L-阿拉伯糖指纹区太赫兹光谱和拉曼光谱的研究

为了解生物体内L-阿拉伯糖在代谢过程中的合成与降解机制,采用太赫兹和拉曼光谱系统,对其指纹区的振动进行检测。结果表明,L-阿拉伯糖太赫兹图谱在频率49.5和72.2 cm-1分别检测出了振动吸收,其中72.2 cm-1的振动为首次检出。该振动频率与其折射率图谱反常色散的频率基本一致,故这两个振动吸收可以作为L-阿拉伯糖的特征吸收。最为重要的是,在该频域内,检测得到图谱的波型与三种异构体理论值简单叠加后波型极为相似,故可以初步判定样品含有三种构象异构体(α-型、β-型和l-型结构),非单一组分,而是混合组分;对于拉曼图谱而言,其特点简洁而明晰,一般将指纹区的振动,从高到低分为四个区域：吡喃环结构的伸缩振动、亚甲基的摇摆振动、环上羟基的扭曲振动及环骨架扭曲和畸变振动。同时也根据密度泛函理论B3LYP/6-311G**基组,分别对L-阿拉伯糖的三种构象异构体的振动进行模拟计算,利用势能分布对这些振动进行归属和指认。与理论值相比,振动频率检测值有不同程度的红移,即振动频率向低频发生了偏移,其原因是样品内不同分子间相互影响所致。     

非线性克尔效应对飞秒激光偏振的超快调制

研究了近红外飞秒激光的偏振在太赫兹频率的超快调制.利用抽运-探测光谱技术,通过改变两个脉冲之间的延迟时间可以控制光脉冲的旋转角.在Li：NaTb（WO₄）₂磁光晶体中观察到探测光的偏振随延迟时间变化的高速振荡,振荡信号的中心频率为0.19 THz.这种超快偏振调制现象可以解释为,抽运-探测实验构置中,前向传播的抽运光诱导的光学克尔非线性引起被晶体远端表面所反射的背向传播的探测光脉冲偏振面的额外旋转.通过改变抽运光的圆偏振旋性可以控制探测光调制信号的相位和振幅.实验结果表明,非线性光学克尔效应可以作为一种全新的手段,在磁光晶体中实现近红外飞秒激光以太赫兹频率的超快偏振调控.这将在超快磁光调制器等全光器件中得以应用.实验结果将有助于偏振依赖的超快动力学过程的研究.     

A Theoretical and Experimental Research on Terahertz Electro-Optic Sampling at Near-Zero Optical Transmission Point

We report an improved theoretical model to characterize terahertz electro-optic （F,O） sampling detection operating at near crossed-polarizer design by considering the nonzero minimal transmission of polarizers and the polarization purity of laser beam. The proof-of-concept experiments show that the model can give quiet reasonable explanations on many experimental phenomena in THz EO detection, e.g. the modulation depth vs the different optical biases, the noise level from the balance detector vs the input probe beam power, the main origin of the background light and the incomplete cancellation of noise from the laser intensity fluctuation in balanced detection. The terahertz signals and the noises are also measured based on two different EO sampling schemes for comparison. The measured results support our model very well.     

LD端面抽运Nd:YAG 1319/1338nm双波长激光器研究

从LD端面抽运固体激光器的激光阈值公式出发,建立了双波长激光同时振荡的阈值条件,理论计算了腔镜对于两个波长的透过率关系,实现了LD端面抽运Nd:YAG 1319nm/1338nm双波长激光连续和准连续输出.双波长激光连续输出功率可达6W,斜效率为30%;准连续输出功率在重复频率50kHz时可达4.75W,斜效率为24.73%,脉冲宽度为55.05ns;腔内插入布儒斯特片,在重复频率为50kHz时,双波长激光准连续线偏振输出功率可达2.22W,不稳定性小于0.52%,M² 关键词： 端泵Nd:YAG激光器 1319nm/1338nm双波长 声光调Q 太赫兹波     

