Генерация и детектирование терагерцового излучения при накачке периодически поляризованных кристаллов фемтосекундными лазерными импульсами

• Автор: Ковалев, Сергей Павлович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Генерация импульсов терагерцового излучения при накачке периодически поляризованных кристаллов фемтосекундными лазерными импульсами
1.1. Методы генерации терагерцового излучения
1.2. Оптическое выпрямление фемтосекундных лазерных импульсов
1.3. Метод фемтосекундной накачки-зондирования
1.4. Периодически поляризованные кристаллы 1дЛг60з
1.5. Экспериментальная установка
1.6. Измерение спектров генерации импульсов терагерцового излучения в кристаллах РРЬМ
1.7. Заключение по главе №1
Глава 2. Детектирование импульсов терагерцового излучения при накачке периодически поляризованных кристаллов
фемтосекундными лазерными импульсами
2.1. Методы детектирования терагерцового излучения
2.2. Электро-оптическое детектирование импульсов терагерцового излучения
2.3. Метод эллипсометрии
2.4. Пробно-энергетический подход
2.5. Электро-оптическое детектирование смешанного типа
2.6. Экспериментальная установка
2.7. Детектирование импульсов терагерцового излучения кристаллами ниобата лития с ростовой доменной структурой
2.8. Заключение по главе №2
Глава 3. Измерение дисперсионных характеристик кристаллов ЫКЬОз и Мд ЫИЬОз в терагерцовом диапазоне
3.1. Спектроскопия рассеяния света на поляритонах
3.2. Частотно-угловые спектры рассеяния света на поляритонах кристаллов ЫЫЪО?, в терагерцовом диапазоне холостых частот
3.3. Метод трёхволновой интерференции
3.4. Экспериментальная установка для измерения частотно-угловых спектров рассеяния света на поляритонах в терагерцовом диапазоне частот холостого излучения
3.5. Измерение действительной и мнимой части диэлектрической проницаемости кристаллов ГгАбОз и Мд : ЫЫЬОз

3.6. Заключение по главе №3
Заключение
Литература

Введение
Электромагнитное излучение терагерцового диапазона лежит между инфракрасной и СВЧ областями и соответствует частотам от 0.1 ТГд до 10 ТГц. В последнее время исследования в данном диапазоне переживают бурное развитие в связи с многочисленными возможными применениями. Первоначально интерес был вызван проблемами астрофизики и спектроскопии. Спектр излучения чёрного тела при температуре от 4 до 100 К лежит преимущественно в терагерцовом диапазоне. Так как большинство областей вселенной имеет низкую температуру, то терагерцовая спектроскопия является наиболее важной для изучения процессов Большого взрыва, образования и эволюции галактик и планет; более половины светимости вселенной принадлежит данной области частот [1]. Так, например, измерение поляризационного состояния реликтового излучения, лежащего преимущественно в диапазоне 100 - 300 ГГц, позволяет исследовать первичную структуру вселенной, образованную более 14 миллиардов лет назад [2].
Другой важной задачей является характеризация вещества. Колебательные и вращательные моды крупных молекул и их ансамблей лежат в терагерцовом диапазоне. Поэтому терагерцовая спектроскопия может быть использована для определения как самого вещества, так и его структурных модификаций, что особенно важно в медицине и фармакологии. В работе [3] были продемонстрированы на примере гидрохлорида ранитидина возможности терагерцовой спектроскопии для исследований свойств лекарственных средств и определения их полиморфов. В [4, 5] были изучены распространённые лекарственные средства методом импульсной терагерцовой спектроскопии и продемонстрированы преимущества использования данного частотного диапазона при идентификации различных кристаллических и аморфных фаз вещества. Преимущества терагерцовой спектроскопии заключаются в прозрачности многих веществ в данном диапазоне и наличии характерных собственных частот лекарственных, взрывчатых, биологических веществ. Так же, терагерцовое излучение является не ионизирующим (энергия фотона порядка мэВ), что является особенно важным при использовании в системах безопасности и при исследовании органических соединений.
В работах [6, 7] исследовались возможности применения терагерцовой спектроскопии для диагностики биологических молекул, клеток и тканей. Показано, что спектры пропускания биологических объектов, таких как ДНК, РНК, аминокислоты, белки и др., имеют характерные “отпечатки” в данном диапазоне, и могут служить для их анализа. Так как наличие воды уменьшает глубину проникновения терагерцового излучения, в [8] было продемонстрировано увеличение чувствительности при исследовании спектров отражения от биологических объектов. Спектры отражения здоровой ткани и ткани с раковой опухолью имеют существенные отличия в терагер-

Рис. 1.3: Экспериментальная установка №1, для измерение спектров генерации импульсов терагерцового излучения в периодически поляризованных кристаллах ЬгМЬО и Мд : ЫА!ЬОл. СД - светоделитель, МП - механический прерыватель лазерных импульсов, ЛЗ - линия задержки, ПЗ -параболлические металлические зеркала, ві - кремниевая пластина, ПГ -поляризационная призма, ФД - фотодетектор, г и Те - пластина телурида цинка со срезом <110>, РРЬИ - периодически поляризованный кристалл ниобата лития, ЛІ, Л2 - фокусирующие линзы.