KDP晶体的太赫兹光谱研究

实验测量了室温下磷酸二氢钾（KDP）晶体0．2～1．6THz的时域光谱,以及50～4000cm叫范围内的远红外光谱,200～2000nm的紫外一可见一红外光谱。KDP晶体的禁带宽度是5．91eV,在测量范围内有一个很宽的声子吸收带,从0．2～205．5THz吸收系数在35～80cm-1,声子吸收的低频端小于0．2THz。最高的纵光学模声子的频率大约是205．5THz,由此求出这支声子的H—O键的力常数为13．13N·cm-1。     

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.     

Na_5[B_2P_3O_(13)]晶体的紫外-远红外光谱分析

为了探索硼磷酸钠(Na_5[B_2P_3O_(13)],NBP)晶体可能具有的功能特性,发展适用不同光谱范围的硼磷酸盐材料,对其紫外-远红外光谱以及拉曼光谱进行了研究。实验测量了室温下NBP晶体在200～2 000 nm的紫外-可见-近红外透射和反射光谱、50～4 000 cm~(-1)远红外透射光谱以及拉曼光谱。首先根据光学常数间的关系,计算得到吸收系数、消光系数和折射率,并对计算得到的折射率采用Sellmeier方程进行拟合。然后分析由紫外到远红外的宽频透射光谱,最后对晶体的拉曼振动峰进行了指认。研究结果表明:在200～2 000 nm波长范围内最大吸收系数为3.1 cm~(-1),消光系数数量级为10~(-6),折射率在1.56～1.80之间,得到Sellmeier方程。在105～120 THz和150～375 THz频率范围内晶体透射率大于80%,在1.5～71 THz的声子吸收带的透射率几乎为零。晶体可作为某些波段的光学窗口材料或者特定波段的滤波器。     

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0.5-2.5THz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1.9THz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.     

β-D-吡喃半乳糖的太赫兹光谱研究

为深入了解β-D-吡喃半乳糖在太赫兹波段的光谱特性, 利用太赫兹时域光谱技术测量了室温下β-D-吡喃半乳糖晶体在0.3～3.0 THz范围内的吸收谱及折射率谱, 同时利用傅里叶变换红外光谱技术获得了半乳糖在1.5～19.5 THz之间的吸收谱。实验研究的同时, 运用密度泛函理论和6-311+G**基组计算了气态孤立β-D-吡喃半乳糖分子的结构及其在太赫兹波段的振动频率, 并据此对实验光谱吸收峰进行了指认。研究结果表明, 除了因为分子间效应而导致的少许偏移外, 理论计算结果与实验数据吻合得很好; 实验光谱在6 THz以上频段的共振吸收峰来源于明确的分子内振动模式, 而6 THz以下低频段的共振吸收峰则主要来源于分子间氢键或晶体的声子模式。实验和理论研究的对比表明物质的远红外吸收特征对于分子的结构和空间排列非常敏感。     

TATB晶体声子谱及比热容的第一性原理研究

利用第一性原理并结合vd W-DF2范德瓦耳斯力校正研究了TATB(C6H6O6N6)晶体声子谱及比热容.采用冷冻声子法计算了TATB晶体声子谱和声子态密度,发现在2.3 THz附近TATB声子态密度最大,证实了太赫兹光谱实验观察到的2.22 THz附近的强吸收峰.基于声子态密度研究了振动模式对比热容的贡献,分析结果表明,常温下0—27.5 THz频段振动模式贡献了比热容的93.7%.同时比较了升温过程中振动模式对比热容的贡献,指出TATB热分解的引发键是C—NO_2键断裂的可能性更大.     

