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碲化鋅的光整流效應產生兆赫波之頻譜研究
Thesis

碲化鋅的光整流效應產生兆赫波之頻譜研究

郭適豪
Masters, 國立清華大學, 電子工程研究所
2002

Abstract

兆赫輻射 光整流 碲化鋅 激發探測系統 超快脈衝雷射 飛秒雷射 Terahertz Optical rectification ZnTe pump-probe system ultra-fast pulse laser femto-second pulse laser
以電光晶體的光整流來產生紅外線輻射的歷史可追溯到1971年,Y. R. Shen用Nd +短脈衝雷射入射 LiNbO3,利用二階非線性效應的光整流項,產生遠紅外輻射。Shen指出,出射後的紅外輻射會受到晶體內Fabry-Perot效應的影響,而在頻譜上的特定頻率間隔處存在峰值。 目前最常用短脈衝雷射產生兆赫波的方式有兩種:一是以短脈衝雷射照射大孔徑光導天線,雷射脈衝打在光導開關的瞬間,在半導體的內部產生光激載子,這些載子受到外加電場的加速而成為光電流,這個隨時間變化的電流脈衝即輻射出兆赫電磁波。另一法則是利用脈衝雷射在非線性晶體中的光整流效應而輻射出電磁波。在我們的實驗中,當我們用ZnTe當emitter時,得到的頻譜為記載於圖 4-1,其高頻峰值出現在2.63THz左右,以往也有一些文獻有此現象的記載。 在2001年時,本實驗室的林福星學長利用ZnTe來做光整流輻射源,同時以不同厚度(230um以及2000um)的ZnTe作為detector EO時,發現兩者的頻譜,均存在一在2.63THz的峰值,同時陳堂偉以InP為emitter,ZnTe為deterctor EO時亦有此特徵的頻譜峰值現象。此明顯地不同於Shen所看到Fabry-Perot效應,頻譜峰值位置會隨著晶體厚度而變化,故造成2.63THz的峰值並不是Fabry-Perot效應,而是其他的可能因素。本論文的目的就是試著探就以ZnTe光整流產生兆赫輻射,所觀察到的這個特性頻譜峰值強度之由來,並嘗試著分別以定性分析與定量微觀上解釋其原因。

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