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近十几年来,超快激光技术的迅速发展为THz辐射的产生提供了稳定、可靠的激发光源,使THz辐射的研究得到了蓬勃发展。物质在THz波段的光谱包含着丰富的物理和化学信息,因此THz技术在很多基础研究领域、工业及军事等领域有很重要的应用。 在THz辐射成像和光谱分析实验中,如何有效地产生和探测THz脉冲具有非常重要的意义。国际上,许多科学家对大量电光晶体产生和探测THz辐射进行了研究,发现ZnTe电光晶体作为THz脉冲产生和探测材料,其总体性能优于其他电光晶体,目前在THz辐射实验中应用得最广泛。为了进一步认识ZnTe晶体产生THz辐射的效率与材料特性的关系,刘凯等人研究了不同组分、不同掺杂的Zn1-xCdxTe(110)单晶(x=0~0.4)产生THz辐射的效率,并从晶体的质量和晶体的直流电阻率出发解释了他们的实验结果。本论文中,我们利用THz时域光谱系统对不同组分、不同掺杂的Zn1-xCdxTe<110>单晶(x=0~0.25)作为THz辐射材料的性能和光谱响应进行了研究,发现晶体对THz辐射的吸收和晶体的相位匹配是影响晶体产生THz辐射效率的重要因素。 在国内,我们首次利用THz时域光谱系统研究了晶体的THz谱性质,通过实验说明我们已经能够利用THz时域光谱系统对物质进行分析。在国际上,我们首次用实验研究了不同组分、不同掺杂的Zn1-xCdxTe<110>单晶(x=0~0.25)对THz辐射的吸收情况和它们产生THz辐射的相位匹配情况,并首次从晶体对THz辐射的吸收和晶体的相位匹配角度解释了这些晶体产生THz辐射效率不同的原因。本论文的实验结果对于进一步提高晶体产生THz辐射的效率、改善THz时域光谱系统和THz辐射成像系统的信噪比、提高THz时域光谱系统的分析能力和THz辐射成像系统的成像质量有重要的意义。同时,本论文的实验数据处理方法为今后利用THz时域光谱系统分析物质在THz波段的光谱性质打下了基础。 本论文的主要结果有: 1.对于不同组分的Zn1-xCdxTe<110>单晶,当x=0.05时,作为THz辐射产生器件,具有最好的性能,随着Cd组分的增加,晶体产生THz辐射的效率逐渐降低。 2.对于不同组分的Zn1-xCdxTe<110>单晶,随着Cd组分的增加,晶体的相位匹配逐渐变差;但平均吸收系数和组分变换之间的关联性不大。因此,晶体的相位匹配性能是影响其作为THZ辐射源的主要因素。 3.对于不同组分的 Zfll_人dxTe叫>单晶,当 X二 0时,其相位匹配性能最好,但其对THZ辐射的透过率较差,使它产生THZ辐射的效率不是最好。这说明在ZnTe晶体中少量*%刁%加入Cd,能够提高ZnTe晶体生长的质量,降低晶体对THZ辐射的吸收,提高晶体产生T’HZ辐射的效率。 4.对于有掺杂的Zn吧人内。P<11O>单晶,通过不同掺杂可以改变ZN95Cd*STe叫>单晶的电阻率,从而改变样品产生 THZ辐射的效率。晶体的电阻率 p刁 O(C时,才能充当 THZ辐射的产生器件。 5.对于不同掺杂的 Zflo的Cd*。Teq10>单晶,当晶体的电阻率较大时…入0‘Q,cmX 晶体产生的 THz辐射信号逐渐增大。当晶体的电阻率 p>106 Qcm时,晶体产生THZ辐射的效率达到饱和甚至可能下降。 6.对于不同掺杂的Zll095Cd005Te<110>单晶,晶体产生THZ辐射效率不同的主要原因是晶体对THZ辐射的吸收不同。 论文共有六个部分组成,包括引言和五个章节。论文的结构是这样安排的: 引言部分概要介绍了THZ辐射研究的背景和意义。 第一章主要介绍了**z辐射的基本情况,包括**z辐射的性质、**z辐射的产生、THZ辐射的探测、THZ光谱系统的各种装置及THZ技术的应用等五个内容。 第二章介绍了不同组分、不同掺杂的Zfll.人dxTed>单晶产生THZ辐射的特性研究,包括研究背景、实验样品、实验测量、结果及分析、结论等五个部分。 第三章介绍了不同组分、不同掺杂的ZZI.xCdxTe<110>单晶对THZ辐射的吸收特性研究,包括实验目的、实验原理、实验测量、实验结果、分析及讨论等。 第四章介绍了不同组分、不同掺杂的Zfll.xCdxTe<110>单晶产生THZ辐射的相位匹配特性研究,包括实验目的、实验过程、结果及分析等三个部分。 第五章对本论文的内容进行总结。 最后是结束语。