了以下研究工作:(l)简单介绍了太赫兹电磁波的优异特性和太赫兹的产生、探测技术。通过对光学参量振荡器的原理介绍，讲解了以LINbO3晶体为非线性介质的THz参量振荡器。(2)设计了利用微型金属丝太赫兹波F一P谐振腔实现窄线宽单色太赫兹波宽调谐输出的方案，其方案为在原有太赫兹波源基础上加入了金属F一P微谐振腔，对其产生的THz波束进行选频调谐输出。并从原理上进行了详细分析证明其可行性。(3)通过THz参量振荡

3、器产辐射THz机理一受激喇曼散射出发，结合量子力学中的波恩近似原理:引用有源辐射区(THz波在晶体表面的辐射范围)这一概念。通过分析实验数据验证了其正确性。(4)对THz参量振荡器辐射波束进行分析，结合其远场分布特性，得出浅表垂直式的THz参量振荡器辐射的THz波成准高斯波束。为了评价其THz波束质量，引入了光学中光束的耐质量因子，根据浅表垂直式的THz参量振荡器的特点，使用MZ因子矩阵来准确描述质量子耐，通过实验测出其质量因子MZ。(5)通过对各种谐振腔的优缺点进行分析，引入光纤与半透膜镜片。设计出一种谐振腔腔长短，调谐简单，体积小的新型浅

4、表垂直式的参量振荡器。关键词:THz电磁波;金属F一P微谐振腔;TPO;sE一TPO;MZ质量因子乡-西安理工大学硕士论文.本研究得到国家自然科学基金(批准号:10390160，60771053)，陕西省教育厅科学研究计划项目(批准号:8JK402)，西安理工大学科学研究计划A类项目(批准号:一05一2一0703)，西安理工大学高学历人员科技启动基金(108一210801)，以及2009年立项的国家自然基金“基于晶体祸合场量子辐射及金属微谐振腔的可调谐太赫兹波产生研究，’伽。:60971015)的资助。AbstraetTitle:STUDYT

5、HEORYOFFREQUENCYSELECT!ONOUTPUTOFTHZSOURCEBASEOONMETALF一PMICRO一RESONANTCAVITYMajor:OPticalName:XinPengZHANG5ignature:从叫陋SuPervisor:Prof.XianbinZHANG5ignaturAbst怕CtTerahertz(THz)wave，whichliesbetweeninfraredandmierowaveineleetromagnetiesPectrum，belongstofar~infraredband.THz一

6、wavecoversthefrequencyrangefrom0.ITHzto10THz.TheeleetromagnetismradiationinthisfrequeneyrangehasverysPeeialProPerties，suehasintheregionsofcondensedmatterPhysies，astroPhysies，biology，medieine，seeuritydeteetion.OverthePastyears，scientistsrealized50limitedfortheband，5eleetroma

7、gnetieradlationduetothelackofefl七etiVemethodandmeansofdeteetionthatthebandwasknovvnastheterallertZgapofeleetromagnetieradiation.加找hermorevariousTHzradiationsoureebasingtheoPtiealmethodincreasinglyshowedtheoutstandingstatusinnu们neroustheteehnologyProdueedTHzradiationbythePre

8、dominanteharacteristieandoutstandingmerit.InthisPaper，thesignifieaneeofTHzresearch