侯碧輝 郝偉 徐新龍 汪力

北京工業(yè)大學(xué)應(yīng)用數(shù)理學(xué)院  中科院物理所

    THz波填補了紅外光和微波的頻率空白。使在全頻范圍內(nèi)研究凝聚態(tài)物質(zhì)與電磁波(光)的相互作用成為可能，特別是對固體元激發(fā)的研究具有重要意義。THz頻率范圍內(nèi)的固體元激發(fā)有：離子晶體的橫光學(xué)聲子和縱光學(xué)聲子，離子晶體的橫光學(xué)聲子與光子相互作用產(chǎn)生的極化激元，金屬的等離子體振蕩，金屬和半導(dǎo)體的回旋共振等。
  
    我們對光學(xué)晶體MgF2單晶在THz頻范圍的波譜進行了實驗研究．在0.5—2.5THz范圍測出MgF2單晶的THz波吸收譜和折射率譜。
   
    完好的MgF2單晶（樣品l#）吸收系數(shù)（0.2—22.5／cm）是隨頻率增加而呈直線增大，表明有光學(xué)聲子被激發(fā)；有位錯缺陷的MgF2單晶（樣品2#）吸收系數(shù)較小，表明光學(xué)聲子較少。Co摻雜的MgF2單晶（樣品3#）吸收系數(shù)變化較大，而且在1.90 THz出現(xiàn)峰值（吸收系數(shù)達到70／cm）。
   
    樣品1#的折射率隨頻率增加在1.2THz出現(xiàn)底谷，折射率為2.16；而樣品2#的折射率比1#樣品和3#樣品都大（在2.45以上），在0.5THz以下更大（達到2.67），而且在0.16—2.50THz隨頻率增加變化很小，折射率約為2.45；Co摻雜的在0.5一1.0T'Hz折射率隨頻率增加幾乎不變（約為2.23)，在1.5—2.0 THz隨頻率增加折射率陡然減小到2.15．
   
    MgF2單晶本身是紅外一紫外（8500—120nm，35THz一2500THz）常用的光學(xué)窗口材料。結(jié)合樣品1#的寬頻（2000nm一200nm）吸收系數(shù)實驗（見圖），結(jié)果表明MgF2單晶材料在THz遠(yuǎn)紅外區(qū)域仍然適合做光學(xué)窗口材料。