GaP波导型发射器产生频率可调谐太赫兹脉冲

报道了利用脉宽可调的光子晶体光纤飞秒激光放大器抽运矩形波导结构的GaP晶体太赫兹(THz) 发射器产生频率可调谐的超快THz脉冲.非线性晶体中光整流过程产生的THz辐射频率随抽运光脉冲宽度而 变化. GaP波导THz发射器可通过波导的几何尺寸来控制色散,以达到增加有效作用长度和提高输出功率的目的. 不同横截面尺寸的波导型发射器的THz辐射峰值频率随相位匹配条件的改变而改变,加以脉宽调节技术, 可以在大频谱范围获得频谱精细可调的THz脉冲.实验中在1 mm×0.7 mm的波导型THz发射器中获得了 频率可调谐的THz脉冲.提出实现THz辐射频率大范围调谐的GaP波导型阵列发射器的实施方案.     

高性能85mm短腔光学参变振荡器的THz电磁波输出特性分析

报道了以MgO∶LiNbO3为非线性光学介质,采用85 mm长的法布里珀罗单谐振腔结构形式的光学参变振荡器,产生THz电磁波的实验结果。使用波长为1064 nm的Nd∶YAGQ开关脉冲激光器作为抽运光源,通过改变入射角度使参变振荡器的相位匹配条件发生变化。采用Si真空量热器,并利用THz波干涉测量仪;或通过测量闲频光的频率对产生的THz波频率进行了测量。实验表明该参变振荡器输出频率调谐范围为0.9~3.0 THz。在抽运光能量为20 mJ/pulse,脉冲宽度16 ns,重复频率50 Hz条件下得到输出峰值位于1.2 THz,能量为102.5 PJ/pulse的THz波输出。通过引入Si棱镜阵列减小了THz波在晶体中的全反射,从而提高THz波的能量输出。使用金属缝隙探测器,对辐射的THz波的波束水平方向空间分布进行了测量,分析了Si棱镜阵列的衍射效应对THz波束空间分布的影响。     

小型化外腔可调谐THz参量振荡器

基于LiNbO3晶体垂直表面输出技术,设计了一台小型化外腔THz参量振荡器。利用小型化灯1064 nm脉冲激光器泵浦MgO:LiNbO3,通过优化设计三波非共线相位匹配的光学参量振荡腔结构,实现THz垂直晶体表面输出,减少LiNbO3晶体对THz波的吸收,提高了THz波输出光束质量。当在泵浦光能量为128 mJ、重复频率为10 Hz时,获得THz波的调谐范围为0.69~3.01 THz,在1.6 THz处获得THz波最大平均功率为10.8 W,脉冲宽度为10 ns,对应THz波能量转换效率为8.4310-6。     

连续光条件下对LiNbO3:Fe:Mn晶体全息存储性能的理论研究

以双中心模型为基础,在低光强连续光条件下研究了LiNbO3:Fe:Mn晶体在稳态情况下的非挥发双光双步全息存储性能.采用数值方法.通过比较双中心模型中深(Mn2 /Mn3 )、浅(Fe2 /Fe2 )能级之间所有可能的电子交换过程,发现由隧穿效应引起的深浅能级之间直接电子交换过程对LiNbO3:Fe:Mn晶体总的空间电荷场大小起着决定性的作用.同时.这一电子交换过程对晶体非挥发全息存储性能也起着至关重要的作用.此外.通过相同实验条件下LiNbO3:Fe:Mn晶体与近化学比LiNbO3:Fe晶体总的空间电荷场的比较,显示LiNbO3:Fe:Mn晶体在低抽运光和高记录光光强条件下有着比近化学比LiNbO3:Fe晶体更佳的伞息存储性能.     

基于钽酸锂晶体的太赫兹波参量振荡器运转特性的研究

基于晶格振动模受激电磁耦子散射过程的基本原理,对由LiTaO₃（LT）晶体组成的太赫兹波参量振荡器（TPO）的输出调谐特性、增益和吸收损耗特性,以及基于硅棱镜阵列耦合装置的THz波输出特性等方面进行了详细的理论研究和分析.研究结果表明,基于LiTaO₃晶体A₁对称性晶格振动的特点以及自身优异的非线性光学特性,通过利用短波长抽运光、适当提高抽运能量以及缩短TPO谐振腔腔长等方法,完全可以实现LT-TPO的高性能运转,证明了LiTaO₃晶体是一种性能优良的TPO工作介质.理论计算结果及方法为以后的LT-TPO实验工作提供了详实的理论依据和实验指导. 关键词： 非线性光学 THz辐射 3晶体')" href="#">LiTaO₃晶体 电磁耦子     

