徐德刚 1,2,3朱先立 1,2,3王与烨 1,2,3,*李吉宁 1,2,3[ ... ]姚建铨 1,2,3
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津大学激光与光电子研究所, 天津 300072
3 天津大学光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
4 中国电子科技集团公司第四十六研究所, 天津 300220
基于自发成核法自行生长的4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯酸盐(DAST)晶体,可实现宽带可调谐THz辐射输出。实验探究饱和生长溶液质量浓度对晶体生长形态和光学质量的影响,并结合晶体的拉曼光谱,对其生色团振动和转动特性进行分析。采用波长为1.3~1.5 μm的高能量、可调谐双波长的激光为泵浦光,基于0类相位匹配外腔差频和电控振镜快速扫描技术,实现了0.1~20.0 THz的宽带THz辐射输出。在18.9 THz处,每个脉冲最大输出能量为3.59 μJ,转换效率为2.39×10 -4。基于宽带THz输出谱可知,DAST晶体对THz波的吸收主要是因为晶格振动引起的。
探测器 太赫兹 DAST晶体 自发成核法 差频
1 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,天津 300072
2 天津大学 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
3 中国电子科技集团公司第四十六研究所，天津 300220
4 第三军医大学西南医院神经外科，重庆 400038
基于双温区法生长的高质量DAST(4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯酸盐)晶体，成功搭建了高能量、超宽带可调谐差频THz辐射源，系统尺寸40 cm×25 cm，调谐范围达到0.3~19.6 THz，最大输出能量达到4.02 μJ/pulse@18.6 THz，信噪比最高达到32.24 dB，结合振镜扫描技术，以0.1 THz为步长，超宽带光谱扫描时间小于1 min.实验中观测到差频产生THz波的输出饱和现象并研究了基于DAST晶体差频产生THz波的偏振特性与传输特性，证明基于DAST晶体差频产生的THz波消光比达到0.05，且差频过程满足0类相位匹配条件.基于该太赫兹辐射源，对多种固体样品在2~14 THz范围内的超宽带THz光谱信息进行了有效获取.
晶体 太赫兹 超宽带可调谐 DAST DAST, crystal terahertz ultra-wideband tunable 红外与毫米波学报
2019, 38(4): 04485
1 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, 天津 300072
2 天津大学 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
3 陆军军医大学 西南医院神经外科, 重庆 400038
非线性光学晶体是非线性光学频率变换技术中的核心器件。近些年, 为进一步提高基于非线性光学频率变换技术产生太赫兹波的输出能量、转换效率, 拓宽产生太赫兹波的带宽, 多种新型有机晶体得以发展, 并凭借其更加出色的非线性光学性质, 成为产生太赫兹波的理想材料。本文按照晶体类型介绍了目前可产生THz波的多种有机晶体的性质, 并总结了基于多种有机晶体的超宽带太赫兹辐射源的国内外研究进展, 同时结合THz光谱检测技术的应用需求分析了基于有机晶体宽带THz辐射源的发展趋势以及所面临的关键科学问题。
太赫兹 有机晶体 超宽带 非线性频率变换 terahertz organic crystal ultra-wideband nonlinear frequency conversion
1 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, 天津 300072
2 天津大学教育部光电信息技术科学重点实验室, 天津 300072
3 陆军军医大学西南医院神经创伤防治重点实验室, 重庆 400038