不同中心波长飞秒脉冲激发InAs表面辐射太赫兹波的机理研究

研究了p型(100)InAs在不同中心波长飞秒激发光(750—850nm)作用下的太赫兹(THz)波辐射特性.这种太赫兹辐射的光谱性质与光学Dember效应密切相关,飞秒脉冲激发下产生的载流子在InAs表面的Dember场内做加速运动,从而辐射出THz电磁波.实验结果表明：不同中心波长的激发光作用下,InAs表面产生的Dember电场、光生载流子浓度、谷间散射效应以及处于不同状态的载流子数目都发生了变化,因而激发出太赫兹波的功率、振幅、频谱分布和有效谱宽是不同的.这项研究将有利于THz时域光谱技术以及实验     

次黄嘌呤及其核苷的THz光谱

利用太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy,简称THz-TDS)技术研究了次黄嘌呤及其核苷在03—16THz波段的光谱特性.结果显示THz波对该碱基及核苷的结构变化有灵敏响应,其中次黄嘌呤在该波段无特征吸收,而其核苷在14THz处有强的指纹特征吸收峰,根据Hartree-Fock模拟计算提示该低频振动来源于嘌呤环与戊糖环的扭摆振动.定量研究的结果表明,在一定浓度范围内所测化合物THz吸收强度与浓度呈线性关系,符合朗伯-比尔定律.利用THz谱成分分析法对次黄嘌呤及其核苷的混合物进行了定量解析,获得了混合物中各成分的含量,相对误差不超过7%,并就误差产生的原因做了简要分析. 关键词： 太赫兹时域光谱 次黄嘌呤 次黄嘌呤核苷 定量分析     

超导HEB的I-V特性模拟

超导热电子测热辐射仪(Superconducting Hot-electron Bolom eter,HEB)是一种检测器件,可以对1THz以上的电磁辐射进行高灵敏度的检测。该工作是利用双温模型,假设电子和声子各自处在平衡态,但具有不同的温度,根据热平衡原理,计算出电子和声子温度在HEB桥上的分布,得到桥两端的电压值,从而得出器件的I-V特性。分析了实验环境温度,转变宽度和薄膜厚度对器件I-V的要求,并与实验测量的结果相比较,为进一步研究超导HEB的混频特性打下基础。     

基于BWO连续太赫兹波成像系统的无损检测

介绍了一种基于返波管（BWO）的太赫兹波成像系统。BWO连续太赫兹波成像是一种新的无损检测方法。实验过程中把样品放在X-Z二维电控平移台上进行扫描成像,透过样品的太赫兹波强度信息由热释电探测器接收,然后经过电脑成像。给出了应用0.71THz的连续太赫兹波对打孔铝板、公交卡、校园卡的内部结构和对隐藏在信封内硬币等物体和信封内纸片上的铅字迹的成像实验研究事例,并且测知该系统能够分辨出直径最小为1.5mm的小孔。这项工作揭示了使用BWO连续太赫兹波成像系统在无损检测和安全检查领域是有效的。     

太赫兹光脉冲在生物介质中传播的蒙特卡罗法模拟

太赫兹光脉冲照射生物组织,利用蒙特卡罗方法模拟光脉冲在生物介质内的散射传播过程。光脉冲准垂直入射的情况下,得到了介质表面总漫反射率和总漫透射率与介质散射系数、吸收系数、平均散射余弦,以及介质厚度之间的关系;散射系数越大,总漫反射率越大;平均散射余弦值越小,总漫反射率也越大;同时总漫反射光强随着介质厚度的增加而增大,但存在一个极限值。     

温控太赫兹调制器多频带调制特性

基于开口谐振环结构设计了多频带太赫兹波调制器,并在谐振环的开口处及两侧均填充温敏介质锑化铟(InSb),研究了锑化铟的电磁性质随温度的变化、等效电感的组数对共振频带数目的影响以及锑化铟不同的填充方式对太赫兹波调制特性随温度的变化规律。研究结果表明,当环境温度从160 K上升到350 K时,锑化铟的载流子浓度和等离子体频率逐渐增大,然而等效介电常数却不断减小;每增加一组等效电感,太赫兹波调制器都会相应的增加一个共振频带;在调制器开口处和两侧均填充锑化铟时,当环境温度在160～350 K变化时,温度对太赫兹波的共振频率和共振幅度的调制效果比仅在开口处或者两侧填充锑化铟时更明显,且随着温度的升高,每个共振频带所对应的共振频率均明显增大。