THz在凝聚態物理研究中的應用

THz波填補了紅外光和微波的頻率空白。使在全頻范圍內研究凝聚態物質與電磁波(光)的相互作用成為可能，特別是對固體元激發的研究具有重要意義。THz頻率范圍內的固體元激發有：離子晶體的橫光學聲子和縱光學聲子，離子晶體的橫光學聲子與光子相互作用產生的極化激元，金屬的等離子體振蕩，金屬和半導體的回旋共振等。

我們對光學晶體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（0.2—22.5／cm）是隨頻率增加而呈直線增大，表明有光學聲子被激發；有位錯缺陷的MgF2單晶（樣品2#）吸收系數較小，表明光學聲子較少。Co摻雜的MgF2單晶（樣品3#）吸收系數變化較大，而且在1.90 THz出現峰值（吸收系數達到70／cm）。

樣品1#的折射率隨頻率增加在1.2THz出現底谷，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）常用的光學窗口材料。結合樣品1#的寬頻（2000nm一200nm）吸收系數實驗（見圖），結果表明MgF2單晶材料在THz遠紅外區域仍然適合做光學窗口材料。