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太赫兹是1012赫兹,太赫兹(THz)波又叫T射线,通常定义为频率从0.1—10THz范围内的电磁波,现在研究较多的是中心区在0.3—3.0THz范围内,介于远红外和微波之间。利用太赫兹时域光谱(THz—TDS)技术对铌酸锂晶体(LiNbO3:LN)的吸收系数和折射率光谱进行测量和分析。实验样品为(001)取向的三个样品LN(clear),LN:Fe(0.08%)和LN:Fe(0.1%)。先测量参考信号和透过样品信号的时域脉冲波形,然后对参考信号和样品信号的时域波形作傅立叶变换,得到相位和振幅频谱。通过程序计算得到LN在0.4-1.6THz之间的折射率、吸收系数和介电常数。在0.4-1.6THz范围,纯的LN晶体折射率大小为6.3-6.6,介电常数39.9-43.6,吸收系数6.62-88.2cm-1。在0.4-1.6THz范围测到的三个样品的吸收系数很接近,都是随频率增高而增大,呈抛物线型。样品掺入Fe对THz的吸收影响并不大,可知LiNbO3晶体较强的振动模式主要是由[NbO6]八面体振动引起的,即是O-Nb-O基团的振动。用最小二成法对吸收系数进行拟合,得到二次多项式与吸收系数吻合得较好。二次多项式的系数定义为样品的结构系数,得到三个样品的结构系数有所差别,体现了掺杂对LN结构的影响。吸收强度取决于声子的态密度g(ω),而态密度是与能量在K空间的梯度dk/dω成反比。建立Nb—O一维双原子模型,根据LN晶体的结构,计算NB—O键的键力常数,在[NbO6]八面体中,Nb-O键的三个长键和三个短键的键长分别为:0.211nm和0.189nm,得到键力常数β分别为491N/m和683N/m。理论计算出晶格振动的光学支和声学支,以及极化激元。对极化激元低频支求dk/dω,得dk/dω随频率增加而增大,与吸收系数α(ω)随频率的变化相似,具有类似于双曲线的形式,说明吸收来源于极化激元。其次:我们测量了(100)取向的LN样品的吸收系数和折射率,发现吸收系数与(001)取向的样品差别不大,但寻常光(o光)和非寻常光(e光)的折射率相差非常大,在0.4-1.6THz,no-ne的平均值约为1.6,即在THz波段,LN晶体有很大的双折射。另外我们测量了LN在红外-可见-紫外波段(波长2000nm-200nm)透射谱和反射谱,根据透射谱和反射谱算出吸收系数。只要知道反射光谱,根据克喇末-克朗尼格(k-k)关系。就可计算出其它光学常数:折射率,介电常数和电导率。