عنوان

آشکارسازی امواج تراهرتز با استفاده از لیزرهای مخابراتی

‭۱۱۰۸۱پ‬

per

آشکارسازی امواج تراهرتز با استفاده از لیزرهای مخابراتی

/ویدا قهرمانی

: دانشکده مهندسی فناوری های نوین

‮‭۹۱‬ص‬

چاپی

کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی نانوفناوری-نانوالکترونیک

‮‭۱۳۹۲/۰۶/۲۵‬

دانشگاه تبریز

آشکارسازهای امواج تراهرتز دارای نقش کلیدی در طیف وسیعی از زمینه‌صهای کاربردی هستند .بنابراین اهمیت توسعه فناوری‌صهای الکترواپتیکی جهت آشکارسازی گسیل‌صهای تراهرتز، غیرصقابل چشم‌صپوشی می‌صباشد .در سال‌صهای اخیر، تولید و آشکارسازی پالس‌صهای تراهرتز به دلیل کاربرد گسترده آن‌صها در طیف‌صسنجی و مطالعه پدیده‌صهای فوق سریع، مورد توجه دانشمندان بسیاری قرار گرفته است .جهت آشکارسازی دامنه زمانی پالس‌صهای تراهرتز اغلب از آشکارسازهای الکترواپتیک استفاده می‌صشود .آشکارسازی الکترواپتیک پالس‌صهای تراهرتز، مبتنی بر اندازه‌صصگیری مدولاسیون فاز القاء شده در پالس نوری در حال انتشار در کریستال الکترواپتیک می‌صباشد .این مدولاسیون فاز به دلیل ایجاد اثر غیرخطی مرتبه دوم توسط پالس تراهرتز در کریستال، اتفاق می‌صافتد .در این پایان‌صنامه به بررسی و شبیه‌صسازی آشکارساز الکترواپتیک پالس‌صهای تراهرتز با استفاده از لیزرهای فمتوثانیه، پرداخته شده است .بدین منظور، نمونه‌صبرداری الکترواپتیک پالس‌صهای تراهرتز، با استفاده از تکنیک الیپسومتری، در حوزه فرکانسی به‌صطور کامل تشریح گردیده است .نتایج محاسبات نشان می‌صدهد که طیف پالس تراهرتز ورودی به کریستال الکترواپتیک به‌صطور قابل توجهی تحت تأثیر یک تابع فیلتر قرار می‌صگیرد .در گام بعدی، با شناسایی و مدل‌صسازی خصوصیات الکترواپتیک در چهار کریستال‮‭ZnTe‬ ،‮‭GaP‬ ، ‮‭GaAs‬ و‮‭InP‬ ، به شبیه‌صسازی انتشار پالس تراهرتز در داخل ماده الکترواپتیک پرداخته‌صایم .علاوه بر آن، با شبیه‌صسازی سیگنال الکترواپتیک اندازه‌صگیری شده، اثر عدم تطبیق فاز و اثر تغییر عرض پالس تراهرتز ورودی بر روی کیفیت بازسازی شکل موج پالس تراهرتز و همچنین اثر تغییر ضخامت کریستال بر روی دامنه پالس آشکارشده را مورد بررسی قرار داده‌صایم .بررسی پاسخ زمانی نشان می‌صدهد که تطبیق فاز ایده‌صال برای کریستال‌صهای فوق‌صالذکر به ترتیب در طول‌ص‍ موج‌صهای‮‭nm ۸۰۰‬ ،‮‭nm ۱۰۶۰‬ ، ‮‭nm ۱۵۵۰‬ و ‮‭nm ۱۵۵۰‬ صورت می-گیرد .علاوه بر این، سیگنال الکترواپتیک آشکارشده با استفاده از کریستال‮‭ZnTe‬ ، دارای دامنه بالاتری نسبت به سیگنال آشکارشده توسط سایر کریستال‌صهای مورد بحث می-باشد .کریستال ‮‭GaP‬ نیز جهت اندازه‌صگیری پالس‌صهای تراهرتز کوتاه‌صتر، نتایج بهتری را نشان می‌صدهد .بررسی پاسخ طیفی تابع فیلتر برای این چهار کریستال در طول موج‌صهای متفاوت پالس لیزر‮‭(nm ۸۰۰‬ ، ‮‭nm۱۰۶۰‬ و‮‭nm ۱۵۵۰)‬ ، نشان می‌صدهد که جهت آشکارسازی بهینه فرکانس‌صهای مطلوب و دسترسی به حساسیت قابل قبول سیگنال الکترواپتیک اندازه-گیری شده، نه تنها انتخاب مناسب کریستال و ضخامت آن ضروری می‌صباشد بلکه انتخاب طول موج مناسب پالس لیزر ورودی نیز از اهمیت ویژه‌صای برخوردار است

optic sampling for terahertz pulse detection, including a description of the ellipsometry technique which is employed. It is shown that the spectrum of THz pulse which is entering the EO crystal is totally affected by a filter function. In the next step, characterization and modeling of EO properties of ZnTe, GaP, GaAs and InP is done. Then, propagation of THz pulse in EO crystal is modeled. By simulation of measured THz pulse, not only the influence of phase mismatch and THz pulse duration on the quality of reconstruction of THz pulse shape is checked, but also the effect of crystal thickness on the amplitude of measured EO pulse is investigated. The results of time domain responses have shown that ideal velocity phase matching for the above mentioned crystals occurs at 800 nm, 1060 nm, 1550 nm and 1550 nm wavelength of femtosecond laser pulse, respectively. In addition, it is found that when we use ZnTe, the highest amplitude of measured EO signal is obtained. On the other hand, GaP is the best suited crystal for EO detection of shorter THz pulses. Finally, we perform an investigation into the spectral response of filter function for these four materials at different wavelength of an input laser pulse. The results show that to optimize the detection of the desired frequencies with an acceptable sensitivity of the measured EO signal not only the selection of an appropriate crystal is essential but also a suitable gate wavelength should be chosen-domain description of electro-optic detection of terahertz pulses making the use of femtosecond lasers. In order to reach this goal, we present a complete frequency-order nonlinear effect in the crystal through THz pulse. The purpose of this research is to study and simulate the electro-optic (EO) detectors are used. EO detection of THz pulse is based on the measurement of the phase modulation induced on the propagating laser pulse in the EO crystal. This phenomenon is caused by creation of second-optical technologies for detection of THz radiation could not be disregarded. In recent years, generation and detection of THz pulses are widely used in spectroscopic applications and the study of ultrafast phenomena. Therefore, this area of research activities has attracted a lot of interest. Generally, for time domain detection of THz pulses, electro-Terahertz (THz) detectors play an increasing role in different areas of human activities. As a result, the importance of developing electro

قهرمانی، ویدا

دولتیاری، محبوبه، استاد راهنما

رستمی، قاسم، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی