第二章 太赫兹波的产生 太赫兹辐射源是太赫兹技术能否转化为现实生产力的关键环节，而大功率、高效率的THz 发射源则是THz 时域光谱技术、THz 诊断和成像技术以及 THz 雷达和通信能否成为投入实际应用的决定性因素。如何才能有效地产生出大功率、高能量、高效率且能在室温下稳定运行的、宽带可调的太赫兹辐射源，以及如何将其方便、灵活地应用于日常的科研工作和实际生活之中，已经成为21 世纪太赫兹领域的科技工作者所追求的目标，以及他们迫切所要解决的实际问题。 虽然说现在依然缺少高功率、低造价和便携式的低温太赫兹光源，从而也就限制了太赫兹在实际中的应用，但是，仍有许多种光源可能成为其潜在的候选者。在快速电子学、激光和材料的研究之中，每种都有其特有的方面，而这些光源可以被粗略地分为以下几类：不相干地热发射源、宽频带的太赫兹脉冲源以及窄频带的太赫兹连续波源等。当然也可以有其他的分类方式，如根据其应用范围或产生机理等。接下来就根据不同的产生机理来逐一介绍几种常见的太赫兹源。 2.1 基于光学效应的太赫兹辐射源 本节主要讨论产生太赫兹脉冲的几种常用的光学方法：与超短激光脉冲有关的能产生宽带亚皮秒太赫兹辐射的光电导、光整流、等离子体四波混频（即空气产生太赫兹），以及与晶格振动有关的太赫兹波参量源、太赫兹气体激光器等。 2.1.1 光电导天线 光电导方法就是使用高速光电导材料来作为瞬态电流源，从而向外辐射太赫兹，如图 2-1（a）所示。而常用的光电导材料有：高电阻率的砷化镓（GaAs），磷化铟（InP），以及用放射法制作的有缺陷的硅（Si）晶片。光电导天线的基本原理是：在这些光电导半导体材料表面淀积上金属电极制成偶极天线结构，如图 2-1（b）所示。 金属电极在这里的作用是对这些光电导半导体施加偏压。当超快激光(光子的能量要大于或等于该种材料的能隙，即)打在两电极之间的光电导材料上时，会在其表面瞬间（10-14s 量级）产生大量的电子－空穴对。这些光生自由载流子会在外加偏置电场和内建电场的作用下作加速运动，从而在光电导半导体gEhv ≥材料的表面形成瞬变的光电流。最终这种快速的、随时间变化的电流会向外辐射出太赫兹脉冲。 图 2-1 （a）光导天线受激辐射示意图，（b）光电导天线，也称偶极天线、Grischkowsky天线 由图 2-1（a）可知，此种太赫兹辐射系统的性能取决于三个因素：光导体、天线的几何结构和泵浦激光的脉冲宽度。光导体是产生太赫兹辐射的关...
