光抽运太赫兹探测技术研究ZnSe的光致载流子动力学特性

利用光抽运-太赫兹探测技术,研究了ZnSe的载流子弛豫过程和太赫兹波段电导率的时间演化过程.在中心波长为400 nm的抽运光作用下,ZnSe的载流子弛豫过程用双指数函数进行了很好的拟合,其快的载流子弛豫时间和慢的载流子弛豫时间均随抽运光密度的增加而增大.快的载流子弛豫时间随抽运光密度的增加而增大与样品中的缺陷有关,随着激发光密度的增加,激发的光生载流子浓度增大,缺陷逐渐被光生载流子填满,致使快的载流子弛豫时间增大;慢的载流子弛豫时间随着抽运光密度增加而增大主要和带填充有关.不同抽运光延迟时间下ZnSe在太赫兹波段的瞬态电导率用Drude-Smith模型进行了很好的拟合.对ZnSe光致载流子动力学特性的研究为高速光电器件的设计和制造提供了重要的实验依据.

探测光波长对太赫兹波电光取样探测技术的影响(英文)

由于太赫兹波电光取样探测技术中电光晶体存在的色散关系,探测光的波长会直接影响到电光取样的探测带宽和效率.由于该色散关系的存在,不同的电光晶体在电光取样中响应函数不同.本文研究了两种典型的电光晶体-碲化锌和磷化镓晶体的响应函数,发现在选取的四种探测激光波长内(600 nm、800 nm、1200 nm、1600 nm),800 nm的探测激光更合适碲化锌晶体,1200 nm的激光更合适磷化镓晶体.对于不同厚度的晶体,存在一个最优化的探测激光波长,使得该晶体的电光响应函数有最宽的带宽.

太赫兹波相干探测的物理机制研究

通过探测经周期量级激光脉冲激励所产生的气体等离子体荧光辐射增强现象,研究了太赫兹波相干探测的物理过程。结果表明,太赫兹场同周期量级激光脉冲载波-包络相位改变π前后相应的荧光辐射增强量的差值成正比,最佳探测条件可表达为ETHz∝ΔI(φ=π)-ΔI(φ=0)。

Cd_(0.96)Zn_(0.04)Te光致载流子动力学特性的太赫兹光谱研究

采用光抽运-太赫兹探测技术研究Cd_(0.96)Zn_(0.04)Te的载流子弛豫和瞬:态电导率特性.在中心波长800 nm的飞秒抽运光激发下,Cd_(0.96)Zn_(0.04)Te的载流子弛豫过程用单指数函数进行了拟合,其载流子弛豫时间长达几个纳秒,且在一定光激发载流子浓度范围内随光激发载流子浓度的增大而减小,这与电子-空穴对的辐射复合有关.在低.光激发载流子浓度(4.51×10^(16)—1.81×10^(17)cm^(-3))下,Cd_(0.96)Zn_(0.04)Te的太赫兹(terahertz,THz)瞬态透射变化率不随光激发载流子浓度增大而变化,主要是由于陷阱填充效应造成的载流子损失与光激发新增的载流子数量近似.随着光激发载流子浓度继续增大(1.81×10^(17)—1.44×10^(18)cm^(-3)),THz瞬态透射变化率随光激发载流子浓度的增大而线性增大,是由于缺陷逐渐被填满,陷阱填充效应造成的载流子损失与光激发新增的载流子数量相比可忽略不计.在光激发载流子浓度为1.44×10^(18)—2.17×10^(18)cm^(-3)时,Cd_(0.96)Zn_(0.04)Te对800 nm抽运光的吸收达到饱和,THz瞬态透射变化率不再随光激发载流子浓度增大而变化.不同光激发载流子浓度下Cd_(0.96)Zn_(0.04)Te在THz波段的瞬态电导率用Drude-Smith模型进行了很好的拟合.此研究为碲锌镉探测器的设计和制备提供重要数据支撑和理论依据.

