几种晶体材料的太赫兹波电光特性研究

论文摘要

在微波、激光技术高速发展的背景下,太赫兹波段逐渐成为电磁波谱中潜力较大的波段。太赫兹波段内电光晶体材料的各种特性,是目前研究太赫兹多种功能器件的基础之一。虽然各种电光晶体材料在光波段的研究比较深入,应用较广泛,但关于太赫兹波段电光材料电光特性方面的具体实验研究很少。太赫兹波（?）（?）基于电光材料的应用,如THz波的检测和产生、THz电光成像、各种THz功能器件等.在太赫兹系统研究中至关重要。研究太赫兹波段内晶体材料的电光特性有着很重要的现实意义,合理利用晶体材料的性质,外加电磁场调控晶体的重要参数,将对太赫兹功能器件以及系统性能有较大的改善。本文总结了电光材料在太赫兹的产生、探测（?）赫兹成像三个方面的研究与应用情况。在理论上,分析并确定了碲化锌、砷化镓、铌（?）锂晶体的最佳外加电场方向；在实验上,利用透射型THz-TDS光谱系统获得了几种晶二材料在太赫兹波段的折射率色散谱线等参数。所得结果有一定的意义,有助于利用这些（?）料的太赫兹波器件的研制。主要的研究成果有以下几个方面：一、结合折射率椭球理论和晶体结构,确定（?）化锌、砷化镓、铌酸锂晶体的最佳外加电场偏置方向：对于碲化锌/砷化镓晶体,当外（?）电场偏置方向为y’轴方向,太赫兹偏振为y’轴或z’轴方向时,晶体折射率变化最大,此时的外加电场偏置方向为最佳方向,此方向总是垂直于晶体的z轴；铌酸锂的最佳电压偏置方向取晶体z轴的方向,也是其折射率变化最大的方向,太赫兹波偏振方向也取和折射率变化最大的方向一致,以感测晶体折射率的较大变化量。二、制作了旋转电极模具,与之前的模具相比较,能够较精确地调整晶体的角度,方便了外加偏置电压的方向最优化,对模具进行了实验情况下的仿真,保证了模具能让晶体正常上电进行实验。三、采用THz-TDS光谱系统得到了几种晶体材料在不同电压偏置下的折射率色散谱线：砷化镓晶体的折射率在800 GHz到2 THz左右有0.093左右较为明显的变化；碲化锌折射率则在相应频段里面有0.015左右相对小的变化量；高阻硅的折射率色散谱线基本没有变化。最后结合实际情况进行了误差来源分析。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目次
• 图表目录
• 英汉缩略语表
• 符号表
• 1 引言
• 1.1 太赫兹技术简介
• 1.2 电光晶体材料在太赫兹波段的研究应用
• 1.3 太赫兹时域光谱系统
• 1.4 课题研究意义、论文创新点及结构安排
• 2 晶体的电光效应及折射率椭球理论
• 2.1 晶体的电光效应
• 2.2 折射率椭球与其它电光效应理论
• 3 外加电场方向的确定和晶体折射率计算方法
• 3.1 外加电场方向的确定
• 3.2 晶体折射率等光学常数的计算方法
• 4 晶体电光效应实验
• 4.1 待测样品准备
• 4.2 样品模具制备与仿真
• 4.3 实验操作步骤
• 5 数据分析与计算
• 5.1 数据分析软件
• 5.2 实验数据与分析计算
• 5.3 误差来源分析
• 结论与展望
• 参考文献
• 作者简历及科研成果