Методы импульсной терагерцовой голографии

• Автор: Городецкий, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Методы импульсной терагерцовой оптики

1.1. Генерация импульсного терагерцового излучения в приповерхностном слое полупроводников (фотопроводящих антеннах)
1.2. Генерация импульсного терагерцового излучения с помощью нелинейного выпрямления оптических импульсов фемтосекундной длительности
1.3. Генерация импульсного терагерцового излучения с помощью оптического пробоя воздуха
1.4. Детектирование импульсного терагерцового излучения с помощью фотопроводящих антенн

1.5. Электро-оптическое детектирование терагерцовых импульсов

1.6. Детектирование импульсного терагерцового излучения с помощью оптического пробоя воздуха

1.7. Терагерцовая спектроскопия с разрешением во времени

1.8. Формирование изображений сканирующим сфокусированным пучком терагерцового излучения
1.9. ТГц томография
1.10. Компрессивная съемка в терагерцовом диапазоне
ГЛАВА 2. Экспериментальное исследование методов генерации терагерцового излучения фемтосекундными импульсами
2.1. Генерация фотопроводящими антеннами
2.2. Оптическое выпрямление
2.3. Генерация с использованием оптического пробоя
ГЛАВА 3. Математическая модель и численные эксперименты без-опорного и опорного методов импульсной терагерцовой голографии
3.1. Математическая модель метода безопорной импульсной терагерцовой голографии
3.2. Математическая модель метода опорной импульсной терагерцовой голографии
3.3. Оценка размера минимального разрешаемого элемента методов
3.4. Оценка влияния шума па качество восстановления
ГЛАВА 4. Экспериментальное исследование метода безопорной импульсной ТГц голографии
4.1. Описание экспериментальной установки
4.2. Методика проведения измерений и обработки полученных данных
4.3. Экспериментальные результаты
Заключение
4.4. Список ипользванных сокращений
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Терагерцовые (ТГц) технологии, работающие в наиболее длинноволновом оптическом интервале частот привлекают всё больший интерес вследствие широкого использования в научных целях, а также возможных применений для военной и гражданской техники. Возникновение этого направления исследований связано прежде всего с появлением технологий генерации и регистрации когерентного ТГц излучения в конце 80х годов XX века.
Терагерцовым излучением обычно называют излучение, лежащее в частотном интервале от 0.1 до 20 ТГц. Эти частоты занимают большую область спектра электромагнитных колебаний между инфракрасным и микроволновым диапазонами (рис 1). В различных единицах измерения 1 ТГц 1 пс 300 мкм «'~+ 33.3 см-1 4.1 мэВ 47.6 К.
гоопн/ - ютн
10<в н* «ч Нг 10“ Нг 10” Н* 10” Иг
ЗОст 310 пт Зит ЗОпт О.Зпт
Рис. 1. Шкала электромагнитных колебаний.
За последние двадцать лет с развитием фемтосекундных лазеров и микроэлектроники в исследованиях терагерцовой области наметился значительный сдвиг. Появилось несколько новых технологий генерации, управления распространением и детектирования терагерцового излуче-

X, мкм
Рис. 4. (а) —1 нормированная спектральная шияношь изучения на входе а среду; (б) — нормироаанная спектральная плотность излучения после прохождения слоя воздуха тодшнной 25 см при входной ишск-сивности импульсов первой и второй іаомоник ти-тан-еапфкроиот лазера /=4хІ0 В г/см.
Рис. 5. (а) — нормированная спектральная плотность излучения на входе в среду; (б) — нормированная спектральная плотность излучения после прохождения слоя воздуха толщиной 25 см при входной интенсивности импульсов первой и второй гармоник титан-сапфирового лазера I = 4 х 10аВт/см2. (в) — нормированная спектральная плотность излучения после прохождения слоя воздуха толщиной 25 см при входноіі интенсивности импульсов первой и второй гармоник титап-сапфирового лазера I — 2.1 х 1012Вт/см2
стями I = 4 х 1011 Вт/см2 (С = 0.35,77 = 0.08).При таких интенсивностях, нелинейность оптической среды определяется в основном безынерционным кубичным по полю откликом (С > Н). Как видно из рисунка, в слое воздуха толщиной 25 см уширение спектра импульса такой интенсивности в длинноволновую область спектра выражено слабо
На рис.5(в) приведен спектр излучения после прохождения слоя воздуха той же толщины, но при большей входной интенсивности I = 2.1 х 1012 Вт/см2 {С1-= 1.77, Н = 1.9). При такой интенсивности Н > (7, т.е. начинает доминировать нелинейность оптической среды плазменной природы. Как видно из рисунка, в среде с плазменной нелинейностью эф-
(С/Отах < 10-3).