THz波参量振荡器的输出频率特性研究

《THz波参量振荡器的输出频率特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内图书分类号：TN247学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开工学硕士学位论文THz波参量振荡器的输出频率特性研究硕士研究生：郭培坤导师：曲彦臣副教授申请学位：工学硕士学科、专业：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN247U.D.C:535DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONOUTPUTFREQUENCYCHARACTERISTICSOFTHZWAVEPARAMETRICOSCILLATORCandidate：Guo

2、.PeikunSupervisor：Prof.QuYanchenAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PhysicalElectronicsAffiliation：Dept.ofOpto-electronicsInformationScienceandTechnologyDateofDefence：June25th,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要太赫兹波(lTHz=1012Hz)是位于红外波和微波之间的

3、一种电磁波,由于其在电磁波谱的特殊位置,因此在材料检测、医学成像和光谱分析等领域上具有重要的应用。基于受激电磁耦子散射的太赫兹参量振荡器（TerahertzParametricOscillators-TPO）可以在室温下输出具有良好方向性的窄脉宽、高功率、可连续可调的THz波，这是目前实现THz输出的主要方法。本文主要研究TPO中Stokes光和泵浦光形状对输出THz光的影响和TPO中各参量对振荡阈值的影响。在理论方面，分析了TPO产生THz光的基本理论，根据MgO：LiNbO3晶体的晶格参数,计算了在TPO过程中信号光和闲频光的增益表达式，以及在高损耗假设下信号光和闲频光的功率，得到当损耗比

4、较高的情况下，产生的闲频光功率与损耗成正比的结论。计算了THz频带的色散方程并仿真LiNbO3晶体中A1对称模色散分布和吸收特性曲线，得到了泵浦波长为1064nm下的相位匹配关系。在实验方面，通过太赫兹参量产生器（TerahertzParameterGeneration-TPG）实验研究受激电磁耦子散射（SPS）过程中Stokes光的色散特性曲线和增益系数；在泵浦光能量为10mJ下更换晶体长度并分别测量Stokes光的相对强度，在SPS过程中Stokes光的增益系数为1.32cm-1。通过搭建硅棱镜阵列耦合输出TPO实验平台验证THz光在泵浦光中传输不会有能量的衰减。不切割Stokes光时输出

5、的THz频率范围为1.22~2.54THz，对Stokes光切割后输出THz的频率范围为0.86~2.54THz,说明通过切割泵浦光的方法可以在保证THz光输出能量的基础上实现较大的调谐范围。研究了TPO各参量对振荡阈值的影响，当腔长从170mm增加到260mm时，阈值功率密度从52MW/cm2增加到70MW/cm2，增加了35%。当输出镜反射率R从0.9降低到0.5时，TPO阈值从51MW/cm2增加到53MW/cm2，增加了5.3%。当晶体长度从70mm降低到30mm时，TPO阈值从58MW/cm2增加到128MW/cm2，增加到原来的2.2倍。最后搭建一个浅表面垂直耦合输出TPO实验平台

6、，将泵浦光斑整形为椭圆光斑,实现了对输出THz波光束质量的改善和输出调谐范围的拓展。关键词：掺杂MgO的铌酸锂晶体，THz波参量振荡器，受激电磁耦子散射，切割Stokes光，泵浦光光斑形状-I-哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractTheterahertzwave(lTHz=1012Hz)isanelectromagneticwavelocatedbetweentheinfraredwaveandthemicrowave.Becauseofitsspecialpositionintheelectromagneticspectrum,ithasimportantapplicationsinm

7、aterialdetection,medicalimaging,andspectrumanalysis.Aterahertzparametricoscillator(TPO)basedonstimulatedEMscatteringcanoutputanarrowpulsewidth,highpower,continuouslytunableTHzwavewithgooddirectivityat