teaco2激光泵浦ch3f气体thz激光器初步研究

硕士学位论文
TEA CO2激光泵浦CH3F气体THz激光器初
步研究
PRELIMINARY STUDY OF METHYL FLUORIDE GAS TERAHERTZ LASER PUMPED BY
TEA CO2 LASER
陈惠颖
哈尔滨工业大学
2013年7月
国内图书分类号：TN248.2+2 学校代码：10213
国际图书分类号：533.951 密级：公开
工学硕士学位论文
TEA CO2激光泵浦CH3F气体THz激光器
初步研究
硕士研究生：陈惠颖
导师：任德明教授
申请学位：工学硕士
学科：物理电子学
所在单位：航天学院
答辩日期：2013年7月
授予学位单位：哈尔滨工业大学
Classified Index: TN248.2+2
U.D.C: 533.951
Dissertation for the Master Degree in Engineering
PRELIMINARY STUDY OF METHYL FLUORIDE GAS TERAHERTZ LASER PUMPED BY TEA CO2
LASER
Candidate：Chen Huiying
Supervisor：Prof. Ren Deming
Academic Degree Applied for：Master of Engineering Speciality：Physical Electronics
Affiliation：School of Astronautics
Date of Defence：July, 2013
Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
太赫兹波段是宏观电子学到微观光子学的过渡区域，因其有许多独特的性质，使其在国家安全、环境探测、军事及通信等领域具有重大的学术价值和广阔的应用前景。

本论文采用TEA CO2脉冲激光器作为泵浦源，CH3F（氟甲烷）作为工作介质，从理论和实验上对TEA CO2激光器9P(20)支线泵浦CH3F分子产生的496μm 超辐射THz做了初步研究。

理论上：介绍了光泵CH3F产生496μm THz辐射的基本原理，给出了496μm 辐射的相关能级结构；根据激光辐射跃迁的三能级速率方程理论，计算了热平衡状态和非平衡状态下吸收系数和增益系数；证明了速率方程理论模型的可行性；用Matlab程序理论仿真了泵浦能量、CH3F工作气压和激光腔长对泵浦光吸收特性的影响。

实验上：搭建了TEA CO2激光泵浦CH3F超辐射THz激光系统，获得了频率为0.605THz，波长为496μm，最大能量为0.29mJ的太赫兹辐射；得到了基横模和多横模泵浦条件下泵浦光经过CH3F介质的透过率曲线，其与仿真曲线吻合；利用狭缝法，给出了基横模与多模泵浦时496μm THz光斑的形状和尺寸；给出F-P干涉仪测波长的原理，测量了THz辐射波长；测量了泵浦光和THz辐射的波形和脉宽，给出THz脉冲和泵浦脉冲的时序关系。

结合理论和实验研究，改变泵浦模式、泵浦能量、CH3F工作气压分析了THz辐射的工作特性，主要包括：固定工作气压，THz能量和泵浦能量的关系；固定泵浦能量，THz能量与CH3F气压的关系；不同泵浦能量、泵浦模式对CH3F最佳工作气压的影响；不同泵浦模式对THz辐射能量和量子效率的影响。

