《基於波導結構Cherenkov相位匹配的內調製THz輻射源》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：基於波導結構Cherenkov相位匹配的內調製THz輻射源
- 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
針對當前無線通信、成像、雷達以及國防安全等領域對可調製連續太赫茲輻射源的套用需求，申請人在光學THz輻射源已有研究基礎上，提出了基於波導結構Cherenkov相位匹配的內調製THz輻射源研究，擬採用由高功率連續雷射泵浦平板波導結構，利用Cherenkov相位匹配級聯差頻產生窄線寬THz波，並通過控制波導結構中有機電光材料包層的折射率實現太赫茲耦合輸出的調製，從而獲得波導結構內調製THz波輸出。通過研究波導結構Cherenkov相位匹配的高效級聯差頻技術以及平板波導THz耦合輸出調製的機理，突破高效光波導太赫茲波的高效頻率轉換以及太赫茲波導耦合調製的關鍵技術，最終實現高功率、高效率、結構簡單緊湊的小型化可調製光學太赫茲輻射，這對促進太赫茲在無線通信、成像以及雷達等領域的套用具有重要的推動作用。
結題摘要
太赫茲波段是指頻率為0.1-10THz，介於微波和紅外線之間的電磁波譜範圍，具有攜帶信息容量大（相對於微波）、高時空相干性、低光子能量等特性，因此，太赫茲波在無線通信、成像、雷達以及國防安全等領域呈現出非常廣闊的套用前景，而高性能太赫茲輻射及其有效調製又是實現太赫茲技術眾多套用的基礎。本項目從理論方面出發，研究了Cherenkov相位匹配差頻的產生機理，建立了Cherenkov相位匹配差頻產生太赫茲的理論模型；進行了Cherenkov相位匹配差頻的平板波導理論研究，首先對非對稱結構下的有源波動方程進行解析求解，再利用數值方法分析差頻輻射場的空間分布和調諧特性，為波導結構Cherenkov相位匹配的內調製太赫茲輻射源的參數最佳化選擇提供了理論依據；對Cherenkov相位匹配差頻的平板波導理論進行了最佳化改進，推導包含泄漏模的波導耦合模方程組，詳細分析了差頻過程中泵浦光與太赫茲波之間的能量轉化，在此基礎上進一步提出基於波導結構Cherenkov相位匹配級聯差頻的方案，打破Manley-Rowe關係對差頻轉換效率的限制（量子極限），並從根本上提高太赫茲差頻的轉換效率；此外還進行了內調製太赫茲輻射源的理論和實驗研究，首先從非線性光學介質發生雙光子吸收過程進而引發自由載流子激發的現象出發，研究了自由載流子對非線性光學介質在太赫茲波段的介電回響產生的綜合影響，並結合理論分析進行了太赫茲波的時間域、空間域調製效應的實驗研究，最終實現了高效率、結構簡單緊湊的光學可內調製太赫茲輻射的產生，為太赫茲技術的廣泛套用奠定了良好的基礎。
