隨著太赫茲（THz）波在安全檢查、生物醫(yī)學(xué)、無線通訊等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,高功率、高能量的THz輻射源的應(yīng)用需求也大大提高。基于受激電磁耦子散射產(chǎn)生THz波具有高功率、寬調(diào)諧、窄線寬、結(jié)構(gòu)簡單、室溫運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn),是一種實(shí)現(xiàn)高能量THz輻射源的有效途徑。但目前該方法的量子轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換效率較低,亟需提高。為了獲得更大的轉(zhuǎn)換效率,本文主要在受激電磁耦子散射產(chǎn)生THz波的基礎(chǔ)上提出創(chuàng)新,采用一種新方法和一種新結(jié)構(gòu),耦合級聯(lián)參量和基于非周期晶體差頻產(chǎn)生THz波,從而提高THz波的輸出強(qiáng)度與轉(zhuǎn)換效率。本文的主要內(nèi)容如下:1.介紹了一種基于周期結(jié)構(gòu)GaP（OP-GaP）晶體的耦合級聯(lián)光學(xué)參量過程高效放大THz波的方法。首先,在分析級聯(lián)光相互作用機(jī)理的基礎(chǔ)上,通過精確設(shè)置晶體周期波矢,使得兩個(gè)級聯(lián)光學(xué)參量過程的THz波和級聯(lián)光強(qiáng)烈耦合,提出一階與m階耦合級聯(lián)光學(xué)參量過程的耦合理論模型,推導(dǎo)矢量級聯(lián)差頻耦合波方程。其次,分析了級聯(lián)階數(shù)、相位失配、泵浦強(qiáng)度、紅移和藍(lán)移過程、非線性系數(shù)、吸收系數(shù)和初始THz強(qiáng)度等因素對THz波輸出的影響,總結(jié)了不同因素對級聯(lián)光能量流動(dòng)的影響機(jī)制。耦合的級聯(lián)光學(xué)參量過程增大了轉(zhuǎn)換效率,... 

【文章來源】：華北水利水電大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

THz波在電磁頻譜中的位置

首先，THz輻射具有高穿透性和全覆蓋性，使得它可以穿透許多日常物理障礙而且只有很小的衰減，如普通人的服裝和包裝材料[8]。其次，許多化學(xué)物質(zhì)和爆炸材料在THz頻率上表現(xiàn)出特征光譜響應(yīng)，可用于危險(xiǎn)物品識別[9]。此外，由于波長較短，THz輻射是非電離的，對人類人體不造成損傷[10]。因此，THz安檢系統(tǒng)結(jié)合了安全使用的高分辨率成像系統(tǒng)和隱藏危險(xiǎn)物品的光譜識別系統(tǒng)，可以廣泛應(yīng)用于人流量較大、安保難度大的機(jī)嘗地鐵站、大型會議活動(dòng)等場合用于安全檢查[11,12]。首屆和第二屆中國國際進(jìn)口博覽會也采用了THz成像安檢儀，如圖1-2所示，大大提高了安檢效率與安全性，保護(hù)了被安檢人員隱私。圖1-2中國國際進(jìn)口博覽會入口的THz安檢系統(tǒng)Fig.1-2THzsecuritysystemattheentranceofChinaInternationalImportExpo（2）在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用由于THz波的非電離性質(zhì)及其對軟組織的高靈敏度，THz在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用引起了人們的興趣。THz波可以被分子鍵強(qiáng)烈吸收，例如存在于水中的氫鍵和存在于蛋白質(zhì)中的N-H鍵，這意味著THz波對于由疾病引起的水分增加和血流等微弱變化非常敏感。THz波還能夠探測化學(xué)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，并檢測薄的材料層，例如藥物片劑涂層和皮膚角質(zhì)層（在特定位置）[13]。目前，THz組織檢測模型已在糖尿病足綜合征的篩查中得到應(yīng)用[14]。如圖1-3所示，給出THz組織檢測模型以及由此產(chǎn)生的THz圖像和通過含水量對糖尿病足綜合征進(jìn)行

1緒論3分類。圖1-3（a）是THz波測量裝置，圖1-3（b-c）是THz檢測成像。THz組織檢測皮膚模型估計(jì)足部皮膚的水分含量，并且糖尿病組和對照組之間特別是在腳趾部位存在顯著差異，如圖1-3（d）所示。在外科醫(yī)生和組織病理學(xué)家的合作下，F(xiàn)itzgerald等人[15]研究了THz脈沖成像在新切除的人體組織中描繪腫瘤邊緣的可行性。圖1-4比較了切除的人體組織的THz圖像和可視圖像。將THz圖像中腫瘤區(qū)域的大小和形狀與相應(yīng)的人體組織部分進(jìn)行了比較，并且腫瘤面積和形狀有良好的相關(guān)性[16]。圖1-3（a）THz波測量裝置的照片（b）對照組含水量的THz圖像（c）糖尿病患者含水量的THz圖像（d）使用大腳趾中心的數(shù)據(jù)計(jì)算對照組和糖尿病患者的水量[14]Fig.1-3(a)PhotographoftheTHzmeasurementset-up(b)THzimagesplottingthecalculatedwatervolumeforacontrol(b)THzimagesplottingthecalculatedwatervolumeforadiabeticpatient(d)Calculatedwatervolumeforcontrolanddiabeticpatientsusingdatafromthecentreofthebigtoe圖1-4切除的腫瘤薄組織圖像與THz圖像[16]Fig.1-4VisibleimageofexcisedtissueandTHzimages（3）在通信方面的應(yīng)用近年來，THz頻率范圍因其廣泛的適用性而受到矚目，THz技術(shù)正在擴(kuò)展到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。在空間通信方面，與地面的THz波穿透大氣的能力有限相反，在無大氣環(huán)

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：2922160