3.11THz标准体雷达散射截面测量

针对太赫兹近场散射特性测量特点,基于CO_2激光抽运的太赫兹激光器和双层独立转动平台搭建了一套高频段太赫兹雷达散射截面(RCS)测量系统。利用不锈钢光滑金属球体作为标准定标体验证了系统的可靠性,测量结果与理论值误差小于3dBsm,系统的信噪比优于24dB。首次利用该系统开展了3.11 THz频点处不同材料及涂覆层圆形金属平板及不同底面直径圆锥体RCS的测量。通过比较分析发现了表面阳极氧化和喷漆处理的航空铝及P304不锈钢与纯航空铝平板的RCS区别,以及不同底面直径的圆锥体RCS差异,为太赫兹频段复杂目标体RCS的研究奠定基础。

柔性电磁超构表面的太赫兹等离子体诱导透明效应

介绍了上海师范大学光学学科团队太赫兹(THz)微纳结构光子学课题组的主要成果:通过改变电磁谐振单元空间对称性,实现不同类型的等离子体诱导透明(PIT)现象,从而实现对太赫兹电磁脉冲群延迟的调控,获得太赫兹波段的慢光效应,同时衍生出了一系列全新的太赫兹光谱现象,拓展了人们对太赫兹PIT成因的认知.主要内容涵盖如下方面:非对称近场耦合实现宽频带慢光;导电耦合实现双暗场激发慢光;三体耦合局域化慢光;自互补结构单元实现正负相反的干涉相消共振,获得不同程度的太赫兹慢光;类表面等离子体相互作用获得慢光等.这些工作实现了太赫兹慢光调控机制的创新.

飞秒激光泵浦剥离层石墨烯实现太赫兹波放大的研究

基于光激发石墨烯的瞬态电子-空穴的弛豫/复合过程中,在Dirac点附近形成粒子数反转并产生THz波段负动态电导率的机理,研究剥离层石墨烯在室温条件下实现THz波段电磁波的受激放大。理论推导了剥离层石墨烯动态电导率的表达式,并研究了动态电导率随信号波长、石墨烯层数和泵浦光强度的变化关系,对单层和多层石墨烯结构作了分析比较。分析了与动态电导率有关的增益并进行了数值计算与模拟。研究表明,在室温条件下,剥离层石墨烯可以实现THz波段电磁波的有效放大。

基于磁光子晶体的三通道太赫兹波选路开关

在完整的二维正方晶格硅(Si)中,引入线缺陷(波导)和磁光子晶体点缺陷(微腔),利用磁性材料的磁导率随磁场的变化,通过波导和微腔的耦合,提出了一种基于磁光子晶体的三通道太赫兹(THz)波选路开关。利用平面波展开法(PWM)和时域有限差分法(FDTD),对基于磁光子晶体的三通道THz波选路开关进行了仿真研究。结果表明,选路开关通道1的消光比(EXT)为12.74dB,通道2和通道3的EXT都为28.05dB,响应速度可达ps量级。利用本方案实现的THz波选路开关,在未来的集成光路中具有很好的应用前景。

基于光子晶体自准直效应的太赫兹波开关

利用光子晶体的自准直效应和砷化镓(GaAs)介质的光学特性,提出了一种基于介质板空气孔型的二维正方晶格光子晶体的光控太赫兹(THz)波开关。波长为810nm的激光器作为泵浦光源,通过光照改变GaAs介质材料折射率的方法,控制THz波的导通和截止;利用光子晶体的自准直效应,可以实现光束在光子晶体中的无衍射传输。利用Rsoft软件,结合平面波展开法(PWE)和二维时域有限差分法(2D-FDTD),对提出的THz波开关进行了仿真研究。结果表明:本文方案可以实现THz波开关功能,其响应速度为107.12ps,消光比为27.65dB,插入损耗为0.086dB,对入射的THz波具有一定的角度容差;并且结构简单,易于集成,在未来THz波无线通信技术中具有重要的应用价值。

砷化镓类半导体材料在太赫兹波段的透射特性研究

首先给出了利用光电导天线产生的太赫兹波的时域和频域光谱,进而,基于搭建的太赫兹时域光谱系统,并采用透射光谱法分别测量了砷化镓类型的三种半导体材料在太赫兹波段的透过率。结果表明,基于光电导天线产生的太赫兹波在0~2THz范围内,光谱比较稳定,频率带宽比较宽;砷化镓半导体材料在0~2.0THz范围内的透过率的变化相对较小,具有较高的透过率(>60%),并且明显优于碲化锌以及碲化镉半导体材料在太赫兹波段的透过率。因此,相比于碲化锌以及碲化镉半导体材料而言,砷化镓半导体材料更适用于设计宽频带的太赫兹功能器件。

磁场对周期性极化铌酸锂晶体中产生的窄带太赫兹波的控制研究

本文利用飞秒激光作用于光折变周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体和掺镁(Mg)的PPLN(PPMg:LN)晶体通过光整流效应产生窄带太赫兹(THz)辐射,通过外加磁场的办法对THz脉冲串的振幅和寿命进行有效控制。随着外加磁场的增强,在光折变PPLN晶体中产生的THz波的振幅和寿命都随之减小;当外加磁场足够强时,光折变PPLN晶体中产生的THz波将完全被抑制。外加磁场之所以能够对THz波的振幅和寿命进行有效控制,主要是由于洛伦兹力的作用使光折变晶体内部产生了空间电荷场。

硅棱镜耦合输出THz波参量振荡器的实验研究

利用一块MgO:LiNbO3晶体,采用Si棱镜耦合出射方式构成太赫兹(THz)波参量振荡器,实现了高效可调谐的THz波输出,调谐范围为0.95～2.10THz。在1.80THz处,当泵浦能量为101mJ时,产生的THz波平均功率为580nW,THz波单脉冲能量为58nJ,THz波能量转换效率为5.74×10-7;同时产生的Stokes能量为2.7mJ。实验中,观察到了一阶和二阶Stokes光,一阶Stokes光与泵浦光的频差等于产生的THz波的频率。

基于VO_2相变的光控太赫兹调制器

基于VO2薄膜相变特性,通过在石英基底上制备VO2薄膜和亚波长金孔阵列,并在理论和实验上研究了金属孔阵列与VO2薄膜置于基底同侧和异侧的两种太赫兹(THz)调制器。系统研究了在光泵浦条件下两种样品的THz波的传输特性。结果表明,随着泵浦光功率的改变,两种结构的器件均可以实现对THz波强度的调制。对比分析两种结构器件的THz透射谱发现,紧邻金属孔阵列的金属相VO2能够有效地抑制THz表面等离子体的局域透射增强效应,使调制器的调制深度得到显著增强,这对基于相变材料调制器的设计具有重要意义。