几种材料的太赫兹（THz）时域光谱研究

论文摘要

物质的THz光谱（包括发射、反射和透射）包含有丰富的物理和化学信息，研究材料在这一波段的光谱对于物质结构的探索具有重要意义。本论文对太赫兹辐射产生效率做了一些改进，并首次用太赫兹时域谱技术对几种材料进行了分析研究，得到了一些创新性的成果，具体如下：1，温度对LiNbO3晶体产生THz辐射效率的研究我们通过降低晶体温度，减小了TO声子-极化子通过非谐振衰减成为两个声学声子引起的THz吸收，提高了晶体产生THz辐射的强度，解决了利用电光晶体产生THz辐射强度小的缺点，从而在实验中，可以产生较高能量的THz脉冲去探测材料的性质，大大提高了信号的信噪比。因此，本项研究具有实用性。2，无机化合物Ag2O的研究Ag2O受热将分解为氧气和金属银，这种化学性质已经运用到无机太阳能电池，化学传感器以及超高记录容量光学存储。其中，超分辨近场结构是一项最有前景的技术。在以往的研究中，热重分析法和红外拉曼散射光谱仪通常用来研究Ag2O热分解，但是，在THz波段还没有人对Ag2O的性质和热分解的相变过程进行研究，所以，本项研究具有创新性。我们通过分析Ag2O在THz波段的吸收谱，并利用有效介质理论结合Drude-Lorentz模型对实验数据进行拟和，验证了THz光谱可以用来记录样品在加热过程中由绝缘体向导体转变的过程。结果表明，我们提出了一种新的研究相变物质的探测手段。3，生物蛋白PSII、CP43和CP47生物分子的研究生物蛋白PSII、CP43和CP47作为重要的光合作用蛋白，其在THz波段的性质仍未知。本研究对三种蛋白对外界环境的敏感性（包括盐酸胍（GuHCl）处理、光激发、高温处理），及其变形性质进行测量研究。通过实验，我们不仅获得了样品在THz波段的性质，有助于对其结构的认识，而且，实现了把THz光谱探测技术运用到生物蛋白变性这个领域，从而拓宽了THz技术的运用范围，具有一定的创新性和前沿性。4，随机金属颗粒和金属光栅的研究。当具有亚波长结构的金属受到THz电磁波的辐射时，在金属和空气的界面，激发的金属自由电子和THz波产生共振，形成SPP波。我们对于热门的亚波长金属结构体系金属颗粒以及金属光栅在THz波段的透射性质进行研究，并结合相关的理论工作，观察到了许多新的实验现象。上述研究成果对THz技术在无机化合物，生物蛋白，以及具有亚波长结构金属体系的应用有一定的指导意义。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 THz辐射研究概述
• 1.2 THz辐射的产生及探测
• 1.3 THz时域光谱测量实验技术
• 1.4 本论文的主要工作
• 参 考 文 献
• 第二章 温度对LiNbO3 晶体差频产生THz 射线效率的影响
• 2.1 差频产生THz辐射的原理
• 2.2 用LiNbO3差频产生THz的射线实验方法
• 2.3 实验结果
• 2.4 本章小结
• 参 考 文 献
• 2O 的性质'>第三章 在THz 时域光谱中测量相变材料Ag₂O 的性质
• 2O 研究背景'>3.1 相变材料Ag₂O 研究背景
• 2O 的实验方法'>3.2 在THz 时域光谱中探测Ag₂O 的实验方法
• 2O的实验结果及分析'>3.3 THz时域光谱中探测Ag₂O的实验结果及分析
• 3.4 本章小结
• 参 考 文 献
• 2O 热分解产生光学近场在THz 时域光谱中的探测'>第四章 Ag₂O 热分解产生光学近场在THz 时域光谱中的探测
• 4.1 研究背景
• 4.2 隐失波的产生
• 4.3 实验准备及其实验设计
• 4.4 实验结果及分析
• 4.5 本章小节
• 参考文献
• 第五章 在THz 时域光谱中探测蛋白PSII，CP43，CP47 的变性过程
• 5.1 THz 辐射在生物中的运用
• 5.2 生物蛋白PSII，CP43，CP47的结构
• 5.3 蛋白质变性的基本原理
• 5.4 在THz光谱中监测蛋白质变性
• 5.5 本章小节
• 参考文献
• 第六章 THz 波在亚波长导电粒子体系中的相干传播
• 6.1 等离子体（Plasma）的基本介绍
• 6.2 本实验背景及其实验装置
• 6.3 实验现象及其分析结果
• 6.4 本章小结
• 参 考 文 献
• 第七章 金属导线偶合THz 表面等离子体波
• 7.1 研究背景
• 7.2 实验方法
• 7.3 金属线紧密排列
• 7.4 金属线间隔排列
• 7.5 本章小结
• 参考文献
• 第八章 总结与展望
• 博士期间发表的论文
• 致谢
• 论文摘要
• Abstract