飞秒脉冲整形控制的可调谐的太赫兹脉冲产生

正太赫兹脉冲具有良好的透视性,由于其波长远大于空气中悬浮的灰尘和大颗粒的物体,使其成为一些特定场合(如火灾现场和沙漠等)的理想光源、产生可调谐以及任意波形的太赫兹脉冲成为研究太赫兹辐射的重要课题、提出了一些飞秒脉冲整形方案来实现任意波形以及可调谐的太赫兹脉冲产生。通过使用方波调制的方法控制飞秒脉冲的形状,这些整形之后的飞秒脉冲串入射到TnZe晶体中,相干产生频域上可调谐的太赫兹脉冲。在时域上,太赫兹脉冲分离成脉冲串,并且通过方波的幅度以及周期调制,得到了相对强度以及相对时间延迟连续可调的太赫兹脉冲串。通过对比方波调制幅度在0.5pi和pi时太赫兹频谱和时域波形的不同形状,进一步阐明了脉冲整形的太赫兹理论,这将有助于对于脉冲整形太赫兹控制方法的理解以及新的控制方法的提出。期待这些结果有助于扩展太赫兹的应用。     

缓慢上升快速下降的飞秒激光脉冲与气体等离子体作用的太赫兹辐射产生研究

飞秒激光脉冲与气体等离子体作用可以产生宽带、强的太赫兹脉冲辐射。采用一种缓慢上升、快速下降的飞秒激光脉冲与气体等离子体作用产生太赫兹辐射,并基于等离子体电流模型计算了这种太赫兹辐射的特性。由于这种特殊整形的激光脉冲能够对电子的加速产生较大的速度,从而可以产生较大的等离子体电流和较强的太赫兹辐射。计算结果显示:尽管这种特殊整形的飞秒激光脉冲能量有所损失,它能够比普通双色飞秒激光脉冲产生更强、更宽的太赫兹脉冲辐射。该项研究为基于激光等离子体作用的太赫兹辐射源提供了新的思路。     

太赫兹脉冲能量测量

利用太赫兹波的单啁啾脉冲电光探测技术,通过调节实验装置中λ/4波片晶轴与探测激光线偏振方向成45°,可以巧妙地得到太赫兹波的绝对电场强度.利用CCD阵列,通过抽运探测的方法可以得到太赫兹脉冲的光斑尺寸,进而在两步实验的基础上计算得到太赫兹脉冲的能量.提供了一种行之有效的测量太赫兹脉冲能量的实验方案.     

模拟沙尘暴条件下的太赫兹辐射传输研究

使用太赫兹时域光谱技术研究了太赫兹脉冲对模拟沙尘的透射特性,得到不同沙尘条件下信号的透射光谱.同时还进行了沙尘条件下传送成像信号实验,得到比较清晰的像.结果表明太赫兹脉冲能够在沙尘条件下传输太赫兹图像.     

太赫兹探测与通信技术新进展

回顾了太赫兹技术的最新进展,并总结了未来的几个重要方向,重点介绍几种关键的太赫兹技术,包括太赫兹源、太赫兹传输、太赫兹调制和太赫兹检测。简要介绍了当前太赫兹技术的发展现状和应用情况,如射电天文学、物体无损检测、医疗成像、安检等太赫兹探测应用和太赫兹通信概况。对太赫兹探测和通信最新技术进展进行了回顾,给出了该领域的前瞻研究方向。     

基于光栅倾斜脉冲前沿的太赫兹脉冲单次测量

太赫兹脉冲单次测量技术对于不可逆或者单次超快过程的太赫兹光谱研究具有重要意义。为了实现无畸变的高频率分辨率的太赫兹脉冲单次探测,利用光栅产生了一束具有倾斜前沿的飞秒探测脉冲,并利用该探测脉冲实现了对太赫兹脉冲时域电场波形的单次测量,测量时间范围达到20 ps,频谱覆盖0.1 THz~2.5 THz范围。且测量的结果与使用传统电光采样方法测量的结果相符合。对于基于光栅产生倾斜脉冲前沿的太赫兹脉冲单次测量方法进行了建模分析,获得了光栅和光学元件参数的选取,以及光路设计等指导性结论。     

