近年來(lái),太赫茲波由于其特殊的物理和光學(xué)特性,如對(duì)常見(jiàn)材料的高穿透性、低光子能量、特殊的指紋圖譜、以及強(qiáng)烈的水汽吸收等,在物質(zhì)檢測(cè)、無(wú)損檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)研究、天文觀測(cè)、安全檢查、衛(wèi)星通訊、雷達(dá)成像等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。隨著超快激光技術(shù)和太赫茲科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,越來(lái)越多的高能量、寬頻譜太赫茲波產(chǎn)生和探測(cè)方法已經(jīng)被報(bào)道。其中太赫茲氣體光子學(xué)方法,由于其極高的太赫茲波輻射強(qiáng)度和超寬的頻譜寬度,有著其他方法難以比擬的優(yōu)勢(shì)。本論文圍繞太赫茲氣體光子學(xué),主要研究了飛秒激光誘導(dǎo)氣體等離子體產(chǎn)生與探測(cè)太赫茲波的方法與物理過(guò)程。本論文主要研究?jī)?nèi)容可以概括為下面四個(gè)部分:（1）系統(tǒng)研究了氣體等離子體瞬態(tài)光電流模型,并將其拓展到外加磁場(chǎng)情況下。在雙色激光場(chǎng)產(chǎn)生太赫茲波的基礎(chǔ)上,提出了一種磁化等離子體產(chǎn)生偏振可調(diào)太赫茲波的方案。從理論上論述了太赫茲波從線性偏振變?yōu)闄E圓或圓偏振的物理過(guò)程,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案。該方案使用一個(gè)電容器-線圈靶器件,通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)泵浦激光的強(qiáng)度可以連續(xù)調(diào)節(jié)等離子體處磁場(chǎng)大小,接著達(dá)到連續(xù)調(diào)制太赫茲輻射的偏振的目的。而且該方案產(chǎn)生的偏振可調(diào)太赫茲波是寬頻的,對(duì)于寬頻圓偏和橢... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

太赫茲波在電磁波譜圖中的位置

太赫茲波作為一種有著特殊輻射特性的電磁波，一直是國(guó)內(nèi)外熱門(mén)的研究課題隨著近年來(lái)高功率太赫茲波的產(chǎn)生和探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，太赫茲波在藥品、化學(xué)、生物通信、成像等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的研究，并有著極為廣闊的應(yīng)用前景。早在 20年，美國(guó)政府就將太赫茲技術(shù)評(píng)為“改變未來(lái)世界的十大技術(shù)”之一。太赫茲波之以可以得到如此廣泛的關(guān)注與應(yīng)用，是由于它獨(dú)特的物理與光學(xué)特性，下面列舉了最突出的幾種特性以及相關(guān)應(yīng)用：（1）高穿透性。太赫茲波對(duì)常見(jiàn)的材料，例如紙張、布匹、木材等，以及許多密度介電材料有著很高的穿透性；但是對(duì)大部分金屬材料的穿透性卻很低。因此太茲波可以用于在可見(jiàn)光波段不透明物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像，目前已被應(yīng)用于工業(yè)材料部缺陷檢測(cè)、文物油畫(huà)鑒偽等領(lǐng)域。圖 1-2（a）為皮革公文包太赫茲成像，可以清地看到其內(nèi)部的刀具、光盤(pán)等物件[10]。圖 1-2（c）為油畫(huà)的太赫茲成像，可以看到內(nèi)部的破損情況[11]。

圖 1-3 （a）腦腫瘤光學(xué)成像；（b）腦腫瘤太赫茲成像；（c）攜帶槍支的人體太赫茲成像（3）特殊的指紋圖譜。在太赫茲帶隙（0.1-10 THz）內(nèi)，許多有機(jī)生物分子由于分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷，會(huì)產(chǎn)生特定的太赫茲吸收和散射圖譜。利用太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)（Terahertz Time-Domain Spectroscopy，THz-TDS）[13]，人們可以得到許多物質(zhì)的太赫茲指紋圖譜，可用于定性和定量的對(duì)藥品、毒品、炸藥等物質(zhì)進(jìn)行鑒別[14]。圖 1-4（a）為美國(guó) Zomega 公司研制的 Z3 時(shí)域光譜系統(tǒng)，其最大頻譜范圍為 0.1-4THz。圖 1-4（b）為搖頭丸、冰毒和阿司匹林的太赫茲特征吸收譜，這些毒品和藥物的特征指紋譜之間有著明顯的區(qū)別[15]，因此可以通過(guò)太赫茲指紋圖譜來(lái)鑒別這些物質(zhì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Theoretical investigation on generating terahertz radiation from gas plasma induced by three-color ultrashort lasers[J]. 王成亮,楊振剛,劉勁松,汪盛烈,王可嘉.  Chinese Physics B. 2015(08)
[2]Intense broadband THz generation from femtosecond laser filamentation[J]. Tie-Jun Wang,Shuai Yuan,Yanping Chen,See Leang Chin.  Chinese Optics Letters. 2013(01)



本文編號(hào)：2985779