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本论文的主要内容包括三部分:太赫兹辐射产生和探测基础知识的准备;基于对已有探测方法的理解和掌握,提出了新的太赫兹探测方法;超短超强激光和等离子体相互作用产生太赫兹辐射的实验。论文分为四章和一个附录,具体组织和内容如下:
第一章简要介绍了太赫兹辐射的特性、应用、产生和探测太赫兹辐射的方法,产生方法包括:光电导开关产生太赫兹辐射,光整流产生太赫兹辐射,激光等离子相互作用产生太赫兹辐射。太赫兹辐射的探测方法包括:光电导天线探测,电光晶体的电光采样探测,以等离子体为媒介的探测方法,太赫兹脉冲的单发探测方法,太赫兹辐射的能量探测等内容。
第二章首先介绍了激光器的发展,然后介绍激光等离子体相互作用产生太赫兹辐射,并重点介绍了激光和气体相互作用产生太赫兹辐射。在理解的基础上,模拟了双色光泵浦产生太赫兹辐射的机制。由于等离子体没有损伤阈值,使它成为太赫兹辐射源的重要媒介。
第三章详细阐述了有关太赫兹时域波形探测的方法,包括电光采样和单发探测。单发探测可以进一步分为空间编码技术,光谱编码技术和互相关技术。在充分理解和掌握已有的探测方法的基础之上,提出了两种新的探测方法,并且结合实际的实验参数,给出了相应方法的模拟结果。
第四章重点介绍了我们实验室进行的太赫兹辐射的实验。基于超强超短激光脉冲和固体靶材料的相互作用,获得强太赫兹辐射源,并对太赫兹辐射的相关特性进行了测量,这包括:太赫兹辐射的偏振态、角分布、太赫兹辐射和泵浦激光对比度的关系以及对太赫兹辐射波形的单发探测。
最后的附录针对激光等离子体相互作用产生太赫兹辐射的实验,就实验赖以开展的基本光学元器件的光谱响应给出了总结,这些器件包括:各种电光晶体,实验中的透镜、窗片等。根据实验中采用的色散玻璃的实际参数,对其展宽的定标关系给出了理论上的推导。对实验中电光晶体z轴的确定等实验技巧给出了理论说明。