《基於光學Cherenkov相位匹配差頻的寬調諧太赫茲輻射源研究》是依託天津大學，由徐德剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於光學Cherenkov相位匹配差頻的寬調諧太赫茲輻射源研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐德剛
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
單色寬調諧太赫茲輻射源在生物醫學波譜分析、爆炸物遠距離探測等方面具有非常重要的套用，近年來，基於非線性參量和差頻技術獲得可調諧單色相干太赫茲輻射源取得了一定的進展。但是由於泵浦光與太赫茲光在非線性晶體中的色散差較大，較寬範圍內的非線性相位匹配非常困難，從而導致光學太赫茲輻射源存在調諧範圍比較窄、輸出功率和效率比較低的缺點；本項目提出在鈮酸鋰晶體中基於Cherenkov相位匹配差頻技術產生太赫茲波的技術方案，在鈮酸鋰晶體中二階非線性差頻極化波的移動速度（泵浦脈衝群速度）大於輻射波（太赫茲波）的群速度，可以不受色散限制的實現光學Cherenkov輻射，通過研究非線性差頻Cherenkov輻射中相位匹配的機理，合理設計泵浦結構，採用全內反射表面Cherenkov輻射方式，可以獲得寬調諧範圍（0.2-7THz）、高效率的光學太赫茲輻射源輸出，這對促進太赫茲在生物醫學光譜分析方面的套用具有重要意義。
結題摘要
寬調諧窄線寬相干太赫茲輻射源在高分辨波譜分析及成像領域具有廣闊的套用前景。基於非線性光學頻率變換方法的太赫茲輻射源具有低成本、結構簡單，寬調諧、窄線寬、相干性好，以及室溫運轉等優點，也存在著轉換效率和輸出功率低的不足。本項目針對上述套用領域的需求，圍繞“高性能可調諧光學太赫茲輻射源”這一目標，從Cherenkov相位匹配、高性能雷射泵浦源、高效耦合泄漏模非線性波導、全內反射太赫茲參量振盪、新型有機非線性晶體和高亮度單模非線性波導等方面開展工作。取得的主要成果如下：推導了Cherenkov相位匹配差頻的理論模型，揭示了該過程的作用機理；搭建了雙波長光學參量振盪器泵浦MgO:LiNbO3晶體的差頻實驗系統，提高了其輸出性能，驗證了所得理論模型，實現了對該過程的全面認識；引入泄漏模平板波導結構，發展了該結構下Cherenkov差頻的解析和半解析模型，並進一步提出了級聯增強的高效差頻方案；利用國產有機非線性晶體DSTMS差頻，實現了0.88-19.27 THz超寬調諧，總結出有機差頻輻射源的最佳運轉條件；通過改善泵浦光光束質量，提高了全內反射太赫茲參量振盪器的輸出性能；設計了基於單模波導結構的高亮度太赫茲輻射源；通過對F-P掃描干涉儀的誤差分析，最佳化了太赫茲波長計的測量精度。取得成果包含理論創新和實驗改進，內容涉及高性能輻射源和高精度探測，將對高分辨太赫茲波譜分析等套用領域的發展起到重要的促進作用。
