太赫茲光學差頻源 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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黃誌明 著

圖書標籤:

• 太赫茲
• 光學
• 差頻
• 光源
• 非綫性光學
• 光譜學
• 電磁波
• 材料科學
• 物理學
• 光學工程

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030475596

版次：1

商品編碼：11967296

包裝：平裝

叢書名： 光電子科學與技術前沿

開本：16開

齣版時間：2016-05-01

用紙：膠版紙

頁數：143

字數：201000

正文語種：中文

內容簡介

《太赫茲光學差頻源》首先對現有的眾多原理實現的太赫茲源及探測器進行瞭簡單介紹，然後選擇瞭發展輸齣功率高、頻率調節範圍寬、單色性好、可室溫工作的基於非綫性光學差頻産生太赫茲源。《太赫茲光學差頻源》重點介紹瞭作者近些年來在太赫茲光學差頻産生方麵開展的多種高功率、可調諧太赫茲源的實驗研究結果，主要包括基於摻鎂鈮酸鋰晶體參量效應的太赫茲可調諧參量輻射源，基於各嚮同性晶體的太赫茲無角度調諧源和基於硒化鎵及摻硫硒化鎵晶體雙摺射效應的太赫茲共綫差頻源。

內頁插圖

目錄

目錄
叢書序
序言
前言
第1章 概述 001
1.1 太赫茲波 001
1.2 太赫茲輻射特性 003
1.2.1 極性分子指紋識彆性 003
1.2.2 非極性分子透視性 003
1.2.3 人體的安全性 003
1.2.4 頻帶與波長雙優勢性 003
1.3 太赫茲技術應用 004
1.3.1 太赫茲天文探測 004
1.3.2 太赫茲遙感 004
1.3.3 太赫茲成像 006
1.3.4 太赫茲光譜 007
1.3.5 太赫茲通信 007
1.3.6 太赫茲雷達 008
1.4 國內外研究發展狀況 008
1.5 太赫茲的産生 010
1.5.1 光學産生方法 011
1.5.2 電子學産生方法 018
1.6 太赫茲探測技術 020
1.6.1 直接探測 021
1.6.2 外差探測 024
1.7 太赫茲産生和探測方法比較 027
參考文獻 028
第2章 非綫性光學差頻及參量産生理論 033
2.1 非綫性差頻的三波耦閤方程 033
2.1.1 介質中的非綫性波動方程 034
2.1.2 太赫茲差頻輻射的耦閤波方程 035
2.1.3 太赫茲差頻輻射功率及Manley-Rowe關係 036
2.2 相位匹配 038
2.2.1 雙摺射效應相位匹配 039
2.2.2 準相位匹配 041
2.2.3 非共綫相位匹配 043
2.2.4 部分各嚮同性晶體共綫相位匹配 043
2.3 太赫茲參量産生作用原理 044
參考文獻 047
第3章 摻鎂鈮酸鋰晶體太赫茲參量産生源 049
3.1 太赫茲參量源研究背景 049
3.2 鈮酸鋰晶體光學性質 051
3.3 鈮酸鋰晶體參量輻射産生原理 052
3.4 鈮酸鋰晶體參量輻射産生數值計算 053
3.5 摻鎂鈮酸鋰晶體太赫茲參量産生源實驗研究 056
3.5.1 太赫茲參量産生源實驗配置 056
3.5.2 太赫茲參量産生實驗結果與分析 058
參考文獻 060
第4章 各嚮同性晶體太赫茲共綫差頻源 062
4.1 各嚮同性半導體共綫差頻理論分析 062
4.2 各嚮同性晶體室溫共綫太赫茲共綫差頻實驗 063
4.2.1 差頻泵浦源介紹 063
4.2.2 各嚮同性晶體太赫茲共綫差頻實驗光路圖 065
4.3 基於碲化鎘晶體室溫太赫茲共綫差頻研究 066
4.3.1 碲化鎘晶體太赫茲共綫差頻輻射理論分析 066
4.3.2 碲化鎘晶體太赫茲共綫差頻輻射實驗結果及分析 068
4.4 基於磷化鎵晶體室溫共綫太赫茲差頻實驗研究 069
4.4.1 本徵磷化鎵晶體太赫茲共綫差頻輻射理論分析 069
4.4.2 磷化鎵晶體太赫茲共綫差頻輻射實驗結果及分析 071
4.5 基於n型磷化鎵晶體變溫共綫太赫茲差頻實驗 072
4.5.1 n型磷化鎵晶體變溫太赫茲共綫差頻實驗光學係統 072
4.5.2 n型磷化鎵晶體變溫太赫茲共綫差頻實驗結果及分析 072
參考文獻 075
第5章 相位失配與材料吸收對太赫茲差頻功率的影響 077
5.1 實驗模型 078
5.2 相位匹配且無晶體吸收條件下的情形 078
5.3 相位匹配但有晶體吸收條件下的情形 079
5.4 相位失配但無晶體吸收條件下的情形 081
5.5 相位失配並有晶體吸收條件下的情形 084
參考文獻 086
第6章 硒化鎵及摻硫硒化鎵晶體太赫茲差頻源 088
6.1 硒化鎵及摻雜晶體光學性質 089
6.1.1 硒化鎵晶體性質 089
6.1.2 摻硫硒化鎵晶體性質 091
6.2 硒化鎵差頻産生中紅外的實驗研究 095
6.2.1 差頻參數理論分析 095
6.2.2 差頻實驗結果 098
6.3 硒化鎵差頻産生太赫茲波的實驗研究 102
6.3.1 實驗配置 102
6.3.2 實驗結果與分析 105
6.4 摻硫硒化鎵晶體太赫茲共綫差頻實驗研究 111
6.4.1 摻硫硒化鎵晶體差頻理論分析 111
6.4.2 摻硫硒化鎵晶體太赫茲共綫差頻實驗 112
6.4.3 太赫茲共綫差頻實驗結果及分析 113
6.5 太赫茲傳輸特性研究 116
6.5.1 太赫茲差頻源遠距離探測 116
6.5.2 太赫茲目標特性研究 119
6.6 基於外部級聯二次差頻提高太赫茲波轉換效率的分析 120
參考文獻 123
第7章 多種其他晶體太赫茲差頻特性 126
7.1 材料基本特性 126
7.1.1 ZnGeP 2晶體 126
7.1.2 CdSe晶體 127
7.1.3 AgGaS 2晶體 128
7.1.4 AgGaSe 2晶體 129
7.2 太赫茲差頻特性 129
7.2.1 相位匹配角 130
7.2.2 有效非綫性係數 132
7.2.3 走離角 132
7.2.4 允許角 134
7.3 晶體品質因數比較 136
參考文獻 137
索引 139
後記 144

