基于闪锌矿晶体中受激电磁耦子散射产生可调谐太赫兹波的理论研究

基于受激电磁耦子散射原理,采用已报道的利用非线性光学参量振荡方法产生可调谐太赫兹波的实验条件作为理论分析的实验模型,以GaAs,GaP, InP,ZnTe晶体为代表,计算分析了在闪锌矿晶体中参量振荡产生太赫兹波的吸收、增益特性,对输出THz波的调谐特性给出了详尽分析.分析太赫兹波高效耦合输出的腔型结构,并与掺氧化镁铌酸锂晶体组成的太赫兹波参量振荡器做对比. 关键词： 太赫兹波 太赫兹波参量振荡 电磁耦子 闪锌矿晶体     

KTiOPO4晶体的太赫兹光学声子振荡特性研究

采用超快半导体光电导开关的宽带太赫兹时域频谱系统,研究了 KTiOPO4 晶体在0.5～2.0THz波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晶体的复介电常量曲线,得到了对应晶格弱振动的光学声子的频谱参量值.研究结果表明,位于ω1 /2π=1.76 THz的吸收峰是KTP晶体中沿z轴排列的K+相对于PO4和TiO6晶格振动造成的光学外振动模.同时也说明THz波对于晶格弱振动非常敏感,对于微弱的光学声子吸收峰的频谱分析更加精准.     

用短谐振腔结构优化THz电磁波参量振荡器的输出特性

以MgO：LiNbO₃为非线性光学介质，通过采用一种高性能腔反射镜实现了一种85mm短腔长的法布里-珀罗式的光学参量振荡器，产生THz电磁波的实验结果.这种短腔长THz参量振荡器比传统的160mm腔长的振荡阈值降低了22.3％；峰值能量提高了170％；频率调谐范围从0.5—2.4THz提高到0.8—3.1THz.还报道了一种基于平面金属丝网的法布里-珀罗干涉仪测量THz波线宽的实验结果. 关键词： THz电磁波 OPO 非线性光学 3')" href="#">LiNbO₃     

新型THz波超平坦色散光子晶体光纤

设计出一种新型的渐变空气孔径THz波超平坦色散光子晶体光纤.应用时域有限差分方法(finite-difference time-domain,FDTD)计算光纤色散,所得结果表明渐变空气孔径光子晶体光纤比孔直径不变光子晶体光纤控制色散的能力更强;且当第三层与第四层空气孔直径相同时,孔直径渐变的光子晶体光纤的色散更趋于平坦,而当空气孔直径取d₁=0.85d₄, d₂=0.95d₄,d₃=d₄(d₁,d₂,d₃,d₄分别为包层从内到外空气孔的直径)时,此种光子晶体光纤可以在波长60—65 μm(4.61—5 THz)范围内将波导色散值控制在-0.1±0.3 ps/(km·nm)范围内,得到趋于超平坦色散的、具有很好的束缚THz波的能力和良好的损耗特性的新型THz波光子晶体光纤. 关键词： THz波光子晶体光纤 时域有限差分方法 超平坦色散     

基于GaSe和ZnGeP2晶体差频产生可调谐太赫兹辐射的理论研究

基于非线性光学频率变换理论,采用已报道的利用非线性光学差频方法产生可调谐太赫兹波的实验条件作为理论分析的实验模型,计算模拟出在不同相位匹配条件下,GaSe和ZnGeP₂晶体差频的相位匹配角、走离角、允许角和有效非线性系数,并对计算结果进行了分析比较,总结出对应输出不同太赫兹波长的最佳相位匹配方式.计算结果为利用非线性晶体差频产生可调谐太赫兹辐射的实验研究提供深入和全面的理论基础. 关键词： 太赫兹波 GaSe晶体 2晶体')" href="#">ZnGeP₂晶体 差频     

基于BiB3O6晶体的飞秒光参量变换特性

对基于新型非线性晶体BiB₃O₆(BIBO)的飞秒光参量变换过程的参量特性进行了研究. 计算了BIBO晶体三个光学主平面内的相位匹配条件和有效非线性系数,确定了克尔透镜锁模钛宝石激光器的基频光与倍频光抽运时最佳的光学主平面和相位匹配方式,并分析了三波的时间走离和空间走离,以及信号光的参量增益和带宽. 为利用基于BIBO晶体的飞秒光参量技术获得高能量、宽调谐、窄脉宽的光源提供理论依据和实验指导. 关键词： 3O₆')" href="#">BiB₃O₆ 光参量变换 共线相位匹配 光学主平面     

