强激光与粒子束
2020, 32(7): 071006
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 成都 610041
2 中国工程物理研究院 太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621900
针对紧凑型光泵气体太赫兹激光器(OPTL)技术, 设计并研制了全金属波导结构的气体太赫兹(THz)激光器原理样机.THz激光器工作介质为CH3OH气体, 最佳工作气压30 Pa, 在波长9.69 μm、连续功率44 W的9P(36)支 CO2激光泵浦下, 实验测得在2.52 THz频点输出功率150 mW, 光子转换效率为8.4%.研究THz激光输出功率与CH3OH工作气压、泵浦光功率的关系、以及THz激光输出稳定性, 并通过压电陶瓷对THz激光腔长进行精密调节, 同时测量输出功率的变化情况, 讨论了金属波导THz激光器的纵模特性.实验工作与结果为下一步紧凑型折叠波导腔全金属OPTL的研制提供了参考.
太赫兹 光泵气体THz激光器 高功率连续THz激光 金属波导 terahertz optically-pumped terahertz gas lasers high power cw THz laser metallic waveguide
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621999
为追求光泵气体THz 激光器更高的输出功率和更好的光束质量，设计制作了金属网栅输出耦合镜，金属网栅输出耦合镜相比传统的小孔输出镜具有很多优势。详细描述了金属网栅输出耦合镜的结构，研究了金属网栅的理论模型。选择g /2a =76 μm/20 μm 和g /2a =76 μm/10 μm 这2组参数制作了金属网栅输出耦合镜，利用远红外傅里叶光谱仪对其THz 波段的透过率进行测试，根据计算仿真得到结论：随着金属网栅线宽2a 的增大，金属网栅的THz 辐射透过率增大。
THz 激光器 金属网栅输出耦合镜 光刻技术 远红外傅里叶光谱 THz laser hybrid metal-mesh output coupler photoetching far infrared Fourier transform spectroscopy 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(2): 167
1 四川大学 电子信息学院,成都 610064
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 成都 610041
3 电子科技大学 光电信息学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
针对二氧化钒(VO2)薄膜在可调谐太赫兹功能器件中的应用,采用磁控溅射法在K9玻璃衬底上制备了VO2薄膜,并用X射线衍射(XRD)对薄膜的晶相进行表征。利用配备加热装置的太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)研究了薄膜样品在变温过程中的THz反射、透射光谱特性及其变化规律。实验结果表明,随着加热温度的升高,VO2薄膜发生半导体-金属相变并对宽频段THz波产生显著的调制作用。调制深度明显依赖于THz频率,薄膜样品对THz波反射功率、透射率的幅度调制深度在0.3~0.5 THz范围波动较大; 对THz波的透射率在低频处较大,高频处较小,调制深度在35%~65%之间变化。该薄膜制备简单,质量高,可应用于太赫兹开关和调制器等功能器件。
二氧化钒 太赫兹 THz时域光谱系统 调制 vanadium dioxide terahertz THz time domain spectroscopy system modulation 强激光与粒子束
2016, 28(2): 023104
1 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
2 中国工程物理研究院 太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621999
3 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 西安 710119
4 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 成都 610041
采用全矢量有限元法,仿真设计了一种工作在2.5 THz频段的中空芯太赫兹光子晶体光纤,用环烯烃聚合物材料(COC)制备了光纤样品,利用CO2激光泵浦气体太赫兹源搭建了测试平台并对光纤的太赫兹波传输性能进行了测试.实测光纤最低损耗0.17 dB/cm、平均损耗约0.5 dB/cm,在弯曲90°情况下光纤传输损耗波动小于5%,具有良好的可弯曲性;光纤输出端口的模场分布测试结果表明,光纤是以主模进行传输,太赫兹能量很好地被束缚在光纤芯中.