前言/序言

好的，這是一本關於太赫茲光學差頻源的書籍簡介，側重於該領域的基礎理論、關鍵技術和前沿應用，而不提及具體的“太赫茲光學差頻源”一書本身。 --- 深入探索太赫茲波段的産生、傳播與應用：一個多維度的技術綜述 本書旨在為對太赫茲（Terahertz, THz）科學與技術感興趣的研究人員、工程師和高級學生提供一個全麵而深入的視角，涵蓋太赫茲波段的物理基礎、關鍵産生機製、探測技術以及在多個前沿領域的應用潛力。本書不局限於單一的産生方法，而是對當前主流的、以及新興的太赫茲輻射源的原理、性能和局限性進行瞭詳盡的梳理與比較。 第一部分：太赫茲波段的物理基礎與特性 本部分首先係統迴顧瞭電磁波譜中介於微波和紅外光之間的太赫茲頻段（通常定義為 $0.1 ext{ THz}$ 至 $10 ext{ THz}$）的獨特性質。我們將詳細探討太赫茲波在不同介質中的傳播特性，包括其在空氣中的強吸收、與物質的指紋光譜響應，以及其穿透非極性材料（如塑料、衣物、紙張等）的能力。 關鍵內容包括： 太赫茲輻射的量子力學與經典電磁學描述： 闡述如何利用經典電磁理論和半經典模型來理解太赫茲波的産生與相互作用。 大氣傳輸窗口與吸收譜綫： 分析水蒸氣等分子在太赫茲波段的特徵吸收，這對遠距離傳輸和光譜應用至關重要。 材料的太赫茲響應： 深入討論不同材料（導體、半導體、介質、生物組織）對太赫茲波的復摺射率響應，這是太赫茲成像和傳感的基礎。 第二部分：太赫茲輻射源的關鍵技術與原理 本部分是本書的核心，著重於介紹當前用於産生高功率、高相乾性太赫茲輻射的各種技術路綫。我們將從不同物理機製齣發，對當前主流的輻射源進行分類論述，並詳細剖析其背後的物理過程和工程實現挑戰。 2.1 基於光電子學的輻射源技術 光電子學方法利用超快激光與半導體或非綫性晶體相互作用來産生寬帶或窄帶太赫茲輻射，因其高帶寬和易於調諧的特性，在太赫茲時域光譜學（THz-TDS）中占據主導地位。 光電導天綫（PCA）的驅動機製： 詳細解析飛秒激光脈衝激發半導體錶麵等離子體振蕩或光伏效應的物理模型，以及如何優化天綫結構（如雙極結構、弓形結構）以提高輻射效率。 錶麵等離激元增強： 探討如何通過納米結構和錶麵等離子體共振現象，顯著增強光電流的産生和太赫茲輻射的強度。 非綫性光學效應： 重點分析基於激光與非綫性晶體（如 $ ext{LiNbO}_3$）相互作用的光參量振蕩和頻率轉換機製。這包括對光學整流（OR）和逆多斯剋效應（IMD）的深入研究，特彆是它們在産生窄帶、高功率太赫茲波方麵的潛力。 2.2 基於電子束的輻射源 電子束技術，特彆是涉及高能加速電子的裝置，是産生高功率、窄綫寬太赫茲波的傳統有力工具。 自由電子激光器（FEL）與微波電子學： 討論基於真空電子器件（如磁控管、速調管）和新型FEL結構（如迴鏇加速器、直綫加速器）在太赫茲波段的放大和産生原理。重點分析束流質量、諧波選擇和波導結構設計對輸齣功率的影響。 真空中的非綫性耦閤： 探討高能電子束與周期性結構相互作用（如特拉赫茲輻射源 Terasic Radiation Source）的機理，以及如何通過調整電子束的能量和密度來精確控製輸齣頻率。 2.3 基於半導體器件的固態源 隨著半導體工藝的發展，集成電路技術在太赫茲頻率範圍的應用日益成熟。 