如何提高宽带太赫兹源的产生效率

1873398 2020-10-19 | pdf | 0.35 MB | 次下载 | 1积分

资料介绍

　　使用非线性晶体（如GaAs/GaP/GaSe/LiNbO3/ZnTe等）光整流效应产生太赫兹信号，是一种产生宽带太赫兹源的常用手段。两束频率不同的光在这些非线性介质中传播时会发生“混合”，从而产生和频振荡与差频振荡现象。当入射波为脉冲光束时，光束可以分解为一系列单色光叠加；在非线性介质中，这些单色分量将会发生混合。和频振荡效应产生频率接近于二次谐波的光波，而差频振荡效应则产生一个低频电极化场，这些低频电极化场可以辐射直到太赫兹的低频电磁波。通常，这些晶体利用体非线性（Bulk Nonlinearity）效应可以通过增长晶体尺度来增加非线性转换效率，但同时需要严格的相位匹配（quasi-phasematching condition），同时还需要考虑尺度增加带来的强吸收带引起的太赫兹频谱不连续。为了克服非线性晶体太赫兹源存在的问题，2014年由美国能源局埃姆斯实验室Costas M Soukoulis教授与Jigang Wang教授课题组提出使用金属超表面非线性效应产生宽带太赫兹信号。通过实验测量与理论分析，使用金属超表面产生的太赫兹信号带宽只受入射激光带宽影响，频谱在太赫兹频段光滑连续。但是考虑到晶格中心对称的金属材料的表面非线性效应，且只利用了超表面结构的局域表面等离子体共振模式（Localized Surf ace Plasmon Resonance，LSPR）增强非线性，其太赫兹转换效率与非线性晶体相比较弱。这是由于超材料本身的热损耗与辐射损耗较大，因而大大减弱了其局域场大小，造成非线性转换效率低。