如何使用光學和光子學實現(xiàn)太赫茲輻射源

　　太赫茲波（Tera-Hertz Wave，頻率在0.1—10THz范圍）是光子學技術與電子學技術、宏觀與微觀的過渡區(qū)域，是一個具有科學研究價值但尚未開發(fā)的電磁輻射區(qū)域。如何有效的產(chǎn)生高功率（高能量）、高效率且能在室溫下穩(wěn)定運轉、寬帶可調(diào)的THz輻射源，已經(jīng)成為科研工作者追求的目標。根據(jù)THz輻射產(chǎn)生的機理，可以將其輻射源分為兩大類：一類是利用電子學的方法，另一類是利用光學的方法產(chǎn)生THz波輻射。目前光學方法產(chǎn)生THz輻射的主要有以下幾種：

　　l、TlHz氣體激光器利用一個C02．激光抽運一個充有甲烷（CH4 ）、氰化氫（HCN）或是甲醇（CH30H）等的低氣壓腔，由于這些氣體分子的轉動能級間的躍遷頻率處于THz波段范圍，可以形成THz波受激發(fā)射。這種方法可以得到上百毫瓦的輸出功率，且已實現(xiàn)產(chǎn)品化，且已被美國國家航天局（NASA）應用于衛(wèi)星大氣觀測。

　　2、利用超短激光脈沖產(chǎn)生rHz輻射，有兩種方案：光電導和光整流在光電導半導體材料表面淀積金屬制成偶極天線電極結構，用光子能量大于半導體禁帶寬度的超短脈沖激光照射半導體材料 （hv≥Eg），使半導體材料中產(chǎn)生電子-空穴對，在外加偏置電場中產(chǎn)生的載流子的瞬態(tài)輸運，這種隨時間變化的瞬態(tài)光電流的變化，便會發(fā)射太赫茲電磁輻射。光學整流方法利用電光晶體作為非線性介質，使超短激光脈沖進行二階非線性光學過程（差頻產(chǎn)生）或高階非線性光學過程來產(chǎn)生THz電磁脈沖。利用飛秒激光脈沖激發(fā)半導體晶體的方法產(chǎn)生的THz波具有超寬帶、脈寬窄及峰值功率高等特點，可應用于THz時域光譜成像與精密時間分辨光譜等研究。