晶體管與集成電路： 分析高性能異質結雙極晶體管（HBT）和互補金屬氧化物半導體（CMOS）技術在太赫茲頻段的性能極限，以及如何通過混頻器、倍頻器和鎖相環（PLL）技術，實現頻率閤成與鎖定。 量子級聯激光器（QCL）： 詳細闡述 QCL 中電子在能級間的垂直躍遷機製，以及如何通過結構工程設計來定製發射波長，特彆是在中紅外到太赫茲低頻段的調諧能力。 第三部分：太赫茲波探測與錶徵技術 有效利用太赫茲波依賴於靈敏、快速和高分辨率的探測技術。本部分係統迴顧瞭用於捕獲太赫茲輻射的各種探測器及其工作原理。 時域探測器： 深入解析光導天綫和泵浦-探測（Pump-Probe）技術在太赫茲時域分析中的應用，重點關注如何實現皮秒甚至飛秒時間分辨能力。 頻域探測器： 討論基於熱力學效應（如焦熱效應、玻爾茲曼調製）的探測器，包括其在掃描近場顯微鏡（s-SNOM）中的應用。 高性能光譜探測器： 介紹在低溫環境下工作的超導探測器（如 HEB, SIS 混頻器），及其在實現極高靈敏度和超窄綫寬測量中的關鍵作用。 第四部分：太赫茲科學與工程的前沿應用 太赫茲技術因其獨特的穿透性和光譜特徵，正在多個高技術領域展現齣巨大的應用潛力。本書在最後部分聚焦於這些前沿領域，展示不同輻射源技術如何服務於特定的應用需求。 太赫茲成像與安檢： 討論基於太赫茲波的無損檢測技術，包括穿透性成像在安全檢查、質量控製（如芯片封裝、藥物片劑均勻性）中的應用，以及如何解決大氣衰減和係統分辨率的挑戰。 高精度光譜學： 闡述如何利用窄帶、高相乾性的太赫茲源進行分子和材料的指紋識彆，特彆是在氣體、爆炸物和生物活性分子的檢測方麵。 太赫茲通信與雷達： 探討太赫茲波段在 $6 ext{G}$ 及未來通信係統中的潛力，包括其高帶寬的優勢與信道衰落問題的應對策略。同時，分析太赫茲波在短距離高分辨率雷達係統中的設計考量。 生物醫學應用： 總結太赫茲在非電離輻射下的生物組織成像和水含量測定中的研究進展，強調其在早期疾病診斷中的前景。 本書力求通過對不同輻射源工作原理的剖析，突齣不同技術路綫在性能參數（如頻率範圍、帶寬、功率、相乾性）上的權衡與互補，為讀者在太赫茲係統設計和前沿研究中提供堅實的理論基礎和技術參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書我早就聽說過，一直想找機會拜讀一下。標題《太赫茲光學差頻源》聽起來就很有深度，我猜想裏麵一定充滿瞭令人振奮的理論和前沿的實驗細節。我特彆好奇作者是如何將如此復雜的概念，比如非綫性光學效應、晶體材料特性，以及如何通過精確控製激光參數來産生太赫茲波，這些內容講解得清晰易懂的。我曾經接觸過一些關於光學和物理學的基礎知識，但對於太赫茲這個領域，我的認知還停留在比較錶麵的階段。我希望這本書能夠引領我進入這個神秘的太赫茲世界，讓我理解它為什麼如此特彆，在通訊、成像、安檢等領域有著如此廣闊的應用前景。我期待看到書中對不同類型差頻源的原理、結構設計、效率優化等方麵的詳細論述，以及它們各自的優缺點對比。如果能包含一些實際的實驗案例分析，或者對未來發展趨勢的預測，那就更完美瞭。畢竟，對於一個求知欲旺盛的讀者來說，一本能夠激發思考、拓展視野的書，無疑是最寶貴的財富。我正在尋找能夠深入理解太赫茲技術背後原理的書籍，而這本書的標題正是我所期盼的。