MgF2单晶的THz光谱研究

利用THz时域光谱技术对MgF₂晶体(样品1)和MgF₂：Co晶体(样品2)在0.5—2.5 THz的吸收特性进行了研究.在0.5—2.5 THz波段，样品1吸收系数α(ν)随频率ν增加而增大，最大值为24 cm^-1.样品2的吸收系数比样品1大得多，Co掺杂使晶格吸收带边向低频移动，而且样品2在1.9 THz有吸收峰，吸收系数达到70 cm^-1，由此求出F^--Co²⁺离子键伸缩振动的键力常数K为3.40×10^-2　N/cm.这一结果表明，THz光谱分析有可能成为研究晶体化学键的一种重要手段.利用光学常数之间的关系计算了两个样品在0.5—2.5 THz的介电函数的实部ε₁(ν)，得到样品1的ε₁(ν)值在4.67至4.73之间，样品2的ε₁(ν)值在4.62至5.01之间. 关键词： THz辐射 光谱 2晶体')" href="#">MgF₂晶体     

BaBPO5晶体晶格振动光谱研究与第一性原理计算

通过偏振拉曼光谱和第一性原理计算对非线性光学晶体BaBPO₅的 晶格振动模式进行了研究. 实验得到了不同几何配置下、在100–1600 cm^-1范围内的晶体偏振拉曼光 谱与傅里叶变换红外吸收谱, 结合因子群分析方法研究了晶体的外振动与内振动模式特征. 分析表明拉曼振动主要来自于PO₄四面体和BO₄四面体的振动, 且PO₄基团振动具有较强的拉曼与红外活性. 此外,根据第一性原理对晶体拉曼振动进行了数值模拟, 进一步明确了拉曼峰与晶体中原子振动的对应关系, 计算表明拉曼光谱中位于672 cm^-1峰位来自晶体中B–O–P键的伸缩振动, 这是晶体中PO₄四面体和BO₄四面体共顶点连接的特征结构在光谱中的体现.     

黄方程与极化激元

如果晶体元胞含两个原子,其格波(具有波的形式的晶格振动模)除了三支声学波外,还有三支光学振动波.在长波极限下(即光学声子波长远大于晶格常数),元胞中两个粒子的光学振动方向相反,而元胞的质心则保持静止.在考虑极性晶体与红外光的相互作用以及电子与晶格的相互作用时,长波长光学振动具有特殊的重要性. 对于极性晶体,正负离子在光学振动时会伴随产生极化,由此产生的宏观电场反过来又影响晶格光学振动模的频率,造成了纵光学振动(振动方向与波传播方向平行)与横光学振动(振动方向垂直于波传播方向)频率的不同.30—40年代的深入研究表明,这种…     

基于耦合场量子受激拉曼散射的太赫兹波辐射

使用两块长度各为65 mm的MgO:LiNbO3和无掺杂LiNbO3晶体,以1064nm的Q开关Nd:YAG激光器作为抽运光源,在12 mJ/pulse的抽运光能量下得到频率范围为0.34～2.90 THz的电磁辐射.分析表明,激光入射使LiNbO3晶体中具有电磁特性的横光学声子可以和入射光子形成耦合场量子.作为一种电磁特性的元激发,LINbO3晶体的耦合场量子的辐射场频率覆盖部分太赫兹频段范围,并可通过耦合场量子受激拉曼散射过程辐射THz波.根据耦合场量子辐射理论,通过分析晶体的耦合场量子色散特性曲线,可以确定该晶体能否辐射THz波及其带宽范围.     