关键字：太赫兹；光泵浦；CH3F；496μm
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Abstract
Terahertz is the electronics to photonics transition, it's unique properties make it academic valuable and promising in national security, environmental detection, military, communications and other fields. This paper do some preliminary researches on the 496μm super-radiant THz in both theory and experiment which pumping methylfluoride by TEA CO2 laser 9P(20) line.
In the theory, the mechanism and level structure of optical pumping methylfluoride 496μm radiation has been introduced.Based on three-level rate equation theory, absorption coefficient and gain coefficients of thermal equilibrium and non-equilibrium were solved, the feasibility of the theoretical model was demonstrated. Simulated pump energy, pressure, laser cavity length influencing on 496μm THz radiation characteristics with matlab.
In the experiment, a super-radiant THz laser system was successfully built and 0.605THz, 496μm, 0.29mJ terahertz radiation was obtained. The pump laser transmittance curves were measured under the fundamental transverse and multi-transverse mode, these experimental results matched the simulation results well. The energy distribution and spot diameter of 496μm THz radiation was given by the slit method. A F-P interferometer wavelength measurement device was built, which was used to measure the 496μm wavelength. The waveforms and pulse width of the pump laser and THz radiation, the timing relationship between them were obtained. Combined with theoretical and experimental studies, we researched THz operating characteristics by changing pump mode, pump energy, methyl fluoride operating pressure, including: the relationship between THz radiation energy and the pump energy when the operating pressure is fixed; The relationship between THz radiation and methyl fluoride operating pressure at the fixed pump energy; Different pump energy, pump mode influence on methyl fluoride optimum operating pressure; Different pump mode influence on THz radiation energy and quantum efficiency.
Keywords: Terahertz; optical pumping; CH3F; 496μm
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目录
摘要 (I)
Abstract ............................................................................................................................. I I 第1章绪论 .. (1)
1.1 THz波研究的目的和意义 (1)
1.2 THz源简介 (2)
1.3 光泵浦THz气体激光器的国外研究状况 (3)
1.3.1 探索发现新的工作介质和新谱线 (3)
1.3.2 连续光泵浦THz气体激光器的发展 (5)
1.3.3 脉冲光泵浦THz气体激光器的发展 (5)
1.4 光泵浦THz气体激光器的国内研究状况 (7)
1.5 主要研究内容 (8)
第2章光泵浦THz激光的理论研究 (9)
2.1光泵浦THz激光速率方程理论模型 (9)
2.1.1 激光理论简介 (9)
2.1.2 速率方程理论模型的建立 (10)
2.1.3 速率方程理论模型的分析与讨论 (13)
2.1.4 速率方程理论仿真与分析 (16)
2.2 496μmTHz激光的理论仿真与结果分析 (19)
2.2.1 相关参数的计算 (19)
2.2.2 工作介质吸收特性仿真与分析 (20)
2.2.3 最佳腔长仿真与分析 (21)
2.3 本章小结 (23)
第3章光泵浦496μm THz激光器实验研究 (24)
3.1 光泵浦超辐射THz激光系统装置 (24)
3.2 CH3F分子吸收特性研究 (25)
3.2.1 基横模泵浦下的吸收特性研究 (25)
3.2.2 多横模泵浦下的吸收特性研究 (27)
3.3 泵浦光和496μm THz激光光斑测量 (28)
3.3.1 泵浦光光斑测量 (28)
3.3.2 THz激光光斑测量 (29)
3.4 泵浦光和496μm THz激光脉宽测量 (31)
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3.5 496μmTHz辐射的波长测量 (34)
3.5.1 波长测量的原理 (34)
3.5.2 F-P干涉仪测量THz波长 (35)
3.6 本章小结 (37)
第4章影响THz能量输出因素的实验研究 (38)
4.1 引言 (38)
4.2 不同泵浦模式与496μm THz输出的关系 (38)
4.2.1 多横模泵浦THz输出能量的研究 (38)
4.2.2 基横模泵浦THz输出能量的研究 (43)
4.3 多横模与基横模泵浦的比较 (46)
4.3.1 最佳气压和输出能量的比较 (46)
4.3.2 能量转化效率的比较 (47)
4.3.3 量子效率的比较 (49)
4.4 本章小结 (50)
结论 (52)
参考文献 (54)
攻读学位期间发表的学术论文 (60)
哈尔滨工业大学硕士学位原创性声明 (60)
致谢 (61)
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第1章 绪论
1.1 THz 波研究的目的和意义
太赫兹波（或称太赫兹辐射，T-射线，亚毫米波，远红外辐射）通常简称为THz ，是指频率在0.1-10THz(1THz=1012Hz)，波长在3000-30μm 之间的电磁辐射区域。