除虫脲和高效氯氟氰菊酯的太赫兹光谱及密度泛函理论研究(英文)

利用太赫兹时域光谱技术及密度泛函理论对两种常用的卫生杀虫剂除虫脲和高效氯氟氰菊酯的低频振动光谱进行了研究。室温下观测到两种物质在0.2～2.2THz内的实验谱分别有5和7个吸收峰,可作为其在THz波段的指纹谱用于分子识别。为了深入理解太赫兹吸收峰的振动特性,我们采用Gaussi-an03和CRYSTAL09软件分别进行了单分子和晶体的密度泛函理论模拟。晶体模拟结果预测出两种物质在0.2～2.2THz实验谱中所有的吸收峰,明显优于单分子模拟结果。最后通过晶体密度泛函理论模拟的简正模式分析获得不同吸收峰处的振动模式归属。结果证明太赫兹光谱技术在农药分子识别以及晶体密度泛函理论模拟在太赫兹吸收峰指认和振动模式归属方面的可行性。     

非线性光学晶体硼酸镧钠(Na_3La_9B_8O_(27))的光谱研究

测量了Na3La9B8O27晶体在紫外-可见光-红外波段的透射光谱和反射光谱,分析得到其在上述波段的吸收光谱。在波长400nm~2000nm范围内,透射比超过80%,禁带宽度为3.93eV,没有明显的缺陷和杂质吸收。测量了该晶体在太赫兹波段的时域光谱,分析得到其在上述波段的吸收光谱、折射光谱,且通过光学常数之间的关系,得到其介电常数ε曲线。在0.3~1.5THz内吸收小于10cm-1。在0.3~2.4THz内,介电常熟实部ε1成近似线性递增趋势,介电常熟虚部ε2小于0.03。     

YVO_4晶体及其掺Nd的喇曼光谱

本文报道了对YVO4 晶体及其掺Nd的喇曼光谱的测量结果 ,用这些结果可以了解到这种材料的声子能谱情况 ,在与其它基质材料比较中可以看出它的特点是 :分立的低声子在 5 0 0～ 80 0cm-1之间有一个间隙 ,主要的部分分布在 80 0～ 90 0cm-1附近 ,根据群论分析可以得出各喇曼谱线相应的对称性 ,而且可看出这些喇曼谱线主要来源于VO3 -4 的振动。对这种不均匀分布的声子能谱对于其光谱性能可能产生的影响也作了分析讨论。测量结果还发现掺杂能抑制原有的高能声子。     

盐酸克伦特罗的太赫兹光谱研究

应用太赫兹时域光谱技术获取了盐酸克伦特罗在0.2～2.6 THz波段的光谱特征,并计算获得了盐酸克伦特罗在室温下的折射率谱和吸收谱.分别理论计算了克伦特罗分子、盐酸克伦特罗分子和盐酸克伦特罗晶体的振动频率.根据理论计算和实验光谱的对比,对盐酸克伦特罗的THz特征吸收峰进行了分析指认.实验结果显示,基于固体仿真的方法能够...     

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     

外差式相干探测时域光谱仪对磷化铟（InP）晶片的超宽频带太赫兹光谱的探测

磷化铟（InP）属于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料, 在毫米波的应用中展示出了高性能,在非线性太赫兹器件应用上具有很大的潜力。以前关于InP的研究主要集中于太赫兹频率在0.1～4 THz的频率范围内,在4～10 THz频率范围内InP的太赫兹光学数据还是空白。该研究利用空气等离子体相干探测太赫兹波的时域光谱系统研究了无掺杂的InP晶片在超宽THz频率范围（0.5～18 THz）内的光学特性, 实验中用电离的空气作为太赫兹的发射器和探测器, 利用可以调制的局部偏压诱导二次谐波产生,使在气体中太赫兹波的相干探测成为可能,明显提高了系统的动态范围和灵敏度。产生的太赫兹频谱宽度主要被激光脉冲持续时间所限制,太赫兹脉冲通过InP晶片后相对于参考脉冲会延迟,同时振幅会降低。另外,太赫兹信号的频谱振幅在6.7～12.1 THz范围内下降到本底噪声。同时还可以看出InP晶片在6.7～12.1 THz频率范围内不透光,在0.8～6.7 THz以及12.1～18 THz频率范围内InP的吸收系数相对较低,特别是在15～17.5 THz范围内吸收系数很低并且保持相对稳定,与此同时它的折射率单调增加。这些发现将有助于基于InP晶片的非线性太赫兹器件设计。     