太赫兹波段二氧化钒薄膜的研究进展

在68℃附近,二氧化钒薄膜就能实现低温半导体相和高温金属相之间的一级可逆相变,相变时二氧化钒薄膜的太赫兹透过率和反射率等都会发生急剧的变化。更为重要的是,除了加热之外,其他激励方式,如光照、电场、太赫兹场等也能使二氧化钒薄膜发生相变。这一独特、优异的半导体-金属相变性能使得二氧化钒薄膜在太赫兹开关、调制器等领域具有巨大的应用前景。因此,二氧化钒薄膜已成为太赫兹材料与功能器件方面的一个研究热点。研究工作主要集中在二氧化钒薄膜的制备方法、相变性能及在太赫兹器件领域的应用三个方面。探究制备高质量二氧化钒薄膜的方法是其获得优异的相变性能及应用的前提条件。在太赫兹波段,二氧化钒薄膜的常用制备方法有脉冲激光沉积法、磁控溅射法及溶胶-凝胶法。脉冲激光沉积法是最早用来研究太赫兹波段二氧化钒薄膜相变性能的薄膜制备方法,该法制备的薄膜质量高、相变性能好。磁控溅射法制备二氧化钒薄膜时,主要采用在氩气/氧气混合气氛下溅射金属钒靶的反应磁控溅射法。然而,利用反应溅射法时,二氧化钒薄膜的成膜条件范围很窄(尤其是氧流量比),不利于薄膜结构及性能的优化。为此,研究者们探索利用二氧化钒陶瓷材料作为溅射靶材来制备二氧化钒薄膜。尽管脉冲激光沉积法和溅射法被广泛应用于制备二氧化钒薄膜,但所需设备复杂且成本高。相比之下,溶胶-凝胶法设备简单、成本低且易于实现掺杂和成分控制,但薄膜附着性差。二氧化钒薄膜的相变性能研究主要包括不同的相变激励方式及相变性能的优化提高两个方面。二氧化钒薄膜的热致相变简单易控,但响应时间长;而光致及电致相变响应快,但实现相变的条件要求高,且调制幅度较小。二氧化钒薄膜相变性能的提高一直颇受关注,优化工艺条件、掺杂及制作超材料结构是目前常用的方法。在应用方面,二氧化钒薄膜主要是被用来制作太赫兹开关和太赫兹线偏振器、可调频滤波器、频率选择表面器及吸收器等太赫兹调制器。本文对近年来太赫兹波段二氧化钒薄膜的制备方法、相变性能以及在太赫兹方面的应用进展进行了综述。

强场太赫兹光源及其物质调控研究(特邀)

介绍了基于超快激光的强场太赫兹波产生技术、探测技术及其在物质调控研究中的应用.强场太赫兹波的产生机制主要包括:晶体非线性效应、激光等离子体相互作用、太赫兹自由电子激光等.太赫兹波的探测技术包括:电光采样探测、空气偏压相干探测和单发探测等.最后介绍了强场太赫兹光源在物质调控研究中的应用,特别指出将强场太赫兹光源与第四代X射线光源相结合,在物性表征和调控方面具有广阔的应用前景.

哈特曼-夏克波前探测器对传导冷却端面抽运板条激光放大器的波前畸变测试

固体激光器中热效应引起的波前畸变影响了高光束质量、高功率的激光输出,限制了它在当代工业加工和科学研究领域的应用发展。以激光波前畸变的产生机理和传导冷却端面抽运板条激光器的优势为切入点,利用哈特曼-夏克(H-S)波前探测器进行一系列的波前畸变测试。通过对静态波前畸变量、输出功率百瓦量级时的波前畸变量和输出功率千瓦量级的波前畸变量等结果进行数据分析,对实验进行反馈,提出改进意见,以期望进一步减少传导冷却端面抽运板条激光放大器的热效应。

太赫兹器件与技术发展动态

太赫兹探测成像器件与技术在生物医学、无损探测、天文大气、反恐安检、公共安全以及无线通信等领域具有广阔的应用前景和研究价值。概述了太赫兹器件与技术在超材料、发射激光器、太赫兹波辐射源等方面取得的一些最新研究进展。

