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       自1960年激光問(wèn)世以來(lái),科學(xué)家一直對(duì)超短激光脈沖、超快過(guò)程及超快現(xiàn)象展開(kāi)了研究，經(jīng)過(guò)30多年的不懈努力，已取得了很大的進(jìn)展，現(xiàn)利用克爾透鏡鎖模鈦寶石激光器可產(chǎn)生短至5fs的激光脈沖。這種超短激光脈沖，已在物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、工業(yè)及軍事領(lǐng)域有著廣泛而現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用。除了激光脈沖，人們發(fā)現(xiàn)，最早從核爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)電磁脈沖（脈寬在ns量級(jí)）對(duì)電子設(shè)備有極強(qiáng)的破壞力，由此引發(fā)了科學(xué)家對(duì)超短電磁脈沖的研究。在該領(lǐng)域中，太赫茲電磁脈沖的產(chǎn)生技術(shù)及應(yīng)用受到了人們極大的關(guān)注。這是因?yàn)樘掌濍姶琶}沖正是由超短激光脈沖選通半導(dǎo)體光導(dǎo)開(kāi)關(guān)后產(chǎn)生的；另一原因是太赫茲電磁脈沖在很多基礎(chǔ)研究、工業(yè)應(yīng)用及軍事領(lǐng)域有相當(dāng)重要的應(yīng)用。因此，世界上很多先進(jìn)國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)，都相繼開(kāi)展了對(duì)太赫茲技術(shù)的研究，目前已取得了很多重要成果。

太赫茲波的產(chǎn)生

      所謂太赫茲（THz=10l2Hz）波是指頻率在0.1?10THz（波長(zhǎng)為30pn?3mm）之間的電磁波，它在電磁波譜上位于微波和紅外線之間，其頻率范圍是處于電子學(xué)和光子學(xué)的交叉區(qū)域。在20世紀(jì)80年代中期以前，由于缺乏有效的產(chǎn)生方法和檢測(cè)手段，科學(xué)家對(duì)該波段電磁輻射性質(zhì)的了解非常有限，是電磁波譜中唯一沒(méi)有獲得較全面研究并很好加以利用的最后一個(gè)波譜區(qū)間，是人類目前尚未完全開(kāi)發(fā)的電磁波譜"空隙”區(qū)。

近十幾年，伴隨著一系列的新技術(shù)、新材料的發(fā)展和應(yīng)用，尤其是超快激光技術(shù)的發(fā)展，為太赫茲波脈沖的產(chǎn)生提供了穩(wěn)定可靠的激發(fā)光源，從而極大地促進(jìn)了對(duì)太赫茲輻射的機(jī)理、檢測(cè)、成像和應(yīng)用技術(shù)的研究和發(fā)展。在科學(xué)上曾被稱為“太赫茲空白”的這一波段，已經(jīng)迅速成為一門新的極具活力的前沿領(lǐng)域。

        由國(guó)內(nèi)外的研發(fā)成果表明，太赫茲技術(shù)在物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)學(xué)、信息、通信、國(guó)家安全等領(lǐng)域，具有重大的科學(xué)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，尤其可在安防領(lǐng)域大顯身手。

        由于太赫茲波頻率對(duì)應(yīng)的熱能等價(jià)于3-100K的溫度范圍，這將產(chǎn)生兩個(gè)重要結(jié)果：一是室溫物體以及有機(jī)活體在某種程度上能夠發(fā)出太赫茲輻射，這一特性己被用于無(wú)源太赫茲波成像（盡管需要復(fù)雜的探測(cè)器）；二是有望直接發(fā)射太赫茲波的遠(yuǎn)紅外量子級(jí)聯(lián)（QC）二極管激光器，必須抵消激光上能級(jí)的熱致粒子數(shù)分布，因此，量子級(jí)聯(lián)二極管激光器，通常在低溫下工作，且其發(fā)射頻率不會(huì)低于2THz（盡管已有室溫量子級(jí)聯(lián)激光器，但它們發(fā)射頻率通常高達(dá)35?70THz）。0.5?5THz波段，被看成激光技術(shù)領(lǐng)域，利用光電子方法使用飛秒激光器或輸出近紅外光的可調(diào)諧二極管激光器，連同光混頻器、光導(dǎo)開(kāi)關(guān)或非線性晶體，可將激光輸出轉(zhuǎn)化為太赫茲波。顯然，使用不同的方法可以得到寬帶脈沖或頻率分辨的連續(xù)太赫茲波，其具體產(chǎn)生如下所述。

1.連續(xù)波太赫茲輻射的產(chǎn)生

        通過(guò)光混頻可得到可調(diào)諧連續(xù)波（CW）太赫茲輻射，如將兩束波長(zhǎng)相近的激光，入射到由嵌入到低溫生長(zhǎng)的碑化傢中的金屬螺旋線構(gòu)成的天線上，而天線的核心是呈交叉手指結(jié)構(gòu)的光混頻器，這雙色激光束就聚焦在光混頻器上。當(dāng)天線受到光照時(shí)，半導(dǎo)體碑化鐐中就會(huì)產(chǎn)生  

        自由載流子，從而在金屬電極上產(chǎn)生振蕩的光電流，天線就將光電流轉(zhuǎn)換為新的太赫茲波，其頻率為兩束激光頻率之差。

        實(shí)際上，用于產(chǎn)生連續(xù)波太赫茲輻射的理想激光源是近紅外分布反饋（DFB）二極管激光器，因?yàn)檫@種二極管激光器能夠在850-860nm獲得高功率、窄線寬輸出，其調(diào)諧范圍超過(guò)1000GHz,不存在模跳變現(xiàn)象。通過(guò)選擇具有恰當(dāng)波長(zhǎng)差的兩個(gè)二極管激光器，可在0?2THz或1?3THz之間獲得連續(xù)可調(diào)的太赫茲波頻差.

        最新的雙色二極管激光器釆用光纖元件進(jìn)行光束合并與傳送，具體使用保偏2x2光纖耦合器能在光混頻器中獲得必要的光束重疊。一般，每個(gè)雙色光纖的輸出功率約為60mW,這意味著太赫茲波的功率為50?1000nW,這對(duì)于光譜應(yīng)用已經(jīng)夠用，并且光電流輸岀的信噪比已經(jīng)超過(guò)了35dBoDFB激光器的優(yōu)點(diǎn)是能以兆赫茲甚至亞兆赫茲的精度對(duì)激光頻率進(jìn)行控制，同時(shí)還能將太赫茲波線寬維持在僅1.2MHz,對(duì)應(yīng)的時(shí)間尺度長(zhǎng)達(dá)80ms。

2.脈沖太赫茲波輻射的產(chǎn)生

         利用飛秒激光可以產(chǎn)生超快寬帶太赫茲波輻射，這種方案同樣需要將激光輸出聚焦到上述的半導(dǎo)體天線上，它所產(chǎn)生的自由載流子隨后被外加或者內(nèi)部電場(chǎng)加速，這種暫態(tài)電流能夠產(chǎn)生寬光譜電磁場(chǎng)。通常，釆用近紅外波段100企的激光脈沖，可以獲得4~5THz的光譜帶寬。不同的天線設(shè)計(jì)，可以在800nm及電信用1550nm波長(zhǎng)處發(fā)揮作用。