光整流法产生太赫兹辐射强度与转换效率的理论研究

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随着太赫兹波的应用性越来越广泛,太赫兹波的产生也成为近年来的研究热点。由于光整流方法产生的太赫兹波具有比较高的分辨率,较宽的波谱范围,实验调整比较简单等优点,所以目前光整流法研究比较广泛。本课题主要研究一般非线性介质与手性介质光整流方法产生太赫兹波的辐射强度以及转换效率,并且对比分析了一般的非线性介质与手性介质光整流法产生太赫兹辐射的优劣。首先对一般的非线性介质光整流法产生太赫兹波的辐射强度进行了计算分析。通过入射激光照射在一般的非线性介质上产生的波动方程推导计算太赫兹波的辐射强度,由于计算过程中的近似,可以将介质长度分为大厚度(毫米量级)以及小厚度(微米量级)。如果再考虑吸收的情况,本文仅做了部分的计算。然后在计算出一般非线性介质的太赫兹辐射强度的基础上,对其转换效率进行了研究。分别得出小厚度和大厚度情况下一般非线性介质中光整流法产生太赫兹转换效率的表达式和变化曲线。然后对手性介质的光整流法太赫兹波的辐射强度与转换效率进行了研究。通过入射激光脉冲照射在手性介质上产生的波动方程推导计算出手性介质中的太赫兹辐射强度表达式以及模拟出了随手性介质长度和频率的变化曲线。在此基础上推导计算出了手性介质中光整流法产生太赫兹辐射转换效率的表达式并数值模拟得到了转换效率随手性介质长度和脉宽的变化关系曲线。最后对比分析了手性介质与一般非线性介质中光整流法产生太赫兹辐射强度与转换效率的性能。为了更加客观的说明手性介质光整流法产生太赫兹辐射转换效率的性能优于一般非线性介质,对改善的一般非线性介质之后的周期性极化非线性介质光整流法产生太赫兹辐射转换效率进行了研究。最终对这三种介质的光整流法产生太赫兹辐射转换效率性能进行了综合对比分析。本课题对太赫兹波的产生有一定的参考价值,对于手性介质这种具有更强的非线性效应的介质来说,是一种对于产生太赫兹波来说比较优良的介质。本课题也对推进太赫兹波的应用有实际意义。
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