基于摩尔分数为1%的氧化镁掺杂的近化学计量比铌酸锂晶体,采用环形腔结构的浅表垂直出射方式组成太赫兹波参量振荡器。该振荡器的太赫兹波输出调谐范围为0.99~3.84 THz,频率调谐响应时间为600 μs。当抽运能量为150.30 mJ、太赫兹频率为1.59 THz时,太赫兹脉冲的输出能量达到最大值,为16.28 μJ,对应的能量转换效率为1.08×10
-4。在相同的实验条件下,该环形腔结构太赫兹波参量振荡器输出的最大太赫兹波能量是传统线形腔结构的2.35倍,实现了高能量、快速可调谐的太赫兹波输出。
非线性光学 太赫兹波 环形腔太赫兹参量振荡器 受激电磁耦子 光学学报
2018, 38(11): 1119001
1 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, 天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
食用油是人类营养和能量的重要来源, 为人体提供必需的脂肪酸, 研究食用油在太赫兹波段光学特性, 对食用油成分分析及品质评价具有重要价值。 衰减全反射式太赫兹时域光谱技术是一种新型的太赫兹时域光谱技术, 通过样品与倏逝波的相互作用, 获取样品的太赫兹光谱。 与透射式或反射式太赫兹时域光谱技术相比, 该技术能有效地避免测量食用油等液体样品时样品池对光学参数的影响, 并能获得样品的精确光学参数。 分别利用透射式太赫兹时域光谱技术和衰减全反射式太赫兹时域光谱技术测量了大豆油的吸收光谱。 结果表明, 与透射式太赫兹时域光谱技术相比, 衰减全反射式太赫兹时域光谱技术能更有效地提取大豆油的吸收系数、 吸收峰分布等光学特性。 进一步利用衰减全反射式太赫兹时域光谱技术研究了大豆油、 核桃油、 葡萄籽油在太赫兹波段的光学特性, 获得了三种食用油在1~1.8 THz范围内的折射率谱和吸收光谱。 利用密度泛函理论计算了食用油中四种主要成分(软脂酸、 硬脂酸、 油酸和亚油酸)在太赫兹波段的振动、 转动模式, 理论计算结果同实验测量结果吻合较好。 研究表明, 在太赫兹波段食用油的吸收峰与所含脂肪酸分子种类与含量有关, 其主要来源为脂肪酸分子的低频振动和转动。 研究成果对食用油成分定性定量分析及品质检测等具有指导意义。
太赫兹光谱 食用油 密度泛函理论 Terahertz spectra Edible oil Density functional theory 光谱学与光谱分析
2018, 38(7): 2016
天津大学 光电信息技术重点实验室(教育部), 精密仪器与光电子工程学院 激光与光电子学研究所, 天津 300072
研制了一款小型化的激光诱导击穿光谱系统.光源采用低能量、高重频的二极管泵浦固体Nd: YAG激光器, 分析了激光重频和激光能量对光谱信号的影响.激光器工作在重频4 kHz、单脉冲能量为745 μJ、脉宽为17ns时, 得到了7条铅元素的特征谱线.与单脉冲激光诱导击穿光谱系统相比, 不仅特征谱线数量增加, 光谱的信噪比也提高了73%。简化的系统设置和低的激光能量使得激光诱导击穿光谱技术能够应用于更多领域.
光谱学 激光诱导击穿光谱 等离子体 重金属 光谱强度 Spectroscopy Laser-induced breakdown spectroscopy Plasma Heavy metal Spectral intensity
1 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,天津300072
2 天津大学 光电信息技术教育部重点实验室,天津300072
太赫兹波成像作为可见光和微波成像等的拓展，在半导体材料表征、生物组织诊断、无损检测和安检等领域表现出许多独特的优点，得到了越来越广泛的关注.传统太赫兹波成像受长波长对应的衍射极限的限制，分辨率较低.而太赫兹波近场成像是目前突破该限制，获得亚微米甚至是纳米量级高分辨图像的研究热点之一.首先介绍了近场机制与成像的基本原理；其次总结了太赫兹波近场成像的几种常用方法及其对应研究进展和当前存在的问题，包括孔径型、针尖型、亚波长太赫兹源型和微纳结构调控型等；最后探讨了该方向的发展趋势.
太赫兹波 近场成像 衍射极限 隐失波 微纳结构 THz wave near-field imaging diffraction limit evanescent wave microstructure
