太赫兹波光学参量效应放大特性的理论研究-论文.pdf

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1、第43卷第8期红外与激光工程2014年8月VO1．43NO．8InfraredandLaserEngineeringAug．2014太赫兹波光学参量效应放大特性的理论研究李忠洋，谭联，袁源，邴丕彬，袁胜，徐德刚2，姚建铨2(1．华北水利水电大学电力学院，河南郑州450045；2．天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所，天津300072)摘要：针对太赫兹波光学参量效应中增益介质对太赫兹波强烈吸收的特点，提出光学参量效应中泵浦光、斯托克斯光和太赫兹波三波共线相互作用可以有效放大太赫兹波。以周期极化铌酸

2、锂晶体为例，通过解耦合波方程，在不同的近似条件下分析了前向和后向太赫兹波的放大特性。计算结果表明，在太赫兹波吸收系数远大于太赫兹波增益系数的条件下，泵浦光、斯托克斯光和太赫兹波三波共线作用可以有效提高太赫兹波功率。分析结果对周期极化铌酸锂晶体光学参量振荡产生太赫兹波的实验研究提供深入和全面的理论基础。关键词：太赫兹波；太赫兹波参量效应；准相位匹配中图分类号：TN24；0437文献标志码：A文章编号：1007—2276(2014)08—2650—06Theoreticalresearchonamplificat

3、ioncharacteristicsofterahertzwaveparametricoscillationLiZhongyang，TanLian，YuanYuan，BingPibin，YuanSheng，XuDegang。，YaoJianquan(1．SchoolofElectricPower，NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower，Zhengzhou450045，China；2．InstituteofLaserandOpto-electro

4、nics，CollegeofPrecisionInstrumentandOpto—electronicsEngineering，TianjinUniversityTianjin300072，China)Abstract：Collinearinteractionofpumpwave，Stokeswaveandterahertzwavewasproposedinthislettertosolvetheproblemofintenseabsorptionofterahertzwaveingainmediuminte

5、rahertzparametricoscillation．TheamplificationcharacteristicsofforwardandbackwardterahertzwaveweretheoreticallyanalyzedbysolvingcoupledwaveequationsunderdifferenceapproximateconditionsbasedonPPLNcrystalasanexample．Theresultsindicatethattheterahertzwavepowerc

6、anbegreatlyenhancedbythecollinearinteractionofthepumpwave，theStokeswaveandtheterahertzwaveastheabsorptioncoefficientaregreatlymorethanthegaincoeficientoftheterahertzwave．Theanalysisresultsinthisletterprovidecomprehensivetheoreticalfoundationsfortheexperimen

7、tresearchesofterahertzwaveparametricoscillationinPPLNcrysta1．Keywords：terahertzwave；terahertzwaveparametriceffect；quasi——phasematching收稿日期：2013—12—10：修订日期：2014—01—25基金项目：国家自然科学基金(61201101、61205003和61172010)作者简介：李忠洋(1983一)，男，副教授，博士，主要从事非线性光学产生太赫兹波方面的研究。Email

8、：thzwave@163．com第8期李忠洋等：太赫兹波光学参量效应放大特性的理论研究265波的参量增益系数，泵浦光、Stoke光和THz波三者O引言在PPLN晶体中共线传输，THz波也能被有效放大。太赫兹(THz)波是指频率在10“～10峙Hz的电磁1THz波光学参量效应理论模型波．其频段介于毫米波和红外波之间。THz频段覆盖了凝聚态物质和生物大分子转动和集体振动频率，在THz波光学参量效应过程中