基于光学差频太赫兹脉冲整形技术的研究

本项目提出了一种太赫兹脉冲整形的新方案。用两个光栅,两个透镜和一个调制器构成光脉冲整形系统,通过对激光脉冲频域空间的振幅和相位调制,实现对激光脉冲波形和脉冲间隔的控制。将两列经过整形的、偏振方向互相垂直的激光脉冲在非线性晶体中叠加、通过差频产生太赫兹辐射。通过精确控制两列偏振方向互相垂直的激光脉冲的波形和相位,控制所产生太赫兹脉冲的波形和电场偏振方向。研究激光脉冲波形对产生太赫兹脉冲波形的影响，研究改变激光电场方向对太赫兹辐射电场方向的影响。由于在激光脉冲整形装置中可以用液晶调制器对激光脉冲进行可编程控制, 因此, 这种方法可以实现太赫兹脉冲的波形、脉冲序列时间间隔和电场偏振方向的可编程控制。. 将这种脉冲波形、脉冲时间间隔、电场方向都能够进行可编程控制的太赫兹辐射，用于分子动力学过程的相干控制和亚毫米波通讯具有有极其广阔的市场空间。

本项目从差频产生太赫兹辐射的机理入手，根据闪锌矿晶体结构特点，研究了两束正交偏振的飞秒脉冲垂直入射到（110）切向的ZnTe 晶体上，通过差频过程产生太赫兹脉冲的过程，结果表明:通过精确控制两列偏振方向互相垂直的激光脉冲的波形和相位,可以控制所产生太赫兹脉冲的波形和电场偏振方向。在闪锌矿晶体中利用差频过程进行太赫兹脉冲整形，是我们首先提出的脉冲整形方法，该方法具有太赫兹脉冲极性可控制，脉冲波形可计算机编程控制等优点，该项目的研究使我们在太赫兹脉冲整形领域处于世界领先水平。.为提高整形效率，在考虑晶体吸收和相位匹配情况下，对ZnTe, GaAs, GaP, InP 和 CdTe五种闪锌矿晶体太赫兹脉冲整形的效率进行了理论研究和计算机模拟。结果表明：五种材料中ZnTe相位匹配条件最好, 如果用0.8μm的入射光激发，ZnTe晶体输出功率最大。GaP 输出光谱最宽，当泵浦波长为1.56μm时GaP 产生的太赫兹脉冲频谱最宽。 .经过而是多年的发展，现在已经有多种方法可以产生脉冲太赫兹辐射，如何控制太赫兹脉冲的波形和频率对于太赫兹的应用至关重要。将这种脉冲波形、脉冲时间间隔、电场方向都能够进行可编程控制的太赫兹辐射，用于分子动力学过程的相干控制、医学成像和亚毫米波通讯具有有极其广阔的市场空间。