太赫兹脉冲大气传输衰减特性

太赫兹大气传输是太赫兹科学技术及其应用的重要组成部分,渗透于所有的太赫兹应用技术领域。研究基于辐射传输、色散理论和Van-Vleck Weisskopf线型,结合喷气推进实验室(JPL)数据库,建立了太赫兹脉冲大气传输衰减与色散模型,对0.1 THz~1 THz频段太赫兹辐射在水汽中的吸收衰减特性进行了数值模拟研究,与现有的文献数据进行了比对。通过计算太赫兹脉冲大气传输,分析不同水汽密度和传输距离对波形幅值、相位及频谱特性的影响,得到了3个比较稳定的太赫兹脉冲大气传输窗口0.14 THz~0.17 THz、0.19 THz~0.32 THz和0.32 THz~0.37 THz,为太赫兹通信和时域太赫兹空间传输提供了理论参考。     

氧化铝晶体的太赫兹光谱特性研究

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术研究了氧化铝(Al_2O_3)在宽带太赫兹波范围(0.2～3.0 THz)内的光谱特性。改变晶体光轴与太赫兹脉冲偏振方向间的夹角(方位角),得到了Al_2O_3晶体在不同方位角下的太赫兹时域谱,计算了Al_2O_3晶体o光和e光的折射率和吸收系数,并画出了Al_2O_3晶体在太赫兹波段的折射率椭圆图。结果表明,Al_2O_3在太赫兹频段具有较大的双折射率和较低的吸收系数,双折射率高达0.36,吸收系数低于5 cm~(-1)。基于Al_2O_3晶体的双折射特性实现了对THz脉冲的相位和振幅的调制。Al_2O_3晶体可以作为THz脉冲的"整形器",为太赫兹波在超宽带、超高速通信系统的应用提供重要参考。     

基于光学技术的太赫兹相干辐射源研究

由于太赫兹辐射的独特性质和潜在的应用价值, 国内外关于太赫兹波的产生和探测的研究正呈现日益繁荣的景象, 目前太赫兹相干辐射源的研究已成为太赫兹技术领域最重要的前沿课题之一。介绍了产生太赫兹相干辐射的三种主要途径：一是光学技术, 它从高频向低频发展, 其代表为太赫兹激光器, 如气体激光器、半导体激光器和量子级联激光器等; 二是电子学技术, 它由低频向高频发展, 如微波管、固体微波源等; 三是光电子技术, 其频率由1 THz向两侧展宽, 采用超快激光脉冲触发产生太赫兹脉冲。设计了基于光学技术的太赫兹相干辐射系统, 该装置根据气体振转能级跃迁原理, 采用高压直流激励方式产生受激辐射, 波导管谐振腔体, 工作气体为N2, CD4和D2, 经过优化设计, 预计可以产生1.54 THz和1.58 THz的波连续输出。     

金属光栅发出太赫兹脉冲

英国斯特拉思克莱德（Strathclyde）大学的研究人员发现，发射超短脉冲到镀金纳米结构光栅是产生太赫兹脉冲简单易行的方法。利用该方法产生的太赫兹波功率和利用最好的无机晶体相当，而且可以进一步优化产生更高的功率。     

用飞秒激光触发GaAs光电导体产生THz电磁波的研究

报道了用半绝缘GaAs材料研制的光电导偶极天线在飞秒激光脉冲触发下辐射THz电磁波的实验结果.GaAs光电导偶极芯片的两个欧姆接触电极间隙为3mm,采用Si3N4薄膜绝缘保护,在540V直流偏置下被波长800nm,脉宽14fs,重复频率75MHz,平均功率130mW的飞秒激光脉冲触发时产生THz电磁波.用电光取样测量得到了THz电磁脉冲的时域波形和频谱分布.THz电磁波的辐射峰值位于0.5THz左右,频谱宽度大于2THz,脉冲宽度约为1ps.     

双波长波片导致的脉冲分离对双色场辐射太赫兹波的影响

由于群速度的偏振依赖性,飞秒激光脉冲入射到双波长波片时出射光脉冲会分离为两个具有一定时间延迟的飞秒激光脉冲。从实验和理论模拟两方面研究了双波长波片导致的脉冲分离现象对飞秒激光双色场成丝辐射太赫兹(THz)波效率的影响。实验结果表明,脉冲分离导致的时间延迟会降低双色场辐射THz波的效率,可通过零级双波长波片缩短分离脉冲之间的时间延迟,有效提高THz波的产生效率。     

电光调Q 1064nm/532nm脉冲激光器

报道了一种用于产生THz波的电光调Q脉冲激光器,重复频率为1Hz、10Hz,输出1064nm、532nm可方便转换.当腔长310mm,输入能量为16J时,输出的1064nm调Q脉冲能量210mJ,电光转换效率1.3%,平均脉宽13ns,532nm脉冲能量110mJ,倍频效率50%,脉宽9~12ns.并对实验结果进行了分析和讨论.     

