工作在1550nm的光混频产生太赫兹波系统的设计和研究

论文摘要

太赫兹波技术在物理、化学、生命科学等基础研究领域,以及医学成像、安全检查、产品检测、空间通信等应用领域都具有十分重要的研究价值和广泛的应用前景,而太赫兹波辐射源技术的进步正是推动太赫兹技术及其相关交叉学科迅速发展的关键所在。目前,在连续太赫兹产生技术中,只有光学混频方法同时具有结构紧凑、易于集成、功耗小、成本低、可以室温条件下工作,并且可以通过调节两束泵浦光频率差的方式方便的进行输出频率的大范围调节等诸多优点,因此得到了广泛的研究。本文首次分析和设计了一种可以工作在1550 nm并且集成了天线结构的太赫兹光混频器件,从理论上分析和模拟了光混频产生太赫兹波功率和频率与光混频器件所加的偏置电场强度、光导薄膜材料、泵浦光强度、光混频区域和衬底材料尺寸等多种参数之间的关系。此外,还设计了一种基于体布拉格外腔选频的双波长激光器作为系统的泵浦光源,并采用等效腔理论分析模拟了双波长输出特性。与传统太赫兹光混频系统相比,本文所设计研究的太赫兹光混频系统具有以下特点:将泵浦光源波长转移到1550 nm,从而可以采用光通信技术中成熟的波长可调光源等技术;将光混频区域同时作为矩形微带天线直接辐射产生太赫兹波,可以解决阻抗严重不匹配的问题;省去了传统光混频结构中额外的天线结构,从而带来光混频器件结构的进一步简化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 太赫兹简介
• 1.2 连续太赫兹波产生技术发展状况
• 1.3 本文的研究目的与意义
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 工作在1550nm并集成天线结构的光混频器件设计与研究
• 2.1 光混频材料选择和结构设计
• 2.2 光混频产生太赫兹光电流基本原理和理论计算
• 2.3 太赫兹光电流辐射产生太赫兹波理论计算
• 2.4 数值模拟与分析
• 3 体布拉格光栅外腔选频双波长泵浦光源设计
• 3.1 1550nm的太赫兹光混频系统对泵浦光源的要求
• 3.2 外腔选频双波长半导体激光器概述
• 3.3 体布拉格光栅外腔选频双波长激光器结构设计
• 3.4 体布拉格光栅外腔选频双波长激光器等效腔理论模型分析
• 3.5 数值模拟与分析
• 4 总结与展望
• 4.1 全文总结
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献