OH1晶体中级联光学差频效应产生太赫兹波

理论分析了有机晶体2-[3-（4-hydroxystyryl）-5,5-dimethylcyclohex-2-enylidene]malononitrile（OH1）中基于共线相位匹配级联光学差频产生太赫兹波的物理过程。从耦合波方程出发分析了级联斯托克斯过程和级联反斯托克斯过程,计算了太赫兹波的强度和量子转换效率。相对于非级联光学差频过程,13阶级联光学差频产生的太赫兹波强度增大了15.96倍。13阶级联光学差频中太赫兹波的量子转换效率为1377%,超过了Manley-Rowe关系的限制。     

Theoretical research on terahertz wave generation from planar waveguide by optimized cascaded difference frequency generation

A novel scheme for high-efficiency terahertz(THz)wave generation based on optimized cascaded difference frequency generation(OCDFG)with planar waveguide is presented.The phase mismatches of each-order cascaded difference frequency generation(CDFG)are modulated by changing the thickness of the waveguide,resulting in a decrement of phase mismatches in cascaded Stokes processes and an increment of phase mismatches in cascaded anti-Stokes processes simultaneously.The modulated phase mismatches enhance the cascaded Stokes processes and suppress the cascaded anti-Stokes processes simultaneously,yielding energy conversion efficiencies over 25%from optical wave to THz wave at 100 K.     

基于银纳米颗粒的PCF SERS传感器优化设计

为充分发挥表面增强拉曼散射(SERS)光子晶体光纤(PCF)传感器的应用价值,对实芯PCF的结构、银纳米颗粒结构参数对传感性能的影响进行研究与对比,据此设计出适用于PCFSERS传感的实芯PCF以及银纳米颗粒的形状、大小、间距等参数.经数值计算,入射波长为785 nm时,设计的实芯六孔PCF模场面积可达25.8 μm2,并能够实现单模传输.而半径为38 nm的银纳米球,间距为0.7nm时能够产生最大的SERS增强因子.研究证明,设计的实芯PCF在785 nm输入波长下能够提供理想的活性面积,银纳米颗粒的形状、尺寸、间距对SERS性能影响严重,而且与入射波长有很强的依赖关系.     

基于非对称量子阱的太赫兹波调制器

主要研究了一个特殊的GaAs/AlGaAs非对称量子阱中的线性和三阶非线性太赫兹波吸收系数和介质折射率的相对改变。首先利用量子力学中的密度矩阵算符理论和迭代方法导出了线性和三阶非线性光吸收系数和相对折射率改变的表达式,然后以典型的阶梯型量子阱材料为例做了数值计算。计算表明,基于泵浦光场和偏置电压控制的太赫兹波调制器不仅可以做太赫兹波开关,还可以灵活地调制太赫兹波信号的强度和相位,方便实用。     

球型目标在不同波段的雷达散射截面

文中对球型目标在微波、红外、太赫兹等不同波段的雷达散射截面进行深入探讨,利用电磁波理论和红外辐射理论得到了理想金属球的微波雷达和朗伯球的激光雷达的散射截面的数学表达式,并在此基础上给出了球型目标太赫兹雷达散射截面的具体研究内容和研究方式,指出选用理想金属朗伯球体的目标作为太赫兹雷达散射截面的标准体,提出了“中值加权修正”的研究方法,并对方法的具体实施方案给予了阐述。     

514.5nm泵浦KTP晶体的连续光学参量振荡器的研究

对Ar 激光器产生的514.5nm的连续光泵浦KTP晶体的光学参量振荡器(CW-KTP-OPO)做了理论上的分析,分别讨论了KTP晶体在Ⅱ类相位匹配时x-z平面和x-y平面内的匹配情况,数值模拟了其角度调谐曲线,并且计算了两种匹配方式下的有效非线性系数及其阈值功率,证实了其实验的可行性,并最终确定了晶体的切割角为θ=-90°、φ=50.6°,可以有效输出1.029μm左右的的参量光。     

基于周期极化铌酸锂晶体的高功率可调谐光参量振荡器

研究了镁掺杂周期极化铌酸锂晶体光学参量振荡(PPMgLN-OPO)产生高功率、高重复频率中红外激光的特性.采用半导体激光器(LD)抽运的声光调Q Nd:YAG激光器,1064 nm准连续激光功率最大输出为7.8 W,重复频率5～50 kHz.产生1064 nm调Q光,抽运周期为30.7 μm的掺氧化镁(摩尔分数为5%)周期性极化铌酸锂晶体,温度变化范围为40～200℃,实现了短腔双谐振红外高功率激光输出.实验中近红外激光波长调谐范围为1570～1676 nm,最高输出功率613 mW;中红外输出波长范围为2942～3300 nm,中红外光平均功率也达到了百毫瓦级,信号光单脉冲能量达40 μJ;光-光(LD-信号光)转换效率为3.4%.     

太赫兹波在二维正方晶格光子晶体中的传播特性

本文用平面波展开法研究了太赫兹波(THz)在二维正方晶格光子晶体中的传播特性。分析了晶格常数为a=0.1mm的正方晶格介质柱二维光子晶体,在0~1.8THz频段范围内,通过数值计算,发现当介质圆柱半径r=0.2a时,E偏振出现最大绝对光子带隙,带隙位于0.283-0.400THz,带隙宽度为0.117THz,相应的带隙波长范围为84.9μm至120μm,处于THz波段,并分析了随着相对介电常数差值的增大出现的TM带隙宽度增大。研究结果为THz器件的开发提供了理论依据。     

硅棱镜耦合输出THz波参量振荡器的实验研究

利用一块MgO:LiNbO3晶体,采用Si棱镜耦合出射方式构成太赫兹(THz)波参量振荡器,实现了高效可调谐的THz波输出,调谐范围为0.95～2.10THz。在1.80THz处,当泵浦能量为101mJ时,产生的THz波平均功率为580nW,THz波单脉冲能量为58nJ,THz波能量转换效率为5.74×10-7;同时产生的Stokes能量为2.7mJ。实验中,观察到了一阶和二阶Stokes光,一阶Stokes光与泵浦光的频差等于产生的THz波的频率。     

Theoretical and experimental researches on a PCF-based SPR sensor

A photonic crystal fiber based surface plasmon resonance(PCF-SPR)sensor is simulated by finite element method and experimentally realized.The calculations show that there is an obvious loss peak in the vicinity of 1.2μm while the PCF of LMA-8 is used as a sensor.The suspension of silver nanoparticle mixed with hexadecyl trimethyl ammonium bromide (CTAB)is inhaled into the PCF to form a metal film which can be stimulated to generate plasmon in the experiment.A spectrometer is utilized to detect the continuous broadband transmission spectrum from the PCF.The experimental results verify the loss peak.Compared with the theoretical calculations,the offset of loss peak about 40 nm can be acceptable, because the uniformity of the metal coating is difficult to guarantee and the film thickness is difficult to control.