太赫兹 光子晶体光纤 环烯烃聚合物 中空芯 terahertz photonic crystal fiber cyclic olefin copolymer hollow-core 强激光与粒子束
2015, 27(8): 83102
1 中国工程物理研究院 研究生院, 北京 100088
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
3 中国工程物理研究院 太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621900
4 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
基于修正的Van-Vleck Weisskopf线型、辐射传输色散理论和水汽连续体吸收模型，结合HITRAN数据库，建立了太赫兹波大气传输衰减模型——VVWH，形成了对宽频太赫兹波在真实大气中水平传输衰减的数值模拟能力。同时对太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）获取的透射光谱实测数据进行了对比分析。计算结果与实验结果总体变化趋势一致，在吸收谱线处两者吻合良好，但在低频的大气窗口区，实验结果相比计算呈现出更强的传输衰减。考察了相对湿度对太赫兹波大气传输衰减特性的影响变化。
太赫兹 大气传输 连续体吸收 吸收衰减 太赫兹时域光谱技术 terahertz atmospheric transmission continuum absorption absorption attenuation terahertz time-domain spectroscopy 强激光与粒子束
2015, 27(10): 103218
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 成都 610041
2 中国工程物理研究院 太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621900
3 四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610065
复合型金属网栅耦合输出镜是大功率光泵THz激光器的关键元器件之一,对激光器的输出功率和光束质量至关重要.研究完善了复合型金属网栅耦合输出镜的理论模型,提出反射率,透射率和损耗的计算和评估方法.设计并制作出2.52 THz波段,反射率透射率为(70%/11%)和(87%/4%)的两种耦合输出镜,对CO2泵浦激光的反射率达95 %以上.为大功率光泵THz激光器的开发提供了理论和技术支持.
太赫兹激光 复合型耦合输出镜 金属网栅 CO2激光泵浦 THz laser Hybrid output coupler metal-mesh CO2 laser pump
1 中国工程物理研究院 研究生部,北京 100088
2 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100094
3 中国工程物理研究院太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621900
4 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
5 西南科技大学信息工程学院,四川 绵阳 621010
基于van-Vleck Weisskopf线型与辐射传输色散理论,结合JPL数据库,建立了太赫兹脉冲大气传输衰减与色散模型,形成了对宽频太赫兹辐射脉冲在大气中的吸收衰减的数值模拟能力；并对利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)所获得的透射光谱实测结果进行了对比分析, 研究了不同水汽密度对太赫兹时域脉冲幅值、相位及频谱特性的影响.研究结果表明:短距离大气传输条件下,0.1~0.5 THz频段太赫兹脉冲的最大传输速率达20 Gb/s 以上,相较于单模光纤,更具短距离通信优势.
太赫兹辐射 大气传输 吸收衰减 太赫兹时域光谱技术 传输速率 terahertz radiation atmospheric transmission absorption attenuation terahertz time-domain spectroscopy transmission data rate
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621900
3 四川大学 电子信息学院, 成都 610065
阐述了平行和楔形衬底复合型输出耦合镜(HOC)的反射率、透射率和损耗的计算方法，特别引入了品质因子进行损耗分析，可正确评价HOC质量的优劣。模拟了楔形衬底中楔角的变化对F-P效应调制的改善程度，楔角增大到0.3°时，HOC的透射率对波长和衬底厚度的微小变化不再敏感。楔形衬底使输出THz光斑在y方向上发生畸变，但0.3°楔角时输出光斑仍可保持较好的高斯形状。
光泵太赫兹激光器 大功率CO2激光泵浦 复合型输出耦合镜 楔形输出耦合镜 optically pumped THz laser high power CO2 laser pump hybrid output coupler wedged output coupler 强激光与粒子束
2015, 27(4): 043102
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院太赫兹科学技术研究中心, 四川 成都 610000
3 西南科技大学信息工程学院， 四川 绵阳 621010
为了评估羰基铁材料在太赫兹波段的屏蔽性能，采用太赫兹时域光谱技术分别对参考样品、0.5 mm羰基铁样品和1 mm羰基铁样品进行了透射光谱测量。分析表明，随着羰基铁样品厚度的增加，太赫兹时域光谱脉宽增加、峰值减小，频域光谱范围减小。羰基铁样品的最大屏蔽效能为66 dB左右。0.5 mm和1 mm羰基铁样品的屏蔽效能大于60 dB的区间分别是0.76 THz～1.46 THz和0.49 THz～1.48 THz。
太赫兹 羰基铁 屏蔽效能 terahertz carbonyl iron shielding effectiveness