基于光抽运-太赫兹探测技术的ZnSe纳米薄膜的光致载流子动力学特性

利用光抽运-太赫兹探测技术,研究了ZnSe纳米薄膜的载流子弛豫过程和太赫兹波段电导率的时间演化过程。通过监测THz探测脉冲的变化,系统地研究了ZnSe纳米晶在光激发载流子诱导下的瞬态光电导特性,并用Drude-Smith模型对瞬态电导率进行了拟合。在400 nm的激光脉冲激励下,太赫兹脉冲的负透过率呈现出超快的上升和双指数衰减现象。时间常数为5 ps的快速衰减过程主要由ZnSe纳米晶界面缺陷处的光载流子后向散射控制,而时间常数大于1 ns的慢衰减过程主要是由载流子从导带到价带的复合引起的。瞬态电导率随时间的演化表明,ZnSe纳米材料是制备超快THz开关的很好的备选材料。

利用激光诱导荧光来探测远程宽带太赫兹波

远程太赫兹光谱分析在国土安全和环境监测方面的应用有着巨大的潜力.然而由于大气中的水气在太赫兹频率范围内的强吸收,远程宽带太赫兹探测一直以来都是一个挑战.文章介绍了一种通过相干控制非对称电离气体荧光来实现远程宽带探测太赫兹波的全光学技术.由于荧光在大气中的高透过率以及全方位辐射特性,该技术可用于太赫兹波的远程探测,具有最小水气吸收以及不受光信号收集方向限制两个优点.实验上已经获得了距离为10m量级的太赫兹波相干探测.

远距离探测仪

美国专家正在研制的太赫兹波探测仪能远距离透视建筑物墙壁、行人的包裹甚至衣服。在未来,配备太赫兹波探测仪的安全人员能轻松找到携带毒品或C4炸药的危险分子。在新型太赫兹波探测仪的监控之下,衣服口袋内、墙壁后面以及箱子内部的几乎任何物体都将立即“现出原形”。这种探测仪能通过发射激光产生独一无二的太赫兹波，它尤其能被用于探测经过伪装的爆炸物以及毒品。

太赫兹辐射的时域光谱单发探测

随着大功率激光技术的发展,由其驱动产生的太赫兹辐射受到了广泛关注。然而,大功率激光装置的重复频率低,测量其产生的太赫兹辐射的难度较大。采用时域光谱单发探测技术可以克服这一探测难点,通过单次测量就能得到太赫兹辐射的电场波形信息。回顾了太赫兹辐射时域光谱单发探测的相关研究工作进展。根据频率-时间编码和空间-时间编码两种不同的原理,详细介绍了啁啾脉冲光谱编码探测和空间-时间编码探测等测量技术,并对各个测量技术的特点和参数进行了对比,最后对太赫兹辐射的单发探测作了总结和展望。

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。

太赫兹光谱技术在半导体纳米材料中的应用

太赫兹光谱测量技术由于其非接触性、相干性和瞬时性成为研究半导体纳米材料的有利工具。近年来,太赫兹光谱技术在研究半导体纳米晶、量子点等微型结构的光电性能和光电转换特性方面取得了一系列成果。就太赫兹光谱技术在纳米半导体材料中的应用和最新进展进行了较详细的分析和归纳总结。

从光子晶体效应到表面等离子波的实时演变

文章报道了激光诱导太赫兹表面等离子谐振效应。采用激光抽运-太赫兹波探测技术,实时改变单晶硅中的载流子浓度,使其介电特性从类绝缘体演变为类金属导体,以支持表面等离子谐振效应,进而实现太赫兹波在周期性亚波长单晶硅孔阵列中的实时可控制谐振增强传输。同时还通过实验观测到太赫兹波从光子晶体效应到表面等离子波的实时演变。文章作者采用Fano模型对实验结果进行模拟分析,获得了与实验数据一致的理论拟合。