太赫兹量子级联激光器自混合干涉技术研究

发布时间：2023-04-18 22:18

　　太赫兹(THz)波的电磁频谱位于毫米波和红外之间,频谱范围为0.1THz到10THz,与两者相比有着很多独特性质,在安全检查、物质检测等领域有着广阔的应用前景。但是长期以来,由于太赫兹源的输出功率低、体积大、造价昂贵,使得太赫兹应用技术的发展受到了限制。近年来随着半导体能带工程和纳米结构加工工艺的发展,太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)应运而生。与其他太赫兹波段的激光器相比,THz-QCL的功率高、体积小、工作稳定,为太赫兹波段的广泛应用奠定了基础。现有太赫兹波段的应用中对太赫兹波的探测主要还是依靠各种类型的探测器,探测器的精度和灵敏度受温度、湿度等条件的影响较大,这不仅增大了信号探测的误差,而且也增加了应用成本。在激光自混合干涉效应光路中,激光器既是辐射源又是探测器,降低了由于探测器引起的误差,同时实验成本和光路复杂度也大幅减小,而且THz-QCL相比于其他激光器有着皮秒级的载流子弛豫时间和较小的线宽增强因子,使其动力学特性在光反馈情况下更加稳定,因此更适合激光自混合干涉效应。本文基于自混合干涉效应开展了 THz-QCL在探测方面的相关研究,主要工作如下:(1)利用自混合干涉效应...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 太赫兹波简介
        1.1.1 太赫兹波概念及特点
        1.1.2 太赫兹波的产生
    1.2 太赫兹量子级联激光器
    1.3 自混合干涉技术
    1.4 THZ-QCL自混合干涉技术研究进展
    1.5 本文主要内容及安排
第2章 激光自混合干涉理论模型及仿真
    2.1 三镜F-P腔理论模型
    2.2 LANG-KOBAYASHI速率方程模型
    2.3 模型仿真研究
    2.4 自混合信号的调制手段
    2.5 本章小结
第3章 基于自混合干涉效应的THZ-QCL光谱测量
    3.1 光谱测量原理与实验设置
    3.2 结果分析与讨论
    3.3 本章小结
第4章 基于THZ-QCL的自混合测速
    4.1 多普勒测速原理
    4.2 激光自混合测速原理
    4.3 实验设计与结果分析
        4.3.1 单目标运动速度测量
        4.3.2 多目标运动速度测量
    4.4 本章小结
第5章 基于THZ-QCL自混合干涉技术的二维成像
    5.1 传统太赫兹成像技术介绍
        5.1.1 太赫兹时域光谱成像技术
        5.1.2 太赫兹连续波成像技术
        5.1.3 两种成像方式的比较
    5.2 自混合成像原理及信号提取
    5.3 实验设计与结果分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表及录用学术论文
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3793140