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       自1960年激光問世以來,科學(xué)家一直對超短激光脈沖、超快過程及超快現(xiàn)象展開了研究，經(jīng)過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）對電子設(shè)備有極強(qiáng)的破壞力，由此引發(fā)了科學(xué)家對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。這是因為太赫茲電磁脈沖正是由超短激光脈沖選通半導(dǎo)體光導(dǎo)開關(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)國家的研究機(jī)構(gòu)，都相繼開展了對太赫茲技術(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)生方法和檢測手段，科學(xué)家對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有獲得較全面研究并很好加以利用的最后一個波譜區(qū)間，是人類目前尚未完全開發(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)了對太赫茲輻射的機(jī)理、檢測、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、國家安全等領(lǐng)域，具有重大的科學(xué)價值和廣闊的應(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應(yīng)的熱能等價于3-100K的溫度范圍，這將產(chǎn)生兩個重要結(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源太赫茲波成像（盡管需要復(fù)雜的探測器）；二是有望直接發(fā)射太赫茲波的遠(yuǎn)紅外量子級聯(lián)（QC）二極管激光器，必須抵消激光上能級的熱致粒子數(shù)分布，因此，量子級聯(lián)二極管激光器，通常在低溫下工作，且其發(fā)射頻率不會低于2THz（盡管已有室溫量子級聯(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，如將兩束波長相近的激光，入射到由嵌入到低溫生長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，半導(dǎo)體碑化鐐中就會產(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，因為這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1000GHz,不存在模跳變現(xiàn)象。通過選擇具有恰當(dāng)波長差的兩個二極管激光器，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)超過了35dBoDFB激光器的優(yōu)點是能以兆赫茲甚至亞兆赫茲的精度對激光頻率進(jìn)行控制，同時還能將太赫茲波線寬維持在僅1.2MHz,對應(yīng)的時間尺度長達(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)部電場加速，這種暫態(tài)電流能夠產(chǎn)生寬光譜電磁場。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，可以在800nm及電信用1550nm波長處發(fā)揮作用。