- 學位論文
嘗試利用光在布魯斯特角入射光學接觸砷化鎵產生兆赫波
Attempt on THz generation in optically-contacted GaAs with Brewster angle pumping
摘要
一般常見產生兆赫波的方法是，將pump與signal光源垂直入射準相位匹配(Quasi-Phase-Matched, QPM)非線性晶體來產生兆赫波，而我們提出的方法是利用橫向偏振pump(signal)光源，以布魯斯特角入射準相位匹配(Quasi-Phase-Matched, QPM)光學接觸GaAs(optically-contacted GaAs, OC-GaAs)，利用差頻(Difference Frequency Generation, DFG)的非線性頻率轉換原理來產生兆赫波。希望能藉由這個方法，降低準相位匹配(Quasi-Phase-Matched, QPM)光學接觸GaAs(optically-contacted GaAs, OC-GaAs)接面處air-gap和端面處的反射損失，藉由提高pump與兆赫波的穿透率，來提高兆赫波的轉換效率。而pump(signal)入射角與極化方向對於有效非線性係數(effective nonlinear coefficient)的影響，也會在接下來的章節做說明。當pump(signal)以布魯斯特角73度入射到準相位匹配(Quasi-Phase-Matched, QPM)光學接觸GaAs(optically-contacted GaAs, OC-GaAs)時，必須要旋轉GaAs的晶格方向，使此晶格方向與pump(signal)極化方向之間的夾角為33.5度，才能得到最大的有效非線性係數。而準相位匹配(Quasi-Phase-Matched, QPM)光學接觸GaAs(optically-contacted GaAs, OC-GaAs)接面處air-gap和端面處所造成的反射損失，將會利用橫向偏振光測量1片和6片GaAs在不同入射角時的穿透率變化來做說明，並且在入射角為布魯斯特角時，air-gap和端面處所造成的反射損失將可以被消除。同時於此論文也利用非線性耦合方程式(nonlinear coupled wave equations)來計算理論的轉換效率，並且比較在垂直入射與布魯斯特角入射時，兆赫波轉換效率的差異。但在實際的實驗中，經過反覆的量測後，還是沒辦法量測到兆赫波的訊號。在確定實驗架構上沒有問題的情況下，思考了幾個實驗上可能的問題，例如pump(signal)的光強度，pump(signal)與兆赫波的交互作用長度 (interaction length) ，以及兆赫波的光束品質(M2)，發散角和全反射的問題，將會在本論文最後做一些討論，並提出一些建議來改善這些問題。