强冲击压缩下LiF，Al2O3和LiTaO3单晶的透光性

在二级轻气炮上，用高速电子相机扫描照相技术和改进的Mallory实验装置，对z切LiF，Al₂O₃(蓝宝石)和LiTaO₃单晶材料的冲击透光性进行了对比测量，并用黑密度计提取出动态图像定量化的光强对比度变化曲线.结果表明，LiF单晶在102 GPa压强下能够保持长时间的初始透光性不变，与公认的LiF具有优良的高压下透明性的认识一致.LiTaO₃单晶在实验压力(139GPa)下变成基本不透明.而Al_{关键词： 2}O₃')" href="#">Al₂O₃ LiF 3')" href="#">LiTaO₃ 光学透明性     

Debye-like diffusive central mode near the phase transition in ferroelectric lithium tantalate

We report a clear cut evidence of a temperature dependent diffusive central mode associated with the ferroelectric phase transition of LiTaO₃; a detailed linshape analysis shows that this central mode is a Debye-like relaxation. We also show its influence in the dielectric constant through polariton measurements for several temperatures.     

He-Na2体系低温下的冷碰撞研究

在已经拟合好的He-Na₂体系势能面上,根据原子-双原子分子的非反应性碰撞动力学的相关基本理论,在空间固定坐标系下,采用严格的密耦方法求解了He原子和Na₂分子的转动非弹性碰撞动力学方程.并对He-Na₂体系的微分散射截面、积分截面作了详细的分析,结果与实验符合得比较好.结果表明：（1）弹性散射（Δj=0）截面远大于非弹性截面;（2）较小Δj的跃迁主要产生前向散射,随着Δj的增加,后向散射的几率增加 关键词： 2体系')" href="#">He-Na₂体系 密耦方法 微分散射截面 积分截面     

Second-order nonlinear optical materials for efficient generation and amplification of temporally-coherent and narrow-linewidth terahertz waves

We have considered forward and backward optical parametric oscillation and amplification, and difference-frequency generation for efficiently generating and amplifying terahertz waves in several second-order nonlinear optical materials. We have used a single crystal of CdSe as an example. We have also investigated GaSe, periodically-poled LiNbO₃ and LiTaO₃, and diffusion-bonded-stacked GaAs and GaP plates. The advantage of using birefringence in CdSe and GaSe is tunability of the output terahertz frequency. Furthermore, both CdSe and GaSe can be used to achieve the backward parametric oscillation without any cavity. On the other hand, in periodically-poled LiNbO₃ and LiTaO₃, one can take advantage of large diagonal elements of second-order nonlinear susceptibility tensor. In the diffusion-bonded-stacked GaAs and GaP plates, quasi-phase matching can be achieved by alternatively rotating the plates. We have shown that it is feasible to achieve forward optical parametric oscillation in the THz domain using these plates. The advantage of using coherent parametric processes is possibility of efficiently generating and amplifying temporally-coherent and narrow-linewidth terahertz waves. Compared with a noncollinear configuration, by using the parallel wave propagation configurations, the conversion efficiency can be higher because of longer effective interaction length among all the waves.     

用耦合簇理论及相关一致五重基研究SiH$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;($lt;i$gt;X$lt;/i$gt;$lt;sup$gt;1$lt;/sup$gt;$lt;i$gt;A$lt;/i$gt;$lt;sub$gt;1$lt;/sub$gt;)自由基的解析势能函数

运用单双迭代三重激发耦合簇理论和相关一致五重基对SiH₂的基态结构进行了优化, 并在优化结构的基础上进行了离解能和振动频率的计算. 结果表明: SiH₂的基态为C_2v结构, 平衡核间距R_Si—H= 0.15163 nm, H—Si—H键的键角α=92.363°, 离解能D_e（HSi—H）=3.2735 eV, 频率ν₁（a₁）=1020.0095 cm^-1, ν₂（a₁）=2074.8742 cm^-1, ν₃（a₁）=2076.4762 cm^-1. 这些结果与实验值均较为相符. 对H₂的基态使用优选出的cc-pV6Z基组、对SiH的基态使用优选出的aug-cc-pV5Z基组进行几何构型与谐振频率的计算并进行单点能扫描, 且将扫描结果拟合成了解析的Murrell-Sorbie函数. 与实验结果及其他理论计算结果的比较表明, 本文关于SiH自由基光谱常数（D_e,R_e, ω_e, B_e, α_e和ω_eχ_e）的计算结果达到了很高的精度. 采用多体项展式理论导出了SiH₂（C_2v, X¹A₁）自由基的解析势能函数, 其等值势能图准确再现了它的离解能和平衡结构特征. 同时还给出了SiH₂（C_2v, X¹A₁）自由基对称伸缩振动等值势能图中存在的两个对称鞍点, 对应于SiH+H→SiH₂反应, 势垒高度为0.5084 eV. 关键词： 2')" href="#">SiH₂ Murrell-Sorbie函数 多体项展式理论 解析势能函数     

