高平均功率小型化超快thz輻射源

1、天津大學(xué)博士學(xué)位論文高平均功率小型化超快THz輻射源姓名：劉豐申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：光學(xué)工程指導(dǎo)教師：邢岐榮；栗巖鋒2011-11A B S T R A C TU l t r a f a s t t e r a h e r t z t e c h n i q u e s a r ef i n d i n gg r o w i n g a p p l i c a t i o n s i nf u n d a m e n t a lr e

2、 s e a r c h ．t e r r i t o r i a ls a f e t ya n d b i o —m e d i c a li m a g i n g ．A l lt h e s e a p p l i c a t i o n sc a l lf o r t h ed e v e l o p m e n t o f s t a b l e ，c o m p a c t a n de f f i c i e n t s

3、 o u r c e so f h i g h - p o w e r T H z p u l s e s ．T h e w o r k o ft h i st h e s i sf o c u s e s o n t h es t u d yo f a c o m p a c t ，l o wc o s ta n d s t a b l eh i g h a v e r a g e p o w e r u l t r a f a s

4、tT H z s o u r c e ．T h ef a c t o r s t h a ta f f e c tt h ec o n v e r s i o ne f f i c i e n c yo f T H z r a d i a t i o nv i a o p t i c a lr e c t i f i c a t i o nw e r e a n a l y z e d ，a n d af e m t o s e c o

5、 n dP C F a m p l i f i e r w a s u s e da st h eo p t i c a l p u m p ．B yo p t i m i z i n g t h ee x p e r i m e n t a ls e t u p ，w e a c h i e v e d ac o m p a c t h i g h a v e r a g e p o w e r T H z r a d i a t i

6、 o ns o u r c e ．M e a n w h i l e ，w es t u d i e d t h en o n l i n e a r p r o c e s s e s t h a ta c c o m p a n y T I - I zg e n e r a t i o n ，a n dd e s i g n e dn e we m i t t e r sw i t h b e t t e rp e r f o r

7、m a n c e ．T h em a i n c o n t e n t s a r e d e s c r i b e db e l o w ：1 ．T h ek e y f a c t o r s a f f e c t i n gt h eT H z c o n v e r s i o n e f f i c i e n c yw e r ea n a l y z e d ．Af e m t o s e c o n d P C

8、F a m p l i f i e r w i t h o n e s t a g ea m p l i f i c a t i o ni na s t r e t c h e r - f l e ec o n f i g u r a t i o n w a s b u i l t t or e a l i z eas t a b l e ，c o m p a c t o p t i c a lp u m p w i t h as h

9、o r tp u l s ew i d t h ．2 ．W e s y s t e m a t i c a l l yi n v e s t i g a t e dt h en o n l i n e a rc h a r a c t e r i s t i c s o f u n d o p e d G a P ．i n c l u d i n g m e a s u r e m e n t so f t h e n o n l i

10、n e a r p a r a m e t e r s w i t haZ —s c a nt e c h n i q u e ．m e a s u r e m e n t so f t h e c r y s t a ls u r f a c e d a m a g e t h r e s h o l da n das t u d y o f t h es e c o n dh a r m o n i c a n d t h i r

11、dh a r m o n i c g e n e r a t i o np r o c e s s e s ．I tw a s f o u n d t h a tt h r e e p h o t o na b s o r p t i o nd o m i n a t e d w h e n t h e c r y s t a l w a s p u m p e d b y10 4 0 n m f sp u l s e s ．3 ．Ac

12、 o m p a c t T H z ．T D Ss y s t e m w i t ha 3m n q G a P e m i t t e rw a s b u i l t ．A f t e ro p t i m i z i n g t h ek e y p a r a m e t e r s s u c ha st h ec r y s t a l a z i m u t h a l a n g l e ，t h ep u m p

13、p u l s ed u r a t i o na n d t h ep u m p s p o ts i z e 。w eo b t a i n e da na v e r a g e o u t p u tp o w e r o f16 3p Wm e a s u r e db y aG o l a y ．c e l ld e t e c t o r ，a no u t p u t 2 5t i m e s h i g h e r

14、t h a nt h eo n ef r o mac o n v e n t i o n a l f i b e ra m p l i f i e r ．4 ．W e d e s i g n e d aT H z e m i t t e r w i t hm i c r o —p y r a m i ds t r u c t u r e da n t i ·r e f l e c t i o nl a y e r sb a s

15、 e d o na ne q u i v a l e n tg r a d e d r e f r a c t i v ei n d e x d i s t r i b u t i o np r i n c i p l e ．E x p e r i m e n t sc o n f i r m e d t h a tt h e o u t p u t c o u p l i n gc o u l db ee n h a n c e da

16、 n d t h et r a n s m i t t e dp u m pb e a mc o u l d b es c a t t e r e d ．5 ．T H z w a v e g u i d ee m i t t e r sw e r e d e s i g n e d ．T H zf r e q u e n c y t u n i n gw a s a c h i e v e db y c h a n g i n gt h