该电磁辐射区域在上世纪80年代中后期才被正式命名为THz ，之前在光学领域称其为远红外射线。

如图1-1所示，在频率上THz 与左右两侧的毫米波和红外射线均有所重合，在能量上THz 波位于电子与光子之间，是宏观电子学到微观光子学的过渡区域。

显然，THz 波在电磁波谱中占有很特殊的位置，但是由于一直缺乏有效的THz 波源，使该区域长期以来没有得到充分的研究和应用，形成了所谓的“THz 空隙(THz gap)”。

图1-1 电磁波谱
Fig1-1 The electromagnetic spectrum
THz 波相较于电磁波谱上其他波段来说有许多独特的性质，这些性质主要包括：(1)THz 波的光子能量很低，只有毫电子伏特。

(2)许多有机分子的振动和转动频率都处在THz 波段，在该波段表现出很强的吸收和色散特性。

(3)THz 波能以低损的状态穿透多种物质。

(4)THz 波通信传输容量大，时域频谱信噪比很高，适用于无线通信和成像。

(5)THz 波段带宽很宽(0.1-10THz)。

(6)脉宽很窄（可达飞秒级），典型脉宽在ps 级。

THz 技术的这些特点，使其在国家安全、环境探测、生物医学、天文观测、军事及通信等领域具有重大的学术价值和广阔的应用前景。

国家安全：THz 波的强透射力以及低辐射能量使其在检测毒品，公共场所安全检查等方面成为一种全新的公共安全监控技术[1-2]；又由于THz 波既可用于成像，又可进行波谱分析，所以利用它可以有效地识别并检测出毒品、危险品等。

环境探测：THz 波技术能够对固、气、液三态及火焰等介质的电、声学特性及化学组成成分进行研究分析。

可利用THz 波穿透雾气来检测出气体中的有毒分 100 103 106 109 1012 1015 1018 1021 1024 电子学 THz 空隙 光子学
微波 可见光 x 射线 射线
频率Hz
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子，因此可用于环境污染监控检测；另外，由于大气层中氧气、水、氮化物等成分都对THz波有一定的吸收，故可以利用卫星携带THz探测器[3]来监测大气中气体含量及其分布以达到监测全球气候变暖问题的目的。

生物医学：THz波光子能量相较于X射线光子能量低很多，不会对物质引起光电离和损伤，另外，结合着THz成像技术的应用，THz波在诊断疾病、医学检查等方面上的应用被一致看好。

再者，由于很多有机分子转动和振动频率都在THz 范围，利用THz波可以得到大量的分子和材料信息，故而能通过THz波来检测分析各种药品的物理[4]、化学、生物成分[5]及波谱特性等重要信息来对药品的质量进行检测和控制。

天文观测：由于THz波与卫星结合可实现空间成像[6]，所以其在天文学上也占有极为重要的地位。

此外，还可以根据大气动力学原理对星际、星系际大气分子特征谱以及行星和小星体进行研究，利用THz来完成许多天文方面的应用[7]。

军事以及通信：THz波技术在军事以及无线通信技术[8]方面也有很广阔的应用前景。

由于THz通信传输容量大，可提供比目前最快的超宽带技术快百倍甚至千倍的无线传输速率，所以它在无线通信方面具有巨大的优势。

此外，根据专家预测，无线THz网络也终将会代替眼下的无线局域网或者蓝牙技术，变为短距离无线通信的主力军[9]。

另外，THz的频谱非常宽，可覆盖目前隐身技术不能对抗的波段，因此它又能探测隐身目标，并且利用THz成像技术可以获得隐身目标的图像。

综上所述，THz科学是科学技术发展中又一重要基础问题，它不仅可以为科学研究提供强有力的新方法，具有非常重要的学术价值，还将对各国国民经济的发展起着显著的促进作用。

目前各国科技以及经济发展都要求创新，与此相适应基于THz技术的新一代信息产业、国防建设、国家安全和相关的民用及军事经济产业也在蓬勃发展。

近些年来，世界各国也都对THz波的相关研究给予极大的关注及支持，并开展了多个重大的国家级或者国际合作的研究计划，到目前这些工作已经取得了一些突破性的成果，有些已经走出了实验室具备了实用价值。

