本文選題：MgO　切入點(diǎn)：LiNbO_3　出處：《山東大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：太赫茲波(Terahertz wave)是指頻率在0.1 THz-10 THz(1 THz=1012 Hz,波長(zhǎng)在30μmn-3mm)之間的電磁波,在電磁波譜上介于微波和紅外線之間。太赫茲技術(shù)在材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、信息通信、航空航天、國(guó)家安全等領(lǐng)域具有重大的科學(xué)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景,是近年來的研究熱點(diǎn)。太赫茲波的產(chǎn)生方法主要有兩類,分為電子學(xué)方法和光學(xué)方法。其中光學(xué)方法中的光學(xué)參量方法是產(chǎn)生太赫茲波的重要方法之一,太赫茲參量源是基于非線性晶體中的受激電磁偶子散射,具有線寬窄,相干性好,室溫運(yùn)轉(zhuǎn),可調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)；然而,產(chǎn)生的太赫茲波的能量較低。本文分析了太赫茲參量振蕩器(TPO)產(chǎn)生太赫茲脈沖能量較低的原因,設(shè)計(jì)了新的方案,將太赫茲參量振蕩器和種子注入式太赫茲參量產(chǎn)生器(is-TPG)結(jié)合,產(chǎn)生了大能量太赫茲波,同時(shí)研究了太赫茲參量振蕩器中的斯托克斯光的調(diào)諧輸出特性。本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括：1.實(shí)驗(yàn)研究了基于MgO:LiNbO3晶體的太赫茲參量振蕩器,總結(jié)了限制太赫茲參量振蕩器產(chǎn)生高脈沖能量太赫茲波的因素：第一,入射泵浦光強(qiáng)度受到MgO:LiNbO3晶體相對(duì)較低的損傷閾值的限制,泵浦光的強(qiáng)度不能太大。第二,當(dāng)斯托克斯光脈沖建立時(shí),泵浦光脈沖被嚴(yán)重消耗。這意味著,在泵浦光脈沖峰值和斯托克斯光脈沖峰值之間有一時(shí)間間隔；而太赫茲波的產(chǎn)生與泵浦光強(qiáng)度和斯托克斯光強(qiáng)度的乘積有關(guān),泵浦光脈沖和斯托克斯光脈沖的這種不完全重合減弱了參量過程。第三,由于斯托克斯光諧振腔的限制,還有泵浦光束和斯托克斯光束的小的相位匹配角,泵浦光束的尺寸不能太大。另外,諧振腔內(nèi)斯托克斯光束尺寸小于泵浦光的尺寸；這樣,相對(duì)尺寸較小的泵浦光束,還有泵浦光束和斯托克斯光束的空間不完全重合限制了三波的有效重合體積。2.基于以上分析,我們提出了一種新方案,通過利用太赫茲參量振蕩器和表面垂直出射的種子注入式太赫茲參量產(chǎn)生器的結(jié)合,并且增大泵浦光脈沖能量和光束尺寸,來獲得納秒級(jí)高能量太赫茲脈沖。太赫茲參量振蕩器的作用是產(chǎn)生斯托克斯光脈沖,被用作為表面垂直出射的種子注入式太赫茲參量產(chǎn)生器的種子。調(diào)整泵浦光脈沖和斯托克斯光脈沖的時(shí)間間隔來獲得完整的空間重合,泵浦光脈沖具有大的脈沖能量和光束尺寸。放大斯托克斯光光束尺寸以使其大于泵浦光光束的尺寸,來獲得大的有效重合體積。將太赫茲參量振蕩器和斯托克斯脈沖注入太赫茲參量產(chǎn)生器結(jié)合來解決這些限制因素,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,太赫茲能量輸出有了很大的提升。3.研究了在MgO:LiNbO3晶體中基于受激電磁偶子散射的斯托克斯光可調(diào)諧波長(zhǎng)輸出特性,通過改變泵浦光和斯托克斯光的夾角,可獲得斯托克斯光的調(diào)諧輸出,將KTP晶體放入斯托克斯光諧振腔內(nèi),獲得了綠光的調(diào)諧輸出。
[Abstract]:Terahertz wave is a kind of electromagnetic wave with a frequency of 0.1 THz-10 THz(1 THz=1012 Hzand a wavelength of 30 渭 mn-3mm. It is between microwave and infrared in electromagnetic spectrum. Terahertz technology is used in materials science, biomedicine, information communication, aeronautics and spaceflight. National security and other fields have great scientific value and broad application prospects, and have become a research hotspot in recent years. There are two main methods for the generation of terahertz waves. The optical parameter method is one of the most important methods to generate terahertz wave. The terahertz parametric source is based on stimulated electromagnetic couple scattering in nonlinear crystal, and has narrow line width. Good coherence, operating at room temperature, tunable, etc., however, the energy of the generated terahertz wave is low. In this paper, the reason for the low energy of terahertz pulse produced by TPO is analyzed, and a new scheme is designed. Combining THz parametric oscillator with seed injection terahertz parametric generator is-TPG, a large energy terahertz wave is generated. At the same time, the tunable output characteristics of Stokes light in THz parametric oscillator are studied. The main contents of this thesis include: 1. The THz parametric oscillator based on MgO:LiNbO3 crystal is experimentally studied. In this paper, the factors that limit the generation of high pulse energy terahertz wave by THz parametric oscillator are summarized. Firstly, the incident pump intensity is limited by the relatively low damage threshold of MgO:LiNbO3 crystal, and the pump intensity cannot be too large. When the Stokes light pulse is established, the pump pulse is consumed seriously, which means that there is a time interval between the pump pulse peak and the Stokes pulse peak. The generation of terahertz wave is related to the product of pump light intensity and Stokes light intensity. The incomplete coincidence of pump light pulse and Stokes light pulse weakens the parametric process. Thirdly, due to the limitation of Stokes resonator, There is also a small phase matching angle between the pump beam and the Stokes beam, so the size of the pump beam should not be too large. In addition, the size of the Stokes beam in the resonator is smaller than the size of the pump beam; thus, the pump beam with smaller relative size, Moreover, the spatial incomplete coincidence of the pumped beam and the Stokes beam limits the effective coincidence volume of the three waves. 2. Based on the above analysis, we propose a new scheme. By combining the terahertz parametric oscillator with the seed injection terahertz parametric generator with vertical surface ejection, and increasing the pump pulse energy and beam size, To get a nanosecond high energy terahertz pulse. The terahertz parametric oscillator produces a Stokes light pulse. Used as seeds for surface vertical ejection seed injection terahertz parametric generator. Adjust the time interval between pump light pulse and Stokes light pulse to obtain complete spatial coincidence, The pump pulse has a large pulse energy and beam size. Amplify the Stokes beam size so that it is larger than the pump beam size, THz parametric oscillator and Stokes pulse injection terahertz parametric generator are combined to solve these limiting factors. Experimental data show that, The energy output of terahertz is greatly improved. 3. The adjustable harmonic output characteristics of Stokes light based on stimulated electromagnetic couple scattering in MgO:LiNbO3 crystal are studied by changing the angle between pump light and Stokes light. The tuning output of Stokes light can be obtained. The KTP crystal is put into the resonator of Stokes light and the tunable output of green light is obtained.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O441.4

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本文編號(hào)：1666404