基于非线性光学晶体差频产生太赫兹波理论的研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheoreticalStudyofTerahertzRadiationBasedonDifferenceFrequencyGenerationinNonlinearOpticsCrystalsCandidate:WangXingwuMajor:OptoelectronicInformationEngineeringSupervisor:Dr.WangKejiaHuazhongU

2、niversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaDecember,2011独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的

3、复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要太赫兹辐射在生物医学检测、物质识别以及空间通信等领域的优越特性渐渐引起人们的兴趣，而高质量的太赫兹源是所有研究与应用的基础。非线性差频方法产生太赫兹波具有输出线宽窄、零阈值、结构紧凑以及室温运转等优点，具有重要研究价值。差频过程的最关

4、键组件是抽运源和非线性材料，本论文以差频输出功率表达式为切入点，分析了影响差频输出的主要因素，并着重研究了几种重要非线性晶体的差频特性，为便捷式和小型化太赫兹源的实现提供了理论依据。本论文的主要内容包括：（1）分析了影响差频转换效率和输出功率的主要因素，总结了实现相位匹配的方法，并分析了不同相位匹配方式的优缺点以及各自适用的晶体类型。（2）计算并分析了InP、CdTe和ZnTe在10.6μm附近的非共线匹配性能，研究了ZnSe共线匹配特性以及在1.064μm和10.6μm附近的非共线匹配特性，计算了CdSe在两波长处的共线匹配角度、走离角、允许角以及非临界匹配

5、曲线等差频参数，研究了InP、CdTe和ZnSe在共线方式下的温度匹配特性，计算了DAST的匹配曲线。（3）着重研究了GaP晶体在共线方式时的匹配曲线、相位匹配带宽、温度特性以及输出功率特性，计算了GaP在近红外波长1.064μm和1.030μm附近的差频性能，并分别给出了实现宽带调谐输出的温度调谐方案，最后设计了一个在常温下搭建差频太赫兹源的实验，以产生367μm和215μm的太赫兹波。关键词：太赫兹波光学差频相位匹配温度调谐匹配带宽输出功率磷化镓I华中科技大学硕士学位论文AbstractAterahertz(THz)sourcewithhighqualit

6、yisessentialforTHzstudiesandapplicationsinbiomedicaldiagnostcs,chemicalidentification,andspacecommunication.Thetechniquetogenerateterahertzradiationbasedonnonlineardifference-frequencymixinginnonlinearopticalcrystalsenjoystheadvantagesofcompactness,monochromaticoutput,nothreshold,an

7、doperatingatroomtemperature.Thethesisanalysedthefactorstoaffectoutputofdifference-frequencygeneration(DFG)accordingtotheformulaforcalculatingpoweroutput,andstudiedtheDFGpropertiesindetailforsomeimportantnonlinearopticscrystalsinterahertzradiationfield.Themaincontentofthethesisinclud

8、es:(1)Factorstoaffe