1 南昌航空大学测试与光电工程学院，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西 南昌 330063
基于超短激光脉冲泵浦砷化镓（GaAs）p-i-n异质结结构产生太赫兹辐射模型，通过数值模拟和理论分析，研究了干扰效应对产生太赫兹辐射的影响，以及i层厚度与干扰效应之间的相关性。结果显示，干扰效应会降低太赫兹脉冲的强度并使其频谱展宽，而且随着i层厚度的增加干扰效应的影响也在增加，该结果与已有的蒙特卡罗模拟结果相近。数值实验表明，超短激光泵浦GaAs p-i-n结构产生太赫兹脉冲源自于该结构中i层内的载流子振荡，且太赫兹脉冲特性依赖于载流子的浓度分布，干扰效应的影响以及载流子浓度分布依赖于i层厚度。
太赫兹技术 砷化镓 p-i-n异质结结构 干扰效应 中国激光
2023, 50(22): 2214001
1 南昌航空大学 测试与光电工程学院，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学 无损检测技术教育部重点实验室，江西 南昌 330063
半导体异质结构具有良好的束缚载流子的能力与产生大功率太赫兹辐射的潜力。但由于异质结构中等离子体非相干振荡的干扰效应造成了太赫兹辐射强度的大幅度降低，因此能够在基于砷化铝镓（）多层异质结构并通过调节其中铝的摩尔分数来调节窄带隙层的吸收系数，从而使得异质结构每一个窄带隙层的激发载流子数目大致相同，达到几乎完全消除干扰效应的目标。基于砷化铝镓多层异质结构的太赫兹辐射产生模型，结合数值计算研究了宽带太赫兹辐射的输出特性，获得泵浦激光脉冲宽度与产生的太赫兹脉冲之间的定量关系，并分析了泵浦激光脉冲参数对产生的太赫兹脉冲各项参数的影响。本项研究为开展半导体材料与器件相关的宽带太赫兹辐射源提供了一定的理论参考。
多层异质结构 太赫兹 数值计算 砷化铝镓 multilayer heterostructure terahertz numerical calculation AlGaAs
1 南昌航空大学测试与光电工程学院，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西 南昌 330063
3 山东大学光学高等研究中心，山东 青岛 266237
4 山东大学激光与红外系统教育部重点实验室，山东 青岛 266237
从非线性光学基本原理出发研究了整形超短激光脉冲与硒化镓晶体光整流效应产生的可调谐宽带太赫兹辐射，并采用数值计算对上述过程进行了仿真研究，探索了整形激光脉冲参数对太赫兹辐射的影响。研究发现，利用4F整形系统调节激光频谱分量获得的整形超短激光脉冲与硒化镓晶体的光整流效应可以产生频谱可调的宽带太赫兹辐射，并且可以使太赫兹脉冲的中心频率由高频部分向低频部分调制，同时带宽也会发生一定的变化。
非线性光学 太赫兹 硒化镓晶体 光整流 整形激光脉冲 可调谐
1 南昌航空大学 无损检测技术教育部重点实验室，江西 南昌 330063
2 江西省光电信息科学与技术重点实验，江西 南昌 330063
3 南昌航空大学 测试与光电工程学院，江西 南昌 330063
太赫兹空气相干探测技术是一种宽带探测技术，目前已被广泛应用于宽带太赫兹技术中。该技术的频率响应由探测激光脉冲宽度决定。因此，不同的探测激光脉冲在探测过程可能引起太赫兹脉冲的畸变。本文基于数值计算研究了空气相干探测技术引起的太赫兹脉冲的脉冲畸变和能量损失。结果显示，这种脉冲畸变和能量损失主要依赖探测激光脉冲宽度和待探测的太赫兹脉冲的中心频率。本项工作对于估测在宽带太赫兹技术中使用空气相干探测技术的性能和表现有很好的帮助。
太赫兹 宽带 空气相干探测技术 畸变 terahertz broadband air coherent detection distortion
1 南昌航空大学 无损检测技术教育部重点实验室，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学 测试与光电工程学院，江西 南昌 330063
飞秒激光脉冲与气体等离子体作用可以产生宽带、强的太赫兹脉冲辐射。采用一种缓慢上升、快速下降的飞秒激光脉冲与气体等离子体作用产生太赫兹辐射，并基于等离子体电流模型计算了这种太赫兹辐射的特性。由于这种特殊整形的激光脉冲能够对电子的加速产生较大的速度，从而可以产生较大的等离子体电流和较强的太赫兹辐射。计算结果显示：尽管这种特殊整形的飞秒激光脉冲能量有所损失，它能够比普通双色飞秒激光脉冲产生更强、更宽的太赫兹脉冲辐射。该项研究为基于激光等离子体作用的太赫兹辐射源提供了新的思路。
太赫兹 整形激光脉冲 气体等离子体 terahertz shaped laser pulse gas plasma 红外与激光工程
2022, 51(5): 20210361
1 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学测试与光电工程学院，江西 南昌 330063