光泵浦太赫兹探测对于不同掺杂硅的光激发动力学表征

提出了一种光泵浦太赫兹探测技术的改进方案,使用双色飞秒激光场电离空气诱导等离子体辐射的超短宽带太赫兹脉冲作为探测脉冲,表征了硅的光激发动力学,通过表征过程验证了基于所提改进方案的光泵浦太赫兹探测系统的性能。硅的泵浦深度随泵浦功率的增加而提高,400 nm泵浦光的泵浦深度大于800 nm泵浦光。使用400 nm泵浦光,p掺杂硅的泵浦深度最大,本征硅次之,n掺杂硅最小;而使用800 nm泵浦光,p掺杂硅的泵浦深度最大,n掺杂硅次之,本征硅最小。此外,基于探测脉冲的超宽带宽和超短脉宽,还观测到了p掺杂硅中的亚皮秒激发态声子波包振荡。     

Ultrafast Photo-Thermal Switching of Terahertz Spin Currents

Dissipationless and scattering-free spin-based terahertz electronics is the futuristic technology for energy-efficient information processing. Femtosecond light pulse provides an ideal pathway for exciting the ferromagnet (FM) out-of-equilibrium, causing ultrafast demagnetization and superdiffusive spin transport at sub-picosecond timescale, giving rise to transient terahertz radiation. Concomitantly, light pulses also deposit thermal energy at short timescales, suggesting the possibility of abrupt change in magnetic anisotropy of the FM that could cause ultrafast photo-thermal switching (PTS) of terahertz spin currents. Here, a single light pulse induced PTS of the terahertz spin current manifested through the phase reversal of the emitted terahertz photons is demonstrated. The switching of the transient spin current is due to the reversal of the magnetization state across the energy barrier of the FM layer. This demonstration opens a new paradigm for on-chip spintronic devices enabling ultralow-power hybrid electronics and photonics fueled by the interplay of charge, spin, thermal, and optical signals.     

高平均功率超短脉冲激光光纤放大研究进展

超短脉冲激光在生物医学、激光微加工、国防等领域有重要的应用.随着双包层光纤激光技术的发展,基于双包层光纤或光子晶体光纤(PCF)的超短脉冲激光光纤放大技术由于在体积、效率、光束质量等方面的优势,倍受关注.主要报道国内外皮秒和飞秒级超短脉冲激光光纤放大的最新进展,介绍其在微加工、超连续谱产生和太赫兹波产生方面的典型应用.     

多径信道的最佳小波波形

本文为小波理论与脉冲成形技术之间建立起一座桥梁,提出了脉冲成形的统一的小波理论框架,使得我们能从小波理论角度理解无码间干扰条件:给出了新的基于尺度函数、小波函数和小波包函数的三种脉冲成形技术;从理论上分析了三种脉冲成形技术是多径衰落信道的最佳脉冲成形;计算机仿真表明,基于小波的脉冲成形技术兼有脉冲成形和扩频的双重功能,具有比传统的脉冲成形更好的性能.     

大间隙GaAs光导天线的太赫兹辐射频谱特性

从麦克斯韦方程出发,采用电涌模型对用飞秒激光触发大间隙光导天线产生的太赫兹脉冲远场辐射特性进行研究。文章分析了大间隙GaAs光电导天线的天线电极形状和参数、天线间隙对产生的THz脉冲频谱特性的影响。用制作不同间隙、天线形状的光导天线进行产生THz辐射的实验,仿真实验结果表明:大间隙光导天线的带宽为0.1 THz～2 THz,不同的电极形状主要影响1 THz～2 THz频段内的THz信号幅值;间隙更小的光导天线的频谱带宽稍宽,而且在1 THz以上的高频段信号略高一些。     

脉冲太赫兹波成像与连续波太赫兹成像特性的比较

对脉冲太赫兹(THz)波成像和连续波太赫兹成像进行了对比研究.在两个系统下分别进行实验,对两个成像系统的成像机理、系统分辨率、系统噪声、成像速度、信息量、价格、复杂性、便携性及其应用进行多方面的比较.研究结果表明,脉冲系统可以获取更多信息,连续波系统简单便捷,两者在应用上具有各自的特点,同时又有很好的互补性.另外,就脉冲太赫兹波成像的多波长特点,探讨了太赫兹波多光谱成像识别方法.