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基于Nd：YAG双波长激光器差频产生THz辐射的研究

作　者: 郑芳华
导　师: 姚建铨
学　校: 天津大学
专　业: 光电子技术
关键词: THz波辐射 周期极化LiNbO3晶体 DAST晶体 差频 倍频 双波长Nd:YAG激光器
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


THz波是电磁波谱中最后一个研究波段。以美、日为首的各个发达国家正投入大量人力和物力致力于THz波辐射的研究。积极开展THz科学技术的研究工作对我国具有重要的战略意义。世界各国普遍公认的THz重要领域研究包括THz波辐射源、THz波探测和THz波的传输及应用。其中,THz波辐射源的研究是重中之重。本研究是THz波辐射源方面研究的重要部分,即利用光子学方法获得THz波辐射。我们致力研究基于非线性光学的全固态、小型化、室温运转、可调谐的THz波辐射源系统,这是THz技术应用研究的基础。获得THz波辐射的方法很多,主要分为电子学和光子学两个大方向。本文实验获得了Nd:YAG 1319nm和1338nm,及其倍频659.5nm和669nm双波长运转激光器。理论计算双波长在非线性晶体中差频产生THz辐射功率,并采用表面辐射结构提高输出功率,属于光子学领域。国际上,非线性光学方法获得THz波辐射的研究水平已有目共睹,其中无机晶体中非线性光学差频获得THz波辐射的峰值功率已到kW级;THz波参量振荡获得的相干THz波辐射已应用在高精度,高速数据采集的THz波光谱仪。目前国内差频THz波输出较国际水平有很大差距,应用研究集中在THz光谱和成像方面。我们实验室上已获得稳定的双波长连续,准连续输出,达到国际先进水平。本文的实验主要介绍双波长线偏振输出。本文创新点:实验中获得LD端面泵浦Nd:YAG双波长激光器1319nm/1338nm连续及准连续线偏振稳定输出,平均功率达到3.53W,2.22W;实验中获得LBO倍频Nd:YAG双波长激光器659.5nm和669nm连续线偏振较稳定输出,最大输出平均功率达到640mW;理论分析非线性晶体DAST表面辐射THz波的理论模型,并根据模型对现有实验结果进行THz输出功率计算;理论分析倾斜周期极化铌酸锂晶体侧面辐射THz波的理论模型,并根据模型对现有实验结果进行THz输出功率理论计算。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 THz辐射概述  7-12
  1.1 国内外研究现状  8-10
  1.2 THz波辐射的应用  10-12
第二章 THz的产生及探测技术  12-21
  2.1 THz产生  12-18
  2.2 THz波辐射的检测  18-21
第三章 Nd:YAG双波长运转激光器  21-39
  3.1 Nd:YAG激光晶体特性  21-23
  3.2 双波长激光器  23-25
  3.3 基于Nd:YAG晶体的1319nm和1338nm双波长连续运转激光  25-31
    3.3.1 LD端面泵浦Nd:YAG双波长激光理论计算  25-26
    3.3.2 泵浦源特性  26-27
    3.3.3 实验及数据分析  27-31
  3.4 基于Nd:YAG晶体1319nm和1338nm双波长准连续运转激光  31-39
第四章 LBO内腔倍频Nd:YAG双波长红光激光器  39-50
  4.1 LBO倍频晶体  39-40
  4.2 Nd:YAG双波长倍频连续运转激光器  40-50
    4.2.1 腔型选择  40
    4.2.2 实验及数据分析  40-50
第五章 差频晶体及差频理论  50-65
  5.1 差频产生THz波辐射理论研究  50-52
    5.1.1 非线性差频混频理论  50-52
  5.2 非线性有机材料DAST  52-59
    5.2.1 DAST晶体的色散特性  53-54
    5.2.2 DAST晶体的吸收特性  54-55
    5.2.3 DAST晶体有效非线性系数  55-56
    5.2.4 理论计算  56-59
  5.3 MgO:LiNbO_3晶体  59-65
    5.3.1 MgO:LiNbO_3晶体在红外波段的色散和吸收特性  59-60
    5.3.2 MgO:LiNbO_3在THz波段的色散和吸收特性  60-62
    5.3.3 MgO:LiNbO_3在THz波段的非线性系数  62-63
    5.3.4 理论计算  63-65
参考文献  65-71
发表论文和科研情况说明  71-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光器
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