级联差频产生太赫兹辐射的理论研究

针对差频产生太赫兹(THz)辐射转换效率低的缺点,提出了级联差频的新机理以提高转换效率,并以ZnTe晶体为例,对级联差频产生THz辐射的原理和过程进行了理论研究.通过对级联差频耦合波方程组的求解,得出了ZnTe晶体中级联差频的最佳抽运条件和ZnTe晶体的最佳长度,并且分析了晶体吸收、波矢失配及抽运强度对级联差频的影响.计算结果表明,通过级联差频可以大大提高THz波的转换效率,其光子转换效率甚至可以超过Manley-Rowe关系的限制. 关键词： 太赫兹辐射 差频 级联 ZnTe晶体     

微波驱动下超导量子比特与磁振子的相干耦合

实验上展示了钇铁石榴石(YIG)晶体小球中磁振子与超导量子比特的驱动缀饰态之间的相干强耦合,磁振子的加入使得在超导量子比特中形成了双重缀饰态.实验中一个钇铁石榴石晶体小球与一个超导量子比特同时放置在三维谐振腔中,分别通过磁偶极相互作用和电偶极相互作用与谐振腔中的本征场(TE102模式)耦合,并通过腔模作为媒介实现两者之间的有效相干强耦合.给超导量子比特施加一个共振的微波驱动并改变驱动强度,测得耦合系统能级劈裂随驱动强度的变化,并理论上利用粒子-空穴对与玻色场耦合的模型做了计算.在大部分的驱动强度范围内实验结果都与理论计算结果符合得较好,表明驱动下的比特-磁振子耦合系统可以用来模拟粒子-空穴对称对与玻色场的耦合系统.本文使用的混合量子系统为模拟玻色子与费米子的混合系统提供了一个新途径.     

Tripod型双电磁诱导透明原子系统中压缩光的传输

采用海森堡-朗之万方法理论研究了Tripod型双电磁诱导透明原子系统中压缩态探针场的传输特性.研究结果表明:通过双透明窗口压缩光可实现双通道传输,且每个通道可以被独立操控;当两束耦合场的频率失谐相等时,输出探针场的压缩度可以得到更好的保持.此外,输出探针场的压缩度可以通过耦合场的拉比频率、原子的光学厚度和基态退相干率以及探测频率来操控.该研究结果为进一步优化多通道量子存储提供依据.     

非相干背景光辐照对LiNbO_3∶Fe与LiNbO_3∶Fe∶In晶体中二波耦合的控制

理论分析和实验观测了非相干背景光辐照下掺杂LiNbO3晶体中的二波耦合 ,发现非相干背景光能够在很大范围内灵活有效地控制信号光增益 ,抑制扇形效应 ,提高信噪比 ,缩短光栅的建立时间 .入射光光强比一定时 ,适当地增大背景光光强可以使光栅响应时间减小一个数量级 .尤其对于抽运光光强远大于信号光光强的情况下 ,上述作用更为明显 .     

偏振方向对THz电光探测影响的理论研究

采用线性电光效应耦合波理论，系统地研究了用无中心反演对称性的立方晶系晶体作为探测晶体时，terahertz(THz)辐射信号和探测光的偏振方向对电光探测的影响. 研究结果发现，THz辐射和探测光的偏振方向都对电光探测影响很大，沿(110)方向传播时可以获得最大的探测灵敏度，最适合THz的横场探测. 计算研究的部分结果与已有的实验结果相一致，可为电光探测器的设计提供有用的指导. 关键词： 电光探测 THz辐射 偏振 线性电光效应耦合波理论     

Terahertz phonon polariton imaging

In this article, we primarily review the time-resolved imaging of THz phonon polariton, which is generated by femtosecond laser in ferroelectric crystal. We pay more attention to the imaging in thin crystal, which can be used as an integration platform for terahertz-optics or terahertz-electrics. The imaging techniques, which can get quantitatively in-focus time-resolved images, are introduced in more detail. They have made enormous progress in recent years, and are powerful tools for the research of phonon polariton, optics, and THz wave. We also briefly introduce the generation principle and general propagation properties of THz phonon polariton.     

