基于太赫兹辐射产生的理论研究分析

基于太赫兹辐射产生的理论讨论分析【摘要】分别介绍了用光学方法和电子学方法产生 THz 波的原理，其中重点介绍了光电导产生 THz 波辐射源的方法。然后，着重分析了利用非线性差频产生 THz 波的方法，对非线性差频的原理及其进展进行了，并引用实验结果对其进行了论证，对其将来的讨论和进展做出了展望和分析。【关键词】光电导 光整流 光抽运 非线性差频一、引言近年来，非线性光学的飞速进展带动了基于光子学原理产生太赫兹技术的进展，如基于周期微结构材料和固体非线性材料的光学参变振荡、光整流、光电导、光抽运、光学受激效应、表面发射效应、光学倍频及差频效应、光学切连科夫(cherenkov)效应等非线性效应。其中，非线性光学差频方法获得太赫兹辐射因其没有阀值、实验设施容易搭建、容易实现差频转换而称为讨论热点。二、THz 波的应用前景1.THz 波成像利用 THz 时域光谱技术可以直接测量 THz 电磁脉冲所产生的瞬态电磁场。可以直接测得样品的介电常数和厚度的分部。应用于国家安全包括情报、安检、破案、生物、化学和医学中的各种成像应用。两维实时 THz 活体成像可应用于野外昆虫的实时观测，同时也可应用于军事中特种部队和警察的装备，在一定范围内对敌人的有生力量和犯罪分子进行准确探测。2.医疗诊断由于很多的生物大分子及 DNA 分子的旋转及振动能级所处于 THz 波段，生物体对 THz 波会产生独特的响应，所以 THz 辐射可用于疾病诊断，生物体的探测及癌细胞的表皮成像。癌变组织的 THz 波具有不同的振幅，波形和时间延迟，我们可以从中得到肿瘤的大小和形状。对人体组织器官成像，可做出肿瘤的早期诊断，许多医院的专家对此项肿瘤的初期诊断技术很满意，并要求早日投入生产，进入临床应用。3.环境监测适合于对固体、液体、气体、以及火焰和流体等介质的电、声学性质的讨论以及化学组分的表征。THz 辐射也可用于污染物检测、生物和化学物质的探测，对生物组织包括植物、动物的组织结构进行成像可获得组织新奇程度的信息，这可用于食品的保鲜和食品加工过程的监控；检测隐藏在箱包中一般家用材料及民用设备中的特别物质，如炸药、毒品等。4.宽带移动通讯于星间通讯THz 电磁波是很好的宽带信息载体，THz 波比微波能做到的宽带和讯道数多的多，特别适合卫星间、星地间及局域网的宽带移动通讯。三、基于光学方法的太赫兹波辐射源1.光电导产生 THz 波辐射光电导方法就是在光电导半导体表面淀积金属制成偶极...