評分☆☆☆☆☆

我最近在學習一種叫做“太赫茲光學差頻源”的設備，它在科學研究和工業應用中都扮演著越來越重要的角色。我手上的這本書，書名赫然寫著《太赫茲光學差頻源》，這讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待。我猜測，這本書應該會詳細介紹太赫茲波的産生機製，尤其是利用非綫性光學效應，通過兩束不同頻率的激光在特定介質中發生相互作用，從而産生頻率為兩者之差的太赫茲輻射。我希望書中能夠深入剖析不同非綫性晶體的選擇標準、晶體結構的優化對差頻效率的影響，以及溫度、功率等參數對太赫茲輸齣特性的調控。此外，我非常感興趣的是，書中是否會探討如何提高太赫茲差頻源的功率、轉換效率和帶寬，以及如何剋服技術上的瓶頸，例如材料的損傷閾值、相位匹配問題等等。如果書中還能提供一些實際的設計方案和實驗數據，那就再好不過瞭，這將極大地幫助我理解這個復雜的技術。我迫不及待地想翻開這本書，一探究竟。

評分☆☆☆☆☆

對於我們這些在光學領域摸爬滾打多年的研究者來說，太赫茲波的産生一直是一個充滿挑戰卻又引人入勝的課題。當我看到《太赫茲光學差頻源》這本書名時，心中湧起一股莫名的興奮。我猜測，這本書一定深入探討瞭利用光學參量振蕩（OPO）或者二次諧波産生（SHG）等原理，通過非綫性晶體來實現太赫茲波的高效産生。我尤其關注書中對各種非綫性材料的性能比較，例如周期性極化鈮酸鋰（PPLN）、氧化硼酸鹽（BBO）等，以及它們在太赫茲差頻源中的應用優勢和局限性。我相信，作者一定對如何優化晶體的結構設計、提高泵浦光的利用效率、實現寬帶太赫茲輸齣等方麵有著獨到的見解。此外，我非常希望書中能夠涵蓋關於太赫茲差頻源的穩定性、可靠性以及小型化、集成化方麵的研究進展，這對於推動太赫茲技術的實際應用至關重要。這本書對我來說，無疑是一份珍貴的精神食糧，我渴望從中汲取新的知識和靈感。

評分☆☆☆☆☆

作為一名光學工程的在讀博士生，我一直在尋找能夠深入理解太赫茲波産生機製，特彆是差頻技術核心的書籍。《太赫茲光學差頻源》這本書，光看書名就讓我眼前一亮。我猜測，書中會從基礎的光學理論齣發，詳細介紹非綫性光學現象，特彆是二次非綫性光學效應在産生太赫茲波中的作用。我非常希望書中能詳細闡述不同類型的非綫性晶體，如GHG、BBO、PPLN等，它們的光學特性、非綫性係數以及在太赫茲差頻過程中的具體應用。更重要的是，我期待書中能夠深入分析影響差頻效率的關鍵因素，例如相位匹配條件、泵浦光功率、晶體長度等，以及如何通過理論計算和實驗優化來提升太赫茲輸齣的強度和帶寬。如果書中還能涉及一些新型的太赫茲差頻源結構，或者對現有技術的改進方案進行討論，那就更具啓發性瞭。我渴望通過這本書，能夠更紮實地掌握太赫茲差頻源的設計與優化方法。

評分☆☆☆☆☆

我的工作涉及到需要對物質進行無損檢測，而太赫茲成像技術因其獨特的穿透性和譜學信息，正逐漸成為一種有力的工具。我手頭的這本《太赫茲光學差頻源》，其書名直接點明瞭核心技術，讓我對它抱有極高的期望。我猜想，書中會詳盡地闡述太赫茲差頻源的各種工作模式和技術路綫，包括但不限於連續波（CW）和脈衝式差頻源的原理對比，以及它們在不同應用場景下的適用性。我特彆希望書中能夠深入講解如何通過精確控製泵浦激光的波長、功率和光束質量，來優化太赫茲輸齣的中心頻率、光譜寬度和功率密度。此外，我對於如何實現高功率、高穩定性和高重復頻率的太赫茲差頻源非常感興趣，這直接關係到成像係統的分辨率和檢測效率。如果書中還能涉及到太赫茲差頻源的校準、維護以及與探測器的配閤等實用技術，那將對我解決實際問題提供極大的幫助。