准相位匹配和太赫兹波的相关技术研究

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准相位匹配技术是激光非线性频率变换领域的一个研究热点,在和频、差频、光参量产生、振荡、放大等方面都有重要的应用价值。本文从准相位匹配技术的基本原理出发,着重研究了外加电场法极化KTP晶体中影响周期极化KTP(PPKTP)晶体制备质量的电导率问题,自行研制了KTP晶片电导率测试电源,并进行了多片KTP晶体的电导率测试实验;对利用准相位匹配差频技术产生THz波窄带输出进行了初步研究,讨论了准相位匹配GaAs差频器件的差频增益特性;最后,利用超快光电导宽带太赫兹时域频谱系统研究了KTP晶体及其同族晶体在THz频段的介电性质,为相关晶体在THz频段的应用提供了依据。本文的主要工作如下:1、研究了在外加电场极化法制备PPKTP晶体时,电导率对极化反转的影响,提出了外加电场法对KTP晶体电导率的要求,自行设计和制备了KTP晶片电导率测试专用电源,并用该电源进行了多个KTP晶片的电导率测试实验。2、对利用准相位匹配技术通过光学差频的方法产生THz波进行了理论分析,并以GaAs晶体为例,计算了前向和后向方案其差频准相位匹配周期;研究了GaAs晶体的准相位匹配差频增益特性,讨论了差频增益系数的影响因素;分析了准相位匹配周期的误差对差频增益的影响,得出了周期的容差特性曲线。3、采用超快半导体光电导开关的宽带太赫兹时域频谱系统,得到了KTP晶体及其同族晶体RTP晶体在0.5~2.0THz频段的精确折射率,吸收系数,复介电常数等介电性质参数。研究了KTP晶体和RTP晶体在该频段的光学声子振荡特性;在晶体z轴平行于THz波电场振动方向时均发现了明显的吸收峰。利用晶体中晶格振动模式(光学声子)对光谱的选择性吸收特性和多洛仑兹振子伪谐振介电模型,很好地拟合了KTP晶体的复介电常数曲线,得到了对应晶格弱振动的光学声子的频谱参数值和KTP晶体在该频段内的色散方程。
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