对于该领域的研究，我国也在近些年来在THz研究的理论和实验方面获得了一些重要成果和经验，为日后我国对THz技术的研究和应用打下了扎实有力的基础。

1.2 THz源简介
由于THz所处电磁波谱中的独特位置，所以产生THz的方式也有两种，即：电子学方法和光学方法[10]。

电子学方法主要包括：THz量子级联激光器、利用自由电子激光器产生THz辐射、基于高能加速器的THz辐射源以及利用电子学振荡器频率转化得到THz辐射。

光学方法主要包括光泵浦气体产生THz辐射，利用超
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短激光脉冲产生THz辐射（包括光导天线技术、光整流技术、半导体表面技术）、利用非线性频率变换（差频技术、参量振荡器）产生THz辐射。

上述各种产生THz 辐射的方式中，自由电子激光器输出功率水平最高，但是它结构复杂、昂贵、难以普及，有些方式如（差频技术、参量振荡器）虽然结构简单易操作，但是输出功率很弱而满足不了实际需要。

采用光泵浦方式的THz气体激光器的优势：(1)光泵浦THz气体激光器结构相对简单，容易实现，是理想的实验工具；(2)光泵浦THz气体激光器泵浦机制理论研究相对成熟，具有比较完善的理论模型体系[11-17]；(3)光泵浦THz气体激光器可实现多波长输出；(4)光泵浦THz气体激光器可以以连续或脉冲方式工作，输出功率高（脉冲输出峰值功率最大可达10MW，连续输出功率超过1W[18])，且其覆盖频率范围很宽；(5)容易实现高集成度和小型化，目前最小的光泵浦THz气体激光器可短于10cm[19]。

(6)覆盖频谱宽。

综上所述，相较于其他的产生THz辐射的方式，光泵浦THz气体激光器是一个折中的选择，它输出能量大、覆盖频谱宽、技术成熟，因此到目前为止，光泵浦THz气体激光器仍是产生THz激光最常用而且实用的方法。

目前，作为光泵浦THz气体激光器的泵浦源，CO2激光器仍是最常用也是相对成熟的选择。

所以，光泵浦THz气体激光器常是以CO2激光器激励可以产生THz 辐射的气体工作介质，继而产生THz激光。

1970年，Beaulieu等人[20]实现的TEA CO2激光器（横向激励大气压CO2激光器）问世，脉冲TEA CO2激光器具有很多优点：带宽大、峰值功率高、功率能量大、效率高、成本低。

正是它的问世促进了光泵浦脉冲THz激光器的飞快发展。

1.3 光泵浦THz气体激光器的国外研究状况
1970年，第一台光泵浦THz气体激光器在贝尔电话实验室诞生[21]。

美籍华裔学者张道源(T.Y.Chang)采用可调谐连续波CO2激光器泵浦甲基氟(CH3F)，得到了波长为452μm，496μm和541μm的THz激光。

随后，各国的科研人员相继开始对这一全新领域进行研究探索，主要集中在以下几个方面：(1)探索发现新的工作介质和新谱线。

(2)连续光泵浦THz气体激光器的发展。

(3)脉冲光泵浦THz气体激光器的发展。

1.3.1 探索发现新的工作介质和新谱线
自1970年之后，国内外的科研人员已经发现了数十种可以产生THz激光的工作介质，并通过激励它们得到了几千条激光谱线，这些激光谱线几乎覆盖了整个
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THz波段。

THz激光工作介质具有两个显著特点：一是红外吸收系数尽量大且分子有很大的永久偶极矩；二是确保激发振动态能被耦合到同一振动能级的许多其他转动能级并能快速的弛豫到基态，很多摩尔质量小的多原子分子都满足这两个条件。

最常用的光泵远红外气体激光的工作物质有：甲基卤化物(CH3X)及其同位素分子、甲醇(CH3OH)及其同位素分子、重水(D2O)、氨气(NH3)、氰化氢(HCN)等。

