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太赫兹(THz)波,又称为远红外波或亚毫米波,是处于微波和红外波之间的电磁波,具有携带信息量丰富、亚皮秒脉宽、高时空相干性、低光子能量等特性。近年来,随着太赫兹技术的不断发展,太赫兹科学逐渐在无线通信、成像、雷达以及国防安全等领域呈现出非常广阔的应用前景。有效调制太赫兹辐射是实现太赫兹技术很多应用的基础,比如,在通信、信号处理和材料控制上需要时间波形的脉冲串,在遥感和材料描述上需要宽带的太赫兹脉冲,成像上需要可调谐的窄带太赫兹脉冲,等等。目前太赫兹科学还处于发展之中,太赫兹波的调制手段相对比较匮乏,这极大地限制了太赫兹技术的应用。本论文主要从三个方面研究了太赫兹波的相关调制技术,具体研究内容如下:(1)磁场对太赫兹辐射的控制利用光整流方法在光折变周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体和掺镁的周期性极化铌酸锂(PP Mg: LN)晶体中产生窄带连续太赫兹波,通过改变外加磁场的大小和方向,实现了磁场对PPLN晶体中产生的连续太赫兹波振幅和寿命的有效控制。随着外加磁场的增强,在PPLN晶体中产生的连续THz波的振幅和寿命都随之减小。当外加磁场足够强时,PPLN晶体中产生的连续THz波将完全被抑制。(2)光激发对太赫兹辐射的调制利用光泵浦太赫兹探测技术,研究THz波在半导体界面间的传输行为。通过改变激发光强从而改变样品表面的载流子浓度,实现对THz透射/反射的有效调制。我们选取两类样品,一类是块体半导体,一类是薄膜半导体。对于块体半导体,在外加中心波长为800nm的光激发时,成功实现了对宽带THz波时域谱的调制:包括对入射THz脉冲振幅和相位的调制,以及THz波次级反射峰的抗反射调制。对于薄膜半导体,以400nm光激发时,研究了激发光对THz波透射谱的调制,得到响应时间为5ps,调制深度在60%以上的超快控制,这为THz波在超快开关方面的应用开辟了新思路。(3)太赫兹波对表面等离子体极化激元(SPP)的相干控制研究研究了两束THz波作用于两维金属孔,通过改变两束THz脉冲的时间延迟实现对表面等离子体极化激元(SPP)的相干控制。不同的两维金属孔结构,支持不同频率的SPP:随着孔的减小,激发SPP的共振频率逐渐向高频移动,且激发SPP的寿命逐渐增长。通过改变两束THz脉冲的时间间隔,也即两SPP的相位差,实现对SPP振幅的加强和削弱。当两束THz脉冲的时间间隔是SPP周期的整数倍时,SPP振幅得到加强,其强度是原来的两倍。当两束THz脉冲的时间间隔是SPP半周期的奇数倍时,SPP振幅得到抑制,其强度基本为零。通过相干控制实验能够有效的控制太赫兹波段SPP的强度。本实验为控制各种THz亚波长周期结构的SPP提供了一种普遍方法,也为进一步实现THz的“0”“1”编码奠定了很好的基础,为太赫兹波在通信与信息处理的应用开辟了新思路。