用耦合簇方法及相关一致基研究PH$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;($lt;i$gt;X$lt;/i$gt;$lt;sup$gt;2$lt;/sup$gt;$lt;i$gt;B$lt;/i$gt;$lt;sub$gt;1$lt;/sub$gt;)自由基的解析势能函数

利用耦合簇方法和Dunning等提出的系列相关一致基对PH₂自由基的基态结构进行优化, 并使用优选出的cc-pV5Z基组对其进行频率计算. 结果表明,平衡核间距R_P—H=0.14185 nm, 键角α_HPH=91.8624°, 离解能D_e（HP—H）=3.483 eV, 对称伸缩振动频率ν₁（a₁）=2399.9781 cm^-1, 弯曲振动频率ν₂（a₁）=1128.4213 cm^-1,反对称伸缩振动频率ν₃（b₂）=2407.8374 cm^-1. 在此基础上采用多体项展式理论导出了PH₂自由基的解析势能函数, 其等值势能图准确再现了PH₂自由基分子的平衡结构特征和动力学特征. 关键词： 2自由基')" href="#">PH₂自由基 多体项展式理论 解析势能函数     

超低温高电场下GaAs的电子太赫兹功耗谱的研究

利用自由空间太赫兹电光取样方法,测量了在高电场下,GaAs中受飞秒激光脉冲激发的电子所辐射出的太赫兹电磁波,发现从样品中辐射出的和电子加速度成正比的太赫兹电磁波电场强度E_THz（t）,表现出双极特性.通过分析GaAs中辐射出的太赫兹电磁波的傅里叶变换谱,首次实验上得到在阶跃电场下的GaAs的电子太赫兹功耗谱.研究发现,当电场小于50 kV/cm时,由电子谷间散射引起的负功耗（即增益）的截止频率ν_c,随着电场的增大而增大;当电场大于50 kV/cm时,负功耗的截止频率ν_c开始在750 GHz（10 K）附近饱和. 关键词： 太赫兹 非平衡载流子 功耗谱 谷间散射     

DFT - based study of electronic structures and mechanical properties of LiTaO3: ferroelectric and paraelectric phases

Abstract

By applying ab initio calculation within density functional theory (DFT), we study the structure parameters, electronic band structure, elastic coefficients, polycrystalline elastic properties, anisotropy factors and Debye temperature of ferroelectric and paraelectric phases of LiTaO₃ within the generalised gradient approximation at ambient pressure. The atomic structure in both phases is fully relaxed and the lattice constant, angle and atomic positions are well consistent with experimental values. The computed single-crystal elastic coefficients indicate that mechanical stability of LiTaO₃ in both phases is confirmed using the generalised Born criteria. The shear, bulk and Young’s modulus, Poisson’s ratio, and Vickers hardness were computed according to theoretical elastic constants by Voight–Reuss–Hill method. Several anisotropy factors and indexes are computed to illustrate mechanical anisotropy. Both phases are shown to be weakly anisotropic. The Debye temperature is estimated using the longitude and transverse elastic wave velocity of the ideal polycrystalline LiTaO₃ aggregates. We have found that LiTaO₃ in both phases has an indirect energy band gap. The differences in the electronic structure and density of states for both phases are quite small. Our results indicate that the mechanical and bonding properties of both phases are very similar. The obtained results were compared with the available experimental and theoretical values.     

金属有机物化学气相沉积法生长Ga2（1-x）In2xO3薄膜的结构及光电性能研究

采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）法在蓝宝石（0001）衬底上制备出了Ga_2（1-x）In_2xO₃（x=01—09）薄膜,研究了薄膜的结构、电学和光学特性以及退火处理对薄膜性质的影响.测量结果表明：当In组分x=02时,样品为单斜β-Ga₂O₃结构;x=05的样品,薄膜呈现非晶结构,退火处理后薄膜结构得到明显的改善 关键词： 金属有机物化学气相沉积 2（1-x）In_2xO₃薄膜')" href="#">Ga_2（1-x）In_2xO₃薄膜 蓝宝石衬底 退火