文章编号:0258-7025(2006)10-1349-11基于光学方法的太赫兹辐射源孙博,姚建铨(天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津300072)摘要太赫兹波技术在物理、化学、生命科学等基础研究学科,以及医学成像、安全检查、产品检测、空间通信、武器制导等应用学科都具有重要的研究价值和应用前景,而太赫兹辐射源正是太赫兹技术发展的关键部分。概述了基于光学方法产生太赫兹辐射的几种常用方法,着重叙述了利用非线性光学差频技术和基于横向晶格振动光学模受激电磁耦子散射过程的太赫兹参量振荡技术工作原理,以及目前的研究状况,并对这两种方法产生太赫兹波辐射源未来的发展方向进行了展望。关键词非线性光学;太赫兹辐射;太赫兹波的产生;非线性光学差频;相位匹配;太赫兹波参量振荡器;电磁耦子中图分类号O441.4文献标识码AGenerationofTerahertzWaveBasedonOpticalMethodsSUNBo,YAOJian-quan(KeyLaboratoryofOpto-ElectricInformationScienceandTechnology,MinistryofEducation,InstituteofLaserandOptoelectronics,CollegeofPrecisionInstrumentandOpto-ElectronicsEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)AbstractTheterahertz(THz)techniquehasattractedmuchattentionfromavarietyofapplicationsinfundamentalandappliedresearchfield,suchasphysics,chemistry,lifesciences,medicalimaging,safetyinspection,radioastronomy,moderncommunication,weaponguidanceandsoon.THzradiationsourceisacrucialpartofTHztechniquessystem.SometypicaltechniquesofthegenerationofTHzradiationbasedontheopticalmethods,especiallythenonlinearopticalprocesssuchasdifferencefrequencygeneration(DFG)andTHzparametricgeneration(TPG)basedonstimulatedpolaritonscatteringprocess,arebrieflyintroducedandreviewed.ThefutureofthesetwokindsofTHzgenerationmethodsisalsoforecast.Keywordsnonlinearoptics;terahertzradiation;terahertzgeneration;nonlineardifferencefrequencygeneration;phasematching;terahertz-waveparametricoscillator;polariton收稿日期:2006-03-31;收到修改稿日期:2006-05-15基金项目:国家自然科学基金(10474071)和高等学校博士学科点专项科研基金(20040056010)资助项目。作者简介:孙博(1979)),男,河北邢台市人,天津大学精密仪器与光电子工程学院物理电子学专业博士研究生,主要从事太赫兹波辐射、非线性光学频率变换技术的研究。E-mail:sunbo_xt@163.com导师简介:姚建铨(1939)),男,江苏省人,中国科学院院士,天津大学精密仪器与光电子工程学院教授,博士生导师,多年从事非线性光学频率变换及全固态激光技术等方面的研究。E-mail:jqyao@tju.edu.cn1引言太赫兹波(THzWave),是指频率在0.1~10THz范围内的电磁波(1THz=1012Hz),其波段位于电磁波谱中毫米波和远红外光之间(30Lm~3mm,亦称为亚毫米波),是光子学技术与电子学技术、宏观与微观的过渡区域。虽然早在上世纪20年代就有人对太赫兹辐射产生了浓厚的兴趣,但其产生和探测技术与十分成熟的微波、光学技术相比仍然十分落后,苦于未能找到具有高能量、高效率、低造价、且能在室温下稳定运转的太赫兹波辐射源,所以在上世纪80年代中期以前,人们对这个频段的电磁波特性知之甚少,形成了远红外线和毫米波之间所谓的/太赫兹空隙0(THzGap)[1,2],如图1所示。由于物质在太赫兹波频段的发射、反射和透射光谱中包含有丰富的物理和化学信息,并且太赫兹第33卷第10期2006年10月中国激光CHINESEJOURNALOFLASERSVol.33,No.10October,2006图1电磁波谱图Fig.1SpectralrangeofTHzelectromagneticwave波辐射源与传统光源相比,具有相干性、低能性、高穿透性等独特、优异的特性,与太赫兹辐射相关的太赫兹波技术逐渐成为国际研究的热点。它在物理、化学、天文学、生命科学和医药科学等基础研究领域,以及安全检查、医学成像、环境监测、食品检验、射电天文、卫星通信和武器制导等应用研究领域均具有巨大的科学研究价值和广阔的应用前景。目前,包括美国、西欧和日本等发达国家在内的世界各国都对...