1974年，Keilmann等人[22]第一次利用CO2激光泵浦D2O气体，发现了波长为385μm的激光谱线，随后这支谱线被广泛应用于等离子体温度测量。

1976年，D.E.Evans等人[23]选用TEA CO2激光器9P(32)支线泵浦D2O分子，获得了波长为66μm的新THz超辐射激光谱线。

1984年，Danly[24]等人用高气压连续可调谐的TEA CO2激光器泵浦CH3F得到了一台波长在250-300μm连续可调谐的THz激光器。

文中指出通过采用高泵浦强度或者其他的工作气体，可以获得波长在150-1000μm区间的基于受激拉曼散射机制的THz激光谱线。

1995年，Schatz W等人[25]通过泵浦CH3F、CH3Cl、CH3Br、CH3I及其同位素分子得到了将近1000条远红外激光谱线，波长范围从40μm一直到毫米区域。

2000年，E.C.C.Vasconcellos等人[26]利用高Q值F-P腔CO2激光器做泵浦源，设计得到了一个满足短波长激光输出的THz激光腔，利用此激光腔在重水介质中发现了两条新谱线，其波长为109.409μm和85.9μm。

2003年，他们又采用连续CO2激光器泵浦13CD3OH[27]介质，获得了波长在45.3-108.9μm范围内的4条新THz 激光谱线。

2007年，L.F.L.Costa等人[28]采用宽带可调谐的13CO2激光器为泵浦源，工作介质选取CH3OH分子，获得了波长在58.1μm-624.6μm区间的12支新的THz激光谱线。

同年，他们又采用相同的泵浦源泵浦CH3OH的同位素分子13CH3OH[29]，得到波长在42.3 μm-717.7μm范围内变化的19条新的THz激光谱线；
2009年，Michael Jackson等人[30]第一次用CH3OH的同位素分子13CHD2OH 作为激光工作分子，发现了8条新THz谱线，其波长在33.8-80.9μm之间，并利用外差法测量了8支谱线的频率，误差精度可达到10-7。

2011年，A.De Michele等人[31]采用脉冲波导CO2激光器泵浦甲基卤化物CH3I 的同位素分子13CD3I，得到了波长跨度800μm的18条新THz激光谱线。

2012年，Michael Jackson等人[32]第一次通过采用CH3OH的同位素分子CH317OH作激光工作分子，CO2激光器作泵浦源，发现了波长在69.7μm-642.9μm 之间的12条新THz激光谱线，并通过实验得到了这12支新谱线的最佳工作气压值和输出强度。

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到目前为止，采用光泵浦技术已经发现了超过五千条的THz激光谱线。

这些谱线的发现对THz激光机理研究、THz激光应用等方面起着至关重要的作用。

1.3.2 连续光泵浦THz气体激光器的发展
第一台光泵浦THz气体激光器就是采用可调谐连续波CO2激光器做泵浦源，甲基氟做工作物质，得到了连续THz激光。

但因受限于各方面的因素，其THz激光的光束质量却不尽如人意。

随后，Danielewicz等人[33]在提高光束质量使光泵浦远红外激光器实用化方面做出了重要贡献。

1975年他们成功研制出对于CO2光束高反射率，对于THz激光部分反射的混合型金属网栅多层介质膜输出镜。

用这种输出镜代替小孔耦合不仅使光束质量大大提高，减小了远场发散角，还能通过改变网栅的结构进而改变输出透过率。

之后各种其他的输出耦合器也逐渐问世[34-37]。

光泵浦THz气体激光器的能量转化效率一般都比较低，主要原因有：(1)工作介质对泵浦场吸收很微弱；(2)气体热效应；(3)激发态对产生的THz激光有一定的吸收。

而最主要的原因则是第一条。

光泵浦THz气体激光器中大概只有10-20%泵浦光被工作介质吸收，其余的都损耗在管壁上。

所以如何提高光泵浦THz气体激光器的能量转化效率是该领域的一个主要研究方向。

目前有效的方法主要包括：(1)设计合理的激光器参数。

1976年，Hodges[38]通过设计适当的波导腔尺寸以及输出镜的耦合小孔直径使20%的红外光子转化为THz输出，并采用了温控装置中和了泵浦吸收和远红外吸收之间的矛盾，使只用100W泵浦能量获得1W连续输出成为可能。