太赫兹空气相干探测技术是一种宽带太赫兹探测技术。由于探测带宽仅受到探测激光脉冲宽度的影响，该技术的响应范围能够达到几十太赫兹，因此在实验上研发成功之后便成为了太赫兹技术领域一项重要的探测技术。详细介绍了太赫兹空气相干探测技术的实验原理和实验光路，总结了该技术最近几年的研究进展及改进措施，并对其探测性能和使用特点进行了分析与讨论。该研究可对初步使用太赫兹空气相干探测技术起到很好的参考作用。
太赫兹 空气相干探测技术 宽带 terahertz air coherent detection technique broadband
1 无损检测技术教育部重点实验室（南昌航空大学），江西 南昌 330063
2 南昌航空大学 测试与光电工程学院，江西 南昌330063
弱场偏振探测技术是分子取向探测技术的一种。该探测技术不会破坏无外场取向分子的量子状态从而便于取向后的分子进行各种实际应用，因此这种技术在分子取向的研究中运用较为广泛。详细介绍了弱场偏振探测技术和其改进技术——平衡弱场偏振探测技术的探测原理和实验系统组成，以泰勒级数为基础采用近似方法分析、比较了两种探测技术的灵敏度，探讨了二者的噪声来源和影响。研究发现，在分子取向度较小时，后者的灵敏度比前者较强；探测激光能量涨落较大时，后者的噪声明显低于前者；探测激光能量涨落可以忽略时，二者的噪声大小比较接近。
分子取向 弱场偏振探测 灵敏度 噪声 molecular alignment weak field polarization sensitivity noise 红外与激光工程
2020, 49(3): 0305006
1 中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 太赫兹技术研究中心, 重庆 400714
2 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)广泛应用于材料、 生物医学、 化学、 药学、 安检等诸多领域。 传统扫描式THz-TDS技术需要通过改变探测光延时逐点扫描并重构时域信号, 仅适合于具有较高重复频率且稳定的太赫兹辐射源情形下的样品探测。 在低重复频率或涨落较大的太赫兹辐射源情形下和不可逆过程中样品的探测, 扫描式THz-TDS不再适用, 需要使用单发THz-TDS技术, 单发THz-TDS技术原则上仅需要一个激光脉冲就可以获取一个完整的太赫兹时域脉冲波形。 介绍几种主要的单发THz-TDS探测技术, 这些技术都利用了电光晶体的泡克尔斯效应, 通过测量探测光的某个物理量的变化来提取太赫兹信号。 根据探测方法不同可分为光谱编码、 空间编码和互相关等技术。 在光谱编码技术中, 探测光不同频率成分在时间上发生分离, 不同时间成分分别被太赫兹脉冲不同时刻电场调制, 通过测量探测光各个频率被太赫兹脉冲调制前后的光谱的变化提取太赫兹脉冲波形。 该方法光路简单, 测量结果直观, 有较高的信噪比, 但其时间分辨率较低, 且被测太赫兹信号容易产生失真。 为提高被测信号的时间分辨率, 有人提出了空间编码技术, 即不同位置探测光分别被太赫兹脉冲不同时刻电场调制, 通过测量探测光各个位置太赫兹脉冲调制前后的光强变化提取太赫兹脉冲波形。 根据不同空间展开方法可分为一维空间编码技术和二维空间编码技术。 空间编码技术中虽然有较高的时间分辨率, 但由于探测光在空间展开能量分散使得其信噪比相对较低。 此外, 还有一种较高时间分辨率的技术即互相关技术, 可分为共线互相关和非共线互相关技术。 在非共线互相关技术中, 被太赫兹脉冲调制的激光啁啾脉冲与短脉冲互相关作用产生二次谐波, 通过太赫兹脉冲调制前后二次谐波空间分布变化来提取太赫兹信号; 在共线互相关技术中被太赫兹脉冲调制的啁啾脉冲与短脉冲共线入射到光谱仪, 通过干涉条纹提取太赫兹信号, 该技术提高了时间分辨率和信噪比, 但光路布置复杂, 不能进行实时监测。 回顾了这几种单发THz-TDS探测技术的发展历程, 综述探测技术的原理、 实验方案和测量结果, 并讨论了这些探测技术的优势和不足。
太赫兹时域光谱技术 单发太赫兹时域光谱探测技术 电光效应 THz time domain spectroscopy technique Single-shot THz time domain spectroscopy technique Electro-optic effect 光谱学与光谱分析
2019, 39(5): 1377
中国科学院重庆绿色智能技术研究院 太赫兹技术研究中心, 重庆 400714
由于太赫兹波电光取样探测技术中电光晶体存在的色散关系, 探测光的波长会直接影响到电光取样的探测带宽和效率.由于该色散关系的存在, 不同的电光晶体在电光取样中响应函数不同.本文研究了两种典型的电光晶体-碲化锌和磷化镓晶体的响应函数, 发现在选取的四种探测激光波长内(600 nm、800 nm、1200 nm、1600 nm), 800 nm的探测激光更合适碲化锌晶体, 1200 nm的激光更合适磷化镓晶体.对于不同厚度的晶体, 存在一个最优化的探测激光波长, 使得该晶体的电光响应函数有最宽的带宽.
太赫兹波 电光取样 探测激光 响应函数 terahertz electro-optic sampling probe laser response function