Enhanced Terahertz Phonon Polariton in Lithium Niobate Chip

Terahertz (THz) phonon polaritons, fundamental quasi-particles that couple lattice vibrations with electromagnetic fields at THz frequencies, are found in a variety of materials that offer the potential for a wide range of THz optoelectronic devices and on-chip integrated systems. However, these compact devices and on-chip systems are hampered by the absence of on-chip powerful THz phonon polariton sources. In this study, the efficient generation and amplification of THz phonon polaritons are proposed and directly visualized on a lithium niobate (LN) chip via a tilted pulsefront phase matching technique. By combining lateral pumping and phase matching schemes, two orders of magnitude are successfully attained in the interaction distance between the pump light and the LN chip, accompanied by a substantial amplification of generated THz phonon polariton. The results of this study may lead to abundant potential applications in chip scale THz photonic devices and systems based on LN materials and its integrated heterostructures.     

Coherent optical photons from shock waves in crystals

We predict that coherent electromagnetic radiation in the 1-100 THz frequency range can be generated in crystalline materials when subject to a shock wave or soliton-like propagating excitation. To our knowledge, this phenomenon represents a fundamentally new form of coherent optical radiation source that is distinct from lasers and free-electron lasers. The radiation is generated by the synchronized motion of large numbers of atoms when a shock wave propagates through a crystal. General analytical theory and NaCl molecular dynamics simulations demonstrate coherence lengths on the order of mm (around 20 THz) and potentially greater. The emission frequencies are determined by the shock speed and the lattice constants of the crystal and can potentially be used to determine atomic-scale properties of the shocked material.     

Zn∶Fe∶LiNbO_3晶体四波混频效应的研究

报道了一种新掺杂铌酸锂晶体Ｚｎ∶Ｆｅ∶ＬｉＮｂＯ３，它具有优良的光折变四波混频性能，位相共轭反射率可达１００％。且与Ｆｅ∶ＬｉＮｂＯ３相比，抗光散射能力强，响应速度快。本文通过对高掺ＺｎＯ后晶体的抗光损伤能力和光电导值的测试分析，讨论了Ｚｎ∶Ｆｅ∶ＬｉＮｂＯ３晶体抗光散射和响应速度提高的机理。     

周期极化非线性晶体中太赫兹波辐射研究

 从理论上详细研究了飞秒激光在周期极化非线性晶体中由光整流效应产生的太赫兹（THz）波辐射。利用天线辐射原理和光栅衍射理论，着重研究THz波辐射的频域场和时域场的分布。讨论和分析了THz波辐射的中心频率、频谱宽度和电场随辐射角的变化。研究表明，THz波的带宽反比于晶体的长度或光栅数，电场随辐射角呈准谐波变化。     

Design considerations for rectangular microstrip patch antenna on electromagnetic crystal substrate at terahertz frequency

The effects of 2-D electromagnetic crystal substrate on the performance of a rectangular microstrip patch antennas at THz frequencies is simulated. Electromagnetic crystal substrate is used to obtain extremely broad-bandwidth with multi-frequency band operation of the proposed microstrip antennas. Multi-frequency band microstrip patch antennas are used in modern communication systems in order to enhance their capacity through frequency reuse. The simulated 10 dB impedance bandwidth of the rectangular patch microstrip antenna is 34.3% at THz frequency (0.6–0.95 THz). The radiation efficiency, gain and directivity of the proposed antenna are presented at different THz frequencies. The simulation has been performed using CST Microwave Studio, which is a commercially available electromagnetic simulator based on finite integral technique.     

压电体超晶格中的新型极化激元

对压电体超晶格中电磁波的传播情况进行了研究，通过压电效应，压电体超晶格中的纵振动声波将引起横向电极化，这一极化会与某一特定波段的电磁波强烈耦合，从而出现通常离子晶体中所没有的新型极化激元，产生非布拉格反射引起的光学禁带。     

渐变空气孔THz波光子晶体光纤的色散特性

太赫兹(THz)波是指频率介于0.1THz～10THz范围内的电磁波,即介于毫米波与红外线之间,太赫兹波有很多优越的特性,在国防、航天、医学等领域具有潜在的应用价值。本文设计了一种渐变的空气孔THz波光子晶体光纤,其包层由周期分布的渐变空气孔构成,芯区是去掉一个空气孔形成的缺陷。采用带有良匹配层(APML)吸收边界的全矢量时域有限差分法(finite-difference time-domain,FDTD)对其色散特性进行了数值分析,计算结果表明这种渐变空气孔光子晶体光纤具有较强的色散控制能力。