(2)添加适合的缓冲气体。

缓冲气体可以减小振动瓶颈效应，这个效应正是导致工作气体中激发振动能级上积累粒子以致泵浦光吸收效率减小的主要原因。

适当的缓冲气体可以加速激光下能级的粒子向基态振动能级的弛豫，使得在下一个泵浦脉冲来时有足够的粒子将泵浦能量吸收跃迁。

1976年，Chang和Lin[39]通过向激光气体中加入适当的缓冲气体使496μm的THz激光输出能量提高了55%。

1977年，Hodges[40]报道了泵浦功率为30W，输出功率为120mW波长为118.8μm 的光泵浦CH3OH激光器，能量转化效率为0.4%。

相同的支线，1985年由Mansfield 等人[41]采用130W的泵浦能量泵浦掺入缓冲He气得到了830mW的远红外激光输出，能量转化效率提高到0.638%。

1.3.3 脉冲光泵浦THz气体激光器的发展
1974年第一届亚毫米波及其应用国际会议上Coleman等人[42]报道的光泵浦496μm CH3F激光器输出功率就已经超过了当时比较盛行的脉冲放电泵浦气体激光器的功率水平（小于10kW）。

一年之后，Evans等人[43]就已经达到了1MW的水平。

这一突破吸引了更多的科研人员加入到这个领域的研究中来，以期获得更
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高能量的THz输出。

1983年普林斯顿研究小组的Semet等人[44]用700J的CO2泵浦脉冲获得了5J的385μm脉冲，该脉冲仍是截止目前所报道的能量最大的光泵浦THz激光器脉冲。

对于光泵浦THz气体激光器可以分为共振泵浦和非共振泵浦。

共振泵浦是指泵浦辐射频率精确对应着红外吸收跃迁频率，它是在低气压范围内且最佳气压在67Pa以下时最有效的获得远红外激光的方法。

大多数光泵浦THz气体激光器都是共振泵浦，这是因为对于气体工作介质，红外吸收谱线带宽很窄并且吸收率很低，因此需要共振窄带泵浦和较长的作用长度。

当用高强度泵浦辐射泵浦THz激光气体时，即使泵浦光频率和振转跃迁能级所对应的谐振频率没有完全重合，也可以得到THz辐射，这就是非共振泵浦。

非共振泵浦的实质就是受激拉曼散射过程，它是非线性过程且阈值强度大约是MW/cm2，所以需要强脉冲激光器做泵浦源。

受激拉曼散射是高气压范围内且最佳气压在266Pa以上时产生THz激光最有效的方式[45]。

1972年由Fetterman等人[46]就利用受激拉曼散射实现了TEA CO2激光器非共振泵浦NH3 THz激光器，其失谐量达到950MHz。

研究非共振受激拉曼散射机制的理论和实验工作主要由Temkin[47]和DeTemple等人[48]最早开始进行的。

通过研究成果他们还成功搭建了脉冲可调谐CH3F拉曼远红外激光器[49]以及在宽光谱范围连续可调谐的拉曼远红外激光器[50,51]。

最近这些年里，研究人员利用非共振泵浦发现了许多脉冲THz激光谱线，而这些谱线由于泵浦失谐量太大则不能由连续CO2激光器获得。

光泵浦超短(<1ns)THz脉冲激光器的研制也是该领域很重要的一个研究方向，它可以实现高的激光功率密度，并伴随一些全新的物理现象与规律。

然而超短THz 激光脉冲不能由传统的方法得到，原因是：(1)：在THz波长范围内缺少电光材料，除非用锁模或者调Q技术获得超短脉冲。

(2)：光泵浦THz气体激光器是低气压窄带系统[52]，由于在受激介质中产生的光脉冲的持续时间的下限是跃迁线宽的倒数。

因此，只有泵浦脉冲是宽带脉冲时超短THz脉冲才能产生。

能够产生THz短脉冲的包含不同锁模光泵浦技术的超辐射或者受激拉曼辐射，它们可以得到半高全宽为几百ps到纳秒级的波长在151μm-496μm之间的THz脉冲[53-59]。

1979年，Lee 等人[53]采用锁模TEA CO2激光器同步泵浦CH3F和D2O获得了亚纳秒级的496μm 和385μm超短脉冲。

相似的实验装置下Lemley[55]实现了355ps的超短脉冲激光器。

1993年，W.Schatz[60]等人采用高气压CO2激光器泵浦D2O气体得到了脉冲持续时间小于100ps的超短THz激光，其功率超过200kW，光强大于 1.5MW/cm2。

Rosenberger等人[56]用了一个复杂的理论和实验研究了超短脉冲的产生。

对于宽带泵浦辐射超短脉冲宽度可归因于泵浦辐射每个频率分量的受激拉曼辐射。

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在提高脉冲光泵浦THz激光器能量转化效率方面，研究人员也主要是通过添加缓冲气体的方式来实现这一目标。

1985年Behn等人[61]向光泵浦385μm D2O激光器中加入六氟化硫、四氟化碳、正己烷，实验发现泵浦效率提高到了40%，实验时采用单模CO2激光850J的能量在最佳气压下得到了能量为2.6J的脉冲。

1.4 光泵浦THz气体激光器的国内研究状况
国内开展THz激光器研究的高校主要有：中山大学、天津大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学，其中最早开展对光泵THz激光器研究的是中山大学。

中山大学采用TEA CO2激光器作泵浦源，工作介质主要选取NH3，分别在理论和实验方面进行了较为深入的研究[62-66]。

具体来说，他们在激光的激励机制、频谱特性、优化激光器工作参数、激光器长寿命等方面进行了大量研究。

另外，光泵THz激光器的小型化工作也取得很大的成果，罗锡璋等人从1990年开始，用提高工作气压来直接缩短腔长的办法，成功的研制了腔长在15cm以下的一系列小型光泵THz激光器[62]，从根本上改变了国外一直沿用的折迭环型腔的小型化方法，这使光泵THz气体激光器的应用领域也得到了扩展。

其他高校在该领域的研究情况如下：
2004年浙江大学的徐国雄等人[67]用波长为10.6μm的连续CO2激光对HCOOH 分子进行泵浦产生了743μm的THz激光，并对远红外激光输出的稳定性及泵浦效率进行了分析。

2006年，天津大学姚建全等人[68]报道了采用TEA CO2激光器泵浦D2O气体的相关理论研究，并给出光泵浦强度和工作气压对THz激光输出的影响。

2007年，何志红、姚建铨等人[69]搭建了一台紧凑型超辐射重水气体THz激光器，并给出了抽运光强、工作气压等因素对THz输出的影响。

2009年，华中科技大学的祁春超等人[70]，通过利用TEA CO2激光器将可调谐连续波CO2种子光进行双程光放大，得到了高峰值功率、长脉冲的泵浦光，并采用该泵浦光得到输出光强较大、增益带宽较窄的太赫兹辐射。

并利用实验结果给出对于强泵浦光，长脉冲激光可能更适合做重分子太赫兹增益介质的泵浦源的结论。

2011年，华中科技大学的苗亮等人[71]以TEA CO2激光器做泵浦源，NH3分子做工作介质，搭建了腔长为2m的高能量脉冲光泵浦THz激光器。

得到了光子转换率为18%的波长151.5μm太赫兹脉冲输出。

本实验室从2007年开始开展光泵浦太赫兹气体激光器的研究，采用TEA CO2激光器做泵浦源，D2O和CH3F分子为工作介质。

搭建了一台光泵浦D2O气体385μm 超辐射太赫兹激光器[72]，其激光腔长1.3m，在泵浦能量1.4J时得到了6mJ的能量。