Photoinduced absorption of THz radiation in semi-insulating GaAs crystal

The influence of optical illumination on transmission of THz radiation through a bulk crystal of semi-insulating GaAs is experimentally studied. It is established that, without additional illumination, absorption of electromagnetic waves with a frequency of about 1 THz in the studied crystal is almost absent. Optical illumination in the spectral range of fundamental absorption of the crystal does not affect the transmission of THz waves. At the same time, if the illumination photon energy is a little below the edge of fundamental absorption, i.e., actually in the transparency region, the transmission of THz radiation drops sharply. At liquid helium temperature, the maximum effect is achieved for the energy of optical photons lower by approximately 30 meV than the crystal band gap. Further shift of the illumination toward lower photon energies is accompanied by almost complete recovery of the transmission. With increasing sample temperature, the spectral range of efficient action of the illumination shifts together with the edge of fundamental absorption toward lower photon energies.     

苏氨酸的太赫兹及拉曼光谱研究

采用太赫兹时域光谱和拉曼光谱法对L-苏氨酸多晶粉末进行测试研究,获得了样品在0.2—2.8 THz（6.7—93.2 cm^-1）波段的特征吸收和10—4000 cm^－1波段的拉曼散射谱;分别在6.7—93.2 cm^－1和400—4000 cm^－1两个波段进行了吸收光谱与拉曼散射光谱的对比,根据晶胞分子所属的空间群,对隶属于分子的极性和非极性振动模式（A, B₁, 关键词： 太赫兹光谱 拉曼散射 氨基酸     

Terahertz absorption by electrons and confined acoustic phonons in free-standing quantum wells

The acoustic phonon confinement in a free-standing quantum well (FSQW) results in an acoustic phonon energy quantization. Typical quantization energies are in the terahertz frequency range. Free electrons may absorb electromagnetic waves in this frequency range if they emit or absorb acoustic phonons. Therefore, the terahertz absorption reveals the characteristic features of the acoustic phonon spectrum in free-standing structures. We have calculated the absorption coefficient of an electromagnetic wave by free electrons in a FSQW in the terahertz frequency range. We took into account a time dependent electric field, an exact form of the acoustic phonon spectrum and eigenmodes, and electron interactions with confined acoustic phonons through the deformation potential. We demonstrate numerical results for GaAs FSQW of width 100 Å at low lattice temperatures in the frequency range 0.1-1 THz. The absorption coefficient exhibits several structures at frequencies corresponding to the lowest acoustic phonon modes. These features occur due to absorption of photons by electrons, which is accompanied by the emission of corresponding acoustic phonons.     

PbB_4O_7晶体的太赫兹光谱和软光学声子

对实验测量的PbB4O7晶体样品的太赫兹(1012Hz)光谱、拉曼光谱以及红外—可见—紫外光谱进行了分析.在0.25—2.5THz波段介电函数随频率变化曲线ε(ν)出现共振型尖峰.四方面的分析表明PbB4O7晶体中存在软光学声子:1)介电函数随频率的变化曲线ε(ν)满足LST(Lyddane-Sachs-Teller)关系;2)在共振峰的频率附近(3.10THz)有很强的拉曼散射峰;3)吸收系数随频率的变化曲线α(ν)满足极化激元的特征;4)透过晶体的光子的色散关系ν(k)发生断开的畸变.PbB4O7晶体中存在软光学声子的意义在于,在满足产生极化激元的条件下,透过晶体的光子的频率会发生劈裂,分为升高和降低的两支,有可能利用这种原理来改变光子的频率.