基于dstms的太赫兹超宽带系统和温控超导超材料的研究

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1、基于DSTMS的太赫兹超宽带系统和温控超导超材料的研究BroadbandTHz-TDSsystembasedonDSTMSandTerahertzsuperconductingmetamaterialsforthermaltunability学科专业：光学工程研究生：张晓玲指导教师：张伟力教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一四年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为

2、获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字

3、日期：年月日摘要过去的20年中，THz技术得到了广泛而深入的研究，但其产生、探测和操控器件仍然不够成熟：在THz时域光谱技术领域，泵浦源的价格高、体积大和难维护仍然是一个瓶颈；主动可调谐器件领域，温控器件相对缺乏，器件调谐效果还不够理想。本论文中，作者在大量文献调研的基础上，搭建了用中心波长在1560nm的光纤飞秒放大级泵浦的光整流太赫兹时域光谱系统（THz-TDS），光纤激光器小巧的体积使整套系统的结构非常紧凑；作者还对两种超导体薄膜加工的超材料进行了数值分析研究，比较了临界温度和电导率对其响应的影响。本论文

4、主要讲述内容具体归结为以下几个方面：1在搜集和查阅大量的国内外期刊，论文的基础上，首先对THz的产生和探测技术，特殊性质，国内外发展现状和应用前景进行了介绍和总结。2根据非线性光学的基础理论，以晶向为<110>的43m点群晶体为例，简要从理论上分析了基于光整流原理辐射THz和利用线性电光效应探测THz的过程，包括其中涉及的相位匹配问题。3基于DSTMS有机晶体的THz-TDS的搭建。首先，运用中心波长在800nm的钛宝石超短脉冲激光器完成了ZnTe晶体的透射式4-fTHz-TDS系统的搭建，观察到了峰值为500

5、μV的时域信号以及3THz的频谱宽度。在此的基础上，运用光纤飞秒激光放大级将实验系统改建成在1560nm波段基于有机晶体DSTMS的宽带透射式THz-TDS系统，并运用了InGaAs光电平衡探测器，THz诱导透镜效应（TIL）和1560nm光纤光电导天线三种探测方法探测THz辐射，成功地探测到了THz时域信号。4利用实验室的全光纤快速扫描THz时域光谱仪结合超低温强磁场系统（THz-TDMS），数值上研究了THz波和THz超导超材料之间的相互作用关系，最后比较了不同种类超导材料在温度调谐THz响应上的特色。关键

6、词：太赫兹光整流DSTMSTHz-TDS系统超导超材料ABSTRACTInthepast20years,theresearchofTHztechnologyhadbeendevelopedwidelyandin-depth,butthegeneration,detectionandcontroldevicesoperatinginTHzspectrumrangearestillimmature:inthefieldofTHztimedomainspectroscopy(THz-TDS)researches,pu

7、mpsourceswithhighprices,greatbulkanddifficultmaintenancearestillabottleneck;Referstoactivetunabledevices,thereisalackofthermaltunabledevices,eventhetuningresultsarenotidealenough.Inthisthesis,webuiltupasetofTHz-TDSsystembasedonopticalrectificationwithfemtose

8、condfiberlaserpumpwhosecenterwavelengthis1560nm.Thesmallsizeofthefemtosecondfiberlasermakesthewholesystemstructureverycompact.Also,weestablishedthenumericalanalysisoftwometamaterials(MM)fabricat