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近年来,太赫兹电磁波研究受到了国内外学术研究机构的高度重视,针对太赫兹波的产生和探测技术已取得突破性进展,与此同时,太赫兹材料检测技术也得到了广泛研究。相比太赫兹波产生和应用技术研究,其在大气通信方面的研究较少,因此太赫兹波选频研究能提高太赫兹波在通信工程领域的应用。本文在分析太赫兹波滤波研究的基础上,拟结合第一性原理方法,以利用超声波在GaP晶体内产生的体相位光栅进行太赫兹波反射选频理论研究。本文主要研究工作如下:(1)本文选用闪锌矿结构GaP晶体作为声光晶体进行0-7.5THz波段选频研究。利用第一性原理方法计算了 GaP晶体的光学参数、声学参数及晶格动力学参数;利用THz-TDS探测系统、声光效应测试系统和拉曼散射实验分别对GaP晶体(10mm×10mm×0.5mm)的太赫兹性质、声光效应和声子共振关系进行验证;给出了入射太赫兹波与超声波共线传输的改进型布拉格条件;分析了 GaP晶体耦合场量子色散方程,并计算出耦合场量子色散曲线。(2)根据超声波频率为常数时体相位光栅可视为超晶格结构,提出应用Kronig-panny模型分析体相位光栅的层状结构,得到了一维体相位光栅中含有带隙的电磁波传播的色散关系;结合TO声子耦合场量子色散关系、布拉格条件和声光耦合性质,研究了光学带隙频率和宽度随超声波频率和强度的变化关系。(3)根据体相位光栅的布拉格条件和声光耦合性质,依托TO声子耦合场量子色散方程和一维体相位光栅中电磁波传播的色散关系,首次提出了双原子立方晶体的改性TO声子耦合场量子色散方程;基于第一性原理计算结果计算了超声波频率在0-250MHz范围内改性耦合场量子色散曲线。(4)依据GaP晶体介电函数和改性耦合场量子色散方程,提出了改进型介电函数;计算了无体相位光栅作用下GaP晶体的反射谱,得到了剩余能量带及0-7.5THz频段反射率;通过分析改性TO声子耦合场量子色散关系及改进型介电函数,给出了 0级、-1级和-2级布拉格反射率方程。(5)通过分析GaP晶体布拉格反射率方程,并结合第一性原理计算结果,计算了超声波频率在0-200MHz频段内0级、-1级和-2级布拉格反射谱,研究了 0级、-1级和-2级布拉格反射谱峰宽度和反射率分别与超声波的频率和强度的关系;针对-2级反射谱在第二带隙位置出现的反射峰,本文给出了不含双声子反射的-2级反射率方程,并计算出反射谱。(6)得到了 THz波选频信号为0-7.5THz频段总布拉格反射谱。本文分别计算了超声波频率在0-200MHz和耦合强度在0.1-1meV范围的总布拉格反射谱。根据声光耦合强度和超声波强度的关系,得出结论:选频输出的太赫兹波频率和强度分别由超声波的频率和强度调制。