如何使用光學(xué)和光子學(xué)實(shí)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(xué)技術(shù)與電子學(xué)技術(shù)、宏觀與微觀的過渡區(qū)域，是一個(gè)具有科學(xué)研究價(jià)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(yùn)轉(zhuǎn)、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(biāo)。根據(jù)THz輻射產(chǎn)生的機(jī)理，可以將其輻射源分為兩大類：一類是利用電子學(xué)的方法，另一類是利用光學(xué)的方法產(chǎn)生THz波輻射。目前光學(xué)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(gè)C02．激光抽運(yùn)一個(gè)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(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，且已被美國國家航天局（NASA）應(yīng)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(dǎo)和光整流在光電導(dǎo)半導(dǎo)體材料表面淀積金屬制成偶極天線電極結(jié)構(gòu)，用光子能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度的超短脈沖激光照射半導(dǎo)體材料 （hv≥Eg），使半導(dǎo)體材料中產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，在外加偏置電場中產(chǎn)生的載流子的瞬態(tài)輸運(yùn)，這種隨時(shí)間變化的瞬態(tài)光電流的變化，便會(huì)發(fā)射太赫茲電磁輻射。光學(xué)整流方法利用電光晶體作為非線性介質(zhì)，使超短激光脈沖進(jìn)行二階非線性光學(xué)過程（差頻產(chǎn)生）或高階非線性光學(xué)過程來產(chǎn)生THz電磁脈沖。利用飛秒激光脈沖激發(fā)半導(dǎo)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(diǎn)，可應(yīng)用于THz時(shí)域光譜成像與精密時(shí